WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Иванов Александр Сергеевич

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ

СРЕДСТВ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО УЧЕТА ЭНЕРГОЗАТРАТ

ЛОКАЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ

(05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка

информации)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2006

Работа выполнена в Московском государственном институте электронной техники (техническом университете) на кафедре радиоэлектроники

Научный руководитель:

Лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук, профессор Кустов В.А.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Соколов А.Г.

Кандидат технических наук, н.с. Полевиков В.В.

Ведущая организация:

ГУП г. Москвы научно-производственный центр «Электронные вычислительноинформационные системы»

Защита состоится 22.12 на заседании диссертационного совета Д 212.134.02 в Московском государственном институте электронной технике (техническом университете) по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, К-498, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ.

Соискатель:

Автореферат разослан 21 ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, профессор Н.В. Воробьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 программноаппаратного 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 информационновычислительных 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 аппаратных модулей системы.

Методы исследования Для теоретического и практического решения поставленной задачи использовались моделирование, теория множеств, теория информационных систем, теория массового обслуживания, теория баз данных, теория программирования.

Научная новизна работы состоит в следующем 1 Сформулирована и формализована задача оптимального проектирования АСКУЭ. Критерием оптимальности является 2 Применен метод декомпозиции для построения архитектуры 3 Представлены теоретические положения по моделированию предметной области АСКУЭ.

4 Предложена структура системы автоматического УЭ.

5 Разработаны программно-аппаратные средства, способные интегрировать в единую систему разнородные технические средства, обеспечивающие выполнение функций локального 6 Разработаны программные средства, позволяющие аккумулировать, обрабатывать, интерпретировать учетную информацию, а также предоставлять ее во внешние информационные системы.

7 Получены аналитические выражения, позволяющие установить эффективность реализации АСКУЭ на основе систем диспетчеризации.

8 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 • 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 • 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 1 Принципы УЭ объектов коммунального хозяйства в условиях реформирования и задачи информатизации процесса УЭ.

2 Обоснование необходимости разработки и внедрения интегрированной АСКУЭ, полученное в результате анализа требований и характера развития городской инфраструктуры.

3 Принципы и информационные технологии процессов энергомониторинга и принятия управленческих решений на уровне округа с целью обеспечения энергоэффективности.

4 Программные системы решения задач УЭ локальной инфраструктуры.

5 Модель АСКУЭ, построенная в результате исследования.

6 Результаты обработки экспериментальных данных и их использование при рассмотрении аспектов развития АСКУЭ.

Достоверность результатов Достоверность результатов работы обусловлена использованием общепринятых математических методов обработки сигналов, методов разработки и верификации программного обеспечения, российских и международных стандартов на программно-аппаратные комплексы съема и обработки данных.

Личное участие автора в получении научных результатов Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы получены автором лично. При участии автора была выполнена установка разработанной системы и проведены основные эксперименты. Автор диссертации выполнил разработку документации, требований и методик испытаний, а также проводил инсталляционные и сопроводительные работы в местах эксплуатации системы.

Внедрения результатов работы Результаты диссертационной работы использовались в НПО «Текон-Автоматика» в рамках разработки интегрированной автоматизированной системы диспетчеризации и учета АСУД-248.

Предложенная концепция построения АСКУЭ позволила с минимальными затратами выполнить внедрение разработанной системы на объектах г. Москвы и получить акты внедрения, сертификат об утверждении типа средств измерений, свидетельства о поверке системы.

Полученные результаты используются для построения единой общегородской системы мониторинга и УЭ.

Разработанный комплекс включен в перечень средств коммерческого учета потребления энергоресурсов, рекомендуемых для внедрения в жилищном и нежилом фондах, принадлежащих городу Москве.

Апробация работы Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и выставках: VI Международный форум «ДОРКОМЭКСПО-2004» - М., 2004; XXII Конференция и выставка «Москва - энергоэффективный город» - М., 2005; V Межд. научнотехническая конференция «Электроника и информатика – 2005» М.: МИЭТ, 2005; II Международная научно-практическая конференция «Исследование и разработка высоких технологий в промышленности» СПб., 2006; 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2006» - М.: МИЭТ, 2006; 7-я Международная научнопрактическая конференция «СИЭТ - 2006» - Одесса, 2006;

XXIII Конференция и выставка «Москва - энергоэффективный город»

- М., 2006.

Публикации По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе статей – 3, в том числе в рекомендованных ВАК журналах для публикации результатов кандидатской диссертации – 2. Новизна разработанных программы для ЭВМ ASUDBase и базы данных ASUDDB зарегистрирована в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ): ASUDBase (свидетельство № 2006612658, 28 июля 2006 г.), ASUD-DB (свидетельство № 2006620216, 06 сентября 2006г.).

