Автоматизированная информационная система учета расхода воды

• Введение
• 1. Общая часть. Характеристика объекта автоматизации и действующей системы-прототипа
• 1.1 Характеристика объекта автоматизации
• 1.2 Описание действующей системы автоматизации
• 1.3 Обзор существующих систем учета расхода воды
• 1.3.1 Система дистанционного учета и контроля потребления воды компании «SEA Electronics» [http://www.sea.com.ua]
• 1.3.2 Автоматизированная система коммунального учета расхода воды «ЭСИОН» [http://infoteclab.ru]
• 1.3.3 Измерительная автоматизированная система контроля и учета расхода воды «Пульсар» [http://teplovodokhran.ru]
• 1.3.4 Система коммерческого поквартирного учета воды «Сатурн» [http://www.mnppsaturn.ru]
• 1.3.5 Достоинства и недостатки системы прототипа и системы из обзора
• 1.4 Техническое задание на создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды в ООО «Водоснабжение»
• 2. Специальная часть. Разработка автоматизированной информационной системы учета расхода холодной воды
• 2.1 Постановка задачи создания АИС УРВ
• 2.2 Структура предлагаемой системы
• 2.3 Организация передачи данных в предлагаемой системе
• 2.4 Описание предлагаемой системы
• 2.5 Установка системы на объекте и описание ее работы
• 2.6 Программное обеспечение АИС УРВ
• 3. Экономическая эффективность проекта
• 3.1 Планирование выполнения работ
• 3.2 Состав сметы затрат на разработку автоматизированной информационной системы
• 3.2.1 Расчет затрат на оборудование
• 3.2.2 Расчет затрат на материалы и комплектующие
• 3.2.3 Расчет заработной платы
• 3.2.4 Отчисления на единый социальный налог
• 3.2.5 Затраты на электроэнергию
• 3.2.5 Затраты на накладные расходы
• 3.2.6 Прочие затраты
• 3.3 Расчет эксплуатационных затрат
• 3.3.1 Затраты на текущий и профилактический ремонт составляют 2,5% от стоимости оборудования:
• 3.3.2 Отчисления с заработной платы на ЕСН составляют
• 3.3.3 Затраты на электроэнергию приведены в таблице 3.9
• 3.3.4 Затраты на накладные расходы
• 3.4 Анализ эффективности внедрения автоматизированной системы
• 3.4.1 Экономия средств за счет отсутствия необходимости в ручном учете расхода воды и занесении данных в систему
• 4. Безопасность и экологичность проекта
• 4.1 Безопасность проекта
• 4.1.1 Анализ условий труда
• 4.1.2 Мероприятия по безопасности труда
• 4.1.3 Мероприятия по производственной санитарии
• 4.1.4 Пожарная безопасность
• 4.2 Экологичность проекта
• Заключение
• Список использованных источников

В современных условиях специализированные организации проводят водоподготовку и подачу воды на предприятия и в дома. С такими предприятиями необходимо рассчитываться за потребленный объем воды, поставленной на договорных условиях.

Система учета питьевой воды позволяет вести учет расхода воды, собирать информацию о потреблении, на основании которой в дальнейшем производятся финансовые расчёты за потребленную воду. На основании данных, полученных от системы учёта воды, можно внедрять мероприятия по сбережению питьевой воды.

Системы учёта воды устанавливаются в муниципальных и частных домовладениях, компаниях, управляющих жилыми фондами, а также в компаниях-поставщиках воды.

В результате установки систем учета воды в ООО «Водоснабжение» появляется инструмент для финансовых расчетов за фактически потребленный объем технологической или питьевой воды, а также инструмент получения достоверной информации для дальнейшего внедрения сберегающих воду мероприятий.

Основой современной коммерческой системы учета являются средства измерения объемов воды (природной, питьевой и сточной). На сегодняшний день основными средствами измерения объемов воды, используемыми на узлах, являются тахометрические (механические) водосчетчики, ультразвуковые, электромагнитные, вихревые расходомеры-счетчики и расходомеры переменного перепада давления.

Для каждого средства измерения, независимо от принципа действия, возникают нештатные ситуации, при которых измерения не ведутся или ведутся с нарушениями, при этом расход воды через прибор не останавливается.

учет расход вода информационный Система учета определяется тем, что после выполнения измерений (снятия контрольных показаний) их результаты для вхождения в систему баланса (города, локальной зоны, водопроводной станции) подвергаются математической и логической обработке, обеспечивающей:

учет и обработку нештатных ситуаций;

исключение недостоверных результатов измерений;

формирование часовых, суточных или месячных архивов.

Внедрение автоматизированной системы учета расхода воды позволит производить автоматический сбор, накопление, обработку, хранение и отображение полученной информации, а также ее передачу по проводным или беспроводным каналам связи на центральный диспетчерский пункт водоснабжающей организации.

Целью данной работы является создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды с целью поквартирного учета расхода холодной воды и последующей передаче данных в диспетчерскую ООО «Водоснабжение» .

1. Общая часть. Характеристика объекта автоматизации и действующей системы-прототипа

1.1 Характеристика объекта автоматизации

ООО «Водоснабжение» (г. Белово) было создано в 2006 году на базе МУП «Водопроводно-канализационное хозяйство» .

Основными видами деятельности предприятия являются:

· снабжение водой питьевого качества жилого фонда, объектов соцкультбыта и др.

· прием и очистка сточных вод в соответствии с мощностью очистных сооружений.

· внедрение передовых и новейших технологий.

· производство научно-изыскательских, тематических и проектно-конструкторских, проектно-изыскательных работ.

Предприятие осуществляет водоснабжение артезианской водой Уропского, Инского, Хахалинского, Улусско-Каменского и Грамотеинского водозаборов центральной части города Белово и прилегающих поселков.

