Система обліку комунальних послуг і лічильник енергоресурсів, що використовується в ній

Винахід стосується галузі вимірювальної техніки і застосовується для обліку різного виду комунальних послуг в системах комерційного обліку витрати газу, гарячої та холодної води, електроенергії. Винахід може знайти застосування у комунальному господарстві для побутови х споживачів, у промисловості, на підприємствах та в організаціях. Проблема ощадливого витрачання енергоресурсів стає все гострішою через виснаження природних джерел сировини, дорожчання видобування, переробки та транспортування, зміни норм споживання, що пред'являє жорсткі вимоги до експлуатаційних характеристик засобів обліку. Винахід орієнтований на контроль споживання води, газу, електроенергії, проте може бути використаний й для інших систем і спрямований на повністю автоматизований опит безлічі лічильників, виключаючи помилки, властиві в таких випадках людині. Винахід дозволить здійснити послідовний дистанційний контроль показників датчиків різного типу з використанням портативного процесора або звичайної персональної ЕОМ, а також забезпечити індикацію несплати чи недоплати за споживані послуги. Відомо пристрій обліку комунальних послуг при змінному тарифі за патентом РФ 2134865 (Лачков В.А. та ін.), опублікованому 20.08.1999 р. Винахід стосується галузі вимірювальної та обчислювальної техніки і застосовується для обліку різних видів комунальних послуг. Те хнічний результат від використання винаходу полягає у розширенні функціональних можливостей за рахунок забезпечення перенастроювання залежно від виду послуг та регіонів, а також у спрощенні виконання пристрою. Пристрій містить канали, що складаються з імпульсного перетворювача, перерахункового пристрою і лічильника, а також блок визначення параметрів, блок енергозалежної пам'яті і дисплей. Однак цей пристрій не забезпечує індикацію несплати тарифу або зниження споживання споживачем, він складний в експлуатації і не може повністю працювати в автоматичному режимі. Відома автономна система зчитування і запису даних для систем контролю за споживанням води, газу, електроенергії, що має велику швидкість дії. Система містить витратоміри, накопичувальні блоки, засіб зчитування та передачі даних і центральний комп'ютер. Кожний накопичувальний блок виконаний у вигляді імпульсного нагромаджувача з незалежним джерелом живлення і власним ідентифікаційним кодом (патент РФ 2100846). Відомо лічильний пристрій для приладів обліку витрати енергоресурсів, що містить пристрій зняття інформації, електронний пристрій перетворення числа обертів чутливого елемента у кількість речовини, що пройшла через лічильник, і блок оптимізації коефіцієнта передачі залежно від поточної витрати, пристрій індикації (патент РФ 2131115 С1). Лічильник має високу чутливість до малих витрат і низьке енергоспоживання. Найбільш близьким аналогом до заявленого винаходу є винахід за патентом РФ 2141626 на систему для контролю житлово-комунальної інформації та послуг. Те хнічний результат, що досягається найближчим аналогом, полягає у збільшенні обсягу інформації для аналізу стану систем житлово-комунальних послуг. Система містить датчики витрати газу, лічильники електроенергії, датчики витрати води і тепла, встановлені у квартирах житлових будинків, мікроконтролери, виконані з можливістю запам'ятовування даних споживача і визначення споживання відповідної послуги, обладнані автономними джерелами живлення на час відсутності мережного живлення. Однак відома система при всіх своїх перевагах надто складна і дорога, щоб в економічній ситуації, що склалася, бути реально впровадженою в експлуатацію у комунальному господарстві. Ця система не може працювати в автоматизованому режимі, вимагає обов'язкової присутності диспетчера, не надає інформацію про несплату за комунальні послуги і не передбачає можливість відключення або зниження енергозабезпечення споживача від відповідного джерела. Відома система використовує цілий ряд датчиків і лічильників, встановлюваних у одного споживача і по кожному виду споживаного енергоресурсу. Задача, що вирішується заявленим винаходом, полягає у спрощенні експлуатації, здешевленні, забезпеченні роботи в автоматичному режимі, можливості попередження несплати за споживані комунальні послуги. Технічний результат, що досягається при використанні заявленого винаходу, - спрощення і