тел. +7 (351) 7-555-040
e-mail: 

Автоматизированный учет и управление потреблением энергоресурсов: опыт внедрения на базе ПТК «ПолиТЭР»

22.04.2013

Абдуллин Вильдан Вильданович
аспирант кафедры автоматики и управления 
Южно-Уральского государственного университета 
(национального исследовательского университета)
Коммерческий учет энергоносителей: материалы XXXIII международной научно-практической Конференции. –
СПб., 2013. – С.186–199.

 

К современным системам отопления многоквартирного жилого дома (МКД) предъявляют ряд требований технико-экономического характера. Прежде всего, система отопления должна обеспечивать комфортные условия для потребителей и обладать высокой энергоэффективностью, что подразумевает наличие системы автоматического регулирования подачи тепла. Также система отопления должна обладать высокой надежностью и отказоустойчивостью, что особенно критично при массовом применении. Не менее важное требование состоит в обеспечении достоверного учета потребления тепловой энергии для стимулирования жителей к энергосбережению путем начисления оплаты за фактически потребленное тепло.

На сегодня практически завершено оснащение объектов бюджетной сферы приборами учета энергоресурсов, осуществляемое в рамках Федерального Закона от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности…». В настоящее время активно ведется оснащение приборами учета жилого фонда. Реализация расчетов по приборам учета требует значительных финансовых затрат на эксплуатацию оборудования учета. Кроме того, необходимо обеспечить своевременное считывание показаний и их последующую обработку. Указанные проблемы тем острее, чем больше количество установленных приборов учета. К примеру, в Челябинске более тысячи объектов бюджетной сферы и несколько десятков тысяч жилых домов. А количество квартирных счетчиков еще на несколько порядков больше . Очевидно, что без использования средств автоматизации эксплуатация приборов учета в масштабах города практически невозможна. Другой актуальной задачей энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве является обеспечение надежной бесперебойной работы инженерных систем и сетей, оперативное реагирование и устранение аварийных ситуаций, автоматизированный диспетчерский контроль и автоматическое регулирование объемов потребления энергоресурсов на объектах.

Комплексный подход

Программно-технический комплекс (ПТК) «ПолиТЭР» предназначен для создания АИИС КУЭ, АСКУ ТЭР, автоматизированных систем диспетчерского контроля и управления объектами ЖКХ, топливно-энергетической сферы, технологическими процессами и производствами. Актуальной задачей энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве является обеспечение надежной бесперебойной работы инженерных систем и сетей, оперативное реагирование и устранение аварийных ситуаций, автоматизированный диспетчерский контроль и автоматическое регулирование объемов потребления энергоресурсов на объектах. Важно заметить, поддержка функций управления изначально разрабатывалась как неотъемлемый компонент ПТК «ПолиТЭР»: обеспечивается поддержка контроллеров МКТ-22 (НПП «Политех-Автоматика», г. Челябинск), ЭКОМ-3000 («Прософт-Системы», г. Екатеринбург), ECL Comfort (Danfoss, Дания), TAC Xenta (Schneider Electric, Франция). Список поддерживаемых приборов постоянно пополняется. На рис. 1 и рис. 2 показаны примеры мнемосхем управления объектами ЖКХ.

Особенностью ПТК «ПолиТЭР» является возможность реализации комплексного учета различных топливно-энергетических ресурсов в рамках единой системы. С помощью ПТК «ПолиТЭР» возможно осуществлять учет тепловой энергии в водяных и паровых системах отопления, расхода теплоносителя, горячей и холодной воды, жидкостей, пара, газа и газовых смесей, электроэнергии в одно- и трехфазных системах электроснабжения. Поддерживаются, в частности, такие распространенные приборы учета, как счетчики электроэнергии Меркурий-Энергоучет, Энергомера, вычислители Тэкон-19, Карат-307, Эльф, теплосчетчики КМ-5, Теплокон, ВКТ-7, счетчики-расходомеры US-800, РМ-5 и ряд других приборов учета. Небольшим управляющим компаниям, обслуживающим несколько жилых домов, ПТК «ПолиТЭР» позволяет использовать одну систему для комплексного контроля над всеми потребляемыми энергоресурсами. Это не только снижает капитальные затраты на внедрение диспетчеризации и автоматизированного учета, но также сокращает количество обслуживающего персонала и уменьшает стоимость обслуживания системы. В масштабах города или района ПТК «ПолиТЭР» позволяет создавать ситуационные центры контроля потребления энергоресурсов и мониторинга энергетической эффективности объектов жилищно-коммунального хозяйства. Примечательно, что ПТК «ПолиТЭР» легко масштабируется от нескольких домов до масштабов целого города: требуется лишь приобрести лицензии на требуемое количество точек.

