Прилад централізованого обліку споживання води

1. Прилад централізованого обліку споживання води, який складається із апаратної частини споживача С1, що включає: лічильник води 1, реєстратор 2, процесор 3, накопичувач даних 4, ущільнювач даних 5, GSM-пристрій 6, та елементів централізації обліку, які включають: базову станцію ТО GSM-мережі, GSM-оператор 8, сервер 9, та користувача 11, який відрізняється тим, що включає принаймні одну апаратну частину споживача, в якій міститься від 1 до 4 лічильників води 1, які передають імпульси на реєстратор 2, реєстратор 2 проводить розрахунок витрати води на імпульс та передає інформацію на процесор 3, який аналізує значення витрати води для кожного лічильника за проміжок часу та відхиляє або передає значення витрати води до накопичувача даних 4, накопичувач даних 4 формує архів за проміжок часу для кожного лічильника, в якому проміжок часу складає від 1 хвилини до 60 хвилин, та передає архів за проміжок часу до ущільнювача даних 5, що перетворює дані із ASCII в 16-значний код, та перетворені дані передаються до GSMпристрою 6, GSM-пристрій 6 встановлює канал зв'язку із найближчою базовою станцією, яка є частиною GSM-мережі GSM-оператора 8, що надає доступ до мережі Internet по GPRS, із наданням GSM-пристрою 6 ІР-адреси, після чого GSMпристрій 6 знаходить в мережі Internet за IPадресою сервер 9 та встановлює з останнім зв'я U 2 UA 1 3 35403 Найбільш розповсюдженими лічильниками споживання води є лічильники, для яких покажчики зчитуються періодично та лише візуально. Робота над вдосконаленням таких лічильників проводиться і на даний час [RU 2 157 969, С2, 2000, KR 20040101702, А, 2004, CN 1940505 А, 2007]. Однак, експлуатування таких лічильників вимагає залучення персоналу для збирання інформації, формування бази даних обліку спожитої води та підготовки рахунків. Така складна схема від початку зняття показання до виставлення рахунку займає значний проміжок часу, а залучення людського ресурсу додатково підвищує вартість за одиницю водопостачання. Для автоматизації зняття покажчиків лічильників обліку споживання води почали роботу над модифікацією вже існуючих лічильників. Так, в документі CN 200958955 Y, 2007 описується встановлення на коліщатка рахівниці лічильника датчиків обертів, які будуть передавати на приймаючий пристрій покажчики лічильника за певний проміжок часу. Інше технічне рішення описане в документі CN 200958953 Y, 2007, яке описує модифікування лічильника за допомогою встановлення на лічильник телеметричних датчиків, та встановлення в лічильник інтерфейсу для з’єднання такого лічильника з приладом для рахування витрат, архівування даних та, таким чином, здійснення обліку споживання води. Гібридні лічильники води, які містять механічну частину із механічними рахівницями та електронною частиною, яка зберігає дані в електронному вигляді, знаходять широке застосування в комунальному та промисловому водопостачанні, а, наприклад, принципи їх дії описані в документах CN 284966 Y, 2006, CN 2752728 Y, 2006, CN 1948925 А, 2007, CN 19489024 А, 2007. Здійснення точного обліку споживання води в сучасних лічильниках досягається використанням лише підрахунку імпульсів за допомогою конструкторських рішень, як, наприклад, розкрито в документі CN 2641598 Y, 2004, оскільки в таких системах відсутні складні кінематичні зв’язки, а тому суттєво зменшені втрати механічної енергії. Таким чином, актуальними стають електронні лічильники обліку споживання води, принципи роботи та алгоритми роботи яких, як приклад, описано в документах CN 1779420, 2006, CN 200950074 Y, 2007, CN 200941059 Y, 2007. Однак, використання в конструкції лічильника обліку споживання води різних підходів реєстрації та архівування даних не вирішує питання експлуатування таких лічильників, та вимагає залучення персоналу для збирання інформації, формування бази даних обліку спожитої води та підготовки рахунків. Для вирішення цієї проблеми розроблюється багато технічних рішень. Так, в документі CN 200950076 Y, 2007, описується система реєстрація покажчиків лічильників обліку споживання води за бездротовою технологією. Згадане технічне рішення включає лічильник споживання води, який має модуль