автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств централизованного учета энергозатрат локальной инфраструктуры

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 вычислительно-информационные системы»

Защита состоится 22. ¡г _ 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 2. ^ ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного сове

кандидат технических наук, профессор

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 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. 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 стоимость.

2 Применен метод декомпозиции для построения архитектуры АСКУЭ.

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 УЭ.

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 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

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. научно-техническая 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 научно-практическая конференция «СИЭТ - 2006» - Одесса, 2006; XXIII Конференция и выставка «Москва - энергоэффективный город» - М., 2006. Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 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 АБиОВазе и базы данных АБ1Ш-БВ зарегистрирована в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ): АБиОВаве (свидетельство № 2006612658, 28 июля 2006 г.), АБ1ГО-ВВ (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: 5" = • Икв, где Ап

Ко

— расход услуги за отчетный период, полученный на основе показаний общедомового ПУ; - общее число человек, зарегистрированных в доме; Ыкв - общее число человек, зарегистрированных в квартире. В тоже время, если часть квартир дома перейдет на расчет по фактическому потреблению услуги, исходя из показаний квартирных

Ап-У КПУ

ПУ, формула расчета примет следующий вид: 5 =-—--А^,

КПУ

где У, КПУ — расход услуги, полученный на основе показаний квартирных ПУ.

Представлены основные типы ПУ, принципы и алгоритмы их работы. Каждый тип ПУ Т характеризуется множеством открытых коммуникационных интерфейсов {Соттт} и множеством параметров

{Мт}у доступных через эти интерфейсы. Причем Мт , где

{5Т} - множество элементов служебной информации, {1Т} - множество

измеряемых (и вычисляемых) величин. 1Т = , где {1^ГИ}

— множество мгновенных параметров, измеряемых постоянно; {1^рх} -множество архивных параметров, хранящихся в памяти ПУ,

17лрх = 1?РХЧ У 1?рхс и 17архм .

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: = + + сгв + СуХ^г ~ихв)> где ()п -

тепловые потери на участке балансовой принадлежности системы; йи

— масса сетевой воды, израсходованной потребителем на подпитку;

Огв - масса сетевой воды, израсходованной на водоразбор; С7У - масса всех утечек. Однако в Правилах не конкретизируется, каким образом должны быть измерены и введены в ПУ значения <2П , Си , Су , Сгв , кхв 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 новых способов информационных обменов, устройств, обеспечивающих интеграцию ЛУИ в общее измерительно-информационное пространство.

Во второй главе на основе проведенного в первой главе анализа предлагается трехуровневая архитектура системы в соответствии с

рисунком 1.

Определяются информационные потоки системы. Предлагается информационная модель синтеза структуры АСКУЭ как композиция: 2 = Z1 х 22 х 2Ъ, где 2Х :С,Я-»Я', 22 :С,К->К', Рисунок 1 - Архитектура АСКУЭ 'С,Р-> Р' или

где С = {с:с = 1,л} - цели и задачи процесса преобразование информации; Я = {Л:А = 1,о} - состав и характеристика УСПД; К = {к: к = 1, г} - алгоритм работы комплекса объектов; Р = {р: р = 1, /} состав и характеристика программно-аппаратных средств; Н' = {А' :Л' = 1,о'} - блок-схема процесса преобразования информации; К' = {к': к' = 1 ,г'} - децентрализованный алгоритм; Р' = {/?': р' = 1,/'} -архитектура разрабатываемой АСКУЭ.