На обслуживании предприятия находятся 632,5 км водопроводных и 39,6 км канализационных сетей.

В эксплуатации находятся 61 артезианская скважина, из которых 45 — постоянно действующих и 12 насосных станций.

Суточный объем добычи составляет в среднем 40 тыс. м³.

В ООО «Водоснабжение» трудятся 535 человек.

Создано 6 основных, обслуживающих объекты водоснабжения и водоотведения, участков. Производственная база включает в себя аттестованную лабораторию, ремонтно-механический участок, автотранспортный участки.

1.2 Описание действующей системы автоматизации

Рассмотрим действующую систему учета расхода воды в ООО «Водоснабжение» .

Техническая структура предприятия состоит из: сервера, персональных компьютеров, печатной печатной периферии, централизованной системой SCADA.

Организационная структура ООО «Водоснабжение» занимающихся учетом расхода воды:

АСУ ТП (Автоматизированные системы управления технологическими процессами) — осуществляет разработку, внедрение и обслуживание автоматизированных систем управления (автоматические насосные станции, узлы подкачек, автоматизация производственных процессов).

Бухгалтерия — осуществляет бухгалтерский учет материально — технических ценностей (учет, списание), начисление зарплаты сотрудникам, бухгалтерский анализ работы предприятия и т. д.

Планово — экономический отдел — осуществляет планирование работы подразделений предприятия, ведут хозяйственно — расчетную деятельность подразделений предприятия.

На предприятии используются расходомеры-счетчики, имеющие счетчик времени наработки типа «Взлет ЭР» .

Приборы этого типа не формируют архивы объемов нештатных ситуаций (НС), фиксирующие вид и продолжительность нештатной ситуации.

Нештатные ситуации (НС) — это режим работы прибора в условиях эксплуатации, не соответствующих технической документации на прибор. В этом режиме водосчетчик не производит измерение объема. Различные типы приборов по-разному ведут себя в нештатной ситуации.

По способу регистрации нештатных ситуаций средства измерений можно разделить на приведенные ниже группы:

I группа — расходомеры-счетчики, имеющие счетчик времени наработки (типа «Взлет ЭР», ИПРЭ, UFM, расходомеры переменного перепада давления с тепловычислителем СПТ и аналогичные);

II группа — расходомеры-счетчики, формирующие архивы объемов нештатных ситуаций, фиксирующие вид, продолжительность нештатной ситуации (типа «Взлет РС» и «Взлет МР»);

III группа — расходомеры-счетчики, запрограммированные на учет объема потребленной воды во время нештатных ситуаций (XMT 868 фирмы Раnametrics, расходомеры переменного перепада давления с тепловычислителем СПТ и аналогичные);

IV группа — механические водосчетчики, не имеющие счетчика времени наработки и не фиксирующие нештатные ситуации.

Дополнительные нештатные ситуации (ДНС) — это режим работы прибора в условиях эксплуатации, когда не обеспечена достоверность результатов измерения, однако регистрации нештатной ситуации нет (прибор не охвачен системой контроля):

сбои часов, календаря;

промахи в виде значений, превышающих средний расход в 5−10 раз;

сведения о ремонтах, позволяющие определить рабочее состояние водовода в нештатной ситуации от нерабочего состояния;

отсутствие архива или его части за какой-то период;

разрешение ситуации, когда нештатные ситуации переходят в остановку водовода; работа (включение) водовода начинается с длительной «нештатки» .

Ежемесячно полученный объем данных от приборов учета сравнивается с аналогичным периодом прошлых лет (из архива) и делается вывод о достоверности результата. При отсутствии НС, промахов (в виде значений, превышающих средний расход в 5−10 раз, рис. 1.1) и дополнительных нештатных ситуаций (ДНС) информация о прошедших по водоводу объемах признается достоверной и используется в целях учета без корректировки.

Рисунок 1.1 — Промахи

При возникновении промахов, НС, ДНС информация о прошедших по водоводу объемах признается недостоверной и подвергается обработке для использования ее в целях учета после корректировки (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 — Схема анализа и корректировки информации

Рассмотрим преобразование информации, полученной в результате измерений, в учетную (согласно рисунка 1.2).

Преобразование информации осуществляется в несколько этапов:

сбор информации;

анализ информации;

отфильтровывание недостоверной информации;

выбор правил заполнения временных отрезков НС, ДНС;

заполнение временных отрезков всех типов нештатных ситуаций по правилам;

признание всей информации за измеряемый период достоверной и использование ее для учета.

Ежемесячно полученный объем сравнивается с аналогичным месяцем прошлых лет (из архива) и делается вывод о достоверности результата. При отсутствии НС, промахов и ДНС информация о прошедших по водоводу объемах признается достоверной и используется в целях учета без корректировки. При возникновении промахов, НС, ДНС информация о прошедших по водоводу объемах признается недостоверной и подвергается обработке для использования ее в целях учета после корректировки по схеме.

В результатах измерений следует выполнить привязку к единому времени, исключить недостоверную информацию, заполнить свободные поля информацией в соответствии с правилами заполнения.

Перед началом обработки информации следует:

проверить свидетельства о проверке приборов;

сверить часы;

опознать НС, ДНС, промахи;

получить сведения о ремонтах (информация о нулевом расходе без акта о перекрытии водоснабжения недостоверна);

проверить медленно меняющиеся параметры;

подготовить выборку архивов;

приступить к формированию всех архивов.

При обработке необходимо учесть время перехода на зимнее (летнее) время.

В процессе обработки всей информации, поступающей с расходомера-счетчика, необходимо исключить расходы-промахи из массива измерительной информации и обработать их как ДНС.

При обработке НС, ДНС выбирается вариант для заполнения свободного поля:

по последнему перед нештатной ситуацией правильному значению;

по среднему между последним перед НС и первым после НС правильными значениями;

по среднему за предыдущий период;

по среднему за прошлый час, день, месяц;

по минимальному или максимальному значениям;

по согласованному алгоритму.

