ОБЗОР СХЕМНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ДАННЫХ СО СЧЕТЧИКОВ ГАЗА В КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОМ СЕКТОРЕ

Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»гласит, что «до 1 января 2015 года собственники жилых домов, собственники помещений в многоквартирных домах обязаны обеспечить оснащение указанных объектов индивидуальными и общими приборами учета используемого газа, а также ввод установленных приборов в эксплуатацию» [1]. Данное требование не случайно. Проведенный анализ всевозможных мероприятий по экономии энергоресурсов показал, что поквартирный и подомовой учет расхода газа является наиболее эффективным по многим причинам. Но основных и более важных причин — две. Первая: поквартирный и подомовой учет можно организовать не только в строящихся, но и в уже существующих зданиях. Вторая: социально-психологический фактор. Индивидуальный учет газа материально заинтересовывает конечного потребителя в экономии расхода газа. Без материальной заинтересованности другие мероприятия по экономии газа работают неэффективно. Низкая стоимость топливных ресурсов в нашей стране в советский период привела к их неэкономному расходованию и в промышленности и в быту. В результате при сравнительно невысоком потреблении энергетических ресурсов на душу населения для производства каждого рубля валового внутреннего продукта в России требуется намного больше энергоресурсов, чем за рубежом, например в скандинавских странах или Канаде — в странах, которые находятся в одинаковых или более сложных природных условиях. Но время не стоит на месте. Экономическая и экологическая ситуация (в частности, увеличение выбросов парниковых газов), результаты оценки природных запасов, энергетических ресурсов, а также подход к ценообразованию требуют изменения ранее сложившейся модели и более рационального потребления топлива. В России неоднократно пытались узаконить подобные изменения. До недавнего времени действовал Федеральный закон № 28 «Об энергосбережении». Но, как показало время, применение закона не дало радикальных улучшений ситуации. Особый акцент, сделанный на государственный и муниципальный сектор, а также на жилищный фонд, отличает Федеральный закон № 261 от ранее действовавших правовых актов, где основной упор приходился на промышленный сектор [2].

Установка индивидуальных приборов учета газа населением решает задачи Федерального закона № 261. Все больше и больше потребителей газа устанавливают приборы учета для более рационального его расходования, сокращения расходов семейного бюджета. Но с возрастанием количества счетчиков газа газопоставляющие компании столкнулись с серьезной проблемой сбора показаний с приборов учета. Показания приходится собирать вручную и переносить их во внутренние биллинговые системы расчета платежей и выставления счетов. Проверка достоверности показаний счетчиков со стороны поставщиков газа вызывает определенные трудности, да и в соответствии с законом сверка показаний приборов учета может проводиться не чаще, чем 1 раз в полгода. Это объясняется тем, что с появлением большого парка индивидуальных приборов учета количество контроллеров-обходчиков не увеличилось, а задача сличения передаваемых данных о газопотреблении с действительными показаниями счетчиков практически оказывается невыполнимой.

Поэтому, необходимость получения актуальных данных о потребления газа населением рождает неподдельный интерес поставщиков газа к системам автоматического сбора данных с бытовых счетчиков газа. ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» уже более 18 лет занимается производством газового оборудования, в том числе и счетчиков газа, как для промышленного, так и для бытового сектора. Кроме этого, нашу компанию смело можно назвать пионером в России в области внедрения передовых телекоммуникационных решений в области сбора данных с бытовых счетчиков газа. Разработками систем автоматического сбора данных (систем АСД) компания занимается с 2006 года и имеет огромный опыт по их установке и внедрению. В своей продуктовой линейке наша компания предлагает очень гибкие технические решения с точки зрения автоматизации и экономики. В данной статье приводятся наиболее удачные схемные решения построения системы АСД, которые используются и «взяты на вооружение» нашими заказчиками.

Принципиально, по методу передачи данных, предлагается использование трех типов систем АСД:

• счетчик газа BK-GxET (передача данных по GPRS каналу);
• мобильная «объездная» система АСД (передача данных по радиоканалу);
• стационарная система АСД (передача данных по радиоканалу и GPRS).