бездротового передавання даних та пристрій приймання та реєстрації даних від лічи 4 льника. Пристрій реєстрації зберігає тимчасово дані від різних лічильників у своїй пам’яті та передає інформацію, що зберігається в пам’яті, до персонального комп’ютера за допомогою інтерфейсу USB (Universal Serial Bus). Однак, таке рішення хоча і спрощує процедуру збирання інформації, формування бази даних обліку спожитої води та підготовку рахунків, проте, є складним для обслуговування приладів обліку споживання води, кількість яких є більшою, ніж 50 одиниць. Додатковим недоліком є нестабільна робота бездротового передавача лічильника, за описаним технічним рішенням, в умовах підвальних приміщень, які побудовані на залізобетонних конструкціях. Цікаве рішення централізованого обліку споживання розкрито в публікації CN 2903928 Y, 2007. Система полягає у встановлені до кожного лічильника, який має цифрове табло, відеоголовки, що здійснює захоплення зображення табло лічильника в певний момент часу та передає зображення до модуля, що обробляє зображення, розпізнаючи цифри на зображенні, та перетворює їх в електронний вигляд. Проте, автоматизація зняття покажчиків у описаний спосіб є досить витратною, складною при монтуванні, а робота системи в цілому є нестабільною і залежною від чинників оточуючого середовища. Інше те хнічне рішення, описане в документі ЕР 0 834 849 В1, 2003, пропонує вести збирання інформації за допомогою радіопередавачів низької потужності. Такі радіопередавачі встановлюються на лічильник та пристрій збирання даних. Пристрій збирання даних додатково оснащений або модемом або радіопередавачем високої потужності. Таке рішення має низку вад, як наприклад, необхідність виділяти телефону лінію для модему, що буде завдавати незручностей в момент передачі даних або нездатність сервера (головного накопичувача) приймати одночасно інформацію від декількох пристроїв збирання даних, а також низька стійкість до перешкод на лінії зв’язку. Для іншого втілення, описаного технічного рішення, недоліком є необхідність встановлювати додаткове проміжне обладнання для радіопередавачів високої потужності, яке додатково має шкідливий вплив на оточуюче середовище. Цікаве рішення централізованого обліку споживання енергоносіїв та/або ресурсів описане в заявці WO 2004/049585, А1, 2004, яке полягає у використані мережі GSM (Global System for Mobile Communications) для централізації обліку. Така система включає лічильники обліку споживання енергоносіїв, як-то газ, електроенергія, теплоносій для системи опалення приміщення, та/або ресурсів, як-то вода або телекомунікаційні апарати, що передають інформацію на пристрій PLC (Programmable Logic Controller), що працює за протоколом Smart House (Розумний Дім). Пристрій PLC оснащений GSM-модулем, який передає інформацію до сервера, а також приймає команди від сервера. Обмін командами між PLC та сервером здійснюється за допомогою SMS (Short Massage Service), що надається як послуга GSM оператором. Недоліком цього рішення є необхідність адаптувати лічильники до протоколу при 5 35403 строю PLC, що значно звужує коло потенційних лічильників обліку споживання, а також, іншим недоліком є залежність швидкості передачі SMSповідомлення від завантаженості GSM-мережі. Також, згадане технічне рішення не розкриває процедуру передачі на сервер інформації, що є надзвичайно важливим елементом при здійснені централізованого обліку споживання. Прототипом даної корисної моделі є технічне рішення, що описане в публікації WO 03/023415 А1, 2003. Так, в прототипі описано пристрій для централізованого обліку споживання, який містить електронний лічильник та зчитувач з лічильника. Лічильник підключається до інтерфейсу зчитувача лічильника, який перетворює сигнал лічильника, в необхідний формат, потім інтерфейс зчитувача передає інформацію на реєстратор даних, потім процесор оброблює дані з реєстратора, трансформуючи дані у формат SMS-повідомлення, та за допомогою GSM-пристрою передає SMSповідомлення з інформацією у тілі до GSM-мережі. В GSM-мережі повідомлення маршрутизується до GSM-пристрою сервера, GSM-пристрій передає повідомлення на сервер, далі сервер конвертує дані з тіла SMS-повідомлення у формат бази