При выборе правила, по которому заполняются временные отрезки, нужно учесть скорость изменения процесса и допустимые нормы потерь.

Для оценки степени достоверности информации целесообразно ввести показатель достоверности.

Показатель достоверности (ПД) — это отношение суммарного времени нештатных ситуаций за измеряемый период к общему времени измеряемого периода. ПД — величина безразмерная, с одной стороны. Но по ней, с другой стороны, в процентном отношении можно судить о качестве обработки измерительной информации. Чем ближе ПД к 0,95 при (tНС + ДНС за ИП — tНС + ДНС) 0, то есть разности суммарного времени всех НС и суммарного времени всех НС, обработанных по правилам, стремящейся к нулю, тем выше качество обработки информации. Достоверность информации возрастает в зависимости от соответствия выбранного правила модели процесса — самому процессу.

Использование измерительных приборов типа «Взлет ЭР» приводит к необходимости разработки методики перевода результатов измерений расхода количества воды в систему учета для последующих коммерческих расчетов. Такая методика в организации в данный момент отсутствует.

С целью автоматизации процесса с учетом вероятности возникновения промахов, НС и ДНС, необходимо применение приборов учета расхода воды с возможностью формирования архивов объемов нештатных ситуаций и запрограммированных на учет объема потребленной воды во время нештатных ситуаций.

1.3 Обзор существующих систем учета расхода воды

1.3.1 Система дистанционного учета и контроля потребления воды компании «SEA Electronics» [http://www.sea.com.ua]

Функции, выполняемые системой:

· автоматический сбор информации с приборов учета;

· чтение мгновенных показаний прибора учета по запросу оператора;

· накапливание в терминале информации по потреблению на начало периодов (на начало суток, на начало месяца);

· накапливание в терминале информации по мощности потребления за 30 минутный период интеграции, для анализа аварийных ситуаций и выявления хищения;

· автоматическая передача накопленных данных в диспетчерский центр и запись поступающей информации в базу данных по хронологии получения, в ретроспективе;

· визуализация накопленных данных в виде таблиц и графиков;

· дистанционная передача отчетов по электронной почте;

· анализ сигналов с дополнительных датчиков (охрана пункта учета, регистрация попыток воздействия на систему).

Система состоит из диспетчерского центра и терминалов сбора данных.

Программное обеспечение диспетчерского центра позволяет принимать и накапливать в базе данных показания счетчиков и отчеты о событиях, происходящих на пунктах учета (пропадание питания, вскрытие объекта и т. п.). При каждом сеансе обмена между терминалом и диспетчерским центром передаются пакеты информации, содержащие:

текущие показания прибора учета, показания прибора учета на каждый день, в ретроспективе, за прошедшие 31 день;

показания на первый день месяца, в ретроспективе, за прошедшие 12 месяцев, а также 30-ти минутные профили мощности потребления.

Эти данные визуализируются в виде таблиц и в виде графиков. Диспетчер имеет возможность детально изучить данные и выявить случаи хищения или аварийные ситуации на сетях потребления.

По накопленным данным строятся отчеты — групповые и индивидуальные, например, для групп терминалов — состояние на конкретную дату, и индивидуально, развернутый, по каждому терминалу, с отображением получасовых мощностей и показаний прибора учета на определенные даты.

Отчеты могут рассылаться адресатам по электронной почте.

Аппаратная часть терминала сбора данных представляет собой специализированную плату, на которой установлен GSM модуль, источник питания и входные цепи сопряжения с импульсными входами счетчиков.

Микроконтроллер под управлением программного обеспечения осуществляет подсчет импульсов на цифровых входах и запись полученных отсчетов в память. При отсутствии электропитания модуль продолжает работать в режиме сверхнизкого энергопотребления, при этом продолжается подсчет импульсов, GSM часть отключается и микропроцессорная часть работает автономно.

При подаче внешнего питания модуль автоматически запускает GSM часть и переходит в полную готовность. Для повышения надежности микроконтроллер следит за функциональным состоянием GSM части и производит перезапуск ее, в случае необходимости. GSM часть работает под управлением OpenCPU приложения, которое позволяет организовывать канал передачи данных с использованием всех технологий доступных в GSM — таких как GPRS, CSD, SMS, а также DTMF посылок в голосовом канале.

Корпус терминала изготовлен из пластика, имеет гермовводы для ввода кабелей (питания, информационного и антенного).

Экономический эффект обеспечивается:

· отсутствием человеческого фактора при снятии показаний работниками-контролерами;

· дистанционным считыванием приборов учета, позволяющим сократить рабочее время и транспортные расходы, необходимые при объездах для снятия показаний;

· возможностью выявлять изменения потребления, позволяющее оперативно обнаруживать аварийные ситуации или случаи хищения (т.е. преднамеренные действия, направленные на получение объемов холодной воды в обход счетчика);

· высокой надежностью, обеспеченной независимой двухпроцессорной системой;

· гибкостью системы, наличием шин расширения, позволяющих производить модернизацию, без замены терминала, при расширении функционала системы.

Рисунок 1.3 — Интерфейс программы учета и контроля потребления воды компании «SEA Electronics»

Основные отличия системы:

· использование беспроводного GSM микропроцессора со встроенным специализированным программным обеспечением, выполняющим все функциональные задачи по передаче данных;

· использование микроконтроллера со сверхнизким энергопотреблением, производящим подсчет импульсов с прибора учета, независимо от наличия внешнего электропитания.

1.3.2 Автоматизированная система коммунального учета расхода воды «ЭСИОН» [http://infoteclab.ru]

Автоматическое снятие показаний квартирных счётчиков воды и передача снятых показаний в центр обработки (управляющую компанию, ТСЖ) с последующим обобщением результатов и представлением их в виде счёта-квитанции на оплату коммунальных услуг.

