Устройство контроля расхода энергоресурсов множеством потребителей

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ МНОЖЕСТВОМ НОТРЕБИТЕЛЕЙ
Настоящая полезная модель относится к области энергосбережения и более точно касается устройства для контроля расхода энергоресурсов множеством потребителей. Энергоресурсами могут являться электроэнергия, вода, природный газ, тепло, жидкое топливо, сжатый воздух, кислород и другие.
В коммунальном хозяйстве и промышленности широко применяются различные способы контроля и учета расхода энергоресзфсов множеством потребителей для оптимизации потребления и верификации произведенной оплаты. Известные способы в большинстве случаев основаны на применении соответствующих датчиков или счетчиков, причем данные о расходе энергоресурсов периодически считываются непосредственно со счетчиков сотрудниками либо визуально, либо вручную с помощью различных электронных и механических приспособлений. Данные способы характеризуются значительными издержками, обусловленными трудозатратами, которые необходимы для считывания показаний с больщого числа счетчиков, зачастую расположенных на значительном удалении друг от друга. Из-за этого считывания показаний обычно проводят достаточно редко (1-2 раза в год), что не позволяет эффективно контролировать расход энергоресурсов.
Известна система автоматизированного контроля и учета расходов энергоресурсов (журнал «Современные технологии автоматизации, .№ 3, 2000, А. Распутин, И. Федотов «Программно-технический комплекс ЭКОМ: учет и управление энергоресурсами), созданная на базе сумматоров импульсов для систем учета электроэнергии (УСПД) с последовательным интерфейсом RS-232/RS-485. Способ контроля и учета расхода энергоресурсов на базе этой системы позволяет при помощи
контроллера обрабатывать данные от ограниченного количества счетчиков расхода энергоресурсов, расположенных недалеко друг от друга, с последз ющим отображением и распечаткой обработанной информации. В силу присущих системе технических ограничений по расстоянию между счетчиками и контроллером, количеству и типу счетчиков на ее основе можно организовать только локальный узел учета расхода энергоресурсов.
Также известна (из того же источника) автоматизированная система и связанный с ней способ контроля и учета расхода различных энергоресурсов множеством потребителей на базе программно-технического комплекса ЭКОМ-3000. Система позволяет осуществлять автоматизированный контроль и учет расхода различных энергоресурсов значительным числом потребителей с обеспечением передачи информации на центральную станцию автоматизированной обработки, расположенную на расстоянии до 1200 метров. Данная система может объединять узлы множества счетчиков с интерфейсом RS-232/RS-485 в качестве локальных подсистем.
В связанном с данной системой способе контроля расхода энергоресурсов множество потребителей различных энергоресурсов оснащают счетчиками, преобразующими данные о расходе энергоресурсов в электрические сигналы. Электрические сигналы от соответствующих счетчиков группируют по территориальному признаку при помощи контроллеров и передают по электрическим проводам на центральную станцию - электронно-вычислительный узел, выполненный на базе программно-технического комплекса ЭКОМ-3000, где проводят их автоматизированную обработку и учет.
Недостаточно больщой радиус действия, необходимость применения проводов для коммутации групп счетчиков с центральной станцией ведут к значительным материальным и организационным издержкам и ограничивают варианты
использования данных способа и системы. Такие способ и система контроля и учета энергоресурсов могут успешно применяться на относительно небольших промышленных предприятиях и в отдельных жилых комплексах. Вместе с тем они малопригодны для использования на крупных предприятиях и в масштабах городского коммунального хозяйства, где требуется покрытие больших расстояний, а прокладка новых коммуникаций затруднена. Применение для этих целей известных систем потребует создания большого числа центральных станций и прокладки значительного числа дополнительных проводов и коммуникаций, что повлечет очень высокие затраты при создании. Такие системы будут также неудобны в обслуживании.
Известно техническое решение (журнал «Технологии и средства связи, №4, 2001, М. В. Павлишин, А. Н. Иванов «Технология PLC для решения проблемы «последней мили, с. 52-57), обеснечиваюшее нередачу информационных сигналов с множества счетчиков на значительно удаленные станции обработки по электрическим проводам силовой проводки. Это техническое решение может быть использовано для организации системы передачи информации от счетчиков расхода энергоресурсов на центральную станцию - электронно-вычислительный узел. Преимушеством такого решения является использование стандартной электрической проводки, установленной в каждом жилом доме и промышленном объекте. Ири практической реализации данного решения для большого числа счетчиков энергоресурсов возникают значительные технические трудности из-за образуюшихся помех и соответствуюшего искажения информации, что не позволяет создать эффективную систему контроля и учета на его основе. Кроме того, для использования в данной системе необходима модернизация всех счетчиков с привлечением дополнительного оборудования, что требует сушественных материальных затрат.
в основу настоящей полезной модели положена задача создать устройство контроля и учета расхода различных видов энергоресурсов множеством потребителей, пригодное для обслуживания большого числа потребителей, которые могут быгь расположены на значительном удалении от центральной станции - электронновьгаислительного узла и друг от друга, которое не требовало бы прокладки значительного числа дополнительных коммуникаций.
