Михаил Шехтман. Система учета энергоресурсов: как сделать систему мечты

Системы учета энергоресурсов в России переживают бум. Причиной стала как обновляющаяся нормативная база, так и цифровизация, сделавшая возможными технологии умного учета. Играет роль и потребность ресурсоснабжающих компаний в тотальном автоматизированном учете энергоресурсов на всем их пути. Чем ответят производители систем учета энергетических ресурсов? Эксперты говорят об уходе от консервативной модели развития функционала систем собственно производителями в пользу большего участия подрядчиков и партнеров, а также заказчика.

 

 

 

 

Авторская колонка,
Михаил ШЕХТМАН,
эксперт в сфере
промышленной автоматизации, к.т.н.

 

«Система учета мечты» — сознательная провокация, начиная с заголовка. Хотя бы потому, что эти самые мечты у клиента (потребителя) и поставщика (производителя) отличаются. Встанем сегодня на позицию потребителя, хотя очевидно, что самим пользователям часто непросто сформулировать ТЗ на систему учета энергоресурсов.

 

Под «системой учета энероресурсов» будем понимать совокупность технических и программных средств, включая датчики и приборы учета, устройства сбора и передачи данных, серверное оборудование, АРМ пользователей, программное, информационное, математическое и метрологическое обеспечение.

 

В первую очередь различия систем учета объясняются их функционалом (коммерческий ли это, технический либо 2-в-1, комбинированный учет). Отсюда вытекают и различные характеристики с точки зрения метрологии.

Нельзя забывать и про отраслевую принадлежность. По-разному будут выглядеть системы учета для жилищного и коммунального хозяйства, для тепловых или электрических сетей, для сбытов; для отрасли водоснабжения или источников генерации. Тем не менее, сформулируем ключевые принципы, общие для различных систем, и базовые функции «системы учета мечты» с точки зрения потребителя энергоресурсов.

Мы свидетели эволюционного развития систем учета энергоресурсов. Три его кита представлены ниже.

Рис. 1. Основные направления развития систем учета энергоресурсов

 

Многие из требований, которые будут названы ниже, сложно назвать уникальными. Приводим их для целостности картины. Однако есть среди них и ряд нетривиальных пока и даже, возможно, спорных.

 

Общесистемные требования к системам учета

Интервальный учет. Система проектируется так, чтобы определять объем энергоресурсов за конкретныхй заданный временной период (будет ли это по желанию заказчика день, месяц, между конкретными датами или событиями).

Справедливость. Система должна учитывать не только объем энергоресурсов, но и их качество. А нормы качества заданы регламентирующими документами. Если показатели не вписываются в нормы — это ресурс ненадлежащего качества, он должен тарифицироваться ниже (применяются штрафы). То есть наша система будет поставлять две цепочки данных: во-первых, объем поставки ресурса за определенный период, и во-вторых, какой объем из этого не соответствовал качеству. Такова справедливость глазами энергопотребителя.

 

Система учета всех энергоресурсов в МКД и бюджетных учреждениях, установленная в одном из областных центров, обладала функционалом контроля качества ресурсов. За полгода оказалось, что для группы зданий температура горячей воды не достигала 60°С в течение большого интервала времени. Пересчет стоимости ГВС с учетом штрафных санкций составил порядка 20 млн рублей. Результатом стало мировое соглашение между потребителем и РСО (т.к. потребитель тоже имел долги. Кроме того, резко улучшилась технологическая дисциплина на стороне ресурсника. А УК приступили к восстановлению циркуляции ГВС в домах.

 

Честный учет. Честный в значении «достоверный». Система учета должна в режиме реального времени отслеживать достоверность данных, которые поставляются измерительными приборами. Пользователь, глядя в документацию на систему, должен обратить внимание, есть ли в ней функции валидации и достоверизации, и в каком объеме они реализованы. При наступлении подобных случаев хорошая система предоставляют пользователю четкие разъяснения, почему та или иная информация признана недостоверной. Пока чаще всего эти алгоритмы не открываются разработчиками.

 

Вопрос валидации и достоверизации настолько серьезен, что целесообразно для ВСЕХ соответствующих алгоритмов требовать государственной экспертизы/сертификации, как это делается, например, в системах коммерческого учета нефти.

 

Дружественный интерфейс. Комфортный для пользователей с различным уровнем подготовки, понятный всем.

Точность до секунды. Метрология рассматривает время как один из ресурсов и аналогично другим измеряет его. Важно обеспечить синхронизацию во времени таймеров всех элементов системы учета энергоресурсов от приборов учета до серверов, в т.ч. Сервера единого времени. Поэтому желательно использовать такие измерительные приборы, время на которых можно принудительно скорректировать с более высоких уровней системы.