Состав:

квартирный узел учёта воды;

счётчики ХВС с импульсными выходами;

прибор сбора и беспроводной передачи данных;

система ретрансляторов передачи данных;

концентратор потоков данных;

АРМ оператора.

Общий принцип функционирования.

Водосчётчик вырабатывает последовательность импульсов, которые воспринимаются и суммируются прибором сбора и беспроводной передачи данных.

В зависимости от настройки системы (по запросу оператора или через заданный период) прибор транслирует текущие показания водосчётчика в концентратор потоков данных. Последний их конвертирует и передаёт в АРМ оператора.

Передача данных от квартирного узла учёта до концентратора является беспроводной. Для повышения надёжности системы передачи может использоваться система ретрансляторов, устанавливаемых в слаботочных этажных щитках.

Окончательная обработка информации о потребляемых ресурсах осуществляется средствами АРМ оператора, включая подготовку счетов-квитанций на оплату коммунальных услуг.

Рисунок 1.4 — Схема работы автоматизированной системы коммунального учета расхода воды «ЭСИОН»

Эффект от внедрения:

· Объективность снимаемых показаний (исключение подлога показаний водосчётчика жильцами).

· Оперативность и единовременность снятия показаний (точная синхронизация показаний квартирных водосчетчиков и общедомового узла учета).

· Обеспечение возможности объективного автоматизированного анализа расхода воды (выявление несанкционированного отбора воды, аварийных протечек, нерационального использования воды на общедомовые нужды и пр.).

Прогнозирование потребления воды домовладением (обеспечивает оптимальный выбор периодов регламентных, профилактических, плановых ремонтных работ на сетях, оптимизация режимов работы котельных).

1.3.3 Измерительная автоматизированная система контроля и учета расхода воды «Пульсар» [http://teplovodokhran.ru]

Назначение — автоматизированный коммерческий и технологический учет потребления холодной воды.

Состав системы:

· счетчики энергоресурсов, внесенные в Госреестр средств измерений РФ, оснащенные импульсным телеметрическим выходом или цифровым выходом;

· счетчики импульсов — регистраторы «Пульсар» — вторичные приборы, к каждому из которых подключаются до шестнадцати первичных счетчиков с импульсным выходом. Используются для накопления числоимпульсной информации с первичных счетчиков с привязкой ее к астрономическому времени, передачи данных в цифровом формате на компьютер диспетчера (стандарт RS485);

· устройства сбора и передачи данных (УСПД), обеспечивающие сбор данных с регистраторов «Пульсар», со счетчиков энергоресурсов с цифровым выходом, хранение и передачу данных на верхний уровень системы, синхронизацию работы приборов учета. УСПД устанавливаются непосредственно на объекте. Использование УСПД не является обязательным условием работы системы;

· вспомогательные устройства, обеспечивающие передачу цифровой информации (преобразователи, ретрансляторы, модемы, блоки питания);

· сервер коммерческого учета, автоматизированные рабочие места.

Функции системы:

· ведение базы данных потребления ресурсов на ПК;

· подготовка аналитической информации, отчетов, протоколов, графиков для последующей печати;

· выписка счетов абонентам для оплаты потребленных ресурсов;

· информирование потребителей о состоянии оплаты и потреблении ресурсов;

· сведение внутриобъектового баланса поступления и потребления ресурсов с целью выявления очагов несанкционированного потребления;

· выдача данных и обмен аналитической информацией между структурами ЖКХ и водоснабжающими организациями;

· корректировка внутренних часов счетчиков импульсов — регистраторов и счетчиков ресурсов с цифровым выходом;

· контроль линий связи со счетчиками ресурсов;

· защита информации от несанкционированного доступа.

Преимущества:

1. Доступная стоимость оборудования и монтажа. Используется минимум функциональных блоков и минимальная длина проводов, что достигается путем использования параллельного принципа подключения счетчиков импульсов — регистраторов к общей линии.

2. Надежность. Вся информация о потреблении ресурсов до ее ввода в ПК хранится в энергонезависимой памяти счетчиков импульсов — регистраторов. В случае отключения питания сети, регистрация данных продолжается. Отсутствие промежуточных блоков накопления информации между счетчиком импульсов — регистратором и компьютером позволяет минимизировать вероятность порчи данных и возникновения сбоев в работе системы. Использование аппаратных средств передачи данных по протоколу RS 485 исключает влияние наводок, помех и пр. при передаче данных.

3. Удобство и простота обслуживания. Персоналу, настраивающему и обслуживающему систему, не обязательно специально проходить длительное обучение, иметь соответствующее образование и т. д. Интерфейс программной части, как и всей структуры системы, интуитивно понятен и прост. Использование адаптера 485/232 позволяет считывать информацию в ПК прямо на месте. В случае имеющейся свободной телефонной линии удобно передавать информацию на удаленный компьютер через обычный телефонный модем. В случае, если телефонная линия отсутствует, удобно передавать информацию через GSM-модем. Оперативный контроль за работой главной функциональной ячейки системы — счетчика импульсов — регистратора, возможен на месте по показаниям встроенного ЖКИ. Практически неограниченные возможности по длине линии связи и количеству счетчиков — регистраторов в сети делают систему универсальной для применения на различных типах объектов.

4. Разнообразие функций. Многообразие функций отвечает всем современным требованиям к подобным системам. Имеется возможность наращивания функций без изменения общей структуры системы.

5. Открытость, совместимость, защищенность. Система построена на основе открытых протоколов передачи данных, однако данные защищены от несанкционированного считывания. Система имеет собственных ОРС — сервер. Потребитель информации при работе с данными может пользоваться как программным обеспечением, поставленным вместе с системой, так и собственным программным обеспечением. Программное обеспечение совместимо с расчетными программами.