Архитектура системы

уровня

Датчиков

Среды передачи данных

Серверов (ПК)

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 {#} |{#)| = пн,

коммутационных устройств {Л^} = пк , Серверов сбора данных {5} |{£}| = п8 (в частном случае рассматривается п8 = 1). Приборы учета характеризуются интенсивностью информационного обмена /у, скоростью передачи данных У1, стоимостью с1, набором дополнительных параметров Н = {/у, У/у с;, Д} . Сервер сбора

данных характеризуется тем же набором параметров, что и приборы учета, т.е. 5 = {/у, У8, с5, £>5} . Коммутационные устройства характеризуются: моделью МИК, количеством портов рск , скоростью передачи данных Ук, зависящей от выбранной сетевой технологии, временем задержки , стоимостью ск устройства АЮК типа,

дополнительными параметрами Ик К = {Мйк, рск,УК, ,ск, йк}. 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 :

и-1 П ПК пН п$

w=I 5>i"V+2X +2>f+

/=1 j=i+1 1=1 1=1 /=1

+(nK -CM +nH - CMl +ns Сщ), где R - число каналов между узлами;

L — длина кабеля между узлами; С1 - стоимость кабеля; Ср -стоимость монтажа кабеля; Ск - стоимость коммутационных устройств; С" - стоимость приборов учета; С5 - стоимость сервера сбора данных; CMi - стоимость монтажа компонентов системы.

Надежность и производительность целесообразно учитывать в следующих ограничениях:

п п

j=i 7=1

jtH /=1 /=1 /=1 у'=/+1

я—1 я

-rpq > ^ ^ dfjg fy , если существует путь из вершины р в q. /=i >=/+1

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 внештатные ситуации;

• 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 / = 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 программно-аппаратными 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 118-232/485;

• концентратор измеритель расхода (КИР) для аккумулирования и передачи данных с ПУ с импульсным выходом (водосчетчики, электросчетчики и т.п.).

Рисунок 2 - Схема построения АСКУЭ на базе АСУД-248 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

Авторизироваккыв пользователи

Компьютерная сеть

Дома Ага*. здания Соц. объекты

Рисунок 3 - Структурная схема КЦС, КИР, Линия - линия связи, СЗ - схема защиты, ФСИ - формирователь СИ, УКЛ - устройство контроля линии, ПУ -передающее устройство, ПН - преобразователь напряжения, ГРПН - гальванически развязанный ПН, МК -микроконтроллер, ДВ - дискретные входы, ОР - оптронная развязка, КОММ - коммутатор, ИВ - импульсные входы, УОА - устройство обслуживания аккумулятора, БП - аккумулятор, Вх-485 - вход 118-485, Вх-232 - вход 118-232, ВхП - вход подпитки, Д-485 - драйвер 118-485, Д-232 - драйвер 118-232, СВТ - схема выбора типа теплосчетчика.

архивных данных {lj }, буфера для хранения мгновенных значений {I?™} и буфера хранения служебной информации о настройках прибора {ST} . Для выполнения взаиморасчетов между поставщиками и потребителями ресурсов необходима посуточная ведомость предоставления услуги по каждому объекту. Следовательно, КЦС должен передавать на сервер сбора данных последовательности суточных (и/или часовых) архивных записей ПУ с временными метками

tn Ad = {('> Pi»•••>P„)-PiG 1т?Х > *e T, t2 > tx}. Для мониторинга состояния объекта учета - Bj ={(/, kx,...ikn)\kl е I^1H,teT, t2 >/)}. 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.

I

Интерфейс I ----------Н

I I I I I I I I

I |_

взаимодеиствия

Подсистема хранения учетных данных

|---"а---

I I

____Т.___I___

Подсистема управления и анализа

Рисунок 5 - Схема построения ПО АСКУЭ

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

Рисунок 6 - Программные модули АСКУЭ, МВБД - модуль взаимодействия с БД, МРД - модуль расшифровки данных, АБиОВазе — 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 С++ фирмы Borland.

Выполнено проектирование и разработка реляционной SQL-ориентированной 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

алгоритмы обработки данных ПУ {1Т}:

Pj = Pj(T'max)-Pj(Tmin), если j € A ; Pj = £Pj(Г,), если je В;

У P (т )

p, = ^ ' t если j e С, где D = a\\b\\C и 3 Г: IT -» D, j - код n

измеряемого параметра в БД; Pj- значение параметра Pj за период [T'min»^max]; т; е[Гт;п,Ттах]- 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, / - 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 ТА < ТАРХИВ.

