Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ 11
Потери энергии при транспортировке 11
Организация учета энергоресурсов 13
Потребление ХВ 15
Потребление ГВ 16
Расход тепла на отопление (вентиляцию)'. 18
Целесообразность поквартирного учета 20
Принципы работы приборов учета 22
Неоднозначность расчета тепловой энергии 26
Динамические погрешности в сфере УЭ 29
Необходимость совершенствования процесса УЭ 35
Требования к устройствам измерений 37
Требования к АСКУЭ 40
Выводы по главе 1 43
ГЛАВА 2 АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ 45
Трехуровневая модель архитектуры АСКУЭ 45
Информационная модель синтеза структуры системы 46
ПостдмакА задачи оптимизации 49
Моделирование АСКУЭ 53
Формализация задачи оптимизации АСКУЭ 61
Обзор методов оптимизации 66
Построение АСКУЭ на базе АСУ ОДС 68
Выводы к главе 2 76
ГЛАВА 3 РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ 77
Декомпозиция системы 77
Разработка аппаратной части 79
Концентратор цифровых сигналов 81
Концентратор измеритель расхода 87
3.3 Разработка программной части 91
Программная архитектура 91
База данных учетной информации 93
Выбор СУБД 94
Разработка БД 97
Обслуживание БД 101
Интерфейс взаимодействия приложений 103
Приложение ASUDBase 105
Порядок расчета водопотребления 107
Технология репликации локальных БД 113
Взаимодействие с внешними информационными системами 117
Общая характеристика системы 122
Методика тестирования компонентов АСКУЭ 125
Вопросы информационной безопасности 129
Выводы по главе 3 132
ГЛАВА 4 АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ 134
Порядок ввода АСКУЭ в промышленную эксплуатацию 134
Проблемы внедрения системы 138
і
Экономический эффект применения АСКУЭ 142
Анализ возможности введения дифференциальных тарифов водопотребления. 145
Перспективы развития системы 149
Использование альтернативных каналов передачи данных 149
Создание информационного портала АСКУЭ 151
Система оповещения на основе данных КПУ 153
Интеграция АСКУЭ в единую общегородскую информационную систему .... 155 Выводы по главе 4 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 161
ПРИЛОЖЕНИЕ А 171
ПРИЛОЖЕНИЕ В 178
ПРИЛОЖЕНИЕ С 190
ПРИЛОЖЕНИЕ D 204
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
АСКУЭ Автоматизированная система коммерческого учета энергоресурсов.
БД База данных.
ЕИРЦ Единый информационно-расчетный центр.
ГВ Горячая вода.
ГВС Горячее водоснабжение.
ДЕЗ Дирекция единого заказчика.
ДПУ Домовой прибор учета (потребление всего здания в целом)
КПУ Квартирный прибор учета.
ЛУИ Локальный узел измерений. Совокупность устройств измерений,
обеспечивающих выполнение задач учета энергозатрат объекта.
ОДС Объединенная диспетчерская служба.
СУБД Система управления базами данных.
ПК Персональный компьютер.
ППР Первичный преобразователь расхода.
ПУ Прибор учета.
Учет расчетный Учет вырабатываемой, передаваемой, распределяемой,
(коммерческий) отпускаемой или потребляемой энергии для оплаты субъектами
рынка энергоресурсов.
УСПД Устройство согласования и передачи данных.
Учет техничес- Учет вырабатываемой, передаваемой, распределяемой,
кий (контроль- отпускаемой или потребляемой энергии субъектами энергосистемы
ный) и потребителями для контроля и технических целей.
хв хвс
Учет энергоресурсов.
Холодная вода
Холодное водоснабжение
Энергосбытовая Продавец, субъект энергосистемы (и/или субъект рынка),
организация осуществляющий продажу произведенной или приобретенной
энергии покупателям (потребителям).
Энергосистема
Энергоснаб-
жающая
организация
СОМ ОРС
Территориально-распределенная система энергообъектов и административных структур, связанных общностью режима функционирования и управления в непрерывном процессе производства, передачи, трансформирования, распределения и поставки энергии потребителям.
Поставщик, осуществляющий услуги поставки энергии потребителям, энергетические сети которых непосредственно присоединены к сетям энергоснабжающей организации.
Component Object Mod el. Программная технология позволяющая взаимодействовать различным объектам между собой.
OLE for Process Control. Программная технология на базе OLE, ActiveX, COM/DCOM, предоставляющая набор объектов, используемых в автоматизации технологических процессов, и интерфейсов доступа к ним.
Введение к работе
Актуальность темы
Задачи управления городским хозяйством являются ключевыми в системе жизнеобеспечения города.
Постоянный контроль за жизненно важными сферами городской инфраструктуры, оперативное реагирование на возникающие ситуации, перспективное планирование и соблюдение строгой отчетности невозможны без внедрения автоматизированных технологий учета и управления, создания высокотехнологичных информационных систем.
Несмотря на социальную и экономическую значимость процессов учета энергоресурсов (УЭ), как при производстве, поставке, так и при потреблении, данные области информационного обеспечения городского хозяйства являются до настоящего момента слабо развитыми. Проблема УЭ в жилищном фонде сводится, как правило, к установке в жилых зданиях локальных узлов измерений (ЛУИ), информация с которых не снимается и никак не используется.