Наконец, мы хотим от системы учета масштабируемости. Скажем, в пределах от нескольких десятков и до миллионов приборов учета.

 

Система учета в МКД с функционалом расчёта баланса по каждому подъезду позволила обнаружить, что в одном из подъездов дома небаланс потребления электроэнергии между суммой квартир и общим составлял около 20% (при этом в остальных 2-4%). Причина оказалась банальна – «безучетное» потребление, или попросту воровство коммерческим помещением на первом этаже. И это продолжалось много лет, пока не была установлена хорошая система учета. Ответственный сотрудник был мгновенно  уволен, жильцы стали платить меньше.

 

Всеядность. Хорошая система учета энергоресурсов может сочетаться со счетчиками любых марок и производителей (имеются в виду открытые протоколы).

Комплексный учет. Потребителю обычно нужен учет не какого-то конкретного, а всех видов энергоресурсов. Поэтому систему учета мечты может взаимодействовать с приборами всех направлений (по измерению тепловой и электрической энергии, горячего и холодного водоснабжения, газов и газовых смесей и любых жидкостей для промышленности).

Открытость. Сюда включаем целый комплекс требований по бесшовной интеграции с другими системами:

  • биллинга
  • государственными информационными системами (для коммунальной энергетики это прежде всего ГИС ЖКХ, для топливно-энергетического комплекса — ГИС ТЭК,  в части экономии энергии регулируемыми и бюджетными организациями — ГИС Энергоэффективность;
  • ГИС как геоинформационными системами;
  • программным обеспечением уровней MES и ERP компании, включая системы управления базами данных и системы энергетического менеджмента;
  • для определенных клиентов (прежде всего теплосети и водоканальное хозяйство) потребуется интеграция с сервисами расчета гидравлических и температурно-гидравлических режимов.

Оперативность. Важен такой показатель как реактивность отклика системы на события — чем он выше, тем лучше. Это дает хорошие возможности диспетчеризации — в случае нештатной ситуации важно оперативно среагировать.

Система тотального учета всех энергоресурсов, потребляемых крупным технологическим оборудованием и зданиями, на нефтеперерабатывающем заводе. Модуль материально-энергетического баланса практически сразу выявил небаланс по пару между двумя объектами. При расстоянии между ними и длине трубы 700 м потери составляли около 20%, и так продолжалось много лет. Во время останова трубу вскрыли и заизолировали. Так довольно дорогая система учета окупила себя за один год.

 

 

Безопасность. Подразумеваем хорошую защищенность от несанкционированного доступа к софту, а также к информации. Система должна обладать функцией отслеживания любых изменений в ПО приборов учета и изменений их настроек с нижних уровней.

Экономичность. Здесь ключевой показатель — совокупная стоимость владения одной точку учета на всем жизненном цикле системы. Если заказчик обращает внимание именно на этот показатель, его выбор может отличаться и даже оказаться неожиданным по сравнению с решением исходя из начальной стоимости установки системы. Стоимость владения в течение жизненного цикла включает расходы на сопровождение(надо понять, насколько заказчик зависим от поставщика системы), стоимость наращивания информационной мощности, цену добавления новых функций и т.д.

 

Система учета потребления в МКД обнаружила постоянное повышенное потребление ГВС в одном из домов даже в ночные часы (порядка 2 куб. м в час). В подвале сухо, в доме тоже. Комиссия пошла с обходом, услышали шум в трубе на пятом этаже, в квартире обнаружили сорванный кран на ГВС и от него шланг, опущенный в унитаз. Так утекали почти 50 кубометров в сутки, и не один день. Так в доме обнаружилась причина «необъяснимо высокого значения ОДН».

 

Нельзя игнорировать вопрос управления доступом — система должна предложить интерфейс для разграничения прав доступа пользователей, которых может быть от десятков до миллионов.

Для клиента результатом работы системы являются ее аналитические возможности – материальные и энергетические балансы, интегрированные по различным группам учета, расчет небалансов, определение потерь, проведение сравнительного анализа.

Следующий шаг — не просто учет, но уже и переход к управлению, развитие системы до диспетчеризации и системы, в реальном времени управляющей генерирующим объектом, или транспортным, сбытовым. Альтернативный путь — взаимодействие с существующей системой управления на объекте. Заказчики руководствуются принципом  «Учитывать, чтобы управлять», понимая, что собственно учет – лишь первый шаг в мероприятиях по снижению издержек.

