Система обліку енергоресірсів

Автоматизована система  може вести облік  (комерційний  облік)  витрати питної та гарячої  води, витрати теплової енергії для  підігрівання житлових помешкань та інших фізичних величин.

Система має чотири рівні:  четвертий рівень розміщений у диспетчерському пункті  (ЖЕКУ),  в якому встановлений головний комп’ютер,  який через інтерфейс та контролер по телефонній лінії зв’язку або бездротовим зв’язком    з’єднаний з третім рівнем системних контролерів,  де накопичується інформація про витрати енергоресурсів за добу кожного окремого будинку. Добова накопичена інформація щодо витрати кожної фізичної величини від кожного окремого будинку передається на  центральний пульт керування. 

 

Рисунок 2.1 Автоматизована система обліку витрати енергоресурсів кількох житлових будинків

 

 На рисунку вказано:  I – перший рівень системи, де 1, 2, ...,m – давачі витрати холодної, гарячої води, електричної енергії, газу; 1, 2,..., n-поверхові контролери збирання та збереження інформації від кожного окремого давача витрати;  II – другій рівень системи, де 1,..., L – контролери під’їздів окремого будинку; III – третій рівень системи, де 1,...,N – контролери будинків, а 1, 2, 3 – витратоміри холодної, гарячої води та теплової енергії кожного будинку; IV – диспетчерський пункт з головним контролером та комп’ютером.

Розроблення автоматизованої  системи обліку енергоресурсів з бездротовою лінією передавання інформації є передчасним через те,  що наслідки впливу навіть слабкого забруднення помешкань високочастотним електромагнітним випромінюванням на стан здоров’я людини ще добре не вивчені.

До кожного контролера будинку під’єднані по розгалужених лініях зв’язку проміжні контролери кожного під’їзду другого рівня,  а також підсистеми з лічильниками витрати холодної та гарячої води і підсистема витрати теплової енергії підігрівання помешкань будинку,  які здебільшого побудовані на базі акустичних витратомірів. Контролери другого рівня збирають інформацію від кожного поверху  про витрати кожної фізичної величини

Облік витрати теплової енергії підігрівання кожного помешкання та інших фізичних величин провадиться на центральному пункті керування головним комп’ютером кожного місяця,  роздруковуються квитанції для розрахунку за спожиті енергетичні витрати по кожній фізичній величині кожного окремого

помешкання.

Контролювати споживання енергоресурсів кожний мешканець може на контролері першого рівня,  а контроль витрати за спожиті енергоресурси за минулий місяць часу здійснюють у диспетчерському пункті,  наприклад,  підсистеми з лічильниками холодної та гарячої води впроваджують у систему третього рівня з метою контролю витрати споживачами вказаних фізичних величин.  У диспетчерському пункті

визначають за різницею 100% .

                                        (2.1)

 

де n – кількість лічильників  у помешканнях житлового будинку;  Qi.n –  покази витрати холодної чи гарячої води кожного лічильника мешканців за місяць; 

Qj.б – покази лічильників  витрати холодної чи підігрітої води,  які встановлені на вхідних трубах житлового будинку; 

δQp –  розширена невизначеність вимірювання витрати лічильником будинку, узята з паспорта. 

Якщо рівняння  виконується, то ніяких зауважень до споживачів немає, у протилежному разі – потрібно виявити причину та усунути недолік. Такий контроль, у разі потреби,  можна здійснювати щодо кожної фізичної величини. 

Акустичні лічильники для  вимірювання    витрати води у житлових будинках та на їхній базі змонтовані підсистеми з вимірювання енергетичних витрат на підігрів жилих помешкань будинків доволі поширені у великих містах України .  Такі підсистеми працюють більше як десять років без ремонту і втрати своїх метрологічних характеристик.  Акустичні лічильники витрати мають деякі переваги перед механічними:  вони майже не чинять опору потоку води,  мають лінійну характеристику перетворення потоку води на електричні сигнали, можуть передавати накопичену інформацію про витрати як по дротових лініях зв’язку,  так і без дроту.  Такі лічильники дещо дорожчі за механічні, тому впроваджувати їх у систему першого рівня неекономічно,  але у третьому рівні акустичні лічильники і на їхній базі змонтовані підсистеми вимірювання енергетичних витрат підігрівання житлових помешкань будинку виправдовуються.

