image
energas.ru

Газовая промышленность Спецвыпуск № 2 2018

Автоматизация

01.06.2018 11:00 ВНЕДРЕНИЕ ДИСТАНЦИОННОЙ СИСТЕМЫ СБОРА ДАННЫХ С УЗЛОВ УЧЕТА ГАЗА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО СЕКТОРА
С 2013 г. в Волгоградской обл. реализуется проект дистанционной системы сбора данных с узлов учета газа потребителей коммунально-бытового сектора. За этот период введено в эксплуатацию более 1400 узлов учета газа с современными системами дистанционного сбора данных, позволяющих региональной газовой компании в режиме реального времени осуществлять контроль за объемами поставляемого газа, автоматизировать процесс сбора и обработки информации с узлов учета, оснащенных обыкновенными мембранными счетчиками газа.
Ключевые слова: система сбора данных, контроллер, корректор расхода газа, расходомер, телеметрия, подсчет импульсов, радиус действия, базовая станция, программный комплекс, клиентское приложение.
Открыть PDF


Порядок коммерческого учета газа в Российской Федерации строго регламентируется. К числу основных нормативно-технических документов относится ГОСТ Р 8.741–2011 «Государственная система обеспечения единства измерений. Объем природного газа. Общие требования к методикам измерений» [1].

В соответствии с требованиями п. 7.6.2 [1] отчетные документы, предоставляемые потребителем газа при ведении коммерческого учета с использованием узлов измерения расхода газа (УИРГ) любого типа, должны содержать следующие параметры потока и состояния газа за отчетный период времени:

• время измерений;

• объем газа в рабочих и стандартных условиях;

• среднечасовую и среднесуточную температуру газа;

• среднечасовое и среднесуточное давление газа.

Если в состав УИРГ входит элект- ронный вычислитель (корректор) расхода газа, подготовка указанных отчетных документов не представляется затруднительной. Этому требованию в полном объеме отвечают все корректоры, используемые в составе узлов учета газа, такие как «Логика СПГ» моди- фикаций 741, 742, 761, Elster модификаций ЕК260, ЕК270 и т. д., поскольку такие корректоры постоянно контролируют текущие измеряемые параметры газа и в режиме реального времени.

Если же давление газа не измеряется, но известно, что его значение находится в допустимых пределах, это значение может быть принято за постоянную величину. В таких случаях в составе УИРГ используют корректоры ТС210, ТС215, ТС220. Эти устройства также отвечают требованиям п. 7.6.2 [1].

В случаях когда давление и температура газа принимаются за константу – например, когда мембранный либо струйный счетчик газа установлен в отапливаемом помещении или установлен счетчик газа с механической температурной компенсацией (если не важно, как изменяется температура, поскольку компенсатор изменяет угловую скорость колеса регулировки счетчика газа, а следовательно, объем в зависимости от температуры газа), для соблюдения требований [1] достаточно контролировать время измерений и объем газа в рабочих условиях с привязкой к метке по времени с последующим приведением объемов газа к стандартным условиям по известным формулам с использованием констант по давлению и температуре газа.

Подобные УИРГ эксплуатируются абсолютным большинством некрупных потребителей газа – предприятиями и организациями коммунально-бытового сектора. В таких случаях, учитывая высокую стоимость и сложность эксплуатации крупных УИРГ с электронными вычислителями расхода, оптимальным выбором являются так называемые коммуникационные шлюзы «Импульс Директ». На базе именно этих устройств в ООО «Газпром меж- регионгаз Волгоград» создана и успешно функционирует система сбора данных (рис. 1).

 

АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ С ИНДИВИДУАЛЬНЫМ КАНАЛОМ СВЯЗИ GSM/GPRS «ИМПУЛЬС ДИРЕКТ»

Контроллер «Импульс Директ» – устройство в пластиковом корпусе (АБС-пластик, IP55), подключается к любым бытовым счетчикам и расходомерам газа, холодного и горячего водоснабжения, тепла и электроэнергии, оборудованным импульсным выходом. Контроллер непрерывно ведет подсчет импульсов от счетчика газа, регистрирует аварийный обрыв линии и периодически сохраняет показатели счетчика в энергонезависимой памяти в виде суточного архива глубиной 90 сут. Передача архивных и текущих данных на сервер осуществляется один раз в сутки по каналу GSM/GPRS (3G – опционально).

