Системы и средства передачи информации

Коммуникация различных элементов ПТК в основном осуществляется посредством локальной вычислительной сети, базирующейся на 10/100 Мб/с Ethernet технологии (витая пара).В качестве базового протокола использованы протоколы семейства IP (TCP/IР, UDP) фактически признанные в качестве международного стандарта.

Это обеспечивает возможность применения разноплатформенной техники при построении, развитии и дальнейшей модернизации системы. При использовании протокола TCP/IР предусмотрена программная «надстройка» протокола, обеспечивающая его адаптацию к специальным требованиям, предъявляемым к обмену данными в системах реального времени.

Для реализации простых задач обмена в управляющей сети используется протокол UDP (User Datagram Protocol). Однако протокол UDP не обеспечивает гарантированную доставку данных.

Все компоненты системы передачи данных полностью дублированы, что защищает систему от отказов кабелей, разъемов и т.п. Отказ каналов связи не влияет на работоспособность подключенных к ним контроллеров. Отказ идентифицируется системой. При этом контроллер переходит на резервную сеть.

1.6. Программно-технический комплекс «ЭнергоГород»

Целью создания ПТК «ЭнергоГород» (www.krug2000.ru) является комплексное решение задач энергосбережения, основанное на полномасштабном внедрении подомового и поквартирного, а также объектов социальной (бюджетной) сферы автоматизированного энергоучета, интегрированного с существующей городской биллинговой системой (расчетно-кассовым центром).

ПТК «ЭнергоГород» является основой для построения интегрированных автоматизированных систем учета, диспетчеризации и управления потреблением энергоресурсов масштаба управляющих компаний (УК) и города.

ПТК «ЭнергоГород» обеспечивает выполнение следующих основных функций:

· автоматизированный коммерческий учет тепловой энергии, горячей и холодной воды, электрической энергии, природного газа, потребляемых объектами жилищно-коммунальной и бюджетной сферы, посредством измерения количественных, качественных и режимных параметров энергоносителей с тарификацией потребления;

· централизованный автоматизированный сбор и хранение измеренных данных с узлов учета потребителей, систематизация полученных данных по отдельным группам потребителей (дом, квартал, район и т.п.);

· мониторинг аварийных ситуаций (разрыв сетей) на основе оперативных данных автоматизированного учета с передачей данных в режиме реального времени в городскую аварийную службу;

· мониторинг состояния энергопотребления, автоматическое отслеживание и расчет количества недопоставленных или поставленных сверх договорных обязательств энергоресурсов, отслеживание количества энергоресурсов, поставленных (потребленных) с нарушением режимных параметров, значительных расхождениях по плану/факту энергопотребления и др.;

· ведение отчетной электронной документации;

· предоставление единой точки доступа (WEB-портал) персоналу и пользователям системы (ТСЖ, МУП, ДЕЗ, управляющим компаниям, заинтересованным службам районов и городской администрации) ко всей необходимой информации (к данным измерения узлов учета энергоносителей, к расчетным показателям энергообеспечения, отчетной документации, паспортным данным) с разграничением уровней доступа к информации;

· автоматизированная передача коммерческих данных (показаний счетчиков потребителей энергоресурсов) в городской расчетно-кассовый центр.

ПТК «ЭнергоГород» обеспечивает построение территориальных распределенных централизованных систем с вертикальной иерархией прохождения информации от периферийных устройств (узлов учета) до единого центрального диспетчерского пункта, осуществляющего сбор, обработку и хранение данных автоматизированного учета, взаимодействие с субъектами и администрацией города.

Рис.1.20. Архитектура ПТК «Энергокруг» (На схеме буквами обозначены приборы учета: Э – электроэнергии, Г – газа, Т – тепла, ХВ – холодного водоснабжения, ГВ – горячего водоснабжения

Архитектура ПТК (рис.1.20) позволяет легко масштабировать систему для применения как в одной управляющей компании, так и для организации центрального диспетчерского пункта города/района.

Нижний, «домовой» уровень – уровень подомовых и поквартирных приборов учета (счетчиков, вычислителей).

Средний уровень – интеллектуальные контроллеры сбора данных (КСД) DevLink-D500, предназначены для автоматизированного группового сбора данных с подомовых и поквартирных приборов учета и круглосуточного контроля аварийных ситуаций в энергосистеме зданий.

Верхний уровень (уровень ЦДП) – сервер СУБД, сервер АИИС КУЭ, WEB-сервер, коммуникационные серверы и другие серверные средства размещены в Центральном диспетчерском пункте (ЦДП).

Обмен данными на всех уровнях взаимодействия с каналообразующим оборудованием сети осуществляется с помощью открытых протоколов, снабженных элементами защиты от несанкционированного доступа к информации.