даних. За необхідності, сервер може передати інформацію до лічильника. Така дія полягає у наступному: сервер генерує команду у формат SMSповідомлення та за допомогою GSM-пристрою сервера передає SMS-повідомлення з командою у тілі до GSM-мережі. В GSM-мережі повідомлення маршрутизується до GSM-пристрою зчитувача лічильника, GSM-пристрій передає повідомлення до процесору, який конвертує команду з тіла SMSповідомлення та виконує її. Недоліками вказаного рішення є залежність швидкості передачі SMSповідомлення від завантаженості GSM-мережі, що не дозволяє здійснювати рівномірне спостереження, обмежена функціональність пристрою та залежність пристрою від людського фактору. Перелік фігур На Фіг. 1 зображено загальну схему приладу централізованого обліку споживання води, який складається із апаратної частини споживача (С1), де 1 - лічильник води; 2 - реєстратор; 3 - процесор; 4 - накопичувач даних; 5 - ущільнювач даних; 6 GSM-пристрій; 7 - додаткове обладнання; та елементів централізації обліку, де Т0 - базова станція; 8 - GSM-oпepaтop; 9 - сервер; 11 - користувач. На Фіг. 2 зображено схему централізації обліку споживання, де C0, С1, С2, Cn-прилади централізованого обліку споживання води; Т1, Т2, Тnбазові станції GSM-мережі; 8 - GSM-oпepaтop №1; 8’ - GSM-oпepaтop №2; 9 - сервер; 11 - користувач. На Фіг. 3 зображено принципову електричну схему аналітичного модуля обчислювача, що є компонентом апаратної частини споживача приладу централізованого обліку споживання води. На Фіг. 4 зображено принципову електричну схему інформаційного модуля обчислювача, що є компонентом апаратної частини споживача приладу централізованого обліку споживання води. Детальний опис В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою централізованого обліку спо 6 живання води із розширеною функціональністю та виключенням людського фактору в роботі системи. Поставлена задача досягається за допомогою застосування поєднання апаратної частини приладу централізованого обліку споживання води (С1) та елементів централізації обліку. Прилад централізованого обліку споживання води, як показано на Фіг. 1, складається, щонайменше, із однієї апаратної частини споживача С1, що містить лічильник води 1, який видає імпульси при проходженні води скрізь нього, реєстратора 2, який рахує імпульси, що видає лічильник 1 та здійснює розрахунок спожитої води, виходячи із ціни імпульсу лічильника 1, процесору 3, який аналізує дані, що надходять, виявляє помилки, розподіляє інформаційні потоки, виконує команди, тощо, накопичувача даних 4, в якому формується архів інформації про споживання, для оптимізації передачі даних використовується ущільнювач даних 5, який перетворює дані із ASCII (American Standard Code for Information Interchange) в 16-зиачний код, ущільнювач даних 5 формує необхідний пакет інформації та передає до GSM-пристрою 6, який працює з GPRS (General Packet Radio Service). GSM-пристрій 6 встановлює канал зв’язку із базовою станцією ТО, яка є частиною GSM-мережі GSM-оператора 8, що надає доступ до мережі Internet (Interconnected Networks) по GPRS, із наданням GSM-пристрою 6 IP (Internet Protocol) адреси. Отримавши доступ до Internet, GSM-пристрій б знаходить за IP-адресою сервер 9 та встановлює з останнім зв’язок і пакети інформації передаються до сервера 9, який формує базу даних, а користувач 11 здійснює доступ до інформації про споживання або коригує роботу апаратної частини споживача через сервер 9. Необов’язково, апаратна частина споживача може містити додаткове обладнання 7, як-то електричний запірний клапан, датчик тиску, датчик температури, звуковий та/або світловий аналізатор, або будь-який інший прилад, який необхідний для забезпечення роботи системи водопостачання. У втіленні за даною корисною моделлю, апаратна частина споживача містить від 1 до 4 лічильників води 1. У переважному втіленні, апаратна частина споживача містить 2 лічильники води 1. У втіленні за даною корисною моделлю, накопичувач даних 4 формує архів за проміжок часу від 1 хвилини до 60 хвилин для кожного лічильника 1 апаратної частини споживача. У переважному втіленні, накопичувач даних 4 формує ар хів за проміжок часу, що складає 5 хвилини. Більш детально, переваги