Автор диссертации являлся научным руководителем НИР, проводимой в рамках Минобразования РФ «Развитие научного потенциала высшей школы» (тема № 708-ГБ-53-РНП-РЭ).

Работа над диссертацией проводилась согласно «Приоритетным направлениям развития науки, технологии и техники Российской Федерации» и в соответствии с «Перечнем критических технологий Российской Федерации».

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Объем основного текста диссертации – 160 страниц, в том числе 55 рисунков, 27 таблиц.

Список литературы содержит 102 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика работы, обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, рассматривается структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав.

В первой главе проведен обзор, который включает в себя оценку процесса УЭ, средств сбора учетной информации и анализ существующих систем, предлагающих решение поставленной задачи.

Показана необходимость децентрализации УЭ в связи с потерями, неизбежно возникающими на этапе транспортировки энергоресурсов от поставщика к потребителю. Причем проведенный анализ показывает, что потери эти весьма существенны.

Рассмотрены основные схемы организации УЭ на примере г. Москвы. Показано, что установка только общедомовых приборов учета (ПУ) не решает вопрос дифференциации потребления услуг каждым собственником или нанимателем в отдельности. Так, для расчета водопотребления используется формула: S = N кв, где n – расход услуги за отчетный период, полученный на основе показаний общедомового ПУ; N О – общее число человек, зарегистрированных в доме; N кв – общее число человек, зарегистрированных в квартире. В тоже время, если часть квартир дома перейдет на расчет по фактическому потреблению услуги, исходя из показаний квартирных

N O N КПУ

где – расход услуги, полученный на основе показаний квартирных ПУ.

Представлены основные типы ПУ, принципы и алгоритмы их работы. Каждый тип ПУ T характеризуется множеством открытых коммуникационных интерфейсов {CommT } и множеством параметров {M T }, доступных через эти интерфейсы. Причем M T = S T U I T, где {S T } множество измеряемых (и вычисляемых) величин. I T = IT где - множество мгновенных параметров, измеряемых постоянно; - множество архивных параметров, хранящихся в

АРХ АРХЧ

U I TАРХС U I TАРХМ

Рассмотрен вопрос влияния динамических погрешностей в сфере учета. Структурированы основные источники динамических погрешностей и причины их возникновения.

Отмечено, что вычисление количества теплоты ПУ носит неоднозначный характер. Так, в действующих «Правилах учета тепловой энергии и теплоносителя» [2] приводится, по сути, всего одна формула: Q = G1 (h1 h2 ) + QП + (GИ + GГВ + GУ )(h2 hХВ ), где Q П – тепловые потери на участке балансовой принадлежности системы; G И – масса сетевой воды, израсходованной потребителем на подпитку;

G ГВ – масса сетевой воды, израсходованной на водоразбор; GУ – масса всех утечек. Однако в Правилах не конкретизируется, каким образом должны быть измерены и введены в ПУ значения Q П, G И, GУ, G ГВ, h ХВ и должны ли они вообще быть в него введены.

Систематизированы требования, предъявляемые к ПУ.

Обозначены критерии выбора вновь устанавливаемых ПУ. В целом установка ПУ решает задачу определения фактического расхода по каждому потребителю, однако, дальнейшая обработка данных, их анализ, выработка стратегий перспективного планирования невозможны без применения современных информационных технологий.

Определены задачи диссертации, направленные на разработку обеспечивающих интеграцию ЛУИ в общее измерительноинформационное пространство.

Во второй главе на основе проведенного в первой главе анализа предлагается трехуровневая архитектура системы в соответствии с Рисунок 1 – Архитектура АСКУЭ информации;

K = {k : k = 1, r} - алгоритм работы комплекса объектов; P = { p : p = 1, t} - состав и характеристика программно-аппаратных средств;

H = {h : h = 1, o } - блок-схема процесса преобразования информации;

K = {k : k = 1, r } - децентрализованный алгоритм; P = { p : p = 1, t } архитектура разрабатываемой АСКУЭ.

Проводится формализация задачи оптимального проектирования АСКУЭ, при этом АСКУЭ рассматривается как распределенная вычислительная сеть. Проведен сравнительный анализ экономической эффективности разработки различных вариантов системы по временным и экономическим параметрам.

Рассмотрены три основных критерия эффективности системы:

производительность, надежность, стоимость. В качестве критерия оптимизации целесообразно использовать критерий стоимости. Это будет наиболее приемлемым решением для организаций бюджетной сферы.

