УСТРОЙСТВО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ УЧЕТА ПОТРЕБЛЕННЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Полезная модель относится к средствам сбора и передачи данных с приборов учета электроэнергии, тепловой энергии, воды, газа и других ресурсов и может быть использована для построения информационно-аналитических систем удаленного мониторинга потребления энергоресурсов.
Известен адаптер, используемый в устройстве диспетчеризации территориально разнесенных объектов - приборов учета энергоресурсов. Адаптер содержит микроконтроллер, GSM-модем с антенной, который через систему GPRS и Интернет соединен с центром диспетчеризации - диспетчерским компьютером, а также блок цифровых интерфейсов для связи с приборами учета энергоресурсов (патент на полезную модель RU №52228 «Устройство диспетчеризации территориально разнесенных объектов», опубликовано 10.03.2006 г.). Данный адаптер рассматривается в качестве прототипа предлагаемой полезной модели.
Недостатком прототипа являются его ограниченные эксплуатационные возможности, обусловленные тем, что адаптер имеет возможность принимать данные о расходе энергоресурсов только с приборов, оборудованных цифровым интерфейсом RS-232 или RS-485, при этом у него отсутствует возможность взаимодействовать с приборами учета, оборудованными радиоинтерфейсом или импульсным телеметрическим входом. Недостатком адаптера является также то, что он может работать с центром диспетчеризации только в одном режиме - периодическом.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в расширении функциональных возможностей устройства и повышении надежности его работы.
Технический результат достигается тем, что устройство сбора и передачи данных учета потребленных энергоресурсов содержит размещенные в корпусе GSM/GPRS модуль и подключенный к нему микроконтроллерный модуль, в состав которого входит микроконтроллер и подключенные к нему цифровые интерфейсы, обеспечивающие прием данных с приборов учета энергоресурсов, снабженных цифровым интерфейсом, при этом GSM/GPRS модуль снабжен антенной и выполнен с возможностью передачи коротких сообщений CMC на удаленный сервер, согласно полезной модели GSM/GPRS модуль выполнен также с возможностью приема с удаленного сервера коротких сообщений CMC, микроконтроллерный модуль включает в себя подключенный к микроконтроллеру через фильтр дребезга контактов импульсный вход, обеспечивающий прием данных с приборов учета энергоресурсов, снабженных импульсным выходом, управляемые выходы питания для передачи на исполнительные устройства команд, полученных от удаленного сервера, а также внешний элемент питания, цифровые интерфейсы подключены к микроконтроллеру через модуль преобразования сигнала цифровых интерфейсов, причем микроконтроллерный модуль выполнен с возможностью подключения к нему дополнительного оборудования, например, устройств охранно-пожарной сигнализации или датчиков протечки, в корпусе также размещен подключенный к микроконтроллеру RF-модуль, обеспечивающий прием данных с приборов учета энергоресурсов, снабженных радиомодулем, при этом микроконтроллер оснащен энергонезависимой памятью и часами реального времени, а микроконтроллерный модуль и GSM/GPRS модуль выполнены с возможностью обмена данными с удаленным сервером как в режиме реального времени, так и в режиме периодического подключения.
Микроконтроллерный модуль содержит цифровые интерфейсы RS-232 и RS-485.
На корпусе устройства расположены светодиодные индикаторы.
УСПД обеспечивает:
- сбор информации с приборов учета энергоресурсов, имеющих импульсный телеметрический интерфейс;
- сбор информации с приборов учета, имеющих цифровой интерфейс;
- сбор информации с приборов учета, имеющих радиоинтерфейс;
- контроль состояния (диагностику) подключенных приборов учета и дополнительного оборудования (датчиков состояния инженерных сетей и коммуникаций, датчиков охранно-пожарной сигнализации и т.д.);
- управление питанием (дистанционное включение/выключение) исполнительных устройств, например, различных реле;
- хранение архивов данных от приборов учета на глубину до 180 суток;
- сохранение информации, полученной от приборов учета, в энергонезависимой памяти при пропадании питающего напряжения;
- передачу данных на удаленный сервер в режиме реального времени (режим «online») или по запросу по сети GSM/GPRS и посредством CMC сообщений.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показана схема устройства сбора и передачи данных учета потребленных энергоресурсов.
УСПД содержит размещенные в корпусе 1 микроконтроллерный модуль 2, GSM/GPRS модуль 3 и RF-модуль 4, служащий для взаимодействия УСПД с приборами учета, дополнительным оборудованием (датчиками протечки, задымления, температуры, охранно-пожарной сигнализации и др.) и исполнительными устройствами, оснащенными радиомодулем.
В состав микроконтроллерного модуля 2 входит микроконтроллер 5 и цифровые интерфейсы, например, RS-232 и RS-485. Посредством цифровых интерфейсов УСПД может обмениваться данными с приборами учета энергоресурсов, датчиками и исполнительными устройствами, также снабженными цифровыми интерфейсами.
Для адаптации сигналов, поступающих с подключенных приборов учета и дополнительного оборудования посредством цифровых интерфейсов, к параметрам микроконтроллера 5 (согласования уровней сигнала) микроконтроллерный модуль 2 оснащен модулем 6 преобразования сигнала цифровых интерфейсов.
Для снятия показаний с приборов учета, оборудованных импульсным телеметрическим выходом, микроконтроллерный модуль 2 оснащен импульсным входом, подключенным к микроконтроллеру 5 через фильтр дребезга контактов 7, позволяющий избежать такого явления, как дребезг контактов.
GSM/GPRS модуль 3, связанный с микроконтроллером 5 и снабженный антенной 8, служит для связи УСПД с оборудованием верхнего уровня системы удаленного мониторинга потребления энергоресурсов - удаленным сервером (на чертеже не показан). Обмен данными между УСПД и удаленным сервером может осуществляться как по каналу GPRS, так и посредством коротких сообщений CMC.