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

• создание, настройка и управление БД ASUD-DB;

• построение графиков по анализируемому параметру pii = \>nplGlT или группе однотипных параметров за 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 данных в ЕИРЦ, МОЭК и д.р.;

• 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: VдОМ = | FKn -FHn |r,

Удом - (УЖИЛ + УнЖИл)/(1 - D) > Унжил - VИНД + УгРУП + УРАС1! >

Ужил

- Ужил БЕЗ КПУ

П БЕЗ КПУ + Ужил КПУ » ^«СИЛ КПУ

= У, (Ужип • К жил пом/) •

+ У;

= ХКПУ>

/ »

^ЖИЛ БЕЗ КПУ

Реализован механизм досчета потребленного ресурса в случае неисправности ПУ в течение расчетного периода. При этом ^общее гДе У\ определяется на основе достоверный данных

ПУ. А У2 = 7 • Гинт, где Уj , у -п - 2, п -1, п - ближайшие, полные

суточные показаний ПУ; Тинт - время интервала несоответствия

Г,

измерений в часах. Или У2 = У1 в случае, если полных суточных

показаний не существует, где Т2 - 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

№ Наименование параметра Значение параметра

1 Число концентраторов, подключаемых к пульту не более 248

2 Число КИР с использованием пульта-мультиплексора не более 1920

3 Тип соединительной линии 2-х проводной кабель

4 Способ подключения концентраторов параллельно друг другу

5 Период обновления информации от концентратора не более 1,2 с.

6 Питание системы 220 (+10/-15) В, частотой 50 Гц

7 Питание концентраторов от линии связи ип - 60 В

8 Протяженность линии от пульта до концентраторов не более 5 км

9 Режим работы непрерывный

10 Число каналов измерения расхода КИР 16

11 Число входов КЦС 118-232/485 1

12 Поддерживаемые ПУ ВИС.Т, КМ-5, 8А-94, ТЕМ-05, ТЕМ-106, ТРЭМ, ВКТ-7. ПУ с импульсным выходом.

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.

Рисунок 7 — Этапы внедрения АСКУЭ

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%.

На рисунке 8 представлено посуточное потребление ХВС квартирой, подключенной к АСКУЭ, с двумя жителями в течение мая месяца. Пунктирной линией указана величина предполагаемого (расчетного) расхода в течение суток в соответствии с

Рисунок 8 - Потребление ХВС квартирой в течение месяца

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

пиковые нагрузки. Предлагается возможность введения льготных тарифов по временным зонам для выравнивания суточных графиков нагрузки у потребителей услуг.

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: т

W = YJiVt+ vtP)'St-ct~* min <=i

со следующими ограничениями: Vt б N0 ; Vt < V, < V, ;

г

У Vt-Öt< vCMAX; где: S, - частота дискретизации; V, - планируемый /=1

объем потребления; Vtp - величина возможных потерь (в общем случае Vtp > 0); ct — расценка за потребляемую услугу в соответствующей

Рисунок 9 - Динамика потребления ХВ (ГВ) многоквартирным домом

зоне; Vt , Vt - минимально и максимально допустимые нагрузки;

у см ах _ 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 FKn = Fm + , где FKn, FHn -

к

показание ПУ на конец и начало отчетного периода; Vk - суммарный расход услуги в к -ой тарифной зоне, к = 1, т. В случае невязки показаний, например, из-за неисправности компонентов АСКУЭ А = F'kjj - FKn > 0 , величина оплаты S может быть определена как

S = ^Vk -ск +A-Cj-, /-фиксированная тарифная зона. к

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 ПУ.

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 ОРС (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.

• Обосновано построение системы АСКУЭ на базе 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 регистрации.

• 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 документами.