Сформулирована задача оптимального проектирования структуры системы. Структура представляется в виде ненаправленного смешанного раскрашенного графа с тремя типами вершин (приборы учета, коммутационные устройства, сервер сбора данных).

Незакрашенные вершины и дуги представляют собой компоненты системы, которые могут существовать на данный момент времени.

Все параметры, описывающие систему, разбиваются на два множества: описывающие каналы связи и узлы сети. Множество узлов сети разбивается на три подмножества: ПУ {H } {H } = nH, коммутационных устройств {K } {S} = nS (в частном случае рассматривается nS = 1). Приборы учета характеризуются интенсивностью информационного обмена дополнительных параметров Di данных характеризуется тем же набором параметров, что и приборы учета, т.е.

характеризуются: моделью MDK, количеством портов pc K, скоростью передачи данных V K, зависящей от выбранной сетевой технологии, временем задержки t K, стоимостью c K устройства MDK типа, дополнительными параметрами DK K = {MDK, pcK, V K, t K, c K, DK }.

Параметры, задаваемые при проектировании можно разбить на три группы: характеристика узлов сети, характеристика сетевых каналов, существующие компоненты.

При заданных ограничениях на параметры, определяется целевая функция для оптимизации по критерию стоимости W min :

+(nK CM1 + nH CM 2 + nS CM 3 ), где R – число каналов между узлами;

L – длина кабеля между узлами; C l - стоимость кабеля; C p стоимость монтажа кабеля; C K - стоимость коммутационных устройств; C H - стоимость приборов учета; C S - стоимость сервера сбора данных; C Mi - стоимость монтажа компонентов системы.

Надежность и производительность целесообразно учитывать в следующих ограничениях:

Определен вид поставленной задачи оптимального построения АСКУЭ – нелинейная целочисленная задача условной оптимизации.

Проведен анализ существующих методов оптимизации.

Опыт использования систем передачи показал, что использование мощных радиостанций в условиях мегаполиса требует огромной подготовительной работы и серьезных затрат на эксплуатацию канала.

Передача данных по силовым сетям (PLC-технология) на первых взгляд очень удобна. Но отечественные электросети отличаются большим износом силовых кабелей и распределительных устройств, частым применением несертифицированной (самодельной) аппаратуры. Всё это резко повышает требования к помехозащищенности канала связи.

Логично использовать существующие проводные каналы передачи данных. Это, например, линии обеспечивающие связь с лифтами в АСУ диспетчеризации, которые функционируют на базе объединенных диспетчерских службах (ОДС). Данные линии связи подходят почти к каждому дому, постоянно обслуживаются и ремонтируются, в случае поломки, в кратчайшие сроки в соответствии с правилами безопасной эксплуатации лифтов. Кроме того, целесообразность вывода сигнала на ОДС обусловлена:

• длительным функционированием данной службы;

• наличием обслуживающей организации;

• постоянным нахождением дежурного на объекте;

• возможностью оперативного реагирования на возможные • непосредственной заинтересованностью сотрудников ОДС в информации, получаемой с ПУ.

В качестве базиса АСКУЭ предлагается использовать перспективную автоматизированную систему управления и диспетчеризации АСУД-248 (эксплуатируемую более чем на тысячи объектах). АСУД-248 относится к системам телемеханики и соответствует требованиям ГОСТ Р 51522-99, ГОСТ Р 51350-99, ГОСТ Р МЭК 870-4-93, ГОСТ 26.205-88. Рассматриваются цели, задачи и принципы функционирования АСУД-248, характеристики канала передачи данных, протоколы информационного обмена. На физическом уровне применяется модифицированный манчестерский код f = 2,4 кГц. Для передачи пакетов - временное разделение канала.

Каждое оконечное устройство обладает гарантированной пропускной способностью 20 бит/с. Проводится оценка пропускной способности для решения поставленной задачи. Общая схема реализации АСКУЭ в этом случае приведена на рисунке 2.

При этом затраты на внедрение АСКУЭ на объекте будут связаны лишь с модернизацией ПО и установкой необходимого количества коммутационных устройств. Полученные результаты показывают эффективность реализации АСКУЭ на базе существующей инфраструктуры АСУД-248, дополнив ее необходимыми программноаппаратными модулями.

В третьей главе проводится проектирование АСКУЭ на основе требований, выработанных в предыдущих главах. Выполняется декомпозиция системы с определением целей и задач по каждой компоненте.

В соответствии с предложенной архитектурой АСКУЭ и принципами построения системы АСУД-248 выделены два УСПД, решающие задачи общедомового и квартирного учета:

• концентратор цифровых сигналов (КЦС) для организации информационного обмена с ПУ через интерфейс RS-232/485;

аккумулирования и передачи данных с ПУ с импульсным выходом (водосчетчики, электросчетчики и т.п.).