«Импульс Директ» работает от двух встроенных LiSOCl2-батарей мощностью 3,6 В, общей емкостью 34 А.ч, типоразмера D, рассчитанных на срок непрерывной работы устройства не менее 5 лет (в среднем – более 8 лет). Контроллер может работать в диапазоне температур от –40 до 60 ºC.

Оснащение объектов контроллером телеметрии «Импульс Директ» рекомендуется в случаях, если:

• объект не обеспечен электропитанием или нет возможности подключения к местной сети электропитания;

• передача архивных и текущих данных требуется не чаще одного раза в сутки;

• необходимо обеспечить прямой канал передачи данных на сервер без использования промежуточных устройств связи;

• требуется максимально длительный период непрерывной работы без технического обслуживания.

В настоящее время реализуется модель «Импульс Директ микро», в которой применена более экономичная система связи на базе усовершенствованных технологий передачи данных.

Для оптимизации затрат на внедрение телеметрии узлов учета газа, построенных на базе мембранных счетчиков типа Elster G4(T) с посадочным местом под формирователь импульсов IN-Z61, применяется версия контроллера «Импульс Директ-ВК» (рис. 2).

«Импульс Директ-ВК» подключается непосредственно к счетчику, минуя IN-Z61 (рис. 3). Это позволяет сократить расходы на построение системы телеметрии, повысить надежность системы, так как исчезает проводное соединение, значительно уменьшить время монтажа и снизить требования к квалификации монтажника.

Система сбора данных дальнего радиуса действия состоит из двух устройств:

• устройства подсчета импульсов и противоаварийного контроля счетчика газа;

• устройства сбора и передачи данных на сервер (рис. 4).

 

СТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА СБОРА ДАННЫХ ДАЛЬНЕГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ «ИМПУЛЬС-ЛОРА»

Счетчик импульсов со встроенным радиотрансивером «Импульс-ЛоРа» (рис. 5) и подключенным к нему в заводских условиях формирователем импульсов (например, IN-Z61) подключается к счетчику газа (рис. 6). Источником питания устройства является LiSOCl2-батарея мощностью 3,6 В, общей емкостью 17 А.ч, типоразмера D. Устройство помещено в пластиковый корпус (АБС-плас- тик, герметизация компаундом), может работать при температуре от –40 до 60 ºC.

«Импульс-ЛоРа» считывает поступающие импульсы, инкрементирует накопительный счетчик, ведет архив суточных значений, в случае аварии регистрирует аварийный обрыв линии и передает данные по запросу базовой станции LoRa IoT base station® по радиоканалу 868 МГц, 100 мВт (<20 дБм), LoRaWAN®. Базовая станция (рис. 7) производит опрос узлов Impulse LoRa, принимает данные с устройств «Импульс-ЛоРа», находящихся в ее радиусе действия (рис. 8), передает эти данные на сервер сбора по выделенной линии или каналу 2G/3G/LTE, осуществляет логирование ошибок и самодиагностику. Источником питания станции является Ethernet PoE (резервирование – Li-ion, 4,2 В). Станция помещена в пластиковый корпус (АБС-пластик, IP65), рассчитана на работу в температурном диапазоне –40…60 ºC.

 

КРИТЕРИИ ВЫБОРА СИСТЕМЫ

При проектировании крупной системы сбора данных, с количеством и плотностью расположения объектов более 2000 шт/км2, целесообразно рассмотреть внедрение системы сбора данных дальнего радиуса действия, позволяющей оптимизировать накладные расходы и значительно снизить общую стоимость системы за счет полного отсутствия промежуточных устройств между базовой станцией и конечными узлами учета газа.

Максимальное расстояние от базовой станции до узлов учета зависит от многих факторов, включая ландшафт, плотность городской застройки, высоту зданий, материалы стен и перекрытий, фоновые радиопомехи на несущей частоте и т. д.