Поставленная задача решается также за счет того, что устройство для контроля и учета расхода энергоресурсов множеством потребителей, содержащее множество, по меньшей мере, по числу потребителей, счетчиков расхода, преобразующих данные о расходе энергоресурсов в соответствующие электрические сигналы, связанный с выходами счетчиков, по меньшей мере, один контроллер, для группировки электрических сигналов с образованием массива данных и, по меньшей мере, один электронно-вычислительный узел автоматизированной обработки электрических сигналов и их учета, связанный с контроллером, согласно данной полезной модели, дополнительно содержит, по меньшей мере, два приемно-передающих блока, выполненные с возможностью преобразования электрических сигналов в стандарт DECT и приема-передачи сигнала по радиолинии в стандарте DECT, один из которых установлен вблизи контроллера и соединен с ним, а второй расположен вблизи электронно-вычислительного узла и соединен с ним.
Предпочтительно электронно-вычислительный узел и второй приемнопередающий блок соединены между собой посредством коммутатора, в качестве которого использована автоматическая телефонная станция.
В дальнейшем настоящая полезная модель поясняется описанием неограничивающего конкретного варианта ее осуществления со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображена схема одного из вариантов
осуществления устройства для контроля и учета расхода энергоресурсов множеством потребителей, согласно полезной модели.
Устройство контроля энергоресурсов но настоящему конкретному варианту осуществления нолезной модели содержит электронно-вычислительный узел 1, связанный нри помощи электрических проводов с приемно-передающим блоком 2 через коммутатор 3. В электронно-вычислительный узел 1 входят связанные электрически компьютер 4 и первое устройство 5 сопряжения. Вместо компьютера 4 может использоваться, например, несколько компьютеров или компьютерная сеть с соответствующим программным обеспечением или спепиализированный программнотехнический комплекс (например, ЭКОМ-3000). В качестве коммутатора 3 может использоваться электрический коммутатор, а предпочтительно автоматическая телефонная станпия. Устройство 5 сопряжения выполнено с обеспечением согласования интерфейсов при передаче данных с/на компьютер 4 за счет реализации одного из следующих протоколов: RS232(V.24), USB, V.35, Ethernet, или аналогичного протокола. Приемно-передающий блок 2 включает соединенные электрически управляющий контроллер 6, подключенные к нему параллельно два базовых радиоблока 7, каждый из которых оснащен антенной 8. Количество базовых радиоблоков 7 и соответственно антенн 8 может быть различным, в зависимости от характеристик местности, на которой организуется радиосвязь, удаленности пользователей энергоресурсов от электронно-вычислительного узла 1 и других условий. Соединение электронно-вычислительного узла 1 и приемно-передающего блока 2 выполнено с возможностью направления информационных запросов с ззла 1 на блок 2 и обмена информацией между ними. Приемно-передающий блок 2 выполнен с возможностью установления связи и обмена информацией по радиолинии 9 с, по меньшей мере, одним (в данном примере четырьмя) приемно-передающими блоками
10, каждый из которых включает соединенные электрически антенну 11, терминальный
абонентским радиоблок 12 и устройство 13 сопряжения.
Каждый приемно-передающий блок 10 связан электрически с, по меньшей мере,
одним (в данном примере также одним) контроллером 14. Устройство 13 сопряжения
обеспечивает согласование интерфейсов при передаче данных между приемнопередающим блоком 10 и контроллером 14. Контроллер 14 представляет собой, например, микро ЭВМ с соответствующим программным обеспечением, оснащенную модулями ввода/вывода дискретных и/или аналоговых сигналов. Каждый контроллер
14 электрически связан с соответствующими выходами множества счетчиков 15, преобразующих измеренные данные о расходе энергоресурсов потребителями в соответствующие аналоговые или дискретные электрические сигналы. Контроллеры 14 выполнены с возможностью приема электрических сигналов от счетчиков 15, а также их накопления, преобразования в массив данных, хранения и передачи в соответствии с заданной программой. Счетчики 15 могут быть различными по конструкции счетчиками одного или разных типов энергоресурсов.
В приводимом конкретном варианте осуществления полезной модели использовано четыре первых приемно-передающих блока 10 и четыре контроллера 14. Количество этих устройств может быть различным, в зависимости от требуемой конфигурации устройства для контроля и учета энергоресурсов. Конфигурация устройства согласно полезной модели выбирается с учетом количества пользователей, их расположения, расстояния между пользователями и электронно-вычислительным узлом 1, рельефа местности и других условий.
Существенным признаком настоящей полезной модели является то, что указанные приемно-передающие блоки 2 и 10, управляющий контроллер 6 выполнены с возможностью функционирования в соответствии с Европейским
телекоммуникационным стандартом ETS 300 175, известным под названием Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) в отечественной снециализированной литературе (журнал «Вестник связи, № 2, 2000 год, стр. 26-29, 36-40).