Рисунок 2 – Схема построения АСКУЭ на базе АСУД- СО – стандартное оборудования АСУД, УСПД – коммутационные устройства, обеспечивающие взаимодействие с ПУ При этом производится анализ аппаратных средств, применяемых для построения АСУД-248, формируются требования к разрабатываемым блокам АСКУЭ, выбираются элементы для построения структурной схемы с учетом удобства проектирования, унификации и отладки аппаратных средств и программного обеспечения. Структурная схема концентраторов приведена на рисунке 3.

Программные средства КЦС реализуют протокол взаимодействия обслуживаемого ПУ в соответствии с его спецификацией. Память ПУ реализована в виде 3-х буферов: циклического буфера для хранения архивных данных {I T }, буфера для хранения мгновенных значений {I T } и буфера хранения служебной информации о настройках прибора {ST }. Для выполнения взаиморасчетов между поставщиками и предоставления услуги по каждому объекту. Следовательно, КЦС должен передавать на сервер сбора данных последовательности суточных (и/или часовых) архивных записей ПУ с временными метками состояния объекта учета - Bd = {(t, k1,..., k n ) : ki I T, t T, t 2 t1}.

Мгновенные значение могут быть использованы для построения системы аварийного оповещения и реализации функций технического учета.

КИР реализует 16 импульсных информационных входа. Каждый вход представляет собой накапливающий 16 разрядный сумматор. ПО КИР постоянно передает в линию состояние счетчиков нарастающим итогом. Данный подход позволяет передать неискаженные данные в случае потери обратного канала связи КИР – сервер сбора данных. При этом необходимые вычисления должны быть произведены ПО верхнего уровня АСКУЭ.

В процессе разработки КИР была решена прикладная задача, связанная с ограничением максимального числа концентраторов, подключаемых к АСУД-248. Предложенное решение на основе мультиплексирования данных оконечных устройств позволило значительно расширить емкость системы, сохранив при этом основные алгоритмы обработки информации.

Разработанные коммутационные устройства представлены на рисунке 4.

Проводится разработка программной архитектуры системы. ПО АСУД-248 представляет собой программный комплекс, функционирующий в ОС семейства Windows и обеспечивающий обработку и отображение информации о состоянии подключенных к системе устройств в удобной для восприятия оператором форме - в виде графического ситуационного плана объекта.

Рисунок 4 – Устройства взаимодействия с ПУ (КЦС, КИР) Сохраняя основные преимущества базового ПО, разработана концепция расширения функциональных возможностей путем добавления модулей обработки и представление данных ПУ в соответствии с рисунком 5.

Подсистема ПО АСУД- Предложено построение интерфейса взаимодействия модулей с применением принципов динамического связывания на основе компонентной архитектуры ПО COM+. Разработанные программные модели АСКУЭ приведены на рисунке 6.

Рисунок 6 – Программные модули АСКУЭ, МВБД – модуль взаимодействия с БД, МРД – модуль расшифровки данных, ASUDBase – модуль управления и анализа Обосновывается выбор системы управления базами данных (СУБД). На основе оценки стоимости, производительности и затрат вычислительных ресурсов предлагается использовать СУБД Firebird, являющуюся бесплатным аналогом СУБД Interbase и обладающую всеми ее преимуществами в плане разработки пользовательских приложений в программных средах, таких как Delphi или C++ фирмы Borland.

Выполнено проектирование и разработка реляционной SQLориентированной БД ASUD-DB для организации универсального хранилища информации о потребление ресурсов по каждому объекту учета. БД состоит из 15 таблиц, содержащих различную конфигурационную информацию, 1 таблицы для хранения данных за последний отчетный период (минута, час, сутки и т.п.) по каждому ПУ и 1 таблицы непосредственно со всеми архивными данными, полученными со всех зарегистрированных ПУ. Для снижения нагрузки на сеть передачи данных, в случае удаленного доступа, и формирования типовых отчетов, на основе хранимых процедур в БД реализованы измеряемого параметра в БД; P j - значение параметра P j за период [Tmin, Tmax ] ; Ti [Tmin, Tmax ] - время измерения параметра.

Оценить размер файла БД на момент времени t после начала работы системы практически невозможно. Так как в общем случае для БД с одной таблицей размер файла DS (t ) = F (Os, Rs, Sd, Cd, I, Sp ), где Os – информация об ОС, Rs – размер страницы БД, Sd – размер данных таблицы, Cd – количество записей в таблице, I – наличие индексной информации, Sp – различная служебная информация БД. Поэтому, на основе эмпирических данных, показано, что размер файла БД 50 ЛУИ составляет не более 400 Мб/год, что в десятки раз меньше объемов внешней памяти используемых ПК.