Любая из трех перечисленных выше систем АСД тем или иным методом решает следующие задачи:

• автоматизация сбора и передачи информации с приборов учета энергоресурсов на сервер сбора и хранения данных;
• получение оперативной и достоверной информации о потребленных объемах газа (воды, тепла и электричества), и, следовательно, достижение баланса между поставщиком и потребителями;
• передача данных по беспроводным каналам связи (RF/GPRS). Выполнение опроса счетчиков дистанционно, без проникновения на место установки счетчика;
• информирование о нештатных ситуациях счетчика (несанкционированное воздействие на счетчик, обрыв импульсного кабеля, превышение допустимых границ потребления, сигнализация об утечке и обратном потоке и пр.);
• сокращение затрат персонала на обслуживание приборов учета;
• достижение прозрачности доступа к счетчику газа;
• экспортирование данных во внешние системы учета энергоресурсов и биллинговые системы.

Счетчик газа BK-GxET. Передача данных по GPRS каналу

Данный тип системы АСД является самым новым, но уже успевшим себя апробовать в ряде регионов РФ. В основу системы ставится счетчик газа BK-GxET (themis alpha). Счетчик оснащен электронным дисплеем, встроенным в счетную голову GPRS модемом, отсечным клапаном (опционально), а также встроенным преобразователем температуры для приведения рабочего объема газа к стандартным условиям. Подробное описание и характеристики счетчика представлены в одноименной статье настоящего сборника: «Счетчики газа BK-GxET (themis alpha): консерватизм и современные технологии». В данной статье приведено подробное описание принципа и схемы передачи показаний счетчиков BK-GxET без участия потребителя.

Передача показаний происходит по каналу GPRS, благодаря встроенному в счетчик GPRS модему. Встроенный GPRS модем оснащается SIM-картой, которая, как правило, заносится во внутреннюю группу абонентов сотовой связи поставщика газа. Эта процедура позволяет снизить расходы на общий трафик передачи данных по каналу GPRS и защитить SIM-карту от несанкционированного ее использования потребителем.

В электронной голове счетчика газа поставщиком газа записывается IP-адрес сервера, на который будут передаваться данные и период их получения. В данном типе системы АСД инициатором передачи данных выступает сам счетчик. Период выхода счетчика на связь может изменяться в зависимости от потребности: час/ неделя/месяц. Для систем АСД в бытовом секторе актуальной является передача данных со счетчика, как правило, на конец месяца или недели. Передавать данные с бытового счетчика газа каждый час или каждый день является нерациональным и экономически необоснованным. Полученных данных вполне достаточно для составления актуальной картины об объеме потребления газа и выставления счета. В особых случаях, во избежание сокращения периода выхода на связь счетчика, предлагается воспользоваться считыванием архивных данных о потреблении газа, который может передаваться отдельно. Здесь необходимо понимать, что частота передачи актуальных данных со счетчика прямо пропорциональна сроку службы встроенной батареи, которая позволяет GPRS модему выходить на связь с сервером сбора данных (рис. 1). Батарея, хотя и является съемной, но ко всему должен быть практичный и логически обоснованный подход.

Данные от счетчика поступают на сервер сбора данных. На сервере установлено программное обеспечение Themis Manager, которое выполнено в виде web приложения. Themis Manager получает текущие показания счетчиков и архивирует их в базе данных. Кроме получения текущих данных счетчика можно послать команду на дистанционное закрытие или открытие встроенного отсечного клапана, а также запросить архивные данные. Для удобства оператора полученные данные со счетчиков могут отображаться в табличном и графическом виде. В программе реализован инструмент для создания индивидуальных и групповых отчетов по потреблению газа. Для интеграции с внутренними биллинговыми системами в программе Themis Manager есть функция экспорта данных в согласованный с заказчиком формат (рис. 2).

Особенностью конструктива является то, что ранее смонтированный и введенный в эксплуатацию счетчик может быть легко дооснащен GPRS модемом. Это придает дополнительную гибкость данному решению и особенно оказывается актуальным, если развертывание и запуск системы АСД разделено в организационном и финансовом плане.

Построение системы АСД на базе счетчика BK-GxET практически не требует предварительных изысканий по анализу рельефа местности, определению количества и мест установки счетчика. Единственное, что необходимо учесть перед развертыванием системы АСД, — наличие устойчивой области покрытия сигнала GPRS оператором GSM. Обязательным этапом является проведение замеров уровня сигнала GPRS и составление договора с оператором связи на оказание услуги по передаче данных по каналу GPRS.

