CC BY
40
m Энергетика
M PowerEngineering
Оригинальная статья / Original article УДК 681.5.01
DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-115-121
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УЧЕТА ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ
© Ю.Н. Зацаринная1, И.Р. Шамилов2, А.И. Крайкоза3
Казанский государственный энергетический университет, Российская Федерация, 420066, г. Казань, ул. Красносельская, 51.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Рыночные отношения в современном мире выдвигают жесткие требования к условиям информационного обмена и реализации автоматизированных систем коммерческого учета и сбыта тепловой и электрической энергии. Сбор данных о количестве потребленной энергии зачастую осуществляется посредством ручного ввода информации, что не исключает возможных погрешностей. Кроме этого возможно возникновение ошибок при интеграции данных во внутренние и внешние информационные системы. Цель данного исследования - разработка программного комплекса, который в автоматизированном режиме обеспечит обработку и передачу показаний энергопотребления. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Разработан программный комплекс учета бытового энергопотребления, архитектура которого построена по централизованному принципу, что позволяет осуществлять взаимодействие с пользователями посредством web-интерфейса. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Разработанный программный комплекс измерений дает возможность контролировать производительность, режим работы магистральных сетей и центральных тепловых пунктов. Он состоит из 12 функциональных блоков, назначение которых подробно описано в статье. Автоматизированный программный комплекс предназначен для получения данных о потреблении тепловой энергии, их обработки средствами автоматического анализа и автоматизированной передачи в биллинговую систему расчета с потребителями. ВЫВОДЫ. Созданный комплекс оптимизирует учет потребления тепловой энергии, способствует повышению не только качества выполнения расчетов, но и качества теплоснабжения потребителей.
Ключевые слова: автоматизация, программный комплекс, рынок электроэнергии, модернизация, учет, качество, информационные технологии, энергопотребление, теплоснабжение.
Формат цитирования: Зацаринная Ю.Н., Шамилов И.Р., Крайкоза А.И. Разработка комплекса автоматизированного учета энергопотребления // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 6. С. 115-121. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-115-121
DEVELOPMENT OF AN AUTOMATED COMPLEX FOR ELECTRIC ENERGY CONSUMPTION ACCOUNTING I.N. Zatsarinnaya, I.R. Shamilov, A.I. Kraikoza
Kazan State Power Engineering University,
51, Krasnoselskaya St., Kazan, 420066, Russian Federation.
ABSTRACT. PURPOSE. Modern market relations put forward stringent requirements to the conditions of information exchange and implementation of automated systems for commercial fiscal accounting and sales of heat and electric energy. The data on the amount of energy consumed is often collected through manual input of information that is subject to possible errors. Besides, errors can occur when data is integrated into internal and external information systems. The purpose of this research is development of a software package to ensure automated processing and transmission of energy consumption measurements. MATERIALS AND METHODS. A software package has been developed for domestic energy consumption audit. Its architecture is built on a centralized principle that allows interaction with users through a web interface. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The developed software package allows to monitor the performance, and operation mode of trunk networks and central heat supply stations. It consists of 12 functional blocks, the purpose of which is described in detail in the article. The automated software package is designed to obtain data on heat energy consumption, their processing by means of an automatic analysis and automated transfer to the billing system of consumer payments. CONCLUSIONS. The designed complex optimizes the account of heat energy consumption and
1
Зацаринная Юлия Николаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры электрических станций им. В.К. Шибанова, доцент кафедры автоматизированных систем сбора и обработки информации, e-mail: [email protected]
lulia N. Zatsarinnaya, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Power Plants named after V.K. Shibanov, Associate Professor of the Department of Automated Systems for Data Acquisition and Processing, e-mail: [email protected]
2Шамилов Ильдар Рамилович, студент. Ildar R. Shamilov, Student.
Крайкоза Алина Игоревна, студентка, e-mail: [email protected] Alina I. Kraikoza, Student, e-mail: [email protected]
improves the quality of billing as well as the quality of consumer heat supply.