Рисунок 1.5 — Структура измерительной автоматизированной системы контроля и учета расхода воды «Пульсар»

1.3.4 Система коммерческого поквартирного учета воды «Сатурн» [http://www.mnppsaturn.ru]

Система построена на базе автоматизированной информационно-измерительной системы ЕАСДКиУ производства МНПП «САТУРН» .

Система учета предназначена для измерений, коммерческого поквартирного учета объема, расхода холодной воды, мониторинга параметров систем водоснабжения, сбора, хранения, визуального представления, документирования результатов измерений и информации о потреблении воды при коммерческих расчетах между потребителем и водоснабжающей организацией.

Информационно-измерительной система коммерческого поквартирного учета воды состоит из автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора системы, установленного в диспетчерском пункте и обслуживающего группу домов (микрорайон), информационной компьютерной сети передачи данных с каналообразующей аппаратурой (рекомендуется использование уже существующей сети провайдера, например, волоконно-оптической сети, Wi-Fi радиоканала), а также счетчиков воды, регистраторов, блоков счета импульсов БТС-2, БРК-К, установленных в жилых домах и преобразователи интерфейсов БПДД-RS, БПДД-CAN. Управление системой и контроль ее работы осуществляется с единого автоматизированного рабочего места АРМ оператора системы учета на основе типового персонального компьютера. Информация о потребленном объеме воды по каждой квартире отображается на мониторе АРМ оператора в виде таблиц и графиков. Для документирования статистической информации о работе систем ХВС, АРМ оператора оснащен принтером.

Съем данных с квартирных счетчиков холодной воды осуществляется одним из двух способов:

по проводным линиям связи счетчики подключаются к блокам счета импульсов БТС-2;

по радиоканалу 433 МГц — счетчики подключаются к квартирным БРК-К, которые передают информацию по радиоканалу в этажный БРК-Э.

В первом случае БТС-2 установлен на этаже и принимает данные от 4 квартир, а во втором случае в каждой квартире устанавливают по одному БРК-К и один БРК-Э на этаж.

Импульсные сигналы пропорциональные объему воды, формируемые счетчиками воды, поступают в блоки БТС-2 или БРК-К, которые суммируют количество импульсов по каждому каналу. БТС-2, БРК-К содержат встроенный источник питания, обеспечивающий счет импульсов в течение 6 лет. Затем измерительная информация по домовой проводной информационно-питающей линии интерфейса СОС-95 считывается мастер-устройством БКД-МЕ из блоков БТС-2, БРК-Э. Далее измерительная информация поступает по сети в компьютер АРМ оператора, который с установленной периодичностью считывает данные от всех счетчиков воды.

Все данные об объемах воды поступают в базу данных системы коммерческого учета. База данных установлена на том же компьютере. АРМ оператора обеспечивает отображение объема холодной воды, измеренного квартирными водосчетчиками.

АРМ формирует документированные отчеты по параметрам потребления воды на основе запроса к базе данных системы коммерческого учета. АРМ оператора формирует справку о потреблении воды по квартирным приборам учета за заданный отчетный период времени. Отчеты представляют собой специально сформированные документы, установленной формы, содержащие информацию о потреблении воды квартирой по заданному адресу за заданный интервал времени. Также АРМ осуществляет экспорт обработанной измерительной информации в заданном формате файлов в автоматизированную систему начисления оплаты за пользование жилищно-коммунальными услугами.

Рисунок 1.6 — Структура системы коммерческого поквартирного учета воды «Сатурн»

Дополнительно АРМ оператора позволяет в ручном режиме дистанционно отключать подачу воды в квартиру при помощи блоков управления БИУ-Р, которые подключены к отсечным клапанам подачи воды. Отключение воды происходит при поступлении в БИУ-Р команд из диспетчерского пункта. БИУ-Р формирует сигнал реле для отключения отсечного клапана воды, установленного на вводе в квартиру.

Система коммерческого поквартирного учета воды может быть построена в рамках отдельного дома, района, города — в любых местах, где имеется возможность подключения к локальной или глобальной вычислительной сети. Возможна работа системы по выделенным VPN-каналам через поставщиков Интернет-услуг.

1.3.5 Достоинства и недостатки системы прототипа и системы из обзора

Из анализа работы действующей системы учета расхода холодной воды на ООО «Водоснабжение», можно сделать выводы, что в ее работе имеется ряд недостатков:

1. Не применяются расходомеры-счетчики, формирующие архивы объемов нештатных ситуаций, т. е. режимов работы прибора в условиях эксплуатации, не соответствующих технической документации на прибор. Также не фиксируются вид и продолжительность нештатной ситуации.

2. Применяются расходомеры-счетчики, которые не запрограммированы на учет объема потребленной воды во время нештатных ситуаций.

3. Нет централизованного автоматизированного приема сигнала и передачи данных в диспетчерскую ООО «Водоснабжение»

Достоинства системы-прототипа:

простота системы;

легкость ремонта при возникновении поломок приборов.

Недостатки системы-прототипа:

нет достоверной картины данных при НС, ДНС в водообеспечении;

не позволяет производить централизованный сбор данных.

Достоинства систем из обзора:

современная элементная база позволяет вести учет при возникновении НС, ДНС, а также производить дистанционное отключение водоснабжения отдельного потребителя;

позволяет производить автоматизированный сбор и передачу данных на центральный сервер водоснабжающей организации.

Недостатки систем из обзора:

для обслуживания и ремонта компонентов и узлов системы требуется высококвалифицированный обслуживающий и ремонтный персонал.