Система АСД на базе счетчика BK-GxET является одной из новинок 2014г., представляемой нашей компанией. Эта сравнительно «молодая» система АСД уже установлена и функционирует в рабочем режиме в нескольких регионах России: Москва, Белгород, Тамбов. В 2014-2015г.г. планируется существенно расширить географию мест установки счетчиков, оснащенных такой системой считывания данных.

Мобильная «объездная» система АСД. Передача данных по радио каналу.

В отличие от предыдущего решения мобильная «объездная» система АСД может использоваться не только с новыми счетчиками газа, но и с уже установленными. Важным критерием является наличие низкочастотного (НЧ) выхода у счетчика газа. К сожалению не все производители газовых счетчиков предлагают данную возможность, как штатную опцию. Обычно НЧ выход счетчика предлагается, как специальное исполнение. В отличие от других производителей счетчики газа типа BK, производства ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника», имеют возможность дооснащения НЧ датчиками импульсов. Это означает, что если счетчик покупался и устанавливался потребителем газа много лет назад, то он без какой-либо доработки может быть включен в мобильную «объездную» систему АСД, путем дооснащения модулем телеметрии.

Мобильная объездная система АСД состоит из:

• счетчиков газа (электричества, воды, тепла) с низкочастотным выходом (НЧ);
• передатчиков Waveflow;
• радиомодема Waveport;
• приемника GPS;
• ноутбука;
• программного обеспечения Drive-by Manager.

Счетчик с НЧ выходом (например, бытовой счетчик газа серии BK) подсоединяется к радиопередатчику Waveflow (рис. 3). Данные о расходе со счетчика энергоресурса передаются по НЧ выходу на радиопередатчик Waveflow.

Передатчик Waveflow имеет автономное питание и срок службы его составляет 10 лет при считывании данных 1 раз в месяц. Кроме считывания показаний со счетчиков и их архивирования передатчик Waveflow пересылает по радиоканалу сообщение о несанкционированном воздействии на счетчик (обрыв импульсного кабеля или воздействие магнитом, обратный поток, превышение минимальных или максимальных границ по расходу энергоресурса и пр.).

Название мобильная «объездная» система АСД объясняет сам принцип сбора показаний со счетчиков газа. При монтаже у потребителя счетчика энергоресурса с передатчиком Waveflow или при дооснащении его передатчиком записываются глобальные координаты месторасположения прибора учета (координаты GPS: X,Y). Координаты GPS каждого счетчика с передатчиком Waveflow записываются в базу данных программного обеспечения Drive-by Manager. Автомобиль оператора оснащается GPS приемником и радиомодемом Waveport. Для начала выполнения опроса оператор подключает к ноутбуку GPS приемник, радиомодем Waveport и просто начинает движение по населенному пункту, в котором установлены счетчики с передатчиками Waveflow. При движении автомобиля GPS приемник получает координаты автомобиля и с помощью программного обеспечения Drive-by Manager происходит отображение перемещения автомобиля на карте (рис. 4). Кроме этого, на карте отмечены места установки счетчиков на основании данных, полученных при их монтаже. Таким образом, при приближении автомобиля оператора к счетчику программа Drive-by Manager автоматически выполняет опрос всех передатчиков, попадающих в область охвата радиомодема Waveport. Область охвата радиомодема Waveport оператор может установить самостоятельно в зависимости от условий местности.

В итоге, оператору достаточно просто проехаться по заранее подготовленному маршруту, а данные со счетчиков считаются автоматически. Оператор может выполнить сервисные функции (сброс тревоги, считывание архива, установка начального показания счетчика и пр.) не выходя из автомобиля и не проникая в домовладение, где установлен счетчик. Оператор при движении автомобиля может наблюдать за процессом опроса счетчиков и просматривать полученные данные в табличном или графическом виде. Выполнив опрос всех счетчиков, оператор может вернуться в диспетчерский пункт и составить отчет по полученным данным по каждому абоненту или по группе абонентов. Также в программном обеспечении Drive-by Manager есть возможность экспорта считанных данных в биллинговую систему поставщика энергоресурсов.

Как правило, мобильная «объездная» система АСД применяется в загородных коттеджных поселках и кооперативах. Также «мобильные» системы могут использоваться для сбора данных с многоквартирного дома или микрорайона.

Развертывание объездной системы АСД требует минимальных финансовых и временных затрат. Более того, в том случае, если заказчик захочет перейти с мобильной «объездной» системы на «стационарную» систему АСД, то ему не нужно будет дооснащать счетчик газа потребителя дополнительным оборудованием. Передатчик, установленный на счетчике газа, способен работать как в стационарной, так и в мобильной системе АСД.