Keywords: automation, software package, electricity market, modernization, accounting, quality, information technologies, energy consumption, heat supply
For citation: Zatsarinnaya I.N., Shamilov I.R., Kraikoza A.I. Development of an automated complex for electric energy consumption accounting. Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2017, vol. 21, no. 6, pp. 115-121. (In Russian) DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-115-121
Введение
Реформирование энергетики России привело к возникновению конкуренции, развитию рынка электроэнергии и разрушению естественных монополий, которые из-за потери прежних привилегий вынуждены изменить отношение к своим клиентам, повышая качество предоставляемых услуг. При этом одним из ключевых факторов конкурентного преимущества энергокомпаний оказываются информационные технологии (ИТ). Рыночные отношения в современном мире выдвигают жесткие требования к условиям информационного обмена и реализации автоматизированных систем коммерческого учета и сбыта тепловой и электрической энергии.
Современные информационные технологии создают предпосылки формирования принципиально новых подходов, когда возможно не только удаленное считывание данных о значениях электропотребления, но и удаленные отключения, ограничения по мощности некоторых клиентов, изменения тарифных схем и т.д. Однако, как показывает практика, пока информационные технологии используются недостаточно широко, что препятствует повышению эффективности процессов обслуживания клиентов в условиях розничного рынка, когда главным фактором получения прибыли становится борьба за потребителя [1].
На территории Российской Федерации используется в основном централизованное теплоснабжение. Большинство до-мохозяйств получают тепло в виде горячей воды для отопления и горячего водоснабжения централизованно. Доля ВВП от услуг по теплоснабжению в стране составляет около 6%. Учет потребленной тепловой энергии потребителями коммунальной сферы, ЖКХ и промышленными потреби-
телями осуществляется приборами учета тепловой энергии. Эти сведения собираются поставщиками тепловой энергии на локальном уровне многочисленными обслуживающими организациями и управляющими компаниями. Сбор и введение данных в систему часто осуществляется персоналом этих организаций вручную, что не исключает возможных ошибок и погрешностей. Кроме того, возможно возникновение ошибок при интеграции данных во внутренние и внешние информационные системы [2].
Сейчас в г. Казань данные коммерческого учета тепловой энергии с приборов учета собираются различными обслуживающими организациями, управляющими компаниями и поставщиками тепловой энергии, после чего осуществляется подготовка данных и формирование отчетной документации для расчета с потребителями. Этот процесс состоит из нескольких этапов. В начале каждого месяца абоненты формируют отчеты теплопотребления и доставляют их в филиал ОАО «Татэнерго» Казанские тепловые сети (далее КТС). Полученные ведомости проверяются на уровне инженеров групп по работе с потребителями. При необходимости проводятся досчеты по утвержденным алгоритмам за те периоды, в которые узел учета был неисправен, либо показания не были переданы в установленный срок. Итоговые результаты заносятся вручную в сводную ведомость, формируемую в формате Microsoft Excel. Затем эту итоговую ведомость направляют в отдел реализации тепловой энергии, где данные вручную вносятся в окно оперативной информации программного комплекса автоматизированной системы управления сбытом энергии (да-
лее АСУСЭ) для дальнейших расчетов потребленной энергии и теплоносителя и для формирования финансовых документов [3].
Ввиду вышесказанного особую актуальность приобретает создание и внедрение автоматизированных систем учета и управления сбытом электроэнергии, способных повысить эффективность работы энергокомпаний в новых рыночных условиях. Назрела острая необходимость разра-
Подсистемы автома
Автоматизированный комплекс состоит из ряда подсистем, каждая из которых выполняет определенные функции.
Подсистема взаимодействия с внешними системами и источниками данных предназначена для извлечения данных о потреблении тепловой энергии из внешних систем, предусматривает web-интерфейсы, файлы, электронную почту и базы данных для сбора данных. Система также предоставляет универсальный web-интерфейс для доступа к данным из других систем [4].
Подсистема обработки данных об абоненте подразумевает хранение и визуализацию данных, характеризующих каждого абонента. Данная информация должна выгружаться из программного комплекса АСУСЭ. Система распознает признаки наличия на одном объекте нескольких вводов с приборами учета или приборов учета в узловых точках присоединенной сети, которые учитывают потребление тепловой энергии группы абонентов в отдельно стоящих объектах, и обрабатывает такие ситуации. Информация хранится неограниченное время.
Подсистема регистрации актов аудита предназначена для автоматизации ведения актов аудита путем обеспечения ручного ввода исходных данных из актов аудита с последующей передачей информации в АСУСЭ и хранения в базе данных сканированных копий зарегистрированных актов и карточек узлов учета в произвольном формате. Даты окончания поверки приборов используются при проведении
ботки программного комплекса для города миллионника, который в автоматизированном режиме обеспечит обработку и передачу показаний энергопотребления.
