Система мониторинга и контроля потребления энергоресурсов

Полезная модель относится к регулирующим и управляющим программно-аппаратным комплексам и может быть использована в системах учета энергетических ресурсов по получению информации по потреблению тепловой энергии, электроэнергии, горячего и холодного водоснабжения, учета расхода природного газа. Система включает объекты с оборудованием (ОО) первичного учета расхода энергоресурсов, устройства передачи информации о потребляемых энергоресурсах на сервер центра обработки информации (СЦОИ) по сети Интернет и пользователей. Устройства передачи информации с ОО объединены в общую для всех видов ресурсов локальную проводную сеть RS-485 с использованием сервера, функционирующего с консольным приложением и возможностью сбора и хранения первичной информации, настройки и управления оборудованием учета расхода энергоресурсов и двухстороннего обмена данными с СЦОИ. Передача информации осуществляется по протоколу TCP/IP с асимметричным алгоритмом шифрования с открытым ключом на базе протокола SSL. Пользователи в лице администратора, оператора, и инженера ЦОИ, диспетчера ситуационного центра обработки информации, потребителя, поставщика энергоресурса и клиентов снабжены графическим интерфейсом для доступа к информации. 1 н.п.,3 з.п. ф-лы.

Полезная модель относится к регулирующим и управляющим программно-аппаратным комплексам и может быть использована в системах учета энергетических ресурсов по получению информации по потреблению тепловой энергии, электроэнергии, горячего и холодного водоснабжения, учета расхода природного газа.

Известна автоматизированная информационно-измерительная система учета, контроля и управления энергоресурсами в жилищно-коммунальном хозяйстве (описание к патенту на полезную модель RU 78966, МПК G06F 17/40 (2006.01), опубликовано 10.12.2008). Она содержит первичные измерительные преобразователи расхода газа, электроэнергии, воды и тепловой энергии, которые снабженные устройствами отображения информации в виде жидкокристаллического индикатора, модули контроля температуры, охранно-пожарной сигнализации, измерения влажности и первичные преобразователи сигналов от последних. Система снабжена микропроцессорным счетчиком-вычислителем, отображающим информацию с помощью жидкокристаллического индикатора, в которой сигналы от первичных измерительных преобразователей поступают на специализированный счетчик-вычислитель, в котором производится сбор и обработка данных с целью учета расходования энергоресурсов по группам учета, счетчики-вычислители объединены в сеть с помощью шины-интерфейса, например через радиоканал, линиям связи или по сетям 0,4 кВ. Далее информация через устройства сбора, передачи и хранения данных передается по интерфейсной многопользовательской связи в центр обработки информации с рабочими станциями на базе персональных компьютеров на каждом автоматизированном рабочем месте, объединенные в локальную вычислительную сеть, и с помощью соответствующего программного обеспечения выполняющие операции по обработке, контролю, учету, анализу, документированию и архивации информации в разрезе видов энергии, домов, улиц, кварталов, времени потребления.

Система снабжена также модулями принудительного отключения подачи энергоносителя. Центр обработки информации связан с другими организациями, например охрана, аварийно-ремонтные подразделения и т.д. В качестве интерфейсной многопользовательской связи может использоваться связь по силовым линиям или радиосвязь.

Известная система имеет ограниченные функциональные возможности, выражающиеся только в возможности ограничения энергопотребления за счет дистанционного отключения при превышении лимита энергопотребления и возможности точечного отключения при возникновении аварийных ситуаций.

