Рыгалин Д.Б., кандидат экономических наук, зам. генерального директора Малов Д.Н., ведущий научный сотрудник (ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр») Штерн Ю.И., кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ЗАО «ТЭРИФ-Н» Стахин В.Г., кандидат технических наук, руководитель Центра по проектированию электронной компонентной базы Шипатов А.В., кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Крупнов Ю.А., кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Фетисов Е.А., кандидат физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Тотменина Н.Л., ведущий инженер (ОАО «Зеленоградский инновационно-технологический центр»)
ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО УЧЕТА И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
В настоящей статье излагается новаторское инновационное решение, ориентированное, в первую очередь, на особенности жилищного строительства в России и СНГ, реализованное в беспроводной системе индивидуального учета тепло-, энергоресурсов. Это использование сенсорных технологий, технологий нано- и микросистемной техники (НСТ и МСТ), технологий «систем-на-кристалле» и современных информационных технологий (IT), в частности, технологии беспроводных сетей для реализации мониторинга систем жизнеобеспечения зданий, на основе которых осуществляется полный индивидуальный и коммерческий учет и управление потреблением всех тепло-, энергоресурсов.
ELECTRONIC COMPONENTS FOR THE SYSTEM OF INDIVIDUAL ACCOUNTING AND MANAGEMENT OF ENERGY RESOURCES CONSUMPTION
This article describes an innovative solution that focuses the specificity of house building in Russia and in the CIS and is used in wireless system of individual accounting consumption of heat and energy resources. This is the use of sensor technologies, Nanotechnologies and MMS-technologies, «System-on-chip» technologies and modern information technologies, in particular wireless network technologies for monitoring lifesupport buildings systems, the full individual and commercial accounting and control of heat and energy resources consumption.
Проблема эффективного (рационального) использования и экономного расходования топливно-энергетических ресурсов (далее - ТЭР) особенно обострилась в условиях экономического кризиса. Во многом экономия ТЭР обеспечивается за счёт применения датчиков и систем контроля за расходом, давлением и температурой энергоносителей и параметрами энерготранспортной системы в целом.
В целях обеспечения персонифицированного оперативного регулирования и учета потребления энергоресурсов (тепла, холодной и горячей воды, электричества и газа) в зданиях и диспетчеризации данных по их потреблению ОАО «Зеленоградский инновационно-
технологический центр», совместно с Московским государственным институтом электронной техники (МИЭТ), ФГУП «Завод «Прибор», ЗАО «РПК «Системы Управления» и ЗАО «Воронежский инновационно-технологический центр» при поддержке со стороны Роснауки и ФС РМП НТС разработана и внедрена на пилотных объектах беспроводная система индивидуального учета тепло-, энергоресурсов (далее - Система), которая может стать основой для обеспечения энергосбережения в сфере ЖКХ и в офисных зданиях и помещениях. В проекте предложено новаторское инновационное решение, ориентированное, в первую очередь, на особенности строительства в России и СНГ. Это использование сенсорных технологий, технологий нано- и микросистемной техники (НСТ и МСТ), технологий систем-на-кристалле и современных информационных технологий (IT), в частности технологий беспроводных сетей для реализации мониторинга систем жизнеобеспечения зданий, на основе которых осуществляется полный индивидуальный и коммерческий учет потребления и управление потреблением всех тепло-, энергоресурсов.[1]
Система может быть установлена как во вновь возводимых, так и в существующих домах и характеризуется следующими инновационными преимуществами:
гибкость Системы, возможность подключения новых типов приборов учета в процессе эксплуатации по принципу plug&play;
□ поквартирный учет потребления (согласно строительным нормам и правилам СНиП 2.04.05-91) с возможностью его ограничения и автоматическим считыванием показаний;
□ принцип HighTecLowSpec (High Technology Low Specification), примененный в разработке датчиков нового поколения, позволяет упростить и удешевить системы с одним чипом, увеличить их надежность, а также уменьшить потребление электроэнергии, обеспечивая долгосрочную работу компонентов Системы;
□ использование беспроводных технологий обеспечивает простоту монтажа и устраняет необходимость в прокладке дополнительных проводов в зданиях;
□ примененная современная технология позволяет создавать унифицированные устройства, более дешевые, чем их аналоги;
□ при конфигурировании и мониторинге состояния Системы идентифицируются цифровые датчики, и осуществляется диагностика их характеристик и состояния;
□ возможность подключения дополнительных расширений, обеспечивающих безопасность, а именно: входной контроль, интерком (домофон), освещение входа и лестницы, сигнализация и видеонаблюдение, контроль лифтов и т. п.