• Предложены модели дальнейшего развития АСКУЭ: интеграция локальных АСКУЭ в общегородскую систему учета энергоресурсов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Иванов A.C., 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 е.- с. 76 - 77.

2 Иванов A.C., 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 A.C., Тарасенков М.А. «Внедрение автоматизированной системы по коммерческому учету энергоресурсов в локальную инфраструктуру города» // Высокие технологии фундаментальные и прикладные исследования, образование. Т. 6: Сборник трудов Второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». / Под ред. А.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. - 523 с. - с. 381-382.

4 Иванов A.C., Тарасенков М.А. «Концептуальный подход к созданию автоматизированной системы по коммерческому учету энергоресурсов в рамках города» // Современные информационные и электронный технологии. 7-ая Международная научно-практическая конференция: Сборник трудов. Одесса, 2006. - с. 176.

5 Иванов A.C., 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 A.C., Тестов A.A. «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. -404 с.-с. 293.

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. -с. 179- 182.

8 Иванов A.C., 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 A.C. (РФ); ООО НПО «Текон-Автоматика».

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

11 Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств централизованного учета энергозатрат локальной 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 улучшению системы учета водопотребления и 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 вречать:

Заказ Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. Формат 60x84 1/16

Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ) 124498, Москва, МИЭТ (ТУ)

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Потери энергии при транспортировке.

1.2 Организация учета энергоресурсов.

1.2.1 Потребление ХВ.

1.2.2 Потребление ГВ.

1.2.3 Расход тепла на отопление (вентиляцию) •.

1.2.4 Целесообразность поквартирного учета.

1.3 Принципы работы приборов учета.

1.4 Неоднозначность расчета тепловой энергии.

1.5 Динамические погрешности в сфере УЭ.

1.6 Необходимость совершенствования процесса УЭ.

1.7 Требования к устройствам измерений.

1.8 Требования к АСКУЭ.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2 АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ.

2.1 Трехуровневая модель архитектуры АСКУЭ.

2.2 Информационная модель синтеза структуры системы.

2.3 Постямакл задачи оптимизации.

2.4 Моделирование АСКУЭ.

2.5 Формализация задачи оптимизации АСКУЭ.

2.6 Обзор методов оптимизации.

2.7 Построение АСКУЭ на базе АСУ ОДС.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ.

3.1 Декомпозиция системы.

3.2 Разработка аппаратной части.

3.2.1 Концентратор цифровых сигналов.

3.2.2 Концентратор измеритель расхода.

3.3 Разработка программной части.

3.3.1 Программная архитектура.

3.3.2 База данных учетной информации.

3.3.2.1 Выбор СУБД.

3.3.2.2 Разработка БД.

3.3.2.3 Обслуживание БД.

3.3.3 Интерфейс взаимодействия приложений.

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. I

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.

2 Применен метод декомпозиции для построения архитектуры АСКУЭ.

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 УЭ.

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 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

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.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертации

Выводы по главе 4

1 Процесс внедрения АСКУЭ должен обязательно сопровождаться подготовкой и сверкой необходимой документации на ЛУИ, а также проведением поверки уполномоченной организацией корректности работы системы по месту установки.

2 Для достижения экономического эффекта от внедрения АСКУЭ этот процесс должен обязательно сопровождаться проведением энергосберегающих мероприятий.

3 Анализ статистической информации о потреблении ГВ и ХВ жителями многоквартирных домов, показал превышение существующих общегородских норм расхода в среднем на 36% от величины реального потребления.

4 Сам факт внедрения АСКУЭ не является причиной обязательной экономии энергоресурсов, это скорее необходимое условие, но не достаточное. АСКУЭ - стимулирующая мера, позволяющая потребителю четко оценивать свои затраты. В тоже время, АСКУЭ позволяет решать ряд важнейших на сегодняшний день вопросов, таких как: информационная поддержка управляющих решений в сфере ЖКХ, учет количества и контроль качества предоставления услуг и автоматизация расчетов между поставщиками и потребителями.