Известна система учета и контроля данных о ресурсе содержит прибор коммерческого учета (ПКУ) ресурса, например, электроэнергии, установленный у абонента - потребителя ресурса, узел распоряжения ресурсом и расчетный узел. Узел распоряжения ресурсом содержит компьютер с устройством памяти связанный посредством прямой и обратной связи с расчетным узлом, содержащим центральный компьютер с устройством памяти, связанный посредством прямой и обратной связи с прибором коммерческого учета. ПКУ предназначен для регистрации и передачи данных о показаниях потребленного абонентом ресурса; устройство памяти компьютера узла распоряжения ресурсом предназначено для хранения, как минимум, информации о ресурсе, потребляемом каждым абонентом, и о тарифах на ресурс, устройство памяти центрального компьютера предназначено для хранения, как минимум информации о тарифах и информации о фактических показаниях прибора коммерческого учета абонента, расчетный узел предназначен для сопоставления фактических показаний приборов коммерческого учета и тарифов для определения стоимости потребленного ресурса, а узел распоряжения ресурсом предназначен для предоставления ресурса абоненту на основании данных от расчетного узла. ПКУ связан с центральным компьютером расчетного узла посредством Интернет, для этого прибор коммерческого учета снабжен модемом с микропроцессором, адаптированным для связи с центральным компьютером, соединенным, в свою очередь с компьютером узла распоряжения ресурсом, также через Интернет. Система обеспечивает расширение арсенала средств, предназначенных для повышения точности коммерческого учета потребляемого энергоносителя, например, электроэнергии и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения мониторинга расхода ресурса, как потребителем, так и сбытовой организацией (описание к патенту на полезную модель RU 66833, МПК G06Q 20/00 (2006.01), опубликовано 27.09.2007).

Известная система не может обеспечить бесперебойной контроль и мониторинг в связи с тем, что передача данных осуществляется непосредственно со счетчика и имеет ограниченную область охвата потребителей ресурса.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой полезной модели является известная интегрированная система индивидуального учета и регулирования потребления энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве, приведенная в описании изобретения к патенту RU 2296305 (С1), МПК G01K 17/00, опубликовано 27.03.2007. Известная система мониторинга и контроля потребления энергоресурсов включает объекты с оборудованием первичного учета расхода энергоресурсов, устройства передачи информации о потребляемых энергоресурсах на сервер центра обработки информации по сети Интернет, объединенные с оборудованием первичного учета на объектах в общую для всех видов ресурсов локальную проводную сеть RS-485 с использованием сервера, функционирующего с консольным приложением и возможностью сбора и хранения первичной информации, настройки и управления оборудованием учета расхода энергоресурсов и двухстороннего обмена данными с сервером центра обработки информации, и графические интерфейсы для просмотра пользователями информации по энергопотреблению на объектах системы в реальном масштабе времени.

Известная система позволяет повысить точность измерения и функциональные возможности по контролю работы энергопотребляющего оборудования.

При этом в известной системе общесистемный уровень интегрирования индивидуального учета и регулирования потребления энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ в ограничивается центром обработки информации, причем последний имеет ограниченное число пользователей. В их число, в частности, входят только индивидуальные потребители и службы ЖКХ.

Известная система не позволяет осуществлять контроль и мониторинг

Задача полезной модели - совершенствование системы мониторинга и контроля потребления энергоресурсов с достижением технического результата, выражающегося в расширении функциональных возможностей за счет создания многоуровневой системы контроля и расширения круга внешних потребителей информации в реальном масштабе времени по энергопотреблению на объектах системы.

Технический результат достигается тем, что система мониторинга и контроля потребления энергоресурсов, включающая объекты с оборудованием (ОО) первичного учета расхода энергоресурсов, устройства передачи информации о потребляемых энергоресурсах на сервер центра обработки информации (СЦОИ) по сети Интернет, причем устройства передачи информации с оборудования первичного учета на объектах объединены в общую для всех видов ресурсов локальную проводную сеть RS-485 с использованием сервера, функционирующего с консольным приложением и возможностью сбора и хранения первичной информации, настройки и управления оборудованием учета расхода энергоресурсов и двухстороннего обмена данными с сервером центра обработки информации, и графические интерфейсы для просмотра информации по энергопотреблению на объектах системы в реальном масштабе времени индивидуальными потребителями и пользователями центра обработки информации, дополнительно снабжена интерфейсами поставщиков энергоресурсов, выполненными с возможностью доступа к данным потребления соответствующих энергоресурсов, и интерфейсами клиентов, при этом передача информации осуществляется по протоколу TCP/IP с асимметричным алгоритмом шифрования с открытым ключом на базе протокола SSL.

Кроме того, пользователями центра обработки информации могут быть администратор, оператор, инженер, диспетчер ситуационного центра обработки информации, а клиентами могут быть товарищество собственников жилья (ТСЖ), управляющая компания (УК), ЖКХ.