Поскольку учетная информация должна хранится не менее 2 лет, предложены алгоритмы архивирования и удаления данных БД, время актуализации которых T А T АРХИВ.

Реализована подсистема управления и анализа учетной информации - программа ASUDBase. Основные функции программы:

• создание, настройка и управление БД ASUD-DB;

• построение графиков по анализируемому параметру любой интервал времени;

• анализ качества предоставляемых услуг;

• анализ потребления энергоресурсов в соответствии с социальными нормами расхода или ЭП зданий;

• создание табличных отчетов за указанный период с возможностью экспорта в форматы txt, doc, csv;

• печать на принтере полученных графиков и отчетов и гибкое управление процессом печати;

• генерирование специализированных отчетов для передачи • возможность работы, как самостоятельное приложение, так и интегрировано в составе ПО АСУД-248;

• поддержка работы в компьютерной сети, возможность подключения к удаленной БД.

В результате реализации основных компонентов системы были решены прикладные задачи по эффективному отображению данных, а также организации потокового хранилища учетной информации, допускающего произвольный доступ к условно бесконечному набору данных.

Программно реализована методика перераспределения ресурсов между всеми потребителями. В частности: V ДОМ = | FКП FНП | r, V ДОМ = (V ЖИЛ + VНЖИЛ ) /(1 D), VНЖИЛ = VИНД + V ГРУП + VРАСЧ,

V ЖИЛ = V ЖИЛ БЕЗ КПУ + V ЖИЛ КПУ, VЖИЛ КПУ =

VЖИЛ БЕЗ КПУ = Реализован механизм досчета потребленного ресурса в случае неисправности ПУ в течение расчетного периода. При этом Vобщее = V1 + V2, где V 1 определяется на основе достоверных данных ПУ. А суточные показаний ПУ; Tинт - время интервала несоответствия измерений в часах. Или V2 = V1 в случае, если полных суточных показаний не существует, где T2 - время несоответствия измерений.

В целях повышения эффективности системы разработаны и внедрены технологии репликации локальных БД ОДС в БД единого сервера сбора данных ДЕЗ, что позволяет получить следующие преимущества: выделение более производительного ПК для обработки учетной информации; выполнение дублирования (резервирования) учетных данных; повышение скорость обработки информации.

Для производства начислений (взаиморасчетов), дальнейшей обработки данных ПУ разработаны и внедрены алгоритмы и форматы взаимодействия АСКУЭ с внешними информационными системами.

Разработаны и внедрены имитационные модели, методика испытаний. Реализован алгоритм проверки концентраторов, позволяющий сократить время тестирования до 8 раз по сравнению со стандартными решениями.

Построение любой информационно-вычислительной системы должно в настоящее время сопровождаться проработкой вопросов, связанных с обеспечение информационной безопасности обрабатываемых данных. Рассматривая информационные потоки АСКУЭ, проведен анализ возможных угроз. Отмечено, что защита информации может осуществляться лишь в комплексе, отдельные меры не будут иметь смысла.

Приводится характеристика АСКУЭ в соответствии с таблицей 1.

В целях обеспечения единства измерений, предложены программные и технические решения синхронизации времени измерительных компонентов системы.

Таблица 1 –Краткая характеристика разработанной АСКУЭ подключаемых к пульту 2 Число КИР с использованием пульта- не более мультиплексора 3 Тип соединительной линии 2-х проводной кабель 4 Способ подключения концентраторов параллельно друг другу 5 Период обновления информации от не более 1,2 с.

концентратора 8 Протяженность линии от пульта до не более 5 км концентраторов 10 Число каналов измерения расхода В четвертой главе анализируются результаты внедрения разработанной системы на объектах ЖКХ города, предлагаются дальнейшие пути развития.

Формулируется основные этапы ввода АСКУЭ в промышленную эксплуатацию в соответствии с рисунком 7. Выполнение всех этапов является обязательным и помогает избежать в дальнейшем проблем, связанных с быстрой установкой и сдачей монтажными организациями ЛУИ. Результаты работы в районах показали, что уровень ЛУИ, при монтаже которых были допущены технологические ошибки, может достигать 20-30%.

Рассматривается вопрос, связанный с сертификацией (поверкой) АСКУЭ по месту установки, которая должна быть обязательно выполнена на этапе сдаче системы в промышленную эксплуатацию на каждом объекте.

На основе полученного опыта, указаны проблемы, которые могут возникнуть на этапе внедрения АСКУЭ:

• ошибки в монтаже и настройке ПУ;

• отсутствие во многих зданиях контуров заземления;

• неподготовленность нормативной базы.