Стационарная система АСД. Передача данных по радиоканалу и GPRS.

При использовании «стационарной» системы АСД отсутствует необходимость присутствия оператора на месте установки счетчика. Данные со счетчика автоматически передаются на центр сбора информации по заранее спланированному сценарию опроса по беспроводным каналам связи (RF/GPRS). Оборудование для создания топологии сети устанавливается и настраивается единожды при монтаже системы и не требует дополнительного технического обслуживания. Название «стационарная» система АСД определяет статичность месторасположения всех приборов, необходимых для передачи данных со счетчика на сервер сбора информации.

Стационарная система АСД состоит из:

• счетчиков газа (электричества, воды, тепла) с низкочастотным выходом (НЧ);
• передатчиков Waveflow;
• репитеров Wavetalk;
• концентраторов MUC;
• программного обеспечения EIServer и Wavenis Viewer.

При построении «стационарной» системы опроса используются те же счетчики с импульсным НЧ выходом и подсоединенными к ним радиопередатчиками Waveflow. В отличие от мобильной «объездной» системы АСД, опрос передатчиков выполняется автоматически и может происходить без участия человека. К счетчику с НЧ выходом подсоединяется радиопередатчик Waveflow. Данные о расходе со счетчика энергоресурса передаются по НЧ выходу на радиопередатчик Waveflow. Передатчик передает показания счетчика на концентратор данных MUC по радиоканалу. Для увеличения дистанции передачи данных и области покрытия системы дополнительно могут использоваться репитеры Wavetalk и/или те же передатчики Waveflow, которые могут также использоваться как репитеры — ретрансляторы сигнала. Репитер Wavetalk ретранслирует полученные данные от передатчика Waveflow и передает их на следующий репитер или на концентратор MUC. После того, как данные были получены концентратором MUC по радиоканалу, они передаются на сервер сбора информации (диспетчерский ПК), используя сервис GPRS/SMS (рис. 5). Передатчик Waveflow и репитер Wavetalk имеют автономное питание. Установка данной системы позволяет автоматизировать сбор и передачу информации с приборов учета энергоресурсов на сервер сбора и хранения данных, а также выполнять опрос счетчиков по заранее подготовленному расписанию. Система АСД позволяет получить оперативную и достоверную информацию о потребленных объемах газа (воды, тепла и т.д.). Поставщик энергоресурсов автоматически получает оперативное информирование о нештатных ситуациях счетчика и возможность экспорта данных во внешние системы учета энергоресурсов и биллинговые системы.

Концентратор MUC является шлюзом для получения данных с различных счетчиков энергоресурсов. Концентратор поддерживает протокол передачи данных Wavenis. Встроенный в концентратор радиоприемник опрашивает передатчики, установленные на счетчиках, по радиоканалу, а встроенный GSM модем пересылает полученные данные по каналу связи GPRS на сервер сбора данных. Кроме передачи данных по каналу GPRS концентратор способен передавать данные по сети Ethernet, M-Bus, беспроводной М-Bus.

Концентратор MUC имеет встроенное программное обеспечение с Web-интерфейсом.

Стационарная система строится на базе ПО EIServer, которое ориентировано на сбор, сохранение и обработку больших объемов данных. Просмотр и выгрузка данных осуществляется с помощью программы WavenisViewer (рис. 6). Топология размещения оборудования хранится в БД программного обеспечения и может быть настроена удаленно с сервера без выезда на место установки концентратора, что существенно облегчает процесс пуско-наладки системы.

Своевременное получение актуальных данных за поставленный газ каждого абонента позволяет определить разбаланс, который складывается из разницы объемов поставленного и фактически потребленного газа. Имея в своем распоряжении данные о точном расходе каждого абонента поставщику легко выявить места несакционированного отбора газа и недобросовестных абонентов. Таким образом, поставщик газа:

• не нуждается в ежемесячном обходе и списывании показаний счетчиков всех абонентов;
• имеет беспроводной дистанционный доступ к данным узла учета газа. Доступ к данным предоставляется круглые сутки, семь дней в неделю;
• застрахован от любого сбоя электропитания, т.к. оно не приведет к потери данных, так как телеметрия счетчика имеет автономное питание;
• может просматривать полученные от системы АСД данные в табличном и графическом виде, составлять отчеты по потреблению газа населением, а также экспортировать полученные системой АСД данные от счетчиков во внешние биллинговые системы для выставления счета потребителю газа.