При этом интерфейс администратора выполнен с возможностью просмотра и редактирования базы данных СЦОИ, доступа к первичной информации и создания новых учетных записей операторов, инженеров, диспетчеров, интерфейс потребителя, зарегистрированного в системе учета энергоресурсов выполнен с возможностью просмотра информации по своим ОО о истории потребления во времени и оплате, получения и печати платежных документов, установления лимитов мощности, интерфейс поставщика энергоресурсов выполнен с возможностью доступа к данным потребления соответствующих энергоресурсов пользователей, составления сводных отчетов по первичным данным своих пользователей, управления ОО своих потребителей и просмотра информации о потерях, интерфейс оператора выполнен с возможностью создания новых учетных записей потребителей, поставщиков, клиентов и ручного внесения первичных данных в базу данных, просмотра текущей и архивной информации учета энергопотребления потребителями, формирование отчетов и просмотр информации о потреблении, как отдельных потребителей, так и группы потребителей, интерфейс инженера выполнен с возможностью инициализации в системе серверов новых ОО, диагностики и настройки последних, интерфейс диспетчера выполнен с возможностью мониторинга выбранных показателей потребления энергоресурсов, управления ОО и оповещением о внештатных ситуациях, об отклонении энергопотребления от номинальных значений, интерфейсы поставщиков энергоресурсов выполнены с возможностью составления сводных отчетов по первичным данным своих пользователей и управления ОО своих потребителей, интерфейсы клиентов выполнены с возможностью получения отчетов по своим потребителям и поставщикам энергоресурсам, получения и обработки данных о потреблении энергоресурсов от сторонних систем учета и формирования xml-данных для передачи в последние.

Система включает программно-аппаратный комплекс (ПАК) диспетчеризации, состоящий из набора аппаратных и программных средств, работающих совместно для контроля и мониторинга потребления энергетических ресурсов, например, в виде тепловой энергии, электроэнергии, горячего и холодного водоснабжения, учета расхода природного газа.

Аппаратная часть включает оборудование учета потребления, по меньшей мере, одного из энергоносителей из числа электроэнергии, тепловой энергия, холодного водоснабжения, газа и централизованного горячего водоснабжения.

Оборудование для учета потребления энергоносителей включает первичный счетчик энергоносителя с интерфейсным или импульсным выходом, устройства сбора и передачи данных на объединенное устройство сбора и передачи данных (УСПД). УСПД объединены в общую для всех видов энергии локальную проводную сеть RS-485 посредством разветвителей. Данные УСПД передаются на адресную консольную панель RS 485. 4 шлейфа, которая, соблюдая очередность пакетов, передает их по локальной сети на повторитель интерфейса RS-485. Последний усиливая сигнал, передает информацию на ретранслятор RS-485. С ретранслятора по локальной сети помощью преобразователя интерфейса RS-485-USB данные попадают через шлюз на сервер ОО. Программа сервера ОО работает в виде консольного приложения, которое работает в текстовом режиме, и, в которое можно вводить данные с клавиатуры. Преимущества - компактность, быстрота и четкость работы, их удобно использовать в качестве "строительных блоков" для автоматизации многих рутинных задач, не требующих интерактивного взаимодействия с пользователем.

Сервер ОО работает в два потока. Первый это обработка сообщений от СЦОИ, второй - опрос ОО.

Обмен данными производится по сети Интернет, передача информации осуществляется по протоколу TCP/IP с асимметричным алгоритмом шифрования с открытым ключом на базе протокола SSL. Передача команд управления инициализируется с СЦОИ. СЦОИ является главным связующим звеном системы. На нем выполняется программа обрабатывающая поступающую информацию от серверов ОО.

Сервер ОО лишь периодически проверяет, пришло ли ему сообщение от СЦОИ. Передача данных инициализируется самим сервером ОО. В нормальном режиме сервер передает данные всякий раз при накоплении 10 мегабайт информации. В случае обнаружения ошибок связи с оборудованием или в случае аварий, данные о них передаются немедленно. В случае отсутствия связи с СЦОИ осуществляется повторная попытка связаться с ним, если она не удалась, то данные накапливаются на сервере ОО. Данные сохраняются в файлах объемом до 10 мегабайт. Файл стирается только в том случае если с СЦОИ приходит подтверждение его успешного приема. Это обеспечивает целостность данных. Отсутствие потерь данных на практике означает необходимость постоянной проверки передаваемой и принимаемой информации на целостность. Эта проверка включена в алгоритмы шифровки и дешифровки информации.