Телекоммуникационная среда, объединяющая компоненты ПТК «ЭнергоГород» в единое информационное пространство, использует различные проводные и беспроводные каналы связи (ВОЛС, DSL, GSM/GPRS) с высокой степенью живучести, защищенности и помехоустойчивости, открытые стандартные протоколы передачи данных, обеспечивающих гарантированную доставку информации на каждом из иерархических уровней системы.

Высокую эффективность ПТК обеспечивает программная платформа «ЭнергоКруг».

Основными функциями платформы «ЭнергоКруг» являются:

· Ведение комплексного учета энергоресурсов по точкам и группам потребления на заданных временных интервалах.

· Хранение оперативной и исторической информации с приборов в единой консолидированной СУБД.

· Обеспечение многотарифного учета потребления (отпуска) электроэнергии.

· Обеспечение контроля над соблюдением лимитов энергопотребления.

· Оперативный расчет энергобаланса.

· Оперативный мониторинг текущих и исторических учетных показателей.

· Контроль качества энергоресурсов.

· Оперативное выявление и оповещение об аварийных ситуациях.

· Автоматическое поддержание (регулирование) температурных и других режимов для контролируемых объектов.

· Передача информации в сторонние подсистемы.

· Обеспечение единого системного времени.

Архитектура платформы «ЭнергоКруг» ориентирована на создание любой системы учета и диспетчеризации энергоресурсов, независимо от количества контролируемых объектов и их индивидуальных особенностей.

Все программные компоненты платформы «ЭнергоКруг» разработаны на базе современной технологии Microsoft.Net и обладают повышенной отказоустойчивостью и надежностью. Программные средства «ЭнергоКруг» интегрированы с ERP-системой «1С: Управление ЖКХ».

Рис. 1.21 Структура платформы «ЭнергоКруг»

Уровни и компоненты платформы

Нижний уровень составляют:

· КСД – контроллер сбора данных. Обеспечивает получение, обработку и хранение данных от различных приборов учета (электро-, тепло-, газосчетчиков и других). Включается в состав распределенных систем в качестве промежуточного звена для организации надежного и экономичного трафика, в том числе для обмена данными по каналам связи с малой пропускной способностью. Помимо функций сбора реализует функции регулирования, управления и контроля потребления с возможностью отключения или ограничения потребления энергоресурсов по заданным алгоритмам.

· OPC-серверы устройств – универсальные драйверы для прямого (минуя КСД) включения в систему произвольного измерительного и контрольного оборудования. OPС-технологии обеспечивают открытость данных учета для параллельных подсистем автоматизации, а также независимость системы от конкретного оборудования.

· OPC-сервер КСД служит для связи с несколькими КСД по протоколу, отвечающему требованиям к устройствам и системам телемеханики.

· Сервер сбора, валидации и предварительной обработки данных выполняет высокопроизводительный сбор оперативных и исторических данных с КСД и/или приборов учета. Сервер обеспечивает накопление и хранение собранных разнородных данных в едином централизованном хранилище. В сервере сбора данных осуществляется предварительная обработка информации: приведение к границам, приведение к единой кодировке AKS и другие преобразования, повышающие эффективность использования данных. Реализованы методы проверки поступающих данных и загрузки данных по расписанию.

Средний уровень:

· СУБД предназначена для хранения как неизменяемых данных (единиц измерений, данных различных словарей, настроечной информации), так и изменяемых данных. В базе данных хранятся оперативные данные, исторические данные, алармы и события. Для упрощения доступа к данным учета из внешних приложений, таких как 1С, Excel и других, поддерживается библиотека хранимых процедур. Использование процедур позволяет полностью абстрагировать внешнего потребителя данных учета от знаний формата базы данных платформы «ЭнергоКруг».

· Модуль экспорта служит для экспорта накопленных данных во внешние подсистемы, в том числе в биллинговую систему. Для контролирующих органов поддерживается экспорт данных в форматы XML, CSV.

Верхний уровень:

· Сервер визуализации и обработки данных предоставляет интерфейс взаимодействия Пользователя с системой учета и диспетчеризации. Сервер обеспечивает доступ к мнемосхемам, графикам, таблицам, отчетам, отображающим информацию в реальном времени. Компонентами сервера являются:

o Модуль визуализации служит для предоставления оперативной информации посредством мнемосхем.

o Модуль отчетов служит для генерации отчетов по расписанию или по требованию клиента. Основные функции: сохранение отчетов в базе данных, отправка отчетов заинтересованным Пользователям, обеспечение Пользователям доступа к истории отчетов.

o Модуль событий предназначен для обработки событий, генерации сообщений в протокол событий и выборки сообщений из протокола по различным критериям (авария, обрыв связи и т.п.).