5 На основе анализа аккумулируемой в АСКУЭ статистической информации предложено рассмотрение возможности дифференцированных тарифных сеток учета потребление воды, как метод снижение максимальных нагрузок на узлы предоставления ресурсов. Существующие КПУ конструктивно не способны обеспечить многотарифный учет, однако это задача решаема программными средства АСКУЭ.

6 Разработка дополнительных информационных сервисов на базе АСКУЭ, направленных на предоставления жителям дополнительных услуг, позволит потребителям с большим эффектом выступать в качестве самостоятельных регуляторов нагрузки.

7 Развитие локальных АСКУЭ должно быть направлено на интеграцию в единую общегородскую систему АСКУПЭ. В качестве средств межсистемного взаимодействия АСКУЭ рекомендуется реализация ОРС-технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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 оконечным устройствам ЛУИ.

• Обосновано построение системы АСКУЭ на базе 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 интерпретации данных ПУ, получены соответствующие свидетельства о регистрации.

• Разработана и внедрена методика проверки компонентов АСКУЭ.

• Проведено внедрение разработанной интегрированной АСКУЭ на объектах г. Москвы, что подтверждено актами внедрения.

• Предложены модели дальнейшего развития АСКУЭ: интеграция локальных АСКУЭ в общегородскую систему учета энергоресурсов.

1. Постановление Правительства Москвы №77-1Ш. О мерах по улучшению системы учета водопотребления и совершенствования расчетов за холодную, горячую воду и тепловую энергию в жилых зданиях и объектах социальной сферы города Москвы: принят от 10.02.2004.

2. Казанский Е.Б., Фетищев В.А. Энергосбережение комплексная проблема // Технологии третьего тысячелетия. - М.: Русский предприниматель, 2001. -№ 1. -64 с. -с. 12 - 13.

3. Богуславский Л.Д. Снижение расходов энергии при работе систем отопления и вентиляции. М.: Стройиздат, 1985. - 256 с.

4. Юфа А.И., Носулько Д.Р. Комплексная оптимизация теплоснабжения. -Киев: Тэхника, 1988. 125 с.

5. Меленьтьев Л.А. Системы энергосбережения зданий и промышленных предприятий. М.: Стройиздат, 1993. - 363 с.

6. Ливчак В. И. Предложения по изменению системы расчетов за тепловую энергию // Энергосбережение. М.: АВОК, 1998. - №1; www.abok.ru/forspec/articles. php?nid=l 41

7. Правила учета тепловой энергии и теплоносителя / П-683. Главгосэнергонадзор. М.: Изд-во МЭИ, 1995. - 68 с.

8. Осипов Ю.Н., Колмогоров А.Н. Учет тепла это почти просто. - СПб.: ООО «Скарабей», 2001. - 112 с.

9. Иванов A.C., Кустов В.А. «Автоматизированная система учета ресурсов городской инфраструктуры» // Электроника и информатика 2005.

10. V Международная научно-техническая конференция: Материалы конференции. Часть 2. М.: МИЭТ, 2005. - 208 е.- с. 76 - 77.

11. Разработка алгоритмов и программно-аппаратных средств централизованного учета энергозатрат локальной инфраструктуры: Отчет о НИР (заключ.) / Минобразование РФ; Руковод. работы A.C. Иванов; № ГР 012005114211. -М., 2005. 48 с. -Исполн. Д.С. Касимовский.

12. О поквартирных системах теплоснабжения // ЖКХ М.: ЗАО МЦФЭР, 2006. - № 5. - 64 с. - с.46 письмо Роспотребнадзора от 26.12.2005 №0100.

13. Постановление Правительства РФ № 307. О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам: принят от 23.05.2006.

14. Теплосчетчик электромагнитный «ВИС.Т» // Руководство по эксплуатации. М.: НПО Тепловизор, 2004. - 58 с.

15. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества вещества. М.: Машиностроение, 1989. -700 с.

