БЛОК УЧЕТА И КОНТРОЛЯ РАСХОДА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Полезная модель относится к средствам электроизмерительной техники для контроля и учета расхода электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа и других энергоносителей и может быть использована в жилищно-коммунальном хозяйстве.
Известен блок радиоконцентратора (далее БРК) производства МНПП «Сатурн», предназначенный для автоматизации процесса сбора, обработки и передачи информации с квартирных и домовых приборов учета и объединенных диспетчерских системах (ОДС) с дальнейшим формированием данных для выставления счетов на оплату по счетчикам воды, электричества, газа и др. [см. http://www.mnppsaturn.ru/?good_id=271&topic_id=3].
Недостатком известного БРК является то, что он ориентирован только на передачу показания счетчиков воды, тепла, электроэнергии в центр сбора данных. БРК не имеет дисплея и не информирует потребителя о полученных показаниях, кроме того, БРК не содержит модулей телеуправления, позволяющих регулировать использование энергоресурсов.
Известен счетчик-коммуникатор удаленного контроля электрической энергии, выполненный в виде корпуса с основанием, включающим измерительный и коммутационный сегменты со съемной крышкой, снабженной крепежно-пломбировочным узлом, при этом измерительный сегмент содержит плату измерителя с оптическим портом, модемом, модулем интерфейса, вычислительным модулем и цифровым индикатором. [Патент RU 33823, G01R 11/32, 22.04.2002 г.]
Недостатком данного устройства являются ограниченные технические возможности, определяемые отсутствием двусторонней связи с базой данных сервера ресурсоснабжающей и (или) контролирующей организаций для оперативной передачи информации непосредственно потребителям энергоресурсов, а также невозможностью осуществления контроля потребления других видов энергоносителей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является мультимедийный измеритель-коммуникатор, содержащий корпус с основанием и съемной крышкой, в котором размещены блок питания и измерительный сегмент, содержащий вычислительный модуль, а также модуль проводной связи, и цифровой индикатор. [Патент RU 118067, МПК G01R 11/00, 12.03.2012 г.]. Данное устройство принято за прототип.
Недостатком данного мультимедийного измерителя-коммуникатора является узкий набор функций устройства, а также наличие только одного блока питания без источника бесперебойного питания, что может приводить к нарушению стабильности работы и потере данных из-за перепадов напряжения в электросети.
Технической задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей устройства с одновременным повышением стабильности работы устройства и упрощением процедуры монтажа и настройки устройства.
Поставленная задача решается тем, что заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов состоит из набора модулей, включающих, по меньшей мере, модуль питания, измерительный модуль, модуль проводной связи и интерактивный модуль. В отличие от прототипа заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит дополнительный модуль бесперебойного питания и дополнительный модуль беспроводной связи, модули последовательно соединены друг с другом таким образом, что на концах находятся: модуль питания и интерактивный модуль, модули выполнены одноразмерными, преимущественно прямоугольной формы, линия соединения проходит вдоль осевой линии, расположенной перпендикулярно фронтальной плоскости модулей, соединение модулей друг с другом выполнено посредством стыковки расположенных на модулях выступов и пазов с образованием электропроводной шины.
Модуль питания заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов предназначен для формирования напряжения питания, необходимого для работы.
Измерительный модуль заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов представлен центральным процессором, обеспечивающим считывание показаний с приборов учета энергоресурсов, регистрацию и хранение показаний приборов учета энергоресурсов, передачу показаний на внешний узел сбора показаний приборов учета, вывод информации на дисплей, управление внешними элементами.
В качестве интерактивного модуля заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит панель управления, представляющую собой сенсорный экран с клавиатурой, на который выводится основная информация о состоянии расхода энергоресурсов, а также посредством которой обеспечивается ввод команд управления.
В качестве модуля проводной связи заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит устройства проводной связи нижнего уровня и верхнего уровня. Устройства проводной связи нижнего уровня предназначены для съема показаний с приборов учета, имеющих последовательный проводной интерфейс. При этом количество устройств определяется числом поддерживаемых заявляемым блоком учета и контроля расхода энергоресурсов проводных интерфейсов, например, RS-232, RS-485, CAN, импульсный вход и т.д.
Устройства проводной связи верхнего уровня предназначено для передачи данных потребителю и в центр сбора показаний приборов учета посредством проводной связи. При этом количество устройств определяется числом поддерживаемых проводных интерфейсов, например, RS-232, RS-485, Ethernet, USB.
В качестве модуля бесперебойного питания заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит элемент питания (аккумулятор), который заряжается при работе в штатном режиме, импульсный стабилизатор напряжения, который поднимает и преобразует напряжение аккумулятора в напряжение питания заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов, микроконтроллер, который следит за напряжением модуля питания и выполняет переключение на питание от аккумулятора.
В качестве модуля беспроводной связи заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит устройства беспроводной связи верхнего и нижнего уровня. Устройства беспроводной связи нижнего уровня предназначены для съема показаний по радиоканалу с приборов учета, имеющих беспроводной интерфейс. При этом количество устройств беспроводной связи нижнего уровня определяется числом поддерживаемых заявляемым блоком учета и контроля расхода энергоресурсов беспроводных интерфейсов, например, 433 МГц, 868 МГц, ZigBee и т.п. Устройства беспроводной связи верхнего уровня предназначены для передачи данных потребителю и в центр сбора показаний приборов учета. Количество устройств беспроводной связи верхнего уровня также определяется числом поддерживаемых заявляемым блоком учета и контроля расхода энергоресурсов беспроводных интерфейсов, например, GSM, GPRS, Wi-Fi. При этом информация потребителю или обслуживающей организации может быть направлена в виде SMS-сообщения или путем отправки письма на указанный электронный адрес (e-mail). Также потребитель получает возможность управлять и просматривать информацию с заявляемого блока учета и контроля энергоресурсов через сеть Ethernet, задавать и изменять суточный график температуры и т.д. В свою очередь, обслуживающая дом организация имеет возможность ограничивать и блокировать потребление энергоресурсов при наличии задолженности у потребителя. Модуль проводной связи и модуль беспроводной связи входят в группу модулей интерфейса.
Для достижения дополнительного результата заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит коммутационный модуль (модуль телеуправления), обеспечивающий возможность управления внешними устройствами, такими как: электровентили запорной арматуры и прочие элементы, блокирующие или ограничивающие расход энергоресурсов.
Также дополнительно заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит модуль памяти, объем которой не ограничен и определяется объемом регистрируемой информации.
Заявляемое устройство в сравнении с прототипом характеризуется следующими новыми существенными признаками, обеспечивающими достижение заявляемого технического результата:
- унификация модулей по форме и соединению;
- выделение конкретных функций для каждого модуля;
- наличие модуля бесперебойного питания;
- наличие модуля беспроводной связи.
Унификация модулей по форме и соединению позволяет потребителю самостоятельно определить требуемую конфигурацию заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов как по функционалу, так и по геометрии, и, в случае необходимости, самостоятельно расширить его функциональные возможности путем добавления любых модулей.
Выделение конкретных функций для каждого модуля обеспечивает возможность быстрого устранения неисправности, в случае обнаружения некорректного выполнения одной из функций, путем замены или ремонта соответствующего модуля.
Наличие модуля бесперебойного питания позволяет продолжить штатную работу устройства при кратковременных пропаданиях питающего напряжения и обеспечить сохранность данных.
Наличие модуля беспроводной связи обеспечивает съем показаний по беспроводному каналу связи с широкого круга приборов учета и оперативную передачу данных в центр сбора показаний приборов учета или непосредственно потребителю, кроме того, модуль беспроводной связи упрощает процедуру монтажа и установки устройства, исключая необходимость прокладки кабелей связи.
Наличие отличительных существенных признаков позволяет судить о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что позволяет судить о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, представленными на Фиг. 1, Фиг. 2, Фиг. 3.
На Фиг. 1. схематично представлена конструкция заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов, вид сбоку.
На Фиг. 2. схематично представлена конструкция заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов, вид спереди (аксонометрия).
На Фиг. 3. представлена блок-схема работы заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов.
Блок учета и контроля расхода энергоресурсов содержит модуль питания 1 для формирования напряжений питания, необходимых для работы элементов заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов, модуль бесперебойного питания 2 для резервного питания элементов заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов, измерительный модуль 3, предназначенный для обработки и анализа показаний приборов учета, выдачи сигналов телеуправления и обработки команд управления, модуль памяти 4 для сбора и хранения показаний приборов учета, коммутационный модуль 5 для формирования сигналов телеуправления, модуль проводной связи 6, модуль беспроводной связи 7 и интерактивный модуль 8 (сенсорный экран с клавиатурой) для отображения системной информации, текущих и архивных значений показаний приборов учета. Модули соединены между собой с образованием электропроводной шины 9. Модуль проводной связи 6 и модуль беспроводной связи 7 входят в группу модулей интерфейса 10.
Блок учета и контроля расхода энергоресурсов работает следующим образом. Модуль питания 1 формирует напряжение питания, требуемое для работы заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов. Причем модуль питания 1 формирует напряжение питания при работе в штатном режиме, когда параметры питающей сети не выходят из рабочего диапазона. Модуль бесперебойного питания 2 формирует резервное напряжение питания при кратковременных исчезновениях напряжения в питающей сети или в случае выхода параметров питающей сети за пределы рабочего диапазона. Резервное напряжение питания в данном случае позволяет заявляемому блоку учета и контроля расхода энергоресурсов продолжить штатную работу и передать сообщение на верхний уровень (потребитель, обслуживающая организация или центр сбора показаний) о проблемах в электросети. Измерительный модуль 3 опрашивает наличие модулей на электропроводной шине 9. Весь дальнейший обмен данными между измерительным модулем 3 и другими модулями заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов ведется через электропроводную шину 9. Измерительный модуль 3 посредством группы модулей интерфейса 10 опрашивает зарегистрированные приборы учета и датчики. Полученные от приборов учета и датчиков показания анализируются и регистрируются измерительным модулем 3 в базе данных модуля памяти 4. Посредством группы модулей интерфейса 10 заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов по запросу или через заданный промежуток времени передает зарегистрированные показания приборов учета на верхний уровень. Также посредством группы модулей интерфейса 10 заявляемый блок учета и контроля расхода энергоресурсов принимает команды управления, поступающие от верхнего уровня (например, обслуживающей организации), а измерительный модуль 3 обрабатывает данные команды, и при необходимости выдает команды телеуправления для управления внешними устройствами посредством коммутационного модуля 5. Дополнительно измерительный модуль 3, анализируя показания, полученные от приборов учета, выдает команды телеуправления на внешние устройства согласно заданному алгоритму работы. Измерительный модуль 3 отображает на экране интерактивного модуля 8 по запросу с клавиатуры интерактивного модуля 8 информацию о текущих показаниях приборов учета, архивные данные и т.п. Дополнительно при помощи интерактивного модуля 8 выполняется конфигурация и настройка заявляемого блока учета и контроля расхода энергоресурсов.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает потребителю возможность самостоятельно определить необходимую конфигурацию блока учета и контроля расхода энергоресурсов, в случае необходимости, докупить дополнительные модули и самостоятельно установить их, кроме того, заявляемая полезная модель обеспечивает надежную и бесперебойную работу блока учета и контроля расхода энергоресурсов, а также простоту установки и настройки.