В данном конкретном варианте осуществления полезной модели каждый из контроллеров 14 соединен электрически при помощи проводов с соответствующим множеством счетчиков 15, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, как правило, на одном объекте (например, доме или производственном цеху). Антенны 11 нриемно-передающего блока 10 установлены обычно в наиболее высокой точке, например, на крыще объекта. Каждая из антенн 11 направлена на соответствующую антенну 8 приемно-передающего радиоблока 2 с обеспечением организации эффективной работы радиолинии 9. Приемно-передающий блок 2 и электронновычислительный узел 1 установлены в здании, расположенном на расстоянии, обеспечивающем устойчивую передачу радиосигнала, от приемно-передающего блока 10. При применении в устройстве по настоящей полезной модели направленных антенн указанное расстояние может составлять 16 км и более. На крыше здания расположены антенны 8 приемно-передающего блока 2. Выбор типа антенны и установку осуществляют, исходя из рельефа местности, особенностей застройки обслуживаемой территории и расстояния между элементами устройства, по известной специалисту в данной области техники методике.
Использование устройства по настоящей полезной модели позволяет обслуживать большие территории с применением единственного электронновычислительного узла 1, как показано в данном конкретном варианте. Вместе с тем, настоящая полезная модель охватывает также конфигурацию устройства с несколькими электронно-вычислительными узлами 1, которая иногда бывает целесообразна, например, по организационным соображениям.
Устройство, согласно настоящей полезной модели, станет понятным из приведенного ниже описания его работы.
С помощью счетчиков 15 получают данные о расходе энергоресурсов и преобразуют их в соответствующие электрические сигналы. Электрические сигналы гр)шпрфуют, образуя массив данных, и хранят в соответствии с программой и протоколом в блоках памяти контроллеров 14. В соответствии с программой с помощью компьютера 4 электронно-вычислительного узла 1 в определенном порядке, например, поочередно формируют запросы на выбранный контроллер 14с требованием передать накопленную информацию. Запросы передают через устройство сопряжения 5 па коммутатор 3, например, автоматическую телефонную станцию. Коммутатор 3 используют для обеспечения автоматической коммутации компьютера 4 с выбранным контроллером 14 по соответствующим участкам электрической сети и радиолинии 9. В соответствии с произведенной контроллером 3 автоматической коммутацией, запрос передают на определенный базовый радиоблок 7 через управляющий контроллер 6. Управляющий контроллер используют для преобразования запроса в отвечающую стандарту DECT форму. В соответствии со стандартом DECT, посредством антенны 8 указанного базового радиоблока 7 приемно-передающего блока 2 запросы передают но радиолинии 9 па антенну 11 соответствующего приемно-передающего блока 10, с помощью которого их принимают и передают через устройство 13 сопряжения на выбранный контроллер 14. В ответ на полученный запрос с выбранного контроллера 14 передают хранящиеся в его блоке памяти электрические сигналы, полученные со счетчиков 15. В соответствии со стандартом DECT передачу осуществляют через антенну 11 соединенного с контроллером 14 приемно-передающего блока 10 по радиолинии 9 на соответствующ5/ю антенну 8 базового, радиоблока 7 приемнопередающего блока 2, с помощью которого сигналы принимают и передают через
контроллер 6 на электронно-вычислительный узел 1. На электронно-вычислительном узле 1 осуществляют автоматизированную обработку полученных электрических сигналов с помощью компьютера 4, преобразуя их в информацию, по форме удобную для контроля и учета расхода энергоресурсов множеством потребителей. Существенным признаком работы устройства по настоящей полезной модели является то, что приемно-передающие блоки 2 и 10, контроллер 6 и радиолиния 9 организованы и функционируют в соответствии со стандартом DECT.
Устройство согласно настоящей полезной модели может быть использовано для организации контроля за расходом различных видов энергоресурсов множеством потребителей в городском хозяйстве и на промышленных предприятиях и позволяют существенным образом увеличить его эффективность, так как обеспечивают контроль за расходом энергоресурсов каждым конкретным потребителем, что очень удобно для верификации произведенной оплаты.
Устройство по настоящей полезной модели позволяет с высокой эффективностью обслуживать большие территории с высокой плотностью трафика (до 10 тыс. Эрл на кв. км), то есть может обслуживать значительное число контроллеров 14 (до 100 тыс. контроллеров на кв. км). Преимуществом устройства является также то, что его работа не требует частотного планирования, так как оно использует нелицензируемые частоты. Используемая в устройстве технология непрерывного динамического выбора каналов, предусмотренная в стандарте DECT, обеспечивает очень эффективное использование всей доступной полосы частот, в том числе различными приложениями. Эффективная передача сигнала обеспечивается независимо от рельефа местности благодаря соответствующему размещению антенн приемно-передающих блоков на имеющихся высотах (здания, вышки, естественные возвышенности и др.) и/или использованию ретрансляторов. Применение направленных антенн в устройстве дальность его действия до 16 км и большого города. по настоящей полезной модели обеспечивает более, что достаточно для охвата территории