16. Соколов Г.А. и др. Влияние пульсаций потока на погрешность термоконвективных расходомеров // Совершенствование измерений расхода, регулирование и коммерческий учет энергоносителей. СПб.: Борей-Арт, 2003.-е. 150-154.

17. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров / Пер. с польск. М.: Мир, 1989.- 335 с.

18. Лачков В.И. О методической погрешности учета по средним значениям параметров энергопотребления // Сборник «Средства автоматизации коммерческого учета энергоносителей». СПб.: МЦЭНТ, 1994. - с. 65-69.

19. Грановский В.А. Динамические измерения: Основы метрологического обеспечения. -М.: Энергоатомиздат, 1984. 224 с.

20. Коптев B.C., Сычев Г.И. Теорема о среднем // www.teplovizor.ru М.: НПО «Тепловизор», 2005. - 21 с.

21. Башкин Б.В., Милейковский Ю.С. Новые предложения для эффективного решения проблем энергоснабжения // Энергосбережение. -М.: АВОК, 2002. № 4. с. 32-33.

22. Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения // Проект типовой программы испытаний для целей утверждения типа. -М.: ФГУ «Ростест-Москва».

23. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Госэнергоиздат, 1956. - 612 с.

24. Петров Б.Н. Принципы построения и проектирования самонастраивающихся систем. -М.: Наука, 1972. 433 с.

25. Темников Ф.Е., Афонин В.А., Дмитриев В.Ф. Теоретические основы информационной техники. М.: Энергия, 1979. - 598 с.

26. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. Киев: Вища школа, 1976. - 432 с.

27. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики: Уч. пособие для ВУЗов. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 496 с.

28. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. М.: Энергоатомиздат, 1974.-483 с.

29. Преснухин JI.H., Шахнов В.А., Конструирования электронных вычислительных машин и систем. М.: Высшая школа, 1986. - 512 с.

30. Отчет рабочей группы по подготовке материалов и проекта решения совместного технического совета ДТЭХ и префектур г. Москвы по выбору технических решений при реализации постановления Правительства Москвы № 77-ПП: принят от 20.08.2004.

31. Тубинис В.В. Структурные преобразования в энергетике России и проблемы совершенствования учета электроэнергии // www.izmereine.ru М., 2003.

32. Иванов A.C., 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. - с. 4 - 13.

33. Олифер В.Г., Олифер H.A. Компьютерный сети. Принципы, технологии, протоколы: Уч. для вузов. 2-е изд. СПб.: Питер, 2005. - 864 с.

34. Мамиконов А.Г. Основы построения АСУ: Уч. для вузов. М.: Высшая школа, 1981.-248 с.

35. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. М.: Советское радио, 1975.- 200 с.

36. Лопатников Л.И. Экономико-математический словарь. -М.: Дело, 2003.- 520 с.

37. Гладков Л.А., Курейчик В.В., Курейчик В.М. Генетические алгоритмы / Под. ред. В.М. Курейчика. 2-е изд., испр. и доп. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2006. - Раздел 2. - с. 41 - 72.

38. Белоусов А.И., Ткачев С.Б. Дискретная математика: Учеб. для вузов. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 744 с.

39. Вейс Г., Деринг У. Введение в общую экономику и организацию производства. Красноярск.: КТУ, 1995. - 509 с.

40. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1992. - 504 с.

41. Глушаков В.М., Калининенко Л.Д., Лазарев В.Г., Сифоров В.И. Сети ЭВМ: Под ред. Глушакова В.М. М.: Связь, 1977. - 287 с.

42. Князева Н.Д. К вопросу поиска оптимальных путей передачи потоков информации в сетях связи: Труды уч. инст. связи // Сети и каналы связи -Ленинград, 1974. №70. с. 3 - 8.

43. Хэмри А. Введение в исследование операций. М.: Вильяме, 2001.-912 с.

44. Велихов A.B., Строчников К.С., Леонтьев Б.К. Компьютерные сети -М.: Познавательная книга, 2004. 319 с.