Примерный диапазон расстояний для различных условий представлен на рис. 9. На указанных расстояниях допустим процент ошибок передачи пакетов данных от конечного узла к базовой станции не более 0,5 %, исходя из чего указывается срок работы «Импульс-ЛоРа» без замены батареи не менее 10 лет (табл. 1).

При превышении данных расстояний процент ошибок увеличивается, что приводит к росту числа повторных отправок пакетов и, как следствие, сокращению срока работы устройства.

Данные с контроллеров собираются, хранятся и обрабатываются в так называемом верхнем уровне системы (рис. 10). Верхний уровень системы представляет собой клиент-серверный программный комплекс «Импульс», состоящий из трех компонентов:

• сервиса сбора данных, устанавливаемого непосредственно на основной и резервный серверы и обеспечивающего поддержку протоколов всех устройств, входящих в линейку «Импульс»;

• базы данных, развернутой ли- бо на серверах сбора данных, либо на отдельных серверах баз данных, расположенных в выделенной сети предприятия;

• клиентских приложений (табл. 2), устанавливаемых на различных автоматизированных рабочих местах предприятия и имеющих доступ к базе данных.

ПК «Импульс» поддерживает разделение прав доступа пользователей в дополнение к возможностям администрирования, предоставляемым непосредственно системой управления базами данных.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Максимально точный учет потребленного газа – одно из главных условий надежного и устойчивого функционирования системы газоснабжения. Внедрение подобной системы дистанционного сбора данных позволяет оперативно контролировать потребление газа, повысить точность его учета, обеспечить достоверность и прозрачность учетных операций, оптимизировать затраты и при помощи своевременной подачи сигнала об опасном снижении давления газа в сети исключить риски возникновения разного рода «газовых» ЧП.

Таблица 1. Характеристики систем «Импульс Директ микро» и «Импульс-ЛоРа»

Параметр

«Импульс Директ микро»

«Импульс-ЛоРа»

Питание от встроенных батарей, внешнее питание не требуется

Есть

Есть

Срок работы без замены батареи

Более 15 лет

Более 10 лет

Работа на нелицензируемой радиочастоте

Есть

Есть

Дальность передачи данных в городских условиях

До 20 м

Более 500 м

Промежуточные устройства связи

«Импульс-Омни»

Не требуются

Необходимость аренды площадей под устройства наземной связи

Не требуется

Требуется (для базовых станций)

Частота передачи данных на сервер

1 раз в сутки

1 раз в сутки

Потребность в услугах операторов сотовой связи

Есть

Не требуется

Наилучшие условия применения

Небольшие разрозненные проекты в виде отдельно расположенных оснащаемых многоквартирных домов. Количество объектов ограниченно, и в данной местности не планируется дальнейшее развитие системы сбора данных

 

 

Большие или перспективные городские проекты с текущей или планируемой плотностью расположения объектов более 2000 шт/км2, загородные и дачные поселки, деревни, поселки городского типа и т. д. с общим количеством узлов учета газа в системе не менее 10–20 тыс. шт.

 

 

 

Таблица 2. Основные функции клиентского приложения

 

 

Для удобства работы диспетчера все текущие данные, включая данные об абонентах, представленные в базе данных, показаны в одном главном окне:

• названия объектов;

• адреса;

• владельцы;

• номера лицевых счетов;

• телефоны;

• последние показания счетчиков;

• основные параметры настроек телеметрии;

• признак работоспособности телеметрии и т. д.

 

 

ПК «Импульс» предоставляет удобный интерфейс для заполнения данных по абонентам. Имеется возможность импортировать базу данных по абонентам с преобразованием данных в формат ПК «Импульс»

 

 

Практически все оборудование нижнего уровня из линейки «Импульс» является автономным, работает от встроенных батарей и не может оставаться на связи постоянно. Автономные контроллеры телеметрии связываются с сервером сбора данных по расписанию или в случае аварии. ПК «Импульс» рассчитан прежде всего на работу с такими устройствами, предоставляя инженерам технического обслуживания инструмент отложенных задач, с помощью которого можно передать в контроллеры такие параметры, как расписание, IP-адреса и пр.

 




← Назад к списку