Эффективность использования системы АСД позволяет поставщику газа:

• осуществлять точное планирование закупок газа;
• выставлять счета по реальным показаниям счетчиков;
• считывать и оперировать архивными данными;
• производить дистанционный сбор данных без присутствия оператора на месте установки узла учета;
• отслеживать несанкционированный отбор газа.

Современный рынок систем сбора данных с узлов учета энергоресурсов в России и в мире очень многообразен и представлен широким спектром различных решений и приложений. Среди большого ассортимента предлагаемых систем потребителю порой очень сложно сделать правильный выбор и получить в свое распоряжение не только высокотехнологичный продукт, но к тому же надежное и проверенное на практике решение. Многие системы, предлагаемые на рынке, существуют, как правило, в виде прототипов и неотлаженных приложений. После продажи такой системы происходит ее доработка и отладка «налету» за счет времени и средств потребителя. Таким образом, потребитель теряет время при монтаже и пуско-наладке системы и, соответственно, запуск системы может затянуться на неопределенные сроки. Поэтому, при выборе системы сбора данных необходимо рассматривать не только технические характеристики модулей и системы в целом, но и опыт эксплуатации данной системы в мире и России в частности.

ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» занимается системами автоматического сбора данных с узлов энергоресурсов с 2006 г. и имеет очень большой опыт по разработке комплексных решений, проектированию, пуско-наладке и сопровождению систем АСД. В течение этого времени ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» всегда предлагало самые современные технические решения, которые всегда были на шаг впереди существующих аналогов на рынке. Огромный опыт работы и наличие целого ряда реализованных и, что не менее важно, запущенных в эксплуатацию проектов придает уверенности потребителю при выборе на рынке систем АСД. В проектах системы АСД всегда применяются проверенные и надежные решения, прошедшие серьезные испытания и контроль качества. Поэтому, запуск системы АСД осуществляется быстро и работа системы приносит максимальный эффект от ее использования и потребителю и поставщику.

Системы АСД установлены и успешно работают уже более 8 лет во многих регионах нашей страны: Москва (2 000 сч.), Республика Адыгея (2 000 сч.), Республика Кабардино-Балкария (2 000 сч.), Республика Башкортостан (500 сч.), Самара, Н. Новгород, Белгород, Тамбов.

По результатам внедрения систем АСД и поставщик, и потребитель энергоресурсов получает в этом свою выгоду.

Поставщик получает эффективный автоматизированный сбор данных о потреблении энергоресурсов, что исключает безучетное и бездоговорное их использование. Использование системы автоматического сбора данных со счетчиков энергоресурсов позволяет избежать снятия показаний счетчика вручную, снизить уровень коммерческих потерь и исключить нерегулярность сбора учетных данных и оптимизировать деятельность персонала компании. Поставщик получает инструмент для составления достоверных балансов энергоресурсов, выявления случаев несанкционированного отбора энергоресурсов, снижения потерь до технологически обоснованного уровня. Кроме этого, использование систем АСД предоставляет поставщику актуальные данные о потреблении энергоресурсов для использования их в биллинговых системах, что приводит к своевременному расчету за потребленные энергоресурсы.

Использование систем АСД повышает качество и удобство пользования потребителя услугами поставщика, а также повышает уровень информативности потребителей. Реализация системы АСД производства ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» происходит с минимальным сроком окупаемости и сокращает высокие издержки на сбор данных.

Использование системы АСД позволяет вовлекать потребителя энергоресурсов в процессы энергосбережения. Потребитель получает возможность управления собственным потреблением, а следовательно, и собственным бюджетом. Сокращение потребления энергоресурсов позволяет государству развивать жилищное строительство, производство без увеличения капитальных затрат при строительстве энергетической инфраструктуры. Не нужно строить дополнительные ТЭЦ, АЭС, котельные и прочее [3]. Проблема глобального энергосбережения является одной из первостепенных задач современности, тесно связанной с экономической и национальной безопасностью. Установка счетчиков энергоресурсов с системой АСД приводит к стимулированию потребителей к экономии энергоресурсов, т.е. к энергосбережению — главной идее ФЗ № 261.

Источник.http://gaselectro.ru/stati/obzor_shemnyh_reshenij_pri_peredache_dannyh_so_schetchikov_gaza_v_kommuna...