45. Зима В.М. и др. Безопасность глобальных сетевых технологий. СПб.: BHV, 2001. - 320 с.

46. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем М.: Мир, 1980.-606 с.

47. Семашко A.B., Пятаев О.В. Особенности формализации задачи оптимизации структуры кампусных сетей. // Электронный журнал «Исследовано в России» // zhurnal.ape.relan.ru/articles/2001/000.pdf

48. Закер К., Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей -СПб.: BHV, 2001.- 1008 с

49. Гук М. Аппаратные средства локальных сетей. СПб.: Питер, 2004. -573 с.

50. Семенов А.Б. Структурированные кабельные системы. Стандарты, компоненты, проектирование, монтаж и техническая эксплуатация. М.: КомпьютерПресс, 1999. - 482 с.

51. Зайченко Ю.П. Исследование операций: Учебное пособие. К.: Выща школа, 1979.-392 с.

52. Лэсдон JI. Оптимизация больших систем М.: Наука, гл. ред. физ-мат. литературы, 1975.-431 с.

53. Ногин В.Д., Протодъяконов И.О., Евлампиев И.И. Основы теории оптимизации: Учеб. пособие для студентов втузов / Под ред. И.О. Протодъяконова. М.: Высшая школа, 1986. - 384 с.

54. Иванен Н.Т. Автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов на примере газовой отрасли: дис. . канд. техн. наук: 05.13.01 / Иванен Наталия Тиберьевна. СПб., 2005. - 126 с. - Библиогр. список с. 73 - 79.

55. Материалы работы XXII выставки и конференции «Москва -энергоэффективный город». М.: АВОК, 2005.

56. Тартаковский Г.П. Теория информационных систем. М.: Физматкнига, 2005.-304 с.

57. Абрамов А.Ю. Автоматические устройства и интегрированные информационные системы для контроля, управления и учетаэнергопотребления в распределенных электросетях: дис. . канд. техн. наук: 05.13.06 / Абрамов Андрей Юрьевич. М.: МИЭТ, 2005. - 208 с.

58. Booch G. Object solutions. Addison-Wesley, 1996. - 322 p.

59. Shaw M., and others. Abstractions for Software Architecture and Tools to Support Them // IEEE Transactions on Software Engineering. № 21(4), 04.1995. p. 314-335.

60. Мирошниченко Г.А. Реляционные базы данных: практические приемы оптимальных решений. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 400 с.

61. Дейт К. Введение в системы баз данных. М.: Лори, 2000. - 416 с.

62. Конолли Т., Бегг К., и др. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2-е изд.: Пер. с англ.: Уч. пос. М.: Издательский дом «Вильяме», 2000. - 1120 с.

63. Ковязин А., Востриков С. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/Firebird/Yaffil: Учебно-справочное издание. Издание 2-е, дополненное. М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2003.-496 с.

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

65. Mark O'Donohue. Securing your Firebird/InterBase installation. // www.ibphoenix.com/main.nfs?a=ibphoenix&page=artfbsecurity // IBPhoenix development, 2001.

66. Калверт 4. Delphi 4. Энциклопедия пользователя: Пер. с англ. К.: Издательство «ДиаСофт», 1998. - 800 с.

67. ASUDBase (программа интерпретации учетных данных): Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006612658 РФ / Иванов А.С. (РФ); ООО НПО «Текон-Автоматика».

68. Бакнелл Джулиан M. Фундаментальные алгоритмы и структуры данных в Delphi: Пер. с англ. / Джулиан М. Бакнелл. СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2003.-560 с.

69. Постановление Правительства Москвы № 863-ПЛ. Об изменении цен на жилищно-коммунальные услуги для населения: принят от 7.12.2004.