1.4 Техническое задание на создание автоматизированной информационной системы учета расхода воды в ООО «Водоснабжение»

Общие сведения

Полное наименование системы и ее условное обозначение

Информационная системы учета расхода воды на примере общества с ограниченной ответственностью «Водоснабжение» (АИС УРВ «Водоснабжение»).

Реквизиты разработчика и заказчика системы

Разработчик — Мисько П. А, 652 600, г. Белово, ул. Юности 8−39

Заказчик — ООО «Водоснабжение», 652 600, г. Белово, ул.2-я Рабочая.

Перечень документов, на основании которых создается система

Основанием для разработки системы является приказ «N 30-об» выполнения от 21.01.13 дипломного проекта на разработку АИС УРВ «Водоснабжение» .

Плановые сроки начала и окончания работы по созданию проекта

Дата начала работы — 10.04.2013 г.

Дата окончания работы — 10.06.2013 г.

Порядок оформления и представления заказчику результатов работ по созданию системы

Система передается в виде проекта АИС УРВ в сроки, установленные в задание. Приемка системы осуществляется комиссией в составе уполномоченных представителей Заказчика и Исполнителя. Производится сдача разработанного Исполнителем комплекта технической документации в виде пояснительной записки и приложением к ней графической части.

Назначение и цели создания системы

Назначение системы

АИС УРВ «Водоснабжение» предназначена для поквартирного учета расхода холодной воды с целью последующего формирования документов для расчетов с населением.

Цели создания системы

Целями создания системы является:

получение информации о расходе холодной воды;

обработка полученной информации;

передача и представление в заданном виде при помощи технических средств на главный сервер ООО «Водоснабжение» информации о расходе холодной воды в каждой квартире;

формирование расчетных документов для оплаты.

Характеристика объекта автоматизации

Краткие сведения об объекте автоматизации

ООО «Водоснабжение» расположено в г. Белово и является единственным предприятием в городе, осуществляющим водоснабжение водозаборов центральной части города Белово и прилегающих поселков.

На обслуживании предприятия находятся 632,5 км водопроводных и 39,6 км канализационных сетей.

Объектом автоматизации служит жилой пяти этажный дом, который распложен в центральном округе города Белово, состоящий из 2 подъездов, по 10 квартир в каждом. В квартирах отсутствуют индивидуальные приборы учета холодной воды.

Сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды

Условия эксплуатации оборудования на предприятии характеризуются круглосуточной работой в любую погоду.

Сложность учета расхода воды заключается в том, что не существует единой автоматизированной системы сбора информации с поквартирных счетчиков холодной воды. Сбор информации осуществляется вручную.

Требования к системе

Требования к системе в целом

а) Требования к структуре и функционированию системы

Система учета расхода воды должна обеспечивать автоматическую регистрацию потребления расхода воды в каждой квартире, формирование архива и базы данных в диспетчерском пункте.

Структура построения и функции системы должны быть технически и экономически обоснованы.

Допускается разделение всей системы входящий в комплекс в целом на функционально самостоятельные составные части (рубежи, участки, зоны и т. п.). При этом построение системы входящий в комплекс должно обеспечивать возможность ее модификации (расширения функциональных возможностей) и устойчивую работоспособность (отказ какого-либо из функциональных участков не должен приводить к отказу всей системы, комплекса в целом).

Проектируемые система или комплекс должны удовлетворять требованиями рациональности, целостности, комплексности, перспективности и динамичности.

Рациональность выбираемого варианта системы входящий в комплекс достигают его условной оптимизацией, означающей минимизацию затрат на реализацию при заданной эксплуатационной надежности.

Целостность выбираемого варианта обеспечивают наилучшим сочетанием и взаимодействием его составных частей, имеющих ограниченные тактико-технические возможности и ресурс.

Комплексность выбираемого варианта предполагает его сбалансированность с учетом общей целевой задачи при оснащении объекта, реальных (в т. ч. финансовых) возможностей пользователя.

Перспективность выбираемого варианта означает, что он должен обеспечивать условия для своего развития с учетом возможных изменений в процессе эксплуатации.

Динамичность выбираемого варианта заключается в гарантированном выполнении им целевых функций в течение заданного срока службы с учетом износа и восстанавливаемости технических средств.

В системе должны быть предусмотрены специальные или обычные средства обнаружения и регистрации как явных, так и скрытых отказов составных частей (приборы, алгоритмы, сигналы и т. п.).

Система должна иметь защиту от ошибок пользователя при ручном управлении (включении). Проверка работоспособности отдельных составных частей системы не должна нарушать нормальную работоспособность всей системы в целом.

Проектирование системы следует проводить с соблюдением действующих правил, норм и требований.

Проектируемая система должна:

быть устойчива к возможным разрушительным воздействиям внешних факторов при эксплуатации: механическим повреждениям, климатическим условиям, влиянию агрессивных сред и т. п.;

учитывать при функционировании возможное влияние помех производственно-технологических процессов, радиоэлектронных, электронагревательных и вентиляционных приборов, транспорта, вероятного присутствия людей в непосредственной близости от работающих приборов пожарной сигнализации.

Информация о допустимых для системы воздействиях помех должна быть отражена в сопроводительной документации (техническом описании, паспорте, инструкции по эксплуатации и т. п.).

Требования к численности и квалификации персонала системы и режиму его работы

а) Требования к численности персонала

Система предназначена для специалистов предприятия ООО «Водоснабжение» .

Для работы с системой необходим один дежурный оператор в смену.

б) Требования к квалификации персонала

Для работы с системой пользователю необходимы базовые знания по эксплуатации автоматизированных систем и образование не ниже среднего профессионального.

в) Требования к режиму работы персонала

Режим работы персонала диспетчерской трехсменный по 8 часов или двухсменный по 12 часов.

Показатели назначения

Система предназначена только для данной организации и должна иметь возможность перераспределения обязанностей или расширения при изменении организационной структуры организации.