здешевлення експлуатації при розширенні кількості контрольованих користувачів, а також можливість обліку всіх споживаних видів енергоресурсів одним приладом-лічильником енергоресурсів. Технічний результат досягається за рахунок того, що система обліку комунальних послуг включає встановлені в місцях споживання лічильники енергоресурсів і пристрій обробки інформації та керування, що надходить від них, який включає центральний і проміжні концентратори, при цьому центральний концентратор виконаний з можливістю безпосереднього підключення проміжних концентраторів або зв'язку з ними по каналах зв'язку, а проміжні концентратори по чотирьох каналах сполучені з блоком опиту лічильників енергоресурсів. Технічний результат досягається, крім того, за рахунок того, що лічильник обліку енергоресурсів включає датчик струму, датчик напруги, сполучені з входами перетворювача потужності у частоту, вихід якого і блока сенсора підключені відповідного до першого і другого входів блока керування, до третього і четвертого входіввиходів якого через блоки гальванічної розв'язки підключені відповідно адресатор і блок опиту датчиків, до входів якого підключені виходи датчиків обліку споживання холодної води, гарячої води і газу, перший вихід блока керування сполучений з контролером, підключеним до рідкокристалічного індикатора, другий ви хід блока керування через блок гальванічної розв'язки сполучений з передавальним пристроєм, а третій - з індикатором несплати. Технічний результат посилюється за рахунок того, що блок опиту датчиків обладнаний пристроєм аварійного живлення, що підключається при зникненні мережного електроживлення. Наведений нижче приклад конкретної реалізації системи обліку дозволяє більш детально пояснити одержуваний технічний результат. Суть винаходу і можливість досягнення технічного результату пояснюються кресленнями, що додаються, де на фіг. 1 зображена блок-схема лічильника енергоресурсів, що входить в систему "Ресурс"; на фиг.2 - електрична схема підключення блоків лічильника; на фіг. 3 - електрична схема блока адресації; на фіг. 4 - електрична схема системи "Ресурс". В систему обліку комунальних послуг "Ресурс" входять лічильники енергоресурсів (фіг 1), які включають блок 1 опиту датчиків, до входів якого підключені виходи датчиків витрати гарячої та холодної води, а також витрати газу, через блок гальванічної розв'язки блок опиту 1 сполучений з входами-виходами 9 блока 8 керування. Датчики напруги 10 і струму 11 підключені до блока перетворення потужності у частоту 12, вихід якого сполучений з першим входом 13 блока керування 8. До другого входу 14 блока керування 8 підключений вихід блока сенсора 15. Через четверту гр упу входів-ви ходів 16 блока керування 8 і блок гальванічної розв'язки 17 з блоком керування 8 сполучений блок адресації 18. Перший вихід 19 блока керування 8 сполучений з контролером 20, який у свою чергу сполучений з рідкокристалічним індикатором 21. Другий ви хід 22 блока керування 8 через блок гальванічної розв'язки 23 сполучений з передавальним пристроєм 24. Третій вихід 25 блока 8 сполучений з індикатором несплати 26. Позиції 2-6 на фіг. 1 не вказані, оскільки є позначеннями технічних комунікацій. Датчики напруги 10 і струм у 11 призначені для узгодження рівнів вхідних сигналів з схемою перетворювача 12 (на фіг. 2 К1...К4, К9, К12 - входять в датчик напруги; трансформатор струму Т і R5, R10, R11 малюнка - в датчик струму); перетворювач потужності у часто ту 12 (D2) призначений для перемножування вхідних величин струм у і напруги та перетворення одержаної величини потужності у частоту імпульсів; блок керування лічильником 8 (D4) здійснює загальне керування лічильником: підраховує і запам'ятовує значення спожитої електричної енергії за кожним тарифом, видає на відображення усі необхідні повідомлення, опитує блок сенсора 15, для відображення на дисплеї показань спожитих енергоресурсів проводить обмін даними з блоком опиту датчиків 1 та блоком адресації 18, розпізнає команди (зміна тарифів, несплата, видати дані) від системи "Ресурс"; блок керування виконаний на базі мікропроцесора (див. Электроника, М., Советская энциклопедия, 1991, стор. 301-303); - контролер РКІ 20 (D3) забезпечує регенерацію зображення на індикаторі 21, являє собою РІС контролер фірми Microchip; - блок індикації 21 (HL2) відображає показання споживання електроенергії і мітку відображуваного