В статье представлен программный комплекс учета бытового энергопотребления, архитектура которого построена по централизованному принципу, что позволяет осуществлять взаимодействие с пользователями посредством web-интерфейса.
ованного комплекса
досчетов потребления тепловой энергии за отчетный период. Также эти даты передаются АСУСЭ для предупреждения абонентов о приближении даты поверки. Данная подсистема позволяет выстраивать историю аудита каждого узла учета вне зависимости от смены собственника или изменения условий договора [5].
Подсистема хранения первичных, обработанных и аналитических данных обеспечивает долговременное хранение исходных данных, полученных из различных систем, данных ручного ввода, обработанных данных, результатов проведенных досчетов и примененных алгоритмов.
Подсистема расчетов потребления тепловой энергии и теплоносителя абонентами выполняет расчеты количества потребленной тепловой энергии для последующей выгрузки в АСУСЭ [6]. Исходными должны являться данные ручного ввода и данные, полученные в автоматическом режиме из других систем. Алгоритмы обработки данных, введенных вручную или полученных с помощью автоматизированных систем, основываются на общих принципах. При автоматизированной обработке подразумевается расширение набора анализируемых параметров, а также увеличение объема обрабатываемой информации.
Подсистема оперативного и интеллектуального анализа данных автоматически проверяет внесенные в систему данные на полноту информации, необходимой для расчетов. Производится проверка на выход за границы допустимых значений входящих параметров, сравнение дан-
ных с показаниями за аналогичный период прошлых лет и со среднемесячным потреблением с выводом информации по большим отклонениям в виде отчета или всплывающего сообщения, а также выявление нештатных ситуаций. Данные анализа предоставляются по запросу пользователя в виде графиков, диаграмм или таблиц (рис. 1, 2).
Рис. 1. График потребления теплоты за первый, второй и третий кварталы 2015 г. Fig. 1. Schedule of heat consumption in the first, second and third quarters of 2015
Рис. 2. Диаграмма потребления теплоты за первый, второй и третий кварталы 2015 г.
Fig. 2. Diagram of heat consumption in the first, second and third quarters of 2015
Подсистема визуализации предназначена для отображения первичных, обработанных и аналитических данных, позволяет просматривать первичные и обработанные данные на экранах рабочих мест пользователей. При этом у пользователя есть возможность выбрать форму предоставления информации - табличная, в виде графиков или диаграмм с возможностью персонифицированной или групповой настройки.
Подсистема генерации отчетов обеспечивает предоставление информации в удобном структурированном виде, возможность формирования отчетов по лю-
бым данным, находящимся в системе с гибкой фильтрацией, сортировку и группировку данных, вывод отчета на печать, сохранение в файл, экспорт в другие форматы, а также предоставляет данные по требованию или по событию [7]. Шаблоны отчетов могут проектироваться при помощи дизайнера или написания sql-запросов. На основе шаблонов создаются отчеты в различных форматах, включая Microsoft Excel, PDF, XML, Microsoft Word. Готовые отчеты можно просматривать на web-странице, сохранять в файлы и распечатывать.
Подсистема организации интерфейса пользователей осуществляется посредством визуального графического интерфейса. Все надписи и сообщения, выводимые на экран (кроме системных сообщений), показываются пользователю на русском языке. В случае неверных действий пользователя система обеспечивает корректную обработку аварийных ситуаций, вызванных неверным форматом или недопустимыми значениями входных данных [8]. Во всех указанных случаях система выдает пользователю соответствующие сообщения, после чего возвращается в рабочее состояние.
Подсистема администрирования обеспечивает выполнение настройки параметров работы системы, создание и управление учетными записями пользователей, назначение права доступа пользователей и возможность загрузки и выгрузки данных.
Подсистема обеспечения информационной безопасности защищает от несанкционированного доступа на уровне не ниже установленного требованиями, предъявляемыми к категории 1Д по классификации действующего руководящего документа Гостехкомиссии России «Автоматизированные системы. Защита от несанкционированного доступа к информации» [9].
Система автоматизированного комплекса учета построена по централизованному принципу, ее архитектурная схема представлена на рис. 3. Взаимодействие пользователей должно осуществляется через web-интерфейс.