Требования к надежности

Надежность системы необходимо обеспечить профилактическим обслуживанием и резервированием. Требуется высокая надежность (не менее 15 тыс. ч наработки на отказ) технических средств и программного обеспечения.

Требования безопасности

Требования безопасности определяются документацией завода-изготовителя технических средств, действующими правилами электробезопасности и пожарной безопасности.

Конструкции изделий должны обеспечивать предотвращение или уменьшение до допустимого уровня воздействия на человека электрического тока и электромагнитного излучения.

Все внешние части изделия, находящиеся под напряжением, превышающим переменное напряжение 42 В и постоянное напряжение 110 В по отношению к корпусу, должны иметь защиту от случайных прикосновений обслуживающего персонала при эксплуатации изделий.

Изделия с сетевым питанием в металлическом корпусе должны иметь защитное заземление. Требования пожарной безопасности должны быть приведены в стандартах и технических условиях на изделия конкретных групп и видов.

Требования к эргономике и технической эстетике

В целях оптимизации информационного взаимодействия с техническими средствами должны быть выполнены следующие эргономические требования:

рациональная компоновка технических средств на рабочих местах;

оптимальное кодирование входной информации;

рациональная организация диалогового режима работы.

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

Требования к необходимым площадям для размещения технических средств АИС УРВ зависят от типа применяемого оконечного оборудования.

Площади для размещения персонала и технических средств, параметры сетей электроснабжения должны соответствовать Строительным Нормам и Правилам (СНиП).

Количество и квалификационный состав обслуживающего персонала определяется в зависимости от типа технических средств, в соответствии с требованиями завода-изготовителя и действующими нормативными документами.

Обслуживание технических средств АИС УРВ осуществляется в соответствии с действующими технологическими процессами в организации с периодичностью, установленной заводами-изготовителями технических средств и согласовывается с фирмами, осуществляющими ремонт и профилактическое обслуживание системы.

Требования к защите информации от несанкционированного доступа

Защита информации в АИС УРВ от случайных угроз должна осуществляться путем копирования информации один раз каждые сутки в конце рабочего дня.

Доступ к базам данных должен быть защищен паролями, устанавливаемыми администратором баз данных для конкретных пользователей, что обеспечит защиту передаваемой и хранимой информации от изменения, копирования и уничтожения.

Не должны допускаться неавторизованные попытки доступа к файлам системы и базам данных.

Должен вестись журнал ошибок и действий, угрожающих безопасности информации, таких как попытки несанкционированного доступа.

Политика организации по безопасности информации должна соответствовать Федеральному закону по информации, информатизации и защите информации.

Требования по сохранности информации при авариях, отказах технических средств

Сохранность информации в системе должна обеспечиваться при различного рода авариях, отказах технических средств, сбоях питания. Полное восстановление информации в базах данных должно происходить в течении суток с момента отказа системы. Для этого целесообразно проводить резервное копирование информации из баз данных на дополнительные носители каждые сутки в конце рабочего дня.

Требования к защите от влияния внешних воздействий

При эксплуатации технических средств должно быть обеспечено соблюдение требований завода — изготовителя к параметрам внешней среды.

Требования к патентной чистоте

Проектные решения разрабатываемой АИС УРВ не содержат сведения, которые могут быть признаны изобретениями или открытиями.

Требования по стандартизации и унификации

В АИС УРВ должно быть предусмотрено создание единых транспортных интерфейсов для графической и алфавитно-цифровой информации.

В АИС УРВ предусмотрено применение стандартных пакетов прикладных программ с целью снижения трудоемкости разработки и сопровождения системы и повышения надежности функционирования.

Дополнительные требования

Дополнительных требований для АИС УРВ не установлено.

Требования к функциям, выполняемым системой

Автоматизированная информационная система учета расхода воды должна обеспечивать формирование, получение, обработку, передачу и представление в заданном виде потребителю информации о расходе потребителями холодной воды.

Требования к видам обеспечения

Требования к математическому обеспечению

В качестве математического обеспечения используются стандартные алгоритмы, методики и модели.

Требования к информационному обеспечению

В состав информационного обеспечения должны войти инструкции по использованию личным составом подразделения АИС УРВ (начальник и диспетчеры).

Основные требования к составу и форме входных документов (поквартирные карточки в электронной форме):

— простота и удобство заполнения и переноса на машинные носители;

возможность получения отчетных данных.

Основным требованием, предъявляемым, к технологии сбора информации является то, что все действия с информацией должны быть зафиксированы в базах данных.

Требования к программному обеспечению

Программное обеспечение должно быть выполнено на языках высокого уровня и обеспечивать функционирование системы в режиме реального времени.

Требования к техническому обеспечению

Программное обеспечение устанавливается на оборудование диспетчерской, которое состоять из IBM совместимых компьютеров класса «AMD Athlon» с рабочей частотой не менее 2600Mhz, имеющие ОЗУ не менее 2000 Mb и видеопамятью не менее 512Mb. Помещения, в которых эксплуатируется вычислительная техника, должны соответствовать требованиям компьютерных технических систем по температурно-влажностному режиму, запыленности и уровню электромагнитных полей.

Требования к организационному обеспечению

В структуре ООО «Водоснабжение» необходимо создание нового подразделения — службы сопровождения и эксплуатации, обеспечивающей круглосуточную работу системы.

При вводе системы в эксплуатацию необходимо провести обучение персонала работе с данной системой.

Лингвистическое обеспечение

Система не предусматривает специальных языковых средств. Диалоговый режим работы должен обеспечить ввод и обработку информации в естественном для персонала виде, за исключением администратора системы, который непосредственно не занят вводом и обработкой информации, а обеспечивает исключительно администрирование системы.