70. DBaselII format // http://engr.smu.edu/~fmoore/hmwlc/dbaseIII.html

71. Порядок начисления платежей за коммунальные услуги (горячая вода, холодная вода и водоотведение) в жилых помещениях по показаниям обще домовых и квартирных приборов учета: Утв. П.Н. Аксеновым принят от 07.2005.-43 с.

72. Таблицы dBASE: Структура DBF-файла // http://articles.org.ru/docum/

73. Zimmermann Ph. An introduction to cryptography. // PGP, 2004. 84 p.

74. Романец Ю. В., Тимофеев П. А., Шаньгин В.Ф. Защита информации в компьютерных системах и сетях / под ред. В.Ф.Шаньгина. М.: Радио и связь, 1999.-328 с.

75. Коричнев П.П., Королев В.Д. Статистический контроль каналов связи. -М.: Радио и связь, 1989. 240 с.

76. SSL 3.0 Specification / http://wp.netscape.com/eng/ssl3

77. Stunnel Universal SSL Wrapper / http://www.stunnel.org

78. Bollapragada V. IPSec VPN Design. Cisco Press, 2005. 400 p.

79. Фаткиева P.P. Методы и алгоритмы прогнозирования поведения и оценки свойств информационной системы: дис. . канд. техн. наук: 05.13.01 / Фаткиева Роза Равильевна. СПб., 2004. - 141 с.

80. Ефимов Г. Жизненный цикл информационных систем // Сетевой: эл. журн. ЗАО «Издательский дом мировой периодики», 2001. № 2. http://www.setevoi.rU/cgi-bin/text.pl/magazines/2001/2/44

81. Venhuizen R. Системный подход к вопросам заземления и электромагнитной совместимости:. Пер. с англ. Мельникова Е.В. // Энергосбережение. М.: АВОК, 2004. - № 5.

82. СО 153-34.21.122-2003. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. Взамен РД 34.21.122-87; Введ. 2003-06-30. - Утв. Минэнерго России. - 34 с.

83. Устьянцева О. Н., Карпович А. К. О новых правилах учета тепловой энергии // Энергосбережение. М.: АВОК, 2005. - №5; www.abok.ru/forspec/articles.php?nid=2993

84. Иванов A.C. «Внедрение автоматизированных систем учета энергоресурсов в жилищно-коммунальном хозяйстве» // Вестник поморского университета. Серия «Естественные и точные науки».- Архангельск: ПГУ им. Ломоносова, 2006. № 3. - с. 179 - 182.

85. О первоочередных задач по энергосбережению в Москве // Энергосбережение. М.: ООО ИИП «АВОК-ПРЕСС», 2006. - № 5.- с. 4 6.93 http://www.zenner.ru

86. Быков М.Ю. Методы и средства разработки компонентного управления WEB-сайтом на основе динамической объектной модели: дис. . канд. техн. наук: 05.13.01 / Быков Михаил.Юрьевич. -М.: МИЭТ, 2005. 183 с.

87. Иванов A.C. Система обмена короткими сообщениями SMSPro: дис. . магистра: 05.13.00 / Иванов Александр Сергеевич. М.: МИЭТ, 2003. -136 с. -Библиогр.: с. 102 - 105.

88. Проект «Информационная Сеть жилищно-коммунального хозяйства города»: Предварительное ТЭО. 3-я редакция. - М., Зеленоград, 1998. -32 с.

89. Распоряжения правительства Москвы № 803-РП. О внедрении единой автоматизированной системы коммерческого учета потребления энергоресурсов в г. Москве: принят от 16.05.2006.

90. Мартынов Ю.И. Применение SCADA-систем для построения программного обеспечения АСУ энергетикой промышленных предприятий // Проблемы и перспективы прецизионной техники и управления в машиностроении / ИПТМУ РАН, Саратов: СГТУ, 2002. с. 57 - 58.

91. Система управления UniSCADA // Информатизация и системы управления в промышленности. М.: Изд. дом «ИнформИздат», 2004. - №4. - 52 с. - с. 6 - 8.102 www.opcfoundation.org