Для першого рівня  розроблена підсистема  (поверховий контролер)  для трубопроводів  з ДУ,  де ДУ – діаметр умовного проходу,  з вимірювальними перетворювачами,  які    мають гідравлічні пристрої  (ГП)  з тангенціальними турбінками і гальванічно розв’язаними приймальними пристроями  (ПП)  та блока обчислення, індикації,  накопичення інформації та її передавання. Налагоджені гідравлічні пристрої  та ПП так, що у кожного ПП на виході з’являються по одному імпульсу за кожен оберт турбінки.  Оскільки крильчатка ГП “виштовхує”  у трубопровід об’єм води,  кратний до одного м3, тобто 1  оберт ~ 1л/γ, де γ – дорівнює об’єму камери, заповненому водою ГП, разом з тангенціальною крильчаткою, то маємо 1м3.в. = n ∙ γ ± δQ, де – n кількість імпульсів на виході ПП за об’єм води,  який дорівнює одному м3, а δQ – невизначеність вимірювання, яка при налагодженні гідравлічного пристрою разом ПП не повинна для холодної води виходити за межі δQ < 1%, а для гарячої води –    δQ < 1,5%  у номінальному режимі роботи.  Щоби ця невизначеність вимірювання при  налагодженні не виходила за означені межі,  кришка ГП має усередині виступи, за допомогою яких регулюється об’єм  “виштовханої”  води у межах не менше як 6%. Окрім того,  ПП має подільник частоти,  який дає змогу ділити вихідну частоту часового селектора від 1до 64. 

У ДСТУ та ГОСТ на лічильники наводяться обмеження на невизначення вимірювання при номінальній витраті  δQ ≤ 2% для холодної і δQ ≤ 3% для гарячої води. Різниця у невизначені вимірювання між налагодженими гідравлічними і приймальними прист-роями та наведеними у документах ДСТУ і ГОСТ надається на час експлуатації підсистеми. Кожна підсистема має чотири ГП разом з ПП для холодної,  чотири ГП разом з ПП для гарячої води та один блок рахування,  пам’яті та індикації.  Індикація блока при натисненій кнопці якогось помешкання висвітлює 8 десяткових декад, наприклад, для води – 4 декад для одиниць,  десятків,  сотень та одиниць тисяч м3 і 4  декади десятих часток літрів,  одиниць літрів, десятків літрів та сотень літрів води.  На індикатор виводяться тільки ті показники і тільки ті розмірності фізичних величин,  яки були запрограмовані у програматорі обчислювача. Блок індикації працює і    зберігає накопичену інформації у разі вимикання світла упродовж майже двох тижнів.  Ця підсистема від енергетичної системи відбирає не більше ніж 200 мВт∙год енергії. Розроблена підсистема для одного поверху під’їзду для вимірювання витрати холодної і гарячої води пройшла метрологічні випробування та державну атестацію.  Розроблена технічна документація та технічні умови.

Контролери другого  рівня за своїми таймерами, які у певний час синхронізуються таймером контролера третього рівня,  кожні декілька годин опитують підсистеми кожного поверху про накопичені енергетичні витрати кожної фізичної величини за означений проміжок часу.  Цю інформацію обробляють по кожному помешканню і її передають у контролер третього рівня. Кожний контролер другого рівня повинен зберігати накопичену інформацію упродовж доби.  Контролери третього рівня мають зберігати накопичену інформацію кожного помешкання декілька діб навіть у разі випадкового вимкнення енергетичної системи. 

Контролери як другого, так і третього рівня у разі вимкнення енергетичної системи не повинні припиняти роботи до усунення неполадок енергосистеми упродовж декількох діб.

Після підтвердження  про прийом інформації головним комп’ютером  за останню добу накопичена  інформація контролерів третього рівня за найпершу добу повинна ліквідуватися і у такий спосіб у пам’яті контролерів забезпечується місце для накопичення інформації наступної доби.        

Вище сформульовані  тільки деякі вимоги до побудови автоматизованої системи обліку енергетичних витрат помешкань багатоповерхових будинків.  Детальніші вимоги потребують розроблення спеціалізованого    технічного завдання на систему та великих коштів на розроблення такої автоматизованої системи. Вважаємо,  що розроблення означеної системи та її впровадження у експлуатацію може дати значніші економічні переваги,  ніж наявна роздрібнена система обліку витрати кожної фізичної величини кожним мешканцем будинку окремо.  