Показан экономический эффект внедрения АСКУЭ. Результаты обработки статистической информации квартирных ПУ позволили сделать выводы о превышении существующих норм расхода горячей и холодной воды от фактического потребления в среднем до 36%.

Рисунок 8 – Потребление ХВС предполагаемого (расчетквартирой в течение месяца ного) расхода в течение существующими нормами. Экономия в случае оплаты по фактическому потреблению для данной квартиры составляет 70%.

Факт внедрения АСКУЭ не является гарантией обязательной экономии потребляемых услуг. Это, скорее, необходимое, но не достаточное условие. Внедрение системы – стимулирующая мера, которая предоставляет потребителю возможность реально оценивать свои затраты и, как результат, повышает заинтересованность в их экономии. Установка систем АСКУЭ должна в обязательном порядке сопровождаться проведением энергосберегающих мероприятий.

На основе анализа данных о суточном водопотреблении многоквартирных домов в соответствии с рисунком 9, определены Рисунок 9 – Динамика потребления ХВ (ГВ) многоквартирным домом В общем случае предлагается модель для определения оптимальных тарифных зон (планов). Одним из естественных критериев эффективности анализируемых зон может быть минимум затрат на планируемый суточный объем услуги, рассчитанных по введенным расценкам:

Vt t V СМАХ ; где: t – частота дискретизации; Vt – планируемый объем потребления; Vt p - величина возможных потерь (в общем случае Vt p 0) ; ct – расценка за потребляемую услугу в соответствующей зоне; Vt, V t - минимально и максимально допустимые нагрузки;

- задаваемая среднесуточная величина потребления.

Однако существующие квартирные ПУ не приспособлены к введению нескольких тарифов, а выпуск приборов, поддерживающих данную функцию, в настоящее время не предполагается. Решить данный вопрос позволяет АСКУЭ. При этом сверка показаний ПУ будет выполняться по формуле FКП = FНП + V k, где FКП, FНП k показание ПУ на конец и начало отчетного периода; Vk - суммарный расход услуги в k -ой тарифной зоне, k = 1, m. В случае невязки показаний, например, из-за неисправности компонентов АСКУЭ = FКП FКП 0, величина оплаты S может быть определена как Разработаны варианты применение альтернативных каналов передачи данных на участках АСКУЭ (локальные сети, радиоканал и т.п.) для расширения возможностей, удобства монтажа и эксплуатации системы.

Предложена концепция структуры дополнительных подсистем на основе АСКУЭ:

• информационный портал, предоставляющий жителям информацию о потребляемых энергоресурсах;

• система оповещения жителей на основе данных квартирных Текущие тенденции развития локальных специализированных информационных систем предполагают их интеграцию в общегородскую структуру мониторинга и управления. Для создания единой информационной системы энергомониторинга в рамках города рассматривается возможность применения технологии OPC (OLE for Process Control), как единого стандарта межпрограммного взаимодействия различных систем АСКУЭ локального уровня.

В заключении приведены кратко сформулированные основные результаты и выводы, полученные в ходе работы над диссертацией.

В приложении представлены акты о внедрении результатов диссертационной работы, свидетельства о регистрации разработанного программного обеспечение, сертификат об утверждении типа средств измерений, свидетельство о поверке системы, а также дополнительные материалы, используемые в работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертации изложены научно обоснованные решения по созданию и внедрению информационно-аналитической системы для решения задач обработки информации для мониторинга и учета энергозатрат, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие современных информационных технологий поддержки решений в сфере ЖКХ:

• Проведен анализ существующих методик УЭ. Обобщены требования, выдвигаемые к ЛУИ.

• Формализована задача построения оптимальной структуры АСКУЭ. Критерием оптимальности является стоимость.

существующей перспективной АСУ ОДС АСУД-248, дополнив ее соответствующими программно-техническими средствами.

Что позволит сократить объемы затрат на пуско-наладку и обслуживание системы.

• Проведен синтез алгоритмов и программно-аппаратных средств, позволяющих интегрировать ПУ различных производителей в единое информационное пространство.

• Разработано ПО математической обработки и визуализации данных ПУ, получены соответствующие свидетельства о • Разработаны и внедрены алгоритмы и форматы взаимодействия АСКУЭ с внешними информационными системами.

• Реализована методика проверки компонентов АСКУЭ.