 

Некоторые сбытовые компании используют подобные системы для управления отпуском ресурса потребителям в зависимости от их платежной дисциплины, что серьезно повышает собираемость платежей

 

Программные и сервисные требования

Надо ли говорить, что сегодня хорошая система умеет работать с любыми применяемыми видами проводной и беспроводной связи. Возможны решения, когда пользователь самостоятельно, без привлечение производителя системы, может осуществить переход на другой вид связи.

Еще одно требование клиента — работа в системе с различных устройств. Система должна успешно развертываться на ПК, сервере (локальном или корпоративном) , в облаке (корпоративном либо внешнем).

Наконец, такое ключевое требование как интероперабельность. Хорошие системы могут взаимодействовать с внешними функциональными модулями, вне зависимости, чьей они разработки. В таком случае клиент имеет множество возможностей для наращивания и развития системы, не зависит от первоначального поставщика решений учета. Такие возможности обеспечиваются открытыми интерфейсами и микросервисной архитектурой ПО.

 

Нередкий случай – в одном из подъездов МКД в половине квартир перегорели телевизоры и другая бытовая техника. Кто виноват? Кому предъявлять ущерб? Ресурсник допустил грубое нарушение по качеству электроснабжения (скачок напряжения) или эксплуатирующая дом организация нарушила правила эксплуатации? Дополнительный модуль контроля установленной системы учета качества постоянно отслеживал уровень напряжения и зафиксировал действительно резкий скачок по напряжению в определённый момент времени. Когда комиссия проводила «разбор полетов», то выяснилось, что именно в это время ремонтная бригада выполняла сварку. Бесконфликтное и быстрое разрешение сложных ситуаций на границе ответственности «РСО – эксплуатирующая организация» — это неожиданный дополнительный позитивный эффект длительного действия от хорошей системы учета с расширенными функциями.

 

Любой заказчик оценит, если новый прибор учета добавляется в систему автоматическим конфигурирование либо в один клик, а удаление или замена не влекут за собой останова системы. Поддерживают ли счетчики такой функционал? Для этого они должны быть снабжены метками типа QR-кода, NFC или иными.

Системе нужны функции архивирования с эффективными процедурами сжатия и разархивирвания информации, дополненные возможностью классификации и системой фильтров для быстрого поиска. Выше уже упоминались аналитические возможности. Следует дополнить — заказчик высоко ценит возможность создавать собственные, пользовательские формы отчетов без навыков программирования.

Хорошо, если система позволяет контролировать все свои компоненты на протяжении жизненного цикла — от ввода в эксплуатацию до вывода из нее, включая техобслуживание и ремонты, плановые и внеплановые поверки и проч., а также оперативную диагностику работоспособности приборов учета, модемов, контроллеров, устройств обработки и передачи данных, серверов, ПО.

 

Рис. 2. Структурная схемы системы учета

 

Архитектура «идеальной» системы учета

С точки зрения функционала структура «идеальной» системы учета (рис. 2) не слишком сложна. Ядром системы является базовая платформа – программное решение, которое отвечает за реализацию основных функций. Дополнительные модули воплощают опции, и за счет их сочетания система учета обладает отраслевой спецификой. Это можно сравнить с конструктором, когда заказчик компонует свою систему учета энергоресурсов исходя из своих уникальных потребностей и запросов. А если реализован принцип интероперабельности, но дополнительные модули-опции могут закупаться у других ИТ-поставщиков или быть реализованы собственной службой IT.

 

Принцип интероперабельности позволит привлекать к развитию системы собственные IT-службы либо сторонних подрядчиков, не завися от поставщика системы

 

Важно отметить, что вышеперечисленные требования к системе учета энергоресурсов останутся актуальными даже при смене моделей программирования (клиент-серверные, веб-технологии, микросерверная архитектура и др.).

Эти требования — постановка задачи со стороны заказчиков. Они формируют запрос на прослеживаемость, управляемость, а также и удобство, и гибкость системы учета энергоресурсов. Самое главное, что создание системы учета — это только один из шагов для контроля издержек.

Думается, развитие и совершенствование систем учета энергоресурсов — это общий интерес всех вовлеченных в цепочку добычи, переработки, транспорта и потребления энергетических ресурсов. Поэтому задача профессионалов — обсуждать запросы, искать подходы и создавать новые стандарты для обеспечения современного, умного учета.

 

Другие авторские колонки Михаила Шехтмана:

Михаил Шехтман. Цифровое предприятие: семь отличительных признаков

 

Михаил Шехтман. Цифровизируй это: о чем не сказано в Методике цифровизации госкорпораций

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *