АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УЧЕТА КВАРТИРНОГО И ДОМОВОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ И ВОДЫ

Полезная модель относится к средствам контроля и учета потребления энергоносителей и воды, в том числе, электроэнергии, газа, тепла, горячей и холодной воды и может применяться для создания автоматизированных систем контроля и управления энергопотреблением в сфере жилищно-коммунального хозяйства.
Известны автоматизированные системы учета потребления энергоресурсов локально расположенных многоквартирных жилых домов, однако указанные системы по своему назначению многофункциональны, поскольку кроме учета потребления газа, горячей и холодной воды включают и многие другие виды бытовых услуг, что приводит к их значительному усложнению и удорожанию, (см. например, патенты РФ №2284562 MПK G05B 15/00 от 28/01/2005 г. и №2338313 МПК H02J B/00 опуб. 10.11.2008 г.)
Поэтому в настоящее время существует более узкая, но не менее важная задача по разработке автоматизированной системы квартирного и домового учета потребляемых энергоносителей и воды.
Так известна автоматизированная информационно-измерительная система АИИС ЕАСДКиУ, предназначенная для измерения коммерческого технологического учета количества тепловой и электрической энергии, содержащая домовые тепловой счетчик и счетчик электроэнергии, блок передачи данных с интерфейсом RS-232, блок грозозащиты для воздушных участков кабеля связи, канал сотовой связи и Internet, домовой регистратор. При этом каждый электро- и теплосчетчик снабжаются блоком передачи данных с интерфейсом RS-232, а блок грозовой защиты для воздушных участков кабеля связи устанавливается по количеству адресных блоков.
Этой автоматизированной системе свойственна недостаточная мобильность, потому что все виды счетчиков подключены к одной проводной линии, а установка к каждому счетчику достаточно недешевых блока передачи данных и на домовой регистратор удорожает себестоимость ее изготовления. (См. МНГШ САТУРН::АИИС ЕАСДКиУ, http// id=98)
Наиболее близкой по технической сущности и решаемой задаче к заявляемой полезной модели является автоматизированная система учета и контроля потребления электроэнергии, которая содержит цифровые одноинтерфейсные счетчики, соединенные каждый своим входом каналом связи и коммутатором-преобразователем, блок синхронизации времени счетчиков, модем для связи через городскую телефонную станцию (ГТС) или сотовую связь и модем резервного канала связи с потребителем информации. При этом коммутатор-преобразователь состоит из блока управления, блока коммутации с селектом и блока преобразования сигнала, а блок синхронизации времени счетчиков, модемы для связи через ГТС и резервного канала для связи с потребителями информации своими выходами подключены к входам блока коммутации и блока управления, выходом связанного через селект с входом блока коммутации. Выходы блока коммутации, каждый в отдельности соединены с входами модемов ГТС, резервного канала связи и блока синхронизации времени, а также с входом блока преобразователя сигналов, связанных с выходами счетчиков системы. Счетчики системы связаны с коммутатором-преобразователем через интерфейс RS-485, а коммутатор-преобразователь соединен с модемами через интерфейс RS-232. Данная автоматизированная система внедрена на нескольких предприятиях различных отраслей и на ее использование продана неисключительная лицензия, зарегистрированная в Роспатенте в установленном порядке (см. Договор №РД0049527, зарегистрированный 24.04.2009 г.). Указанная система взята за прототип.
Однако эта система предназначена лишь для учета на предприятиях потребления электроэнергии и не рассчитана на проведение учета различных видов энергоносителей. Задача по увеличению количества учитываемых энергоносителей решена путем модернизации этой автоматизированной системы.
Технический результат - расширение функциональных возможностей автоматизированной системы достигается тем, что в ней дополнительно введены домовые теплосчетчики учета на отопление, холодную и горячую воду, а также газа и общедомовой контроллер квартирного учета потребления энергоносителей, а в коммутатор-преобразователь введены программно управляемый извне мультиплексор и дополнительные блоки преобразования сигналов. При этом счетчики газа, отопления, горячей и холодной воды, а также общедомовой контроллер квартирного учета потребления энергоносителей, каждый в отдельности подключены своими входами к блокам преобразования сигналов, которые выходами соединены со входами программно управляемого извне мультиплексора, выход которого подключен ко входу блока коммутации, выход последнего соединен со входом программно управляемого извне мультиплексора. Причем блоки преобразования сигнала, из числа дополнительно введенных в коммутатор-преобразователь, установлены на линиях каналов связи обоих модемов с блоком управления и блоком коммутаций.
Все счетчики энергоносителей и общедомовой контроллер квартирного учета связаны с коммутатором-преобразователем через интерфейс RS-485 или RS-232, а коммутатор-преобразователь соединен с модемами через интерфейс RS-485 или RS-232. В предлагаемой системе коммутатор-преобразователь выполнен на принципе мультиплексирования для переключения каналов и преобразования уровней сигналов с интерфейсов RS-485 в RS-232.
В целом автоматизированная система учета квартирного и домового потребления энергоносителей комплектуется известным оборудованием и промышленно воспроизводима.
На чертеже представлена схема автоматизированной системы учета квартирного и домового потребления энергоносителей.
Автоматизированная система включает одноинтерфейсные счетчики электроэнергии 1, теплосчетчик учета энергии на отопление, холодную и горячую воду 2, а также счетчики учета газа 3, коммутатор-преобразователь 4, обще домовой контроллер квартирного учета энергоносителей 5, модем 6 для телефонной связи с потребителем информации и модем 7 для связи по линии ЛВС дома и Internet. Коммутатор-преобразователь 4 основан на принципе мультиплексирования и состоит из блоков преобразования сигнала по току и напряжению 8, блока 9 коммутации с селектом 10, блока управления 11 и программно управляемого извне мультиплексора 12. При этом цифровые счетчики 1, 2 и 3 и общедомовой контроллер квартирного учета энергоносителей 5 выходами каждый по своим каналам связи 13, 14, 15 и 16 подключены через интерфейсы RS-232 или RS-485 к входу блоков 8 преобразователей сигналов по току и напряжению, выход которых подсоединен по входу программно управляемого извне мультиплексора 12, связанного в свою очередь входом с выходом блока коммутации 9, а выход последнего подключен к входу программно управляемому извне мультиплексора 12. Дополнительно введенные в коммутатор-преобразователь 4 блоки 8 преобразования сигнала установлены на линиях 17 и 18 каналов связи модемов 6 и 7 с блоком 9 коммутации и блоком 11 управления селектом 10. Коммутатор-преобразователь 4 соединен с модемами 6 и 7 через интерфейс RS-232 или RS-485.
Модем 6 и 7 для связи с потребителем информации через основной и резервный канал по линии телефонной связи и ЛВС дома (Internet) своими выходами через преобразователи сигнала подключены к входам блока 9 коммутации и блока 11 управления, который выходом связан с блоком 9 коммутации, два выхода 17 и 18 которого соединены с выходами модемов 6 и 7, а выход 19 подсоединен к входу селекта 10 блока коммутации 9. Вместе с тем, при необходимости более простого использования схемы автоматизированного учета, резервный канал может быть исключен.
Коммутатор-преобразователь 4 в целом предназначен для коммутации канала, по которому пришел извне запрос к конкретному прибору учета или домовому контроллеру квартирного учета, и блокирования второго внешнего канала связи и каналов связи к другим счетчикам или домовому контроллеру квартирного учета.
Коммутатор-преобразователь 4 выполнен в виде электронного устройства в едином корпусе с клеммами, к которым подключены через интерфейс RS-232 или RS-485 счетчики 1, 2, 3 системы, а через интерфейс RS-232 или RS-485 модемы 6 и 7.
Общедомовой контроллер квартирного учета 5 - промышленный микрокомпьютер, выполняющий поквартирный опрос счетчиков и хранит итоговое потребление энергоносителей каждой квартирой.
Все остальные элементы блок-схемы автоматизированной системы, такие как модемы, счетчики, преобразователи сигнала по току и напряжению известны и имеют широкое применение.
Счетчики 1, 2, 3 и обще домовой контроллер квартирного учета потребления энергоносителей посылают по запросу от модемов 6 и 7 данные о параметрах по своим выходам 13, 14, 15 и 16. Счетчики 1, 2, 3 и общедомовой контроллер квартирного учета осуществляют накопление учетной информации и передачу ее через интерфейс RS-232 или RS-485 в цифровом коде на модемы 6 и 7. Выбор интерфейса определяется типом счетчика и длинной линии связи до коммутатора-преобразователя 4. Модемы 6 и 7 предназначены обеспечивать последовательную передачу данных со счетчиков 1, 2, 3 и общедомового контроллера квартирного учета по каналам связи 17 и 18.
Мультиплексор 12 предназначен для подключения соответствующего счетчика или общедомового контроллера квартирного учета, который необходимо опросить, к активному каналу связи.
Автоматизированная система работает следующим образом.
По запросу потребителя информации или иному другому запросу сигнал через сотовую или телефонную связь 20 или линию 21 локальной вычислительной сети (ЛВС) дома (Internet) поступает в модемы 6 или 7 в цифровой форме с помощью интерфейса RS-232 или RS-485 подается на коммутатор-преобразователь 4, где преобразуется блоком 8 по току и напряжению, коммутируется блоком 9 на требуемый внешний канал и через мультиплексор 12, преобразователь 8 сигнала, интерфейс RS-485 направляется на входы 13, 14, 15 адресного счетчика 1, 2, 3 учета потребленных энергоносителей, а при необходимости аналогично по каналу связи 16 на общедомовой контроллер квартирного учета энергоносителей 5. После анализа запроса любой из счетчиков 1, 2, 3 или общедомовой контроллер квартирного учета 5 выдает сигнал в обратном направлении, т.е. через выходы 13, 14, 15 и 16 - RS-485 или RS-232 - коммутатор-преобразователь 4 - RS-232, RS-485 - модемы 6 и 7 и после этого он, в зависимости от того, какой канал подключен и находится в работе, возвращается через телефонную линию 20 или резервный канал 21 потребителю запрашиваемой информации.
В предлагаемой автоматизированной системе учета квартирного и домового потребления энергоносителей нет необходимости в блоке синхронизации точного времени счетчиков, так как по своему назначению ей не требуется точный хронометраж времени.
Для управления работой автоматизированной системе не требуется разработка новой программы, так как алгоритм ее функционирования хорошо известен и поэтому для его реализации может быть использована с незначительной доработкой известная лицензионно разрешенная программа.
Использование предлагаемой полезной модели позволяет без серьезных исследований и проведения опытно-конструкторской разработки решить существующую проблему поквартирного и домового учета потребленных энергоресурсов, а за счет модернизации известной автоматизированной системы учета электроэнергии, значительно сократить сроки введения новой автоматизированной системы учета квартирного и домового потребления энергоносителей.