Как следствие, сам факт установки ЛУИ не может привести к сокращению неоправданных затрат без наличия автоматизированного механизма снятия показаний с установленных приборов и агрегирования полученных данных в ЕИРЦ (ДЕЗ) для производства расчетов с поставщиками, жителями и юридическими лицами, арендующими помещения в жилищном фонде.
В связи с этим актуальным является разработка и внедрение автоматизированной системы коммерческого учета энергоресурсов (АСКУЭ) в рамках локальной инфраструктуры. Это позволит применить современные информационные технологии для анализа и интеллектуальной поддержки принимаемых решений, направленных на повышение эффективности управления ЖКХ, выявить некачественные поставки энергоресурсов, даст возможность точно определять объемы
финансирования поставщиков энергоресурсов на городском уровне или на уровне префектуры округа [1].
Цель и задачи исследования
Целью работы являлось исследование и разработка программно-аппаратного комплекса, позволяющего интегрировать информационные потоки ЛУИ в общее измерительно-информационное пространство, для одновременного, непрерывного, автоматического контроля над процессами генерации, транспортировки и потребления энергоресурсов, а также организации коммерческих расчетов между поставщиками и потребителями ресурсов.
Для достижения указанной цели решаются следующие задачи:
обзор существующих средств УЭ;
выбор оптимальных критериев оценки учета;
исследование особенностей распределенных информационно-вычислительных систем;
определение требований и принципов функционирования разрабатываемой системы;
обоснование выбора среды передачи данных;
декомпозиция системы с определением задач и требований к каждой компоненте;
разработка алгоритмов функционирования системы;
разработка ПО, обеспечивающего сбор, хранение, математическую обработку и анализ поступающей информации;
разработка аппаратных модулей системы.
Научная новизна работы состоит в следующем
1 Сформулирована и формализована задача оптимального проектирования АСКУЭ. Критерием оптимальности является стоимость.
Применен метод декомпозиции для построения архитектуры АСКУЭ.
Представлены теоретические положения по моделированию предметной области АСКУЭ.
Предложена структура системы автоматического УЭ.
Разработаны программно-аппаратные средства, способные интегрировать в единую систему разнородные технические средства, обеспечивающие выполнение функций локального УЭ.
Разработаны программные средства, позволяющие аккумулировать, обрабатывать, интерпретировать учетную информацию, а также предоставлять ее во внешние информационные системы.
Получены аналитические выражения, позволяющие установить эффективность реализации АСКУЭ на основе систем диспетчеризации.
На основе анализа аккумулируемой в разработанной АСКУЭ статистической информации предложено использование дифференцированных тарифных сеток, как метод снижения максимальных нагрузок на узлы предоставления ресурсов.
Практическая значимость работы
Определены требования, функционал и принципы построения АСКУЭ.
Разработаны технические средства, позволяющие гибко выбирать конфигурацию построения системы в зависимости от ситуации на объекте.
Реализована система, позволяющая круглосуточно отслеживать мониторинговую информацию о потреблении энергоресурсов всеми объектами инфраструктуры.
Создано специализированное ПО с использованием языка Borland Delphi в рамках ОС семейства Windows, позволяющее в доступной форме анализировать информацию, поступающую с ЛУИ.
Разработаны имитационные модели, позволяющие проводить тестирование отдельных компонентов системы.
Разработаны средства, решающие задачи повышения качества оказания услуг и стимулирования экономии энергоресурсов.
Результаты внедрения показали, что предложенный принцип реализации АСКУЭ позволяет до 50% сократить объемы затрат на пуско-наладку и обслуживание системы.
Положения, выносимые на защиту
Принципы УЭ объектов коммунального хозяйства в условиях реформирования и задачи информатизации процесса УЭ.
Обоснование необходимости разработки и внедрения интегрированной АСКУЭ, полученное в результате анализа требований и характера развития городской инфраструктуры.
Принципы и информационные технологии процессов энергомониторинга и принятия управленческих решений на уровне округа с целью обеспечения энергоэффективности.
Программные системы решения задач УЭ локальной инфраструктуры.
Модель АСКУЭ, построенная в результате исследования.
Результаты обработки экспериментальных данных и их использование при рассмотрении аспектов развития АСКУЭ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации -
213 страниц, из них - 160 страниц основного текста, работа содержит 55 рисунков, 27 таблиц. Список литературы содержит 102 наименования.
Первая глава посвящена обзору, который включает в себя оценку процесса УЭ, средств сбора учетной информации и анализ существующих систем, предлагающих решение поставленной задачи.
Во второй главе проводится разработка архитектуры АСКУЭ, формализация задачи оптимального проектирования АСКУЭ, обосновывается реализация системы на базе программно-технических средств АСУ ОДС.
В третьей главе выполняется проектирование и разработка аппаратных и программных модулей системы. Разрабатываются форматы взаимодействия АСКУЭ с внешними информационными системами.
В четвертой главе на основе анализа результатов, полученных в ходе внедрения разработанной системы, рассматриваются перспективы развития АСКУЭ.
В заключении приводятся научные и практические результаты, полученные в рамках работы над диссертацией.
В приложениях представлены акты о внедрении результатов диссертационной работы, свидетельства о регистрации разработанного программного обеспечения, свидетельство об утверждении типа средств измерений, свидетельство о поверке системы, а также дополнительные материалы, используемые в работе.
Автор выражает искреннюю признательность научному руководителю Лауреату Государственной премии СССР, д.т.н., профессору В.А. Кустову за помощь и указания, полученные от него в процессе работы над диссертацией.