• Проведено внедрение разработанной интегрированной АСКУЭ на объектах г. Москвы, что подтверждено соответствующими • Предложены модели дальнейшего развития АСКУЭ:

интеграция локальных АСКУЭ в общегородскую систему учета энергоресурсов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ

ДИССЕРТАЦИИ

1 Иванов А.С., Кустов В.А. «Автоматизированная система учета ресурсов городской инфраструктуры» // Электроника и информатика – 2005. V Международная научно-техническая конференция: Материалы конференции. Часть 2. - М.: МИЭТ, 2005. - 208 с.- с. 76 - 77.

2 Иванов А.С., Тарасенков М.А., Гагарина Л.Г., Немцова Т.И.

«Концептуальный подход к созданию автоматизированной системы по коммерческому учету энергоресурсов в области применения электроники» // Научно-технический журнал «Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России». - М.: ФГУП «ВИМИ», 2006. - № 3. -57 с. – с. 17 – 21.

3 Иванов А.С., Тарасенков М.А. «Внедрение автоматизированной системы по коммерческому учету энергоресурсов в локальную фундаментальные и прикладные исследования, образование.

Т. 6: Сборник трудов Второй международной научнопрактической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. СПб.:

Изд-во Политехн. ун-та, 2006. – 523 с. - с. 381-382.

4 Иванов А.С., Тарасенков М.А. «Концептуальный подход к созданию автоматизированной системы по коммерческому учету энергоресурсов в рамках города» // Современные 7-ая Международная научно-практическая конференция:

Сборник трудов. Одесса, 2006. - с. 176.

5 Иванов А.С., Тарасенков М.А. «Концепция построения автоматизированной системы учета энергоресурсов» // Микроэлектроника и информатика – 2006. 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2006. -404 с. - с. 198.

6 Иванов А.С., Тестов А.А. «Методы и средства сопряжения интерфейсов на основе низкочастотных симметричных линий связи» // Микроэлектроника и информатика – 2006. 13-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Тезисы докладов. - М.: МИЭТ, 2006.

7 Иванов А.С. «Внедрение автоматизированных систем учета энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве» // Вестник поморского университета. Серия «Естественные и точные науки». Архангельск: ПГУ им. М.В. Ломоносова, 2006.

8 Иванов А.С., Тарасенков М.А., Лукичев А.Ю., Серов И.В., Грудин Д.В. «Построение системы АСКУЭ на базе автоматизированной системы диспетчеризации АСУД-248» // Информатизация и системы управления в промышленности.

- М.: Информиздат, 2006. - № 3. – 56 с. - с. 4 - 13.

9 ASUDBase (программа интерпретации учетных данных):

Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612658 РФ / Иванов А.С. (РФ); ООО НПО «ТеконАвтоматика».

10 ASUD-DB (хранилище учетной информации): Свидетельство об официальной регистрации БД № 2006620216 РФ / Иванов А.С. (РФ); ООО НПО «Текон-Автоматика».

11 Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств инфраструктуры: Отчет о НИР (заключ.) / Минобразование РФ;

Рукод. работы А.С. Иванов; № ГР 012005114211. – М., 2005.

- 48 с. – Исполн. Д.С. Касимовский.

Литература 1 Постановление Правительства Москвы № 77-ПП. О мерах по совершенствования расчетов за холодную, горячую воду и тепловую энергию в жилых зданиях и объектах социальной сферы города Москвы: [принят от 10.02.2004] 2 Правила учета тепловой энергии и теплоносителя / П-683.

Главгосэнергонадзор. М.: Изд-во МЭИ, 1995. – 68 с.

Подписано в печать:

Заказ № Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. Формат 60х84 1/ Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ) 124498, Москва, МИЭТ (ТУ)

 


Похожие работы:

«Фиалко Надежда Сергеевна МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕНОСА ЗАРЯДА В ДНК Специальность: 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Пущино 2007 Работа выполнена в Институте математических проблем биологии РАН (г. Пущино) Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Лахно Виктор Дмитриевич Официальные доктор физико-математических наук,...»

«Ляпунова Ирина Артуровна РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННО НЕОДНОРОДНЫХ ГЕННОМОДИФИЦИРОВАННЫХ ПОПУЛЯЦИЙ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог – 2013 2 Работа выполнена в Южном федеральном университете в г. Таганроге. Научный руководитель : Сухинов Александр Иванович доктор физико-математических наук, профессор, ФГАОУ...»

«Гильмуллин Ринат Абрекович МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В МНОГОЯЗЫКОВЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ НА ОСНОВЕ АВТОМАТОВ КОНЕЧНЫХ СОСТОЯНИЙ 05.13.11 - Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань – 2009 Работа выполнена на кафедре теоретической кибернетики государственного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«КОТЕЛЬНИКОВ СЕРГЕЙ СЕРГЕЕВИЧ ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ИРКУТСК – 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО...»