С помощью команд управления СЦОИ устанавливают или сбрасывают текущие значения и константы на счетчиках, изменяют конкретные параметры ОО.

Работа сервера ОО строится на основе конфигурационных таблиц передаваемых СЦОИ и хранимых на самом сервере ОО. В них записываются настройки объектов оборудования, маски запросов и команд управления. На основе конфигурационных таблиц сервер ОО устанавливает настройки, определяет, что, куда и в каком виде ему посылать, и в каком виде должен приходить ответ.

Информация, получаемая сервером ОО, как и запросы, отправляемые им, структурированы в соответствии со стандартными протоколами. Для каждого ОО возможен выбор своего протокола обмена. В них данные передаются в виде строго заданного массива. В нем кроме полей данных включены поля с адресом устройства. Также в массиве есть поля с так называемыми контрольными суммами. Контрольные суммы рассчитываются по определенным математическим алгоритмам на основании всех остальных полей и предназначены для проверки правильности полученной информации. Обычно контрольные суммы рассчитываются в процессе получения массива, а затем сравниваются полученные и рассчитанные значения.

Непосредственно сбор данных с ОО реализуется в процедуре опроса объектового оборудования в отдельном от обработки команд СЦОИ потоке. Процедура инициализируется при работе сервера ОО периодически по таймеру. Для каждого устройства установлен свой период опроса (кратный периоду таймера).

При вызове процедуры сервер ОО передает в нее две структуры:

- структура, содержащая настройки ОО;

- структура, содержащая маски команд запроса и ответа. На СЦОИ поступает первичная и необработанная информация от серверов ОО. На этом этапе приложение, работающее на сервере, принимает данные по протоколу TCP и вносит информацию в таблицы первичных данных базы данных. Далее, средствами системы управления базами данных (СУБД) происходит группировка и агрегирование первичных данных, т.е. обновляются показатели по точкам учета. Благодаря этому становится возможным быстрый доступ к нужным показателям.

Для обеспечения функционирования консольного приложения и системы учета в целом предоставляются определенные требования к операционной системе сервера и платформам для запуска приложений.

В качестве операционной системы СЦОИ могут быть использованы Microsoft Windows XP SP3/Vista/7, Linux OpenSuse 11, FreeBSD 8.2 и СУБД MySQL 5, поддерживающая любую из перечисленных операционных систем.

После того как первичные данные прошли процедуру обработки их можно извлекать из базы данных для наглядного отображения в различных формах. В данном процессе представления информации участвует приложение с графическим пользовательским интерфейсом. Оно предоставляет возможности получения данных в структурированной форме и их анализа. Пользователи могут запросить информацию практически любого характера и получить ее либо в табличной, графической или комбинированной форме. Существует также возможность создания отчетов, в которых информация сгруппирована по различным параметрам.

На уровне представления данных выполняются приложения с графическим пользовательским интерфейсом. Пользователями системы являются администратор, оператор и инженер центра обработки информации (ЦОИ), диспетчер ситуационного центра, потребитель, поставщик, ТСЖ, УК, ЖКХ, клиент интеграции. Каждому пользователю соответствует клиентское рабочее место, поддерживающее необходимую функциональность, и в зависимости от его типа, предоставляется определенный доступный набор действий. Администратор может просматривать и редактировать всю базу данных СЦОИ. Дополнительно предоставляется доступ к первичным данным и данным пользователей. Разрешается создание новых учетных записей операторов, инженеров, диспетчеров.

Потребитель, зарегистрированный в системе учета энергоресурсов, может просматривать информацию по своим точкам учета, получать и печатать квитанции, смотреть историю квитанций и потребления, устанавливать лимиты мощности и пропускной способности (при наличии).

Также имеется возможность составления подробных отчетов о своем потреблении во времени.