Микроконтроллерный модуль 2 имеет управляемые выходы питания (на чертеже не показаны) для передачи команд включения/выключения, полученных от удаленного сервера, на исполнительные устройства, например, различные реле (устройства освещения, охранно-пожарной сигнализации и т.д.), что позволяет существенно расширить технические возможности УСПД.
Питание УСПД в штатном режиме осуществляется от блока питания (на чертеже не показан), преобразующего переменное напряжение 220В в постоянные напряжения различных величин, необходимых для электропитания функциональных блоков УСПД. В случае аварийной ситуации (короткого замыкания) происходит срабатывание автоматического выключателя (на чертеже не показан).
Микроконтроллерный модуль 2 снабжен внешним элементом питания 9 (батарейкой) для сохранения информации, полученной от приборов учета, а также сохранения возможности считывания импульсов, поступающих с приборов учета, оборудованных импульсным телеметрическим выходом, в случае пропадания питающего напряжения.
Микроконтроллер 5 оснащен часами реального времени (на чертеже не показаны), питаемыми от внешней батарейки 9 и синхронизируемые с удаленным сервером.
Для индикации состояния УСПД на его корпусе располагаются светодиодные индикаторы (на чертеже не показаны). Светодиодные индикаторы сигнализируют о регистрации в GSM сети, состоянии УСПД (нахождении устройства в режиме ожидания, установлении связи с сервером) и передаче данных через цифровые интерфейсы.
УСПД работает следующим образом.
Перед монтажом УСПД в микроконтроллер 5 записывают необходимые настройки (адрес сервера, порт подключения, настройки провайдера сотовой связи и т.д.). Настройки УСПД могут быть изменены в процессе дальнейшего обмена информации с сервером, как по GPRS каналу, так и посредством CMC. Настройки также могут быть изменены и посредством отправки CMC с мобильного устройства.
После монтажа УСПД по сигналам светодиодной индикации проверяют подключение УСПД к удаленному серверу. Перезагрузка УСПД может быть осуществлена также удаленно - посредством СМС-команды.
Через цифровые интерфейсы RS-232 и RS-485, RF-модуль 4 и импульсный вход к УСПД подключают приборы учета энергоресурсов, дополнительное оборудование (датчики) и управляемые исполнительные устройства. При необходимости используют разветвители. Информация, поступающая с приборов учета и датчиков по цифровым интерфейсам RS232 и RS485, поступает в модуль преобразования сигнала цифровых интерфейсов 6, где происходит преобразование уровней сигналов и форматов сообщений к форме, необходимой для обработки в микроконтроллере 5.
Микроконтроллер 5 производит запись полученной на импульсный вход информации о потребленных энергоресурсах в энергонезависимую память и хранит ее на протяжении некоторого периода времени, например, 180 дней. Информация, поступившая по цифровым интерфейсам RS-232 и RS-485, записывается в оперативной памяти микроконтроллера 5 и хранится там до передачи на сервер. Микроконтроллер 5 выполняет необходимую предварительную логическую обработку полученных данных, после чего передает ее по внутренней шине в GSM/GPRS модуль 3. GSM/GPRS модуль 3 производит необходимое кодирование информации в соответствии с заданным стандартом и через внешнюю антенну 8 передает ее по каналу GPRS. Информация о потребленных энергоресурсах записывается на удаленном сервере в единую базу данных для анализа и использования ее оперативно-диспетчерским персоналом управления энергосистемы.
При отсутствии питания от блока питания считывание импульсов микропроцессором 5 Обеспечивается посредством питания от батарейки 9, при этом микропроцессор находится в энергосберегающем режиме.
При двухстороннем обмене данными с удаленным сервером УСПД может работать в двух основных режимах: периодическом режиме и в режиме реального времени (режиме «on-line»). При периодическом режиме работы УСПД выходит на связь с удаленным сервером с требуемой, заданной настройками, периодичностью, например, раз в час или раз в сутки. В остальное время УСПД находится в «спящем» по отношению к удаленному серверу режиме. Работа в режиме «on-line» подразумевает постоянное нахождение УСПД на связи с удаленным сервером, что позволяет обеспечить круглосуточный контроль и управление работой объектов - приборов учета, датчиков и исполнительных устройств. Поскольку периодический режим подключения является более экономичным, он используется в большинстве случаев.
Как правило, передача данных на удаленный сервер производится по инициативе УСПД, а именно: при окончании учетного периода (почасовой или суточный учет), при возникновении отклонений в работе приборов учета, при срабатывании датчиков и т.д. Для передачи данных микроконтроллер 5 обращается к удаленному серверу по каналу GPRS или через CMC сообщения.
В случае поступления на удаленный сервер, например, информации о срабатывании датчика протечки, сервер направляет на УСПД команду отключения питания соответствующего исполнительного устройства - устройства отключения подачи воды. В свою очередь УСПД с помощью управляемых выходов питания посылает данную команду по одному из интерфейсов далее на исполнительное устройство.
С целью диагностики в процессе работы УСПД на него с удаленного сервера могут направляться запросы в виде CMC сообщений, в ответ на которые УСПД направляет сообщения, содержащие различную служебную информацию о своем состоянии и состоянии подключенных приборов учета.
На базе периферии микроконтроллера 5 организованы часы реального времени, позволяющие задавать расписание отправки сообщений с данными о потребленных энергоресурсах, привязанное к реальному времени.
Таким образом, преимуществом предлагаемого технического решения является его многофункциональность, а также возможность обеспечения гибкости построения информационно-аналитической системы удаленного мониторинга потребления энергоресурсов за счет использования различных интерфейсов связи.