Рис. 3. Упрощенная архитектурная схема комплекса автоматизированного учета Fig. 3. Simplified architectural scheme of the automated accounting system
Доступ к итоговым ведомостям, принятым в расчет, для абонентов необходимо предусмотреть через интернет. Доступ внешних пользователей следует организовать через выделенный web-сервер, который должен быть размещен в демилитаризованной зоне локально вычислительной сети - ЛВС (РМ21, см. рис. 3) [10].
Для реализации функциональности
комплекса автоматизированного учета предусмотрена интеграция с программным комплексом АСУСЭ и автоматизация передачи готовых выверенных данных с приборов учета в программный комплекс АСУСЭ для последующих расчетов и подготовки документов, передача дат поверок и актуального перечня абонентов [11].
Ключевые достоинства разработанного программного комплекса
В настоящее время данный программный комплекс уникален и обладает следующими ключевыми достоинствами:
- автоматизирован ручной ввод информации;
- появилась возможность адаптации к меняющимся правилам и регламентам;
- обеспечено взаимодействие с информационными системами системного оператора, а также единой энергетической системы и администратора торговой системы;
- возможна интеграция с программными комплексами энергокомпаний.
Разработанный комплекс включен в перечень объектов диспетчеризации и позволяет консолидировать и контролировать всю актуальную информацию об изменении системных условий энергокомпаний, является гибким и эффективным инструментом при работе в филиалах генерирующих компаний [12].
Заключение
Созданный автоматизированный комплекс обеспечивает оперативный информационный обмен с потребителями тепловой энергии, проведение коммерческих расчетов потребления, проведение аудитов потребления тепловой энергии, минимизацию времени проведения коммерческих расчетов, позволяет повысить прозрачность проведения расчетов внутри организации, обеспечивает удобство работы персонала, обработку полученных данных в единой базе данных, автоматизированное проведение расчетов количества потребленной абонентами тепловой энергии, оперативный и интеллектуальный анализ полученных данных.
Библиогра
1. Дьяков А.Ф. Энергетика России и мира в 21-м веке // Энергетик. 2000. № 11. С. 5-13.
2. Чернавский С.Я. Реформы регулируемых отраслей российской энергетики. М.; СПб.: Нестор-История, 2013. 328 с.
3. Закиров Д.Г. Автоматизация учета и управления энергопотреблением: настольная книга энергетика. Пермь, 1998. 529 с.
4. Зацаринная Ю.Н., Рахматуллин Р.Р., Ризванова Г.И. Информационная транспортная шина предприятий (ESB) в распределенных энергетических компаниях // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 5. С. 278-280.
5. Зацаринная Ю.Н., Шамилов И.Р., Реутин Г.В., Староверова Н.А., Хайбуллина А.Р., Шабиева Г.Р. Программный комплекс автоматизированных систем учета энергии // Вестник Казанского технологического университета. 2015. № 21. С. 125-128.
6. Алексеев А.В., Новицкий Н.Н., Мелехов Е.С. Информационно-вычислительный комплекс для автоматизации диспетчерского управления системами водоснабжения и водоотведения // Вестник ИрГТУ. 2014. № 6. С. 89-94.
Таким образом, в результате внедрения разработанного комплекса в Казани стали возможны автоматизированный учет и интеграция данных из различных источников. Анализ этих данных в свою очередь дал точную картину потребления тепловой энергии с детализацией до отдельного объекта (здания, сооружения). В итоге это позволило выявить и организовать контроль потерь энергоносителя.
Созданный комплекс оптимизирует учет потребления тепловой энергии, способствует повышению не только качества выполнения расчетов, но и качества теплоснабжения потребителей.
кий список
7. Поникарова А.С., Бардасова Э.В., Тагирова Г.Ф., Поникарова И.Н. Внедрение автоматизированных информационных систем управления как условие достижения устойчивого инновационного развития // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 2. С. 168-172.
8. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных / пер с англ.; 8-е изд. М.: ИД «Вильямс»., 2005. 1328 с.
9. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритмы. Построение и анализ / пер. с англ. М.: ИД «Вильямс», 2013. 1328 с.
10. Салихов З.Г., Аруияиц Г.Г., Рутковский А.Я. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами. М.: Теплоэнергетик, 2004. 496 с.