Состав и содержание работ по созданию системы

1. Предпроектное обследование объекта:

изучение организационной структуры;

изучение информационных потоков;

изучение существующих технологий обработки информации;

изучение входных и выходных документов;

2. Проектирование:

разработка технического обеспечения;

разработка информационного обеспечения;

разработка программного обеспечения;

разработка организационного обеспечения

3. Ввод в эксплуатацию:

опытная эксплуатация;

анализ результатов опытной эксплуатации;

корректировка организационного, информационного и программного обеспечения;

ввод в эксплуатацию.

Порядок контроля и приемки системы

Разрабатываемая система должна пройти испытания на исправность, надежность и соответствие цели создания системы.

В процессе разработки и ввода в действие АИС УРВ должна пройти следующие этапы испытаний:

а) автономная отладка компонентов;

б) комплексная отладка АИС УРВ;

в) пуско-наладочные работы и опытная эксплуатация на реальном объекте.

Во время опытной эксплуатации АИС УРВ производится проверка функционирования ее в эксплуатационных режимах, соответствие функциям ТЗ, проверка на безопасность эксплуатации технических средств и выявления возможности ввода в эксплуатацию. Программа и методика проведения работ согласуется с заказчиком.

Для проведения приемо-сдаточных испытаний назначается комиссия, состоящая из представителей Заказчика и Исполнителя.

Комиссия проводит испытания в соответствии с утвержденной программой и методикой испытаний и настоящим техническим заданием.

Требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу системы в эксплуатацию

При выполнении ряда работ по вводу в эксплуатацию АИС УРВ необходимо выделить два основных периода:

— организационно — подготовительный;

— опытную эксплуатацию.

В организационно — подготовительный период необходимо:

— обеспечить подготовку помещений;

— провести монтаж, наладку и испытание системы непосредственно на рабочих местах;

— провести обучение персонала работе с системой в соответствии с должностными и технологическими инструкциями, особенно обратив внимание на их действия в случаях сбойных ситуаций и выхода из них.

Целью опытной эксплуатации является отработка действий всех служб, участвующих в эксплуатации системы.

По окончании работ разработчик предъявляет заказчику документы, подтверждающие создание системы, а также документацию на саму систему.

Таблица 1.1 — План-график работ по созданию системы

Требования к документации Эксплуатационная документация на АИС УРВ должна быть достаточной для ввода системы в действие и эффективной её эксплуатации.

Эксплуатационная документация должна содержать сведения, необходимые для быстрого и качественного освоения и правильной эксплуатации средств автоматизации АИС УРВ, содержать указания по действиям персонала в аварийных ситуациях или при нарушении нормальных условий функционирования системы, не содержать сведений, допускающих неоднозначное толкование.

Перечень документации, предъявляемой разработчиком АИС УРВ:

техническое задание на АИС УРВ;

технорабочий проект;

инструкции по эксплуатации для пользователей системы.

В зависимости от содержания этапов работы документы могут комплектоваться на систему в целом, составляющие ее задачи или комплексы функций.

Подлежащие разработке документы должны соответствовать требованиям стандартов на АСУ и межотраслевым НТД.

Перечисленная документация должна быть передана в печатном варианте и дополнительно в электронном виде.

Программное обеспечение должно быть представлено на CD-RW или DVD дисках.

Источники разработки ГОСТ 34.602−89 Техническое задание на создание АС.

ГОСТ 34.601−90 Информационные технологии. Автоматизированные системы. Стадии создания.

2. Специальная часть. Разработка автоматизированной информационной системы учета расхода холодной воды

2.1 Постановка задачи создания АИС УРВ

Дано:

Действующая система учета расхода холодной воды ООО «Водоснабжение» .

Ограничение: система должна быть построена в рамках имеющихся технических средств в диспетчерской ООО «Водоснабжение». В данный момент диспетчерская оснащена сервером, персональными компьютерами, принтерами.

Критерий: количество сбоев оборудования учета расхода холодной воды и передачи данных в диспетчерскую ООО «Водоснабжение» .

Требуется:

Построить автоматизированную информационную систему учета расходы холодной воды, которая удовлетворяет ограничению, т. е. должна использовать в своей работе уже установленное и действующее оборудование диспетчерской и систему по квартирного домового учета расхода воды.

2.2 Структура предлагаемой системы

Предлагаемая автоматизированная информационная система учета расхода воды (АИС УРВ) реализована на беспроводной технологии ZigBee и отличается комплексным подходом.

Структурная схема приведена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 — Структурная схема АИС УРВ

1) Объект автоматизации:

В качестве поквартирного счетчика воды предлагается применение расходомера-счетчика XMT868 фирмы Раnametrics, который имеет токовый выход 4−20 мА и стандартный порт RS232 для подключения контроллера.

2) Сбор информации:

Для приема и обработки информации к водосчетчику подключен контроллер. Выбираем KM-K-3Z, который содержит управляющий микроконтроллер MSP430F2232 и модем ETRX2 для передачи поквартирных данных на этажный контроллер.

Этажный контроллер выполняет функцию маршрутизатора сети. Выбираем КМ-К-8Z, который имеет сетевое питание и использует микроконтроллер MSP430F149 и модем ETRX2-PA с дополнительным усилителем мощности для передачи поэтажных данных на домовой контроллер.

3) Передача информации:

Для сбора информации от этажных контроллеров и последующей передаче данных на сервер диспетчерской службы предназначен домовой контроллер, который располагается в подвальном помещении здания или на чердаке. Выбираем KM-ДZ, его встроенный модем ETRX2-PA заранее программируется на работу в качестве центрального узла сбора данных Sink.

4) Прием информации:

Для приема информации в диспетчерской установлен web-сервер, имеющий возможность принимать сигнал от домовых контроллеров через GSM-модуль или по сети Ethernet. Выбираем web-сервер «Energy Web-ZB», являющийся частью системы, работающей по технологии ZigBee.