 

 

2.2 Обгрунтування  шляхів покращення для системи обліку енергоресурсів

 

Фактори, що визначають ефективність вирішення проблеми енергозбереження підприємства:

1) Достатній рівень досвіду і кваліфікації вузьких фахівців енергослужби, а також глибина інформованості про стан справ на підприємстві;

2) Регулярність проведення енергоаудиту;

3) Чітке визначення слабких місць основного процесу підприємства з точки зору енергоефективності та розробка заходів, спрямованих на їх усунення;

4) Наявність плану заходів щодо підвищення енергоефективності з конкретним техніко-економічним обгрунтуванням і прогнозом окупності;

5) Ефективність вирішення проблеми енергозбереження визначається своєчасністю виявлення джерел втрат, розробкою енергозберігаючих заходів та ефективної їх реалізацією;

6) Головна мета АСПД АУДИТУ - виявлення поточного стану енергогосподарства Вашого підприємства і формування рекомендацій з підвищення енергоефективності в режимі реального часу;

З метою енергоефетивності  запропоновано система диспетчеризації  по

каналах Ethernet і GSM / GPRS.

Система диспетчеризації  по каналах Ethernet і GSM / GPRS:

- котельних і теплових  пунктів;

- ліній зовнішнього  освітлення;

- ліфтів у житлових  будинках;

- промислових необслуговуваних  об'єктів.

АРМи диспетчерських пунктів                                         Дистанціонні об’єкти мониторингу

 

          Рисунок 2.2 Система диспетчеризації по каналах Ethernet і GSM / GPRS

 

 

Базова функціональність, доступна у всіх системах моніторингу OMIKS, - контроль стану великого кількості розрізнених віддалених об'єктів.

Система здійснює:

- віддалений (по каналах Ethernet і GSM / GPRS) моніторинг датчиків, вимірювальних приладів, збір свідчень від лічильників електроенергії, теплових лічильників, витратомірів тепла, води, газу та ін;

- віддалене включення / вимикання (через реле) механізмів (Двигунів, насосів, освітлення тощо);

- віддалене прослуховування приміщення;

- голосовий зв'язок з персоналом на об'єкті;

- формування та перегляд звітності по роботі обладнання на об'єкті за різні проміжки часу по заданих параметрам;

- повідомлення мобільних ремонтних бригад (SMS).                            

Склад системи:

- на об'єкті - блоки моніторингу (отримання інформації від датчиків, вимірювальних приладів, лічильників, витратомірів; управління механізмами: насосами, двигунами;

- в диспетчерському центрі (у клієнта) - комп'ютери з встановленим програмним комплексом моніторингу OMIKS.

Контрольовані параметри  і функціональніша особливості

Типове рішення для моніторингу малих котелень і теплопунктів забезпечує контроль:

- загазованість котельної;

- несанкціоноване відкриття дверей котільних;

- скидний клапан (або зупинка котла);

- зупинка мережевого насоса;

- відсутність електроживлення;

- датчиків, що підключаються з дискретними виходами -6.

- підключаються аналогових датчиків (струмовий вхід 0 ... 5 ma (4 ...

20 ma)) - 4:

             Рисунок 2.3 Система збору свідчень теплолічильників з використанням 2-х дубльованих каналів Ethernet + GSM

 

Контролери нижнього рівня. Контролери Micon ms7801 - пристрої керування, збору і передачі пристрою управління, збору та передачі даних від обладнання теплолічильників на сервер системи. даних від обладнання теплолічильників на сервер системи. (по каналах Ethernet і GSM / GPRS

підтримують інтерфейси RS RS422/485, 422/485, кількість входів 3 ... 8, виходів 8 ... 3 кількість входів 3 ... 8, виходів 8 ... 3 (в залежності від модифікації) (в залежності від модифікації).

Зручне розміщення - в ​​ящику з автоматами на DIN-рейці Зручне розміщення - в ​​ящику з автоматами на DIN рейці.

Рисунок 2.4 Контролер  Micon  ms7801

 

Контролер  Micon  ms7801 здійснюють збір і передачу показань від лічильників електроенергії  на центральний сервер системи обліку. на центральний сервер системи обліку.Інтерфейси Інтерфейси RS RS232, 232, RS RS-485, "струмова петля", -485, "струмова петля", RS RS422/485. 422/485.

Зручне розміщення - в ​​ящику з автоматами на DIN-рейці.

 

Рисунок 2.5 Контролер  Micon ms2601

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 2.1 Технічні характеристики автоматизованої системи моніторингу GSM / GPRS

Тип середовища передачі мережа стільникового зв'язку стандарту           GSM    900-1800

Частотний діапазон …………………                                                      900 или 1800 МГц

Дальність зв'язку ........................... не обмежена (залежить від покриття мережею GSM)

Протоколи передачі даних по                                                        GSM GPRS,  SMS, CSD

Швидкість передачі по GPRS …………     передача - до 42.8 кбит/с, прием - до  85.6 кбит/с