11. Егоров В.А. АСКУЭ современного предприятия // Энергетик. 2001. № 12. С. 7-12.
12. Балашов О.В., Быценко С.Г. Автоматизированная система контроля и учета бытового энергопотребления на базе комплекса технических средств «ЭМОС-МЗЭП» // Энергосбережение. 1999. № 2. С. 54-59.
References
1. D'yakov A.F. Energetika Rossii i mira v 21-m veke [Russian and world power engineering in the 21st century]. Energetik [Energetik]. 2000, no. 11, pp. 5-13. (In Russian)
2. Chernavskii S.Ya. Reformy reguliruemykh otraslei rossiiskoi energetiki [Reforms in the regulated sectors of Russian energy sector]. Moscow, SPb, Nestor-Istoria Publ., 2013, 328 p. (In Russian)
3. D.G. Zakirov Avtomatizatsiya ucheta i upravleniya energopotrebleniem: nastol'naya kniga energetika [Automation of energy consumption audit and management: Power engineer handbook]. Perm', 1998, 529 p.
(In Russian)
4. Zatsarinnaya Yu.N., Rakhmatullin R.R., Rizvanova G.I. Informatsionnaya transportnaya shina predpriyatii (ESB) v raspredelennykh energeticheskikh kompaniah [Information transport bus of enterprises (ESB) in distributed energy companies]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2013, no. 5, pp. 278-280. (In Russian)
5. Zatsarinnaya Yu.N., Shamilov I.R., Reutin G.V, Staroverova N.A., Khaibullina A.R., Shabieva G.R. Pro-grammnyi kompleks avtomatizirovannykh sistem ucheta
energii [Software package of automated energy accounting systems]. Vestnik Kazanskogo tekhnolog-icheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2015, no. 21, pp. 125-128. (In Russian)
6. Alekseev A.V., Novitskii N.N., Melekhov E.S. Infor-matsionno-vychislitel'nyi kompleks dlya avtomatizatsii dispetcherskogo upravleniya sistemami vodosnab-zheniya i vodootvedeniya [Information-computer environment to automate dispatcher's supervisory control of water supply and sewage network systems]. Vestnik IrSTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. 2014, no. 6, pp. 89-94. (In Russian)
7. Ponikarova A.S., Bardasova E.V., Tagirova G.F., Ponikarova I.N. Vnedrenie avtomatizirovannykh infor-matsionnykh sistem upravleniya kak uslovie dostizheni-ya ustoichivogo innovatsionnogo razvitiya [Introduction of automated information control systems as a condition for achieving sustainable innovation development]. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2012, no. 2, pp. 168-172. (In Russian)
8. Russ. ed.: Data K. Vvedenie v sistemy baz dannykh
Критерии авторства
Зацаринная Ю.Н., Шамилов И.Р., Крайкоза А.И. имеют на статью равные авторские права и несут равную ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 06.04.2017 г.
[Introduction to database systems]. SPb.: Williams Publ., 2005. 1328 p.
9. Russ. ed.: Corman T., Leisserson C., Rivest R., Stein C. Algoritmy. Postroenie i analiz [Algorithms. Construction and analysis]. Moscow, Williams Publ, 2015, 1328 p.
10. Salikhov 3.G., Aruiyaits G.G., Rutkovskii A.Ya. Sis-temy optimal'nogo upravleniya slozhny-mi tekhnolog-icheskimi ob"ektami [Complex technological object optimal control systems]. Moscow, Teploenergetik Publ., 2004, 496 p. (In Russian)
11. Egorov V.A. ASKUE sovremennogo predpriyatiya [Automated system of commercial fiscal audit of energy consumption at a modern enterprise]. Energetik [Energetik]. 2001, no. 12, pp. 7-12. (In Russian)
12. Balashov O.V, Bytsenko S.G. Avtomatizirovannaya sistema kontrolya i ucheta bytovogo energopotrebleniya na baze kompleksa tekhnicheskikh sredstv «EMOS-MZEP» [Automated system for monitoring and audit of domestic energy consumption on the basis of "EMOS-MZEP" hardware complex]. Energosberezhenie [Energy saving]. 1999, no. 2, pp. 54-59 (In Russian)
Authorship criteria
Zatsarinnaya I.N., Shamilov I.R., Kraikoza A.I. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received 06 April 2017