Разработанная Система представляет собой 3-х уровневую сеть (2048 конечных узлов в сегменте и до 120 концентраторов - беспроводная сенсорная сеть (БСС), общедомовая сеть, сеть диспетчеризации данных), обеспечивающую мониторинг физических параметров домовых систем, обмен коммерческой информацией от приборов на границе балансовой ответственности, управление энергоресурсами и диспетчеризацию данных потребления для передачи в биллинговый центр:
I-й уровень - квартирная беспроводная сеть - состоит из интеллектуальных беспроводных датчиков и преобразователей, локального концентратора (квартирного или этажного), монитора электрической энергии с устройством отсечки, радиаторных терморегуляторов, а также квартирного монитора (опционально).
II-й уровень - домовая сеть - состоит из домового концентратора и узла коммерческого учета тепла, воды и электроэнергии, объединенных в единую цифровую сеть.
III-й уровень - диспетчерская сеть - состоит из диспетчерского пункта и цифровых каналов связи, с помощью которых обеспечивается сбор данных от домовых концентраторов и связь с расчетно-кассовыми центрами.
I-й и II-й уровни работают совместно, осуществляя непрерывный перекрестный мониторинг квартирных элементов и общедомовых устройств.
Разработанные электронные компоненты Системы являются компонентами программно-технического комплекса БСС со следующими свойствами:
□ возможность безлицензионной эксплуатации Системы юридическими и физическими лицами в нескольких полосах радиочастот для обеспечения гарантированной работы в различных условиях радиопрозрачности;
□ узкополосный экономичный обмен данными, двунаправленный канал, защищенность связи, скремблирование данных;
□ проводные «мосты» и наличие во всех компонентах интерфейсов RS-485 (в домовом концентраторе дополнительно RS-232, GSM, Ethernet 10/100Base-T);
□ простота монтажа и легкость эксплуатации за счет использования технологий построения БСС и интеллектуальных датчиков.
Принципиальной особенностью Системы является использование в ее приборных составляющих специально разработанной Дизайн-центром ОАО «ЗИТЦ» отечественной электронной компонентной базы, в частности ИС класса «система-на-кристалле» (универсальных 16-разрядных микроконтроллеров К1894ВГ1Т и К1894ВГ2Т для встроенных применений, ИС беспроводного приемопередатчика с частотой гетеродина 864-868 МГц).
Основными электронными компонентами БСС Системы являются интеллектуальные беспроводные датчики и регуляторы, к которым относятся:
□ интеллектуальные датчики температуры теплоносителя с интерфейсом БСС (погрешность измерений до ±0,1 □С);
□ интеллектуальные датчики скорости потока воды в стояке (расхода теплоносителя) с интерфейсом БСС;
□ интеллектуальные комбинированные датчики температуры и расхода с интерфейсом БСС;
□ интеллектуальный преобразователь импульсных сигналов в интерфейс БСС, предназначенный для преобразования импульсных сигналов от квартирных счётчиков холодной и горячей воды, газа, а также от стояковых счётчиков расхода воды системы отопления;
□ монитор электрической энергии (многотарифный электросчетчик) с устройством отсечки;
□ активные беспроводные терморегуляторы, предназначенные для регулировки температуры на отдельном отопительном приборе.
Помимо интеллектуальных беспроводных датчиков и регуляторов в Систему входят устройства обработки и отображения информации:
□ Локальный концентратор в различных вариантах исполнения, имеющий энергонезависимую память, беспроводной и проводной интерфейс и крепление на DIN рейку с возможностью настенного монтажа: локальный концентратор квартирный (со встроенным квартирным монитором, без электросчетчика и устройства отсечки), локальный концентратор этажный (без счетчика, устройства отсечки и индикатора) для сбора информации от нескольких квартир.
□ Квартирный монитор с беспроводным интерфейсом в нескольких вариантах исполнения (бюджетное исполнение: на распределительном щите, и/или в квартире, или элитное исполнение: автономный монитор в квартире).
□ Домовой концентратор с различными вариантами передачи информации в биллин-говый центр.
Система функционирует в соответствии с разработанной в рамках проекта технологией передачи данных по радиоканалу на основе использования отечественного универсального радио-трансивера БСС-1 без лицензирования при эксплуатации. Радио-трансивер, в соответствии с ГОСТ Р 51856-2001, относится к I группе средств радиосвязи малого радиуса действия. Основной функцией изделия является организация информационного моста между
беспроводными датчиками и концентраторами или аппаратурой обслуживающего персонала. Радио-трансивер выпускается в различных конструктивных исполнениях для встраивания в интеллектуальные беспроводные датчики и преобразователи, а также в средства управления, хранения и диспетчеризации данных. Изделие всех типоразмеров конструктивных разновидностей имеет одну принципиальную схему и один и тот же набор основных параметров и харак
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.