тарифу, а також службову інформацію (див. Электроника, стор. 136-137); - розв'язка необхідна для здійснення вимог з електробезпеки 7, 17, 23 (VT2, VT3, VT401.VT402); - передавальний пристрій 24 необхідний для перевірки лічильників (VT1); - блок сенсора 15 дозволяє проглядати показання всіх тарифів і виводити службову ін формацію про стан лічильника (кнопка S); - блок адресації 18 (ТА) необхідний для об'єднання лічильників в систему; - індикатор несплати 26 (HL1) відображає інформацію про несплату встановленого тарифу; - блок опиту датчиків 1 необхідний для підрахунку імпульсів від датчиків перерахунку до одержання одиниці виміру (кубометра для води та газу), зберігання одержаних результатів і передачі останніх блоку керування. Схема датчика працює наступним чином. Вхідні величини струму та напруги надходять через датчики струму 11 та напруги 12 відповідно на перетворювач 12 потужності у частоту, ви хідні імпульси якого реєструються блоком керування 8 лічильника і видаються на передавальний пристрій 24; одночасно здійснюється перерахунок імпульсів для одержання одиниць виміру електричної енергії. Накопичена величина спожитої електричної енергії запам'ятовується в енергозалежній пам'яті, в комірках, відведених під поточний тариф, і одночасно відображається на екрані рідкокристалічного індикатора 21. Впливаючи на блок сенсора 15, можна проглянути показання будь-якого тарифу або спожитого енергоресурсу. Перемикання тарифів відбувається за командами системи "Ресурс". Блок адресації 18 лічильника відстежує стан шин системи "Ресурс" і виділяє команду. Команди в системі бувають адресні (для конкретного лічильника) і загальні (для всіх). Команда перемикання тарифів є загальною для всіх, і при надходженні цієї команди всі лічильники повинні встановити для себе переданий по системі тариф. При надходженні команди про збирання даних всі блоки адресації 15 лічильників запитують у своїх блоків керування 8 лічильників запитані дані і переходять на очікування своєї адреси на шинах системи "Ресурс", при появі якої блок адресації лічильника видає дані в систему. Команди встановити або зняти несплату сприймуть тільки ті лічильники, чию адресу вкаже система. Блок опиту датчиків 1 підраховує імпульси по кожному входу і, при набиранні необхідного числа до одержання одиниці виміру (кубометр), запам'ятовує одержане значення в енергозалежній пам'яті та передає це значення в блок керування 8. Крім того, передача даних з блока опиту датчиків 1 відбувається кожної хвилини й при подачі живлення на лічильник. При зникненні напруги блок опиту датчиків продовжує роботу від автономного живлення 27. Система обліку комунальних послуг "РЕСУРС" 28 (фі г. 4) складається з центрального концентратора 29 (КЦ) виносного блока, що забезпечує підключення проміжних концентраторів 30 (КП), які здійснюють підключення окремих споживачів, лічильників електричної енергії 34 і лічильників води 31, 33 та газу 32. Центральний концентратор 29 призначений для збирання даних з проміжних концентраторів 30 і передачі даних диспетчеру, для цього він має два канали: для опиту до 90 КП використовується RS485 із загальною довжиною ліній зв'язку Е1...Е90 до 1,5 км (можливі й інші канали зв'язку, для яких передбачена модифікація КЦ з RS232); для зв'язку з диспетчером передбачений RS232. Проміжні концентратори 30 призначені для опиту до 128 лічильників електричної енергії 34 ЕСО і ЕСТ різних модифікацій, як тільки електроенергії так і комбінованих, до яких підключаються датчики холодної 31 та гарячої води 33. Проміжний концентратор 30 має 4 канали для опиту лічильників з довжиною ліній до 100 м кожний, по яких можна опитати до 32 лічильників. Загальний адресний простір КП до 128 лічильників. Лічильники, що використовуються в системі, мають свої адреси і передають повні показання з контролем передачі, тому не потрібний безперервний опит. Знімання показань відбувається раз на добу автоматично або за командою диспетчера у будь-який час. Комбіновані лічильники проводять опит датчиків при довжині ліній до 15м, виконують перерахунок на 100 для утворення кубометра (використовуються датчики 100 імпульсів 1 кубометр, на вимогу замовника це число може бути змінене у процесі виготовлення лічильників) і показання в кубометрах може бути опитане системою. Блок опиту датчиків 1 має аварійне живлення - блок 27, тому при зникненні електроенергії