· Станция мониторинга и анализа – «толстый» клиент для сервера визуализации и обработки данных. С помощью станции пользователь подключается к серверу для мониторинга и диспетчеризации энергопотребления в реальном времени. Для корректировки данных клиент имеет функцию ручного ввода данных.

· Web-сервер предназначен для обеспечения доступа к Серверу визуализации и обработки данных через Internet/Intranet с помощью браузера («тонкого» клиента).

· Конфигуратор обеспечивает сквозное конфигурирование системы, начиная от нижнего уровня (КСД) и до верхнего уровня, включая сервер сбора, валидации и предварительных данных, СУБД, модуль экспорта и сервер визуализации и обработки данных.

· Подсистема единого времени гарантирует единый ход часов всех подсистем «ЭнергоКруг» и подключаемых устройств.

Особенностями платформы ЭнергоКруг® являются:

· Совмещение в одной комплексной системе автоматизированного сбора данных и оперативного диспетчерского контроля над энергопотреблением всех типов энергоресурсов.

· Возможность простого подключения разнотипных измерительных приборов.

· Применение централизованной технологии обработки данных, при которой все рабочие места автоматизированной системы подключены к единому центру сбора, обработки и хранения данных.

· Ориентация программных компонентов платформы на территориальную распределенность элементов систем сбора и обработки данных.

· Возможность настройки, создания и редактирования модулей проектов автоматизации силами заказчика и сторонних организаций с помощью средств разработки платформы «ЭнергоКруг».

· Гибкость и универсальность построения систем учета и диспетчеризации энергоресурсов.

Гибкость и универсальность платформы достигается путем реализации трех основных подходов:

1. Модульность. Система учета и диспетчеризации энергоресурсов проектируется в виде набора взаимосвязанных, функционально независимых компонентов «ЭнергоКруг», которые могут устанавливаться поэтапно. В процессе внедрения системы сохраняется целостность и согласованность функционирования ее отдельных подсистем, что позволяет избежать эффекта «лоскутной» автоматизации. Сами подсистемы строятся также по модульному принципу.

2. Масштабируемость. Система, созданная на платформе «ЭнергоКруг», имеет возможность расширения информационной мощности по числу измерительных каналов, по номенклатуре поддерживаемых приборов и по набору выполняемых функций. Гибкость архитектуры системы обеспечивает возможность автоматизации как относительно небольших локальных, так и крупномасштабных территориально распределенных объектов.

3. Открытость. Возможность интеграции с другими производственными АСУ и сторонними системами сбора и обработки информации, программами анализа, бухгалтерского учета, обеспечивается за счет поддержки большинства наиболее эффективных и популярных технологий обмена данными, среди которых:

· OPC DA, OPC HDA, OPC A&E - стандарты промышленной автоматизации. Обеспечивают подключение широкого спектра оборудования (приборов учета) и обмена данными с другими подсистемами промышленной автоматизации (SCADA, MES)

· OLE DB, ODBC - стандарты открытого взаимодействия с СУБД.

· XML, CSV - стандартные форматы файлов экспорта/импорта данных.

Все это обеспечивает простоту создания, интеграции, модификации, расширения и поддержки автоматизированных систем, созданных на базе платформы «ЭнергоКруг».

Преимущества систем, созданных на платформе «ЭнергоКруг»:

· Свободный доступ к оперативным и историческим данным посредством хранимых процедур, SQL-запросов и OPC.

· Сбалансированная производительность элементов системы за счет возможностей распараллеливания (разнесения на разные серверы) функций сбора, хранения и обработки информации.

· Легкое расширение системы путем подключения дополнительных модулей и устройств.

· Возможность ведения энергопаспортов, энергобаланса в реальном времени.

· Встроенные механизмы получения данных от сторонних систем, поддержка открытых форматов информационного обмена (ODBC, OPC DA, OPC HDA, OPC A&E).

· Интеграция с автоматизированными подсистемами управления на предприятии (SCADA, MES, ERP).

· Возможность самостоятельной разработки пользовательских функций и проектов новых подсистем.

· Мониторинг и управление системой через Web-интерфейс.

· Встроенная подсистема событий и тревог с дистанционным оповещением о внештатных ситуациях.

· Ролевая аутентификация и гибкая настройка прав Пользователя для доступа к ресурсам системы.

· Выполнение пользовательских программ со скоростью машинного кода.

· Гибкая система построения отчетов. Формирование отчетов с индивидуальной структурой и произвольной кратностью (от минуты до года), их сохранение в файлах различного формата (pdf, xls, xml и другие) с возможностью автоматической рассылки по электронной почте и публикации отчетов на ftp-серверах.

Пример системы построения комплексной автоматизированной системы учета и управления потреблением энергоресурсов города на платформе «ЭнергоКруг» показан на рис.1.22.