даної корисної моделі пояснюються за допомогою Фіг. 2. Централізований облік споживання води містить більше, ніж одну апаратну частину споживача. Кількість апаратних частин споживача визначається лише кількістю об’єктів, які обслуговуються приладом централізованого обліку, а для кращого розуміння суті корисної моделі прийнято як кількість від C0, С1, С2, ..., Сn. Як зображено на Фіг. 2, за даною корисною моделлю, апаратні частини споживача встановлюють канал зв’язку із сервером 9, використовуючи різні базові 7 35403 станції, кількість яких представлена від Т1 до Тn, GSM-мережі. Підключення апаратних частин споживача здійснюється за послугою GSM-мережі GPRS. Якщо існує технічна необхідність, то апаратні частини споживача можна підключати до різних GSM-операторів. Спосіб організація каналу зв’язку від базової станції GSM-мережі по GPRS до сервера 9 детально описано в публікації WO 00/18155, A3, 2000, а в даній заявці є лише формою виконання взаємозв’язку між елементами. В окремому втіленні, відповідно до Фіг. 2, апаратна частина споживача С0, як приклад, встановлена на вході у водопостачальну систему та не є обов’язковою. Слід зазначити, що кінцева кількість апаратних частин споживача та схема їх розміщення у водопостачальній системі не є суттєвою ознакою даної корисної моделі, а переваги від кількості апаратних частин споживача та схеми їх розташування у водопостачальній системі будуть очевидні кваліфікованому фахівцю в даній галузі техніки. У втіленні за даною корисною моделлю, сервер 9 записує IP адреси кожної апаратної частини споживача С1, С2, ..., Сn, що з’єднувались із сервером 9 та формує базу даних. Наявність інформації про IP-адресу апаратної частини споживача дозволяє встановлювати зворотній зв’язок між сервером 9 та однією або декількома апаратними частинами споживача. Така процедура необхідна для взаємодії, зокрема, між сервером 9 та процесором 3 апаратної частини споживача, наприклад, для передачі оновлення/зміни параметрів апаратних частин споживача, повторного запиту архіву споживання води в проміжку часу, що відрізняється від того, за який формується накопичувачем даних 4. У додатковому, Скорочення USB GSM PLC SMS ASCII GPRS Internet IP SIM 8 переважному втіленні за даною корисною моделлю, зворотній зв’язок між сервером 9 та процесором 3 апаратної частини споживача, додатково, необхідний для керування та/або взаємодії та/або отримання інформації від додаткового обладнання 7, як-то електричний запірний клапан, датчик тиску, датчик температури, звуковий та/або світловий аналізатор, або будь-який інший прилад, який необхідний для забезпечення роботи системи водопостачання. У втіленні за даною корисною моделлю, користувач системи 11 може коригувати роботу одного або одночасно декількох апаратних частин споживача С1, С2, ..., Сn, з’єднавшись із сервером 9 або встановивши зв’язок між користувачем системи 11 та однією або декількома апаратними частинами споживача. За даною корисною моделлю, кількість користувачів 11 може бути більшою ніж один, та обмежуються за допомогою серверу 9 програмно та пропускною здатністю каналу зв’язку, до якого приєднано сервер 9. Всі патенти, заявки, опубліковані заявки та інші публікації та визначення з баз даних, включені в дану заявку в повному обсязі шляхом посилання. Коли існує будь-яке протиріччя або відмінність між визначеннями в даній частині та 20 визначеннями, які включені або процитовані в будь-яких патентах, заявках, опублікованих заявках та інших публікаціях та визначеннях, які отримані з інших баз даних, дійсними є визначення, надані в даній частині. Необхідно зазначити, що всі скорочення, що використовуються в даному описі, формулі та рефераті є загальновживаним в даній галузі те хніки, проте для однозначного розуміння цих термінів їх значення наведені в таблиці нижче: Значення Universal Serial Bus Переклад універсальна послідовна шина глобальний цифровий стандарт для моGlobal System for Mobile Communications більного стільникового зв’язку Programmable Logic Controller логічний контролер, що програмується Short Massage Service служба коротких повідомлень American Standard Code for Information американський стандартний код для обInterchange