«ОЛЕНЦЕВИЧ Виктория Александровна МЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПОДСИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Специальность 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Иркутск – 2014 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Иркутский государственный университет путей сообщения Научный руководитель : доктор технических...»

«Колесникова Александрина Владимировна МГД – модели гемодинамики и движения столбика эритроцитов в переменном магнитном поле 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Томск – 2007 Работа выполнена в Томском государственном университете Научный руководитель : доктор физико-математических наук, профессор Бубенчиков Алексей Михайлович Научный консультант :...»

«Скоробогатова Наталия Евгеньевна МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И АЛГОРИТМЫ РАСПОЗНАВАНИЯ РУССКИХ ДАКТИЛЕМ Специальность: 05.13.01 – Системный анализ, управление и обработка информации (технические система) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Рязань 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Рязанский государственный радиотехнический университет Научный руководитель : Пылькин Александр Николаевич Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических...»

«ГОДОВНИКОВ Евгений Александрович Автоматизированная система исследования алгоритмов идентификации и прогнозирования аварийных состояний в импульсных системах преобразования энергии. Специальность 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ханты-Мансийск – 2011 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном...»

«Крылов Андрей Серджевич МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ЖИДКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ Специальность 05.13.18 математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва 2009 Диссертационная работа выполнена на кафедре математической физики факультета...»

«Максаков Алексей Владимирович ПОВЫШЕНИЕ РЕЛЕВАНТНОСТИ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ТЕМАТИЧЕСКОГО ПОИСКА ИНФОРМАЦИИ В WEB Специальность 05.13.11 – математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук МОСКВА 2007 Работа выполнена на кафедре автоматизации...»

«БУБНОВ ДМИТРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ 05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2012 г. Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московском государственном технологическом университете СТАНКИН. Научный руководитель : доктор технических...»

«Стасенко Александр Павлович МОДЕЛИ И РЕАЛИЗАЦИЯ ТРАНСЛИРУЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ 05.13.11 – математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Новосибирск 2009 Работа выполнена в Институте систем информатики имени А. П....»

«СТАРОДУБЦЕВ Игорь Юрьевич МОДЕЛИ И МЕТОДЫ МНОГОЦЕЛЕВЫХ ЗАДАЧ СЕТЕВОГО ПЛАНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕЧЕТКОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЕЙ ОПЕРАЦИЙ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Воронеж – 2012 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет Научный руководитель : Артемов Михаил Анатольевич доктор...»

«ПОПКО ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ГЕНЕТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕРМОЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ В ДИЭЛЕКТРИКАХ Специальность 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Екатеринбург – 2009 Работа выполнена на кафедре вычислительной техники в ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет – УПИ имени первого Президента России Б.Н....»

«Матвеев Евгений Леонидович ОПТИМИЗАЦИЯ КВАНТИЛЬНОГО КРИТЕРИЯ ПРИ ВЫПУКЛОЙ ЦЕЛЕВОЙ ФУНКЦИИ С ПОМОЩЬЮ СТОХАСТИЧЕСКОГО КВАЗИГРАДИЕНТНОГО АЛГОРИТМА Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (авиационная и ракетно-космическая техника) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва, 2010 Работа выполнена на кафедре Теории вероятностей Московского авиационного института (государственного технического...»

«Захаров Андрей Павлович МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ С ЗАПАЗДЫВАЮЩЕЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Пермь – 2014 Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Пермский государственный гуманитарнопедагогический университет Научный руководитель : доктор физико-математических наук, доцент, зав. кафедрой теоретической физики и...»

«ВАСИЛЬЕВ ЕВГЕНИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ГАЗОДОБЫВАЮЩЕГО ПРЕДПРИЯТИЯ (НА ПРИМЕРЕ ООО НОЯБРЬСКГАЗДОБЫЧА) Специальность: 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (в наук е и промышленности) по техническим наукам Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород– 2008 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Федеральный научно-производственный центр...»

«Грибанова Екатерина Борисовна АЛГОРИТМЫ И КОМПЛЕКС ПРОГРАММ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИКЛАДНОЙ ЭКОНОМИКИ Специальность 05.13.18 Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск – D Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Мицель Артур...»

«Скворцова Мария Ивановна МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ СВЯЗИ МЕЖДУ СТРУКТУРОЙ И СВОЙСТВАМИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы программ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Москва – 2007 1 Работа выполнена в Московской государственной академии тонкой химической технологии (МИТХТ) им. М. В. Ломоносова ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор...»

«Сачкова Елена Федоровна Методы, алгоритмы и программы приближенного решения задачи управления 05.13.11 Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка информации (технические наук и) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Переславль-Залесский 2009 г....»














 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.