підрахунок імпульсів продовжується. Лічильники модифікацій 3.120 мають по 2 входи на реєстратори холодної (Х8 і Х9) та гарячої (X10 і X11) води, причому показання підсумовуються стосовно кожної пари входів. По два входи необхідно у ти х квартирах, де є два стояки (у к ухні та у ванні). Розташування і кількість концентраторів 29, 30 залежить від розміру та розташування будинків. Типова конфігурація наступна: на кожному поверсі встановлюється клемна колодка, до якої підключаються 4 квартири, клемні колодки об'єднуються і підключаються до КП 30, який встановлюється один на під'їзд (у висотних будинках декілька). Потім КП 30 між під'їздами або будинками об'єднуються по RS485 каналу і підключаються до КЦ 29, який встановлюється на підстанції або в одному з будинків. Опит КЦ 29 може бути безпосереднім підключенням або по одному з каналів зв'язку: модем, радіомодем GSM. Для забезпечення роботи системи Ресурс необхідно здійснити попередні роботи, для чого потрібно запрограмувати концентратори, як центральний, так і проміжний. У центральному концентраторі 29 необхідно встановити поточний час і час опиту проміжних концентраторів 30. У проміжному концентраторі 30 необхідно встановити поточний час, час опиту лічильників, установку тарифів (1...4) за 48 тарифними зонами і маску наявності лічильників в адресному просторі концентраторів. Крім того, у диспетчерській програмі повинна бути встановлена таблиця відповідності поштових адрес абонентів і адрес лічильників в адресному просторі системи. На схемі подана максимальна конфігурація адресного простору для одного центрального концентратора 29. В реальній системі може бути до 99 центральних концентраторів, а до кожного центрального концентратора підключено менше 90 проміжних концентраторів і кожному проміжному концентратору підключено менше 128 лічильників, тобто за потребою. Робота системи розпочинається з опиту лічильників у певний час, встановлений у проміжних концентраторах 30, для чого по черзі на кожну лінію Е 101... Е 104 (це стосується КП1) подаються високим рівнем сигнали ZPR, SDV і DAN для одержання живлення блоків адресації 18 лічильників, і через час, достатній для запуску блоків адресації 18, шина ZPR переводиться в низький рівень та по шині DAN у супроводі сигналів SDV видається необхідна команда, після чого шина ZPR переводиться у високий рівень. Лічильники протягом 0,3 сек. повинні підготувати затребувані від них дані, після чого проміжний концентратор по черзі видає адреси лічильників, при низькому рівні сигналу ZPR, по шині DAN у супроводі сигналу SD V і знімає дані з лічильників по шині DAN у супроводі сигналів SDV, але при високому рівні сигналу ZPR (період проходження імпульсів SDV приблизно 1 мс). Одержані дані з лічильників записуються в ОЗУ, і після перевірки на правильність приймання переписуються в енергозалежну пам'ять. Така процедура виконується для всіх видів енергоресурсів і після опиту всього адресного простору, що використовується, проміжний концентратор 30 переводить всі лінії опиту в низький рівень. Якщо який-небудь лічильник не відповів на запит, то для нього процедура опиту повторюється 3 рази і у випадку відмови ставиться мітка несправності для даного лічильника. Кожні півгодини проміжний концентратор передає лічильникам заданий для нової півгодини тариф (для всі х лічильників), інформацію про несплату кожному абоненту і, за наявності в системі лічильників з пристроями відключення, сигналів на відключення. В певний час, заданий у центральному концентраторі 29, останній здійснює опит проміжних концентраторів 30 і при достовірному прийманні записує дані в енергозалежну пам'ять. Дані готові для передачі диспетчеру. За командами диспетчера, що отримуються по лініях зв'язку на рознімання ХР1 КЦ, збирається необхідна інформація про споживання енергоресурсів в одному напрямі і передаються команди про несплату, відключення абонентів і інформація про нову таблицю перемикання тарифів в іншому напрямі. Заявлений винахід має безперечні переваги перед відомими з рівня техніки рішеннями, які полягають у наступному: 1. Процес опиту лічильників відбувається автоматично один раз на добу і не потребує постійного слідкування за показаннями, а також участі чергового оператора. 2. Лічильники пов'язані з системою обліку комунальних послуг і дозволяють одержувати інформацію про всі види споживаних енергоресурсів.