Программное обеспечение (ПО) ПТК «ПолиТЭР» построенно по модульному принципу и включает ряд компонентов: службу опроса, базу данных, клиентское приложение, web-сервер, служба SMS-оповещений. Пользователям системы предоставляется возможность самостоятельно создавать мнемосхемы, просматривать графики изменения (временные тренды) выбранных параметров, выводить отчеты произвольной формы на основе создаваемых пользователями шаблонов. ПО ПТК «ПолиТЭР» содержит встроенные средства онлайн-анализа в реальном времени, включающие контроль выхода измеряемых параметров за установленные пределы, выявление утечек в трубопроводах, расчет нормативных значений технологических параметров (температурных графиков, расходов воды и т.д.) и объемов потребления ресурсов. Система осуществляет оперативное выявление отклонений от норм с учетом допусков, реализует функции диагностики исправности приборов учета и контроллеров. Важной функциональной особенностью является программный модуль «Паспорт счетчика», позволяющий осуществлять ввод, хранение и обработку паспортной информации о доме и оборудовании узлов учета. Геоинформационная система (ГИС) реального времени (рис. 3) обеспечивает отображение состояния оборудования и основных параметров с картографической привязкой, обеспечивает наблюдение за перемещением служебного автотранспорта. На базе ПТК «ПолиТЭР» возможно создание многоуровневых вертикально интегрированных систем: обеспечивается передача данных от систем нижнего уровня на верхние уровни. Предусмотрено взаимодействие со смежными системами, экспорт и импорт данных с использованием стандартных механизмов: SQL-запросов, OPC-серверов, XML (например, в формате 80020).

Метрологическое обеспечение ПТК «ПолиТЭР»

ПО ПТК «ПолиТЭР» является программным обеспечением средств измерений и соответствует требованиям ГОСТ Р 8.596-2002 [1], ГОСТ Р 8.654-2009 [2]. В составе ПО выделена метрологически значимая часть, метрологические характеристики ПТК «ПолиТЭР» нормированы с учетом влияния ПО и подтверждены испытаниями в целях утверждения типа.

Защита программного обеспечения и данных от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствуют уровню «С» согласно МИ 3286-2010 [3], т.е. метрологически значимая часть ПО и измеренные данные достаточно защищены от непреднамеренных и преднамеренных изменений. Обеспечивается защита от неавторизованного доступа через клиентское приложение и коммуникационные интерфейсы, а также защита от модификации результатов измерений. Основные средства защиты включают:

– авторизацию доступа с определением набора прав доступа и области доступа для каждой учетной записи, для удобства учетные записи могут быть объединены в группы;

– защиту от подбора пароля путем многократного ввода;

– контроль серийного номера и сетевого адреса приборов учета при каждом считывании данных для защиты от подмены прибора учета;

– квитирование основных событий системы пользователем или администратором;

– контроль целостности модулей метрологически значимой части ПО при запуске;

– ведение нестираемого архива всех действий пользователей и всех основных событий системы (формирование отчетов, авторизация, действия с учетными записями, ручной ввод данных, результаты проверки целостности ПО и др.)

Предусмотрен и ряд уникальных систем защиты, таких как:

– программные пломбы, полностью блокирующие отдельные пункты от изменения всеми пользователями и позволяющие защитить систему от неправомерных манипуляций со стороны потребителя;

– специальный тип пользователя-«контролёр», предназначенный для использования сотрудниками контрольных органов, для установки программных пломб и формирования отчетов.

Хранимые в базе данных результаты измерений и параметры системы также защищены от модификации: при попытке несанкционированной модификации базы данных сторонними средствами нарушается целостность базы данных и данные в ней признаются недействительными.

Эти и другие средства защиты обеспечивают высокий уровень безопасности системы как в роли защиты от фальсификации результатов измерений, так и для обеспечения безопасного диспетчерского контроля и оперативного управления технологическим оборудованием.

Примеры внедрений

В рамках Приоритетного направления развития «Энергосбережение в социальной сфере» Национального Исследовательского Университета (НИУ) ЮУрГУ в 2010–2011 годах на базе ПТК «ПолиТЭР» осуществлено внедрение Автоматизированной управляющей информационно-измерительной системы (АУИИС) параметров тепло-, водо-, электроснабжения и наружного освещения комплекса зданий ЮУрГУ. В рамках АУИИС осуществляется диспетчерский контроль и управление основными инженерными системами и потребителями энергоресурсов комплекса зданий университета (рис. 5), организован автоматизированный учет энергоресурсов, в режиме реального времени производится анализ энергоэффективности потребителей (рис. 6).

В числе других крупных объектов на базе ПТК «ПолиТЭР» работают системы городского уличного освещения Челябинска и Копейска, несколько десятков управляющих компаний в разных городах России, система мониторинга и управления паровыми котлами на ЦЭС ОАО «ММК».

В заключении хотелось бы отметить, что опыт эксплуатации автоматизированных систем диспетчерского контроля и управления в управляющих компаниях ЖКХ г. Челябинска и городов Челябинской области показал, что экономия тепловой энергии составляет в среднем 20–25%, электроэнергии – до 40%, эксплуатационные затраты снижаются в 2 и более раз. [5]

Литература:

[1] ГОСТ Р 8.596-2002. ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения.

[2] ГОСТ Р 8.654-2009. ГСИ. Требования к программному обеспечению средств измерений.

[3] МИ 3286-2010. Проверка защиты программного обеспечения и определение ее уровня при испытаниях средств измерений в целях утверждения типа.

[4] Шнайдер, Д.А. Автоматизированный ситуационный центр мониторинга энергоэффективности объектов ЖКХ // Научные труды международной заочной конференции, посвященной 15-летию со дня создания Регионального Уральского отделения Академии Инженерных Наук им. А.М. Прохорова, «Инженерная поддержка инновации и модернизации» 1–10 декабря 2010 г.