Поставщик энергоресурса имеет доступ на чтение своих данных и данных своих абонентов. Реализует функциональность "потребителя", а также предоставляется возможность составления сводных отчетов по первичным данным своих абонентов, управления объектовым оборудованием своих абонентов и просматривать информацию о потерях.

Клиентам ТСЖ, УК, ЖКХ предоставляются те же возможности, что и "поставщику", а также просмотр информации по своим абонентам и своим поставщикам. Печать своих квитанций. Получение своих отчетов.

Клиентам интеграции доступно формирование xml-данных для передачи в существующие системы учета и мониторинга энергоресурсов. Получение и обработка данных о потреблении от сторонних систем учета.

Оператору ЦОИ доступно создание новых учетных записей потребителей, поставщиков, клиентов. Имеется возможность ручного внесения первичных данных в БД. Просмотр текущей и архивной информации учета энергопотребления абонентами, формирование отчетов и просмотр информации о потреблении, как отдельных абонентов, так и группы абонентов.

Инженеру ЦОИ доступны функции инициализации в системе новых серверов объектового оборудования и приборов учета, а также диагностики и настройки объектового оборудования.

Диспетчер ситуационного центра имеет возможность осуществлять мониторинг выбранных показателей. Возможность управления ОО, оповещения о внештатных ситуациях, об отклонении энергопотребления от номинальных значений.

1. Система мониторинга и контроля потребления энергоресурсов, включающая объекты с оборудованием первичного учета расхода энергоресурсов, устройства передачи информации о потребляемых энергоресурсах на сервер центра обработки информации по сети Интернет, причем устройства передачи информации с оборудования первичного учета на объектах объединены в общую для всех видов ресурсов локальную проводную сеть RS-485 с использованием сервера, функционирующего с консольным приложением и возможностью сбора и хранения первичной информации, настройки и управления оборудованием учета расхода энергоресурсов и двухстороннего обмена данными с сервером центра обработки информации, и графические интерфейсы для просмотра информации по энергопотреблению на объектах системы в реальном масштабе времени индивидуальными потребителями и пользователями центра обработки информации, отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена интерфейсами поставщиков энергоресурсов, выполненными с возможностью доступа к данным потребления соответствующих энергоресурсов и интерфейсами клиентов, при этом передача информации осуществляется по протоколу TCP/IP с асимметричным алгоритмом шифрования с открытым ключом на базе протокола SSL.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что пользователями центра обработки информации являются администратор, оператор, инженер и диспетчер ситуационного центра обработки информации, а клиентами являются товарищество собственников жилья, управляющая компания, жилищно-коммунальное хозяйство, при этом интерфейс администратора выполнен с возможностью просмотра и редактирования базы данных сервера центра обработки информации, доступа к первичной информации и создания новых учетных записей операторов, инженеров, диспетчеров, интерфейс потребителя, зарегистрированного в системе учета энергоресурсов, выполнен с возможностью просмотра информации по своим объектам оборудования о истории потребления во времени и оплате, получения и печати платежных документов, установления лимитов мощности, интерфейс поставщика энергоресурсов выполнен с возможностью доступа к данным потребления соответствующих энергоресурсов пользователей, составления сводных отчетов по первичным данным своих пользователей, управления объектами оборудования своих потребителей и просмотра информации о потерях, интерфейс оператора выполнен с возможностью создания новых учетных записей потребителей, поставщиков, клиентов и ручного внесения первичных данных в базу данных, просмотра текущей и архивной информации учета энергопотребления потребителями, формирование отчетов и просмотр информации о потреблении, как отдельных потребителей, так и группы потребителей, интерфейс инженера выполнен с возможностью инициализации в системе серверов новых объектов оборудования, диагностики и настройки последних, интерфейс диспетчера выполнен с возможностью мониторинга выбранных показателей потребления энергоресурсов, управления объектами оборудования и оповещением о внештатных ситуациях, об отклонении энергопотребления от номинальных значений, интерфейсы поставщиков энергоресурсов выполнены с возможностью составления сводных отчетов по первичным данным своих пользователей и управления объектами оборудования своих потребителей, интерфейсы клиентов выполнены с возможностью получения отчетов по своим потребителям и поставщикам энергоресурсам, получения и обработки данных о потреблении энергоресурсов от сторонних систем учета и формирования xml-данных для передачи в последние.