міну інформації пакетний зв’язок загального користуванGeneral Packet Radio Service ня Interconnected Networks об’єднані мережі Internet Protocol протокол для об’єднаних мереж Subscriber Identification Module ідентифікаційний модуль абонента Приклади Прилад централізованого обліку споживання води апаратної частини приладу централізованого обліку споживання води та елементів централізації обліку. Одна одиниця апаратної частини приладу включає підключення від 1 до 4 лічильників води, які видають певну кількість імпульсів при проходженні певної кількості води, та такі лічильники є комерційно доступними, а принципи та варіації описані вище. Лічильник(и) підключаються через порт CON1 до обчислювача, що складається із аналітичного модуля та інформаційного модуля, який зібрано на одній монтажній платі. Принципову електричну схему аналітичного модуля обчислювача наведено на Фіг. 3. Окрім порту CON1, аналітичний модуль містить порт керування IDS6F. Основним елементом аналітичного модуля є інтегральна схема U1, яка виконує функцію реєстратора 2, процесору 3, та ущільнювача даних 5. Елемент U1 являє собою контролер фірми ATMEL серії ATMEGA 128. Елемент U2 виконує функцію накопичувача даних 5, та являє собою інтегральну схему послідовної пам’яті сімейства АТ24, серії 9 35403 SOIC8, фірми ATMEL. Інші елементи, що зображені на електричній схемі на Фіг. 3, призначені для роботи та взаємодії інтегральних мікросхем. Принципову електричну схему інформаційного модуля обчислювача наведено на Фіг. 4. Інформаційний модуль базується на GSM-контролер Х3, серії 5087/4 від компанії Wavecom. Даний GSMконтролер є програмованою інтегральною схемою, що підтримує основні протоколи GSM-зв’язку. Реєстрація GSM-модуля в GSM-мережі здійснюється виключно із ідентифікаційним модулем абонента Х5 (SIM картка). Також, інформаційний модуль містить стабілізатори живлення для аналітичного та інформаційного модулів обчислювача U3 та U4 і мікросхему синхронізації U7 для взаємодії контролера U1 та GSM-контролера Х3. На електричній схемі на Фіг. 4 наведено також елементи індикації роботи обчислювача на світлових діодах DIODE_58_N, порт програмування контролера Х3 J1, порт підключення зовнішньої GSM-антени Х8 та порт резервного живлення Х6 від акумулятора, а також порт зовнішнього живлення Х4. Елементами централізації обліку є серверне обладнання на основі комп’ютера на базі процесора від Intel, із жорстким диском, оперативною пам’яттю та мережевим адаптером, що підключено до мережі Internet із наданням постійної IPадреси. На жорсткому диску розміщено програмне забезпечення, яке аналізує дані та формує базу даних. Користувачем є мобільний персональний комп’ютер, підключений до мережі Інтернет із динамічною ІР-адресою. Одна апаратна частина приладу централізованого обліку споживання води розпочинає роботу та функціонує наступним чином: 10 1. Зчитування з SIM картки PIN код. 2. Реєстрація в GSM-мережі. 3. Зчитування ІМЕІ коду з модему. 4. Зчитування власного номеру з SIM картки для реєстрації в GPRS. 5. Реєстрація в GPRS. 6. Зчитування поточного часу із зони Internet. 7. Програмування поточного часу обчислювача. 8. Зчитування параметрів з обчислювача. 9. Одержання стану рахунку GSM-абонента. 10. Відправка на сервер даних про апаратну частину. 11. Пуск циклу програми: 11.1. Кожні п’ять секунд реєструються покажчики. 11.2. Кожні п’ять секунд аналізуються та, за необхідністю, коригуються час та покажчики при виявлені некоректної роботи лічильника. 11.3. Кожні п’ять хвилин відправляє на сервер поточні покажчики. 11.4. Кожну добу відправляє на сервер інформацію про стан рахунку GSM-абонента. 12. Очікує з’єднання із сервером або користувачем для програмування та зчитування будь-яких даних, що містяться в накопичувачі даних. Тоді як вищенаведений опис викладає принципи даної корисної моделі, з прикладами, наведеними з метою ілюстрації, слід розуміти, що застосування корисної моделі включає всі звичайні варіації, адаптації та/або модифікації, які входять в межі наступної формули, та їх еквіваленти. 11 35403 12 13 35403 14 15 35403 16 17 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 35403 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601