Глобальная диспетчеризация

Технология интернет-диспетчеризации на базе «тонких клиентов» дает возможность управления процессами в распределенных системах. Использование интернета, протокола TCP/IP и технологии Flash делает интернет-диспетчеризацию универсальной и мультиплатформенной системой.

Задачи автоматизации и диспетчеризации в ЖКХ

Одной из главных задач в развитии жилищно-коммунального хозяйства является рост уровня технической оснащенности инженерных объектов и использование современных информационных технологий для контроля их работы. Прежде всего это объекты энергоресурсообеспечения – котельные и центральные тепловые пункты, насосные повысительные станции, и объекты энергоресурсопотребления – производственные, жилые и административные здания.

Автоматизация и диспетчеризация преследует несколько целей:

- комфорт потребителей;

- энергосбережение;

- технологическую безопасность;

- снижение расходов на эксплуатацию;

- коммерческий учет потребления ресурсов.

Построение систем автоматизации

Нижним уровнем любых систем диспетчеризации является контрольно-измерительная аппаратура, устройства автоматизированного управления. Посредством каналов связи, которые могут иметь разную природу, осуществляется соединение устройств автоматики и операторских станций диспетчеризации.

Тенденция сегодняшнего дня – отказ от устройств локального регулирования с заранее заданной логикой работы и оснащение объектов универсальными программируемыми контроллерами. Универсальность обеспечивается поддержкой широкого набора стандартных типов сигналов и интерфейсов для подключения оборудования – исполнительных механизмов и измерительных датчиков. На базе программируемых контроллеров, согласно произвольному техническому заданию, инженер может создавать системы управления под каждый индивидуальный объект, учитывая все его особенности и дополнительные требования заказчика.

Коммуникации в системах автоматизации

Устройства автоматики должны объединяться между собой линиями передачи цифровых данных, что создает единое информационное пространство для системы автоматизации и диспетчеризации, в котором находятся подсистемы жизнеобеспечения, имеющие различную природу и назначение. Наилучший вариант – применение оборудования одного производителя для всех подсистем, но это не всегда достижимо на практике. Существуют стандартные протоколы общения устройств в системах автоматизации, такие как MODBUS, CAN, LON, BACNET и др. В основе большинства из них лежит стандартный промышленный протокол физического уровня – RS-485, использующий двужильную линию, к которой подключаются устройства автоматики (контроллеры). Если говорить о таких технически насыщенных объектах, как «интеллектуальные» здания, то там может часто присутствовать оборудование с разными коммуникационными протоколами. При этом их взаимодействие и само наличие для оператора системы автоматизации остается незаметным.

Локальная диспетчеризация

Диспетчерское управление объектом или группой объектов или систем может быть организовано на разных аппаратных платформах. Устройствами мониторинга и управления (диспетчеризации) бывают операторские панели, обычно монтируемые в непосредственной близости от оборудования. Их основное предназначение – локальное наблюдение и управление автоматизированными установками, осуществляемое сотрудниками службы эксплуатации, ответственными за конкретный участок. Панели имеют алфавитно-цифровые или графические многоцветные дисплеи. Органы управления представляют собой кнопочные панели или дисплеи, оснащенные сенсором.

Для диспетчерского управления больших групп систем и оборудования используются операторские станции на базе персонального компьютера (ПК), причем, в зависимости от требований, это может быть обычная настольная рабочая станция или станция в пыле- и влагозащищенном исполнении, монтируемая в серверную стойку. Для вывода данных станцию диспетчеризации обычно оснащают печатающим устройством (принтером). Наиболее часто используемая операционная система для верхнего уровня диспетчеризации систем жизнеобеспечения – Microsoft Windows 2000/XP Professional или Server. Хранилищем данных, как правило, служит база данных Microsoft SQL Server или Oracle.

Распределенные системы диспетчеризации

Стандартом для построения информационной коммуникационной основы систем диспетчеризации является протокол TCP/IP, известный прежде всего благодаря распространению локальных вычислительных сетей (ЛВС) и интернета. Высокая скорость обмена в сетях Ethernet (TCP/IP), надежность передачи данных, а также распространенность и доступность сделали TCP/IP основным транспортным протоколом. TCP/IP применяется для связи сетей контроллеров автоматизации с сервером диспетчеризации. Это позволяет исключить необходимость прокладки собственной ЛВС системы диспетчеризации и использовать уже существующую компьютерную сеть здания для обмена данными между устройствами автоматизации и диспетчерским уровнем.

Системы диспетчеризации, или SCADA-системы (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition – Диспетчерское управление и сбор данных) строятся по принципу клиент-серверной архитектуры. Клиент-сервер – это сетевая структура, которая разделяет клиентов (компьютеры, имеющие оболочку визуализации диспетчера) и сервер(ы). Каждый клиент для получения нужных данных посылает соответствующий запрос серверу. Сервер, имеющий требуемые клиенту данные, отсылает ответ клиенту. Основное преимущество архитектуры клиент-сервер – это масштабируемость таких систем, а также возможность разделения обязанностей клиента и сервера. Как правило, сервером становится высокопроизводительная рабочая станция, имеющая резервные накопители данных и обеспеченная бесперебойным питанием. Также сервер совершает все операции по сохранению и чтению информации из базы данных. Клиент, наоборот, может быть персональным компьютером повседневного пользования, поскольку содержит только приложение (программу), обеспечивающее визуализацию процесса взаимодействия с сервером. Возможно использование так называемых «тонких клиентов» (thin client) – это рабочие станции, не имеющие специального программного обеспечения и загружающие все необходимые модули с сервера.

Размещение сервера и рабочих станций диспетчеров в системе, основанной на протоколе TCP/IP, может быть совершенно произвольным. Распространенными конфигурациями являются:

- удаленная диспетчеризация – для объектов без постоянного присутствия персонала. Организуется удаленное рабочее место диспетчера для взаимодействия с системой, либо используется диспетчеризация через линии сотовой связи, когда абонент получает извещения о происходящих событиях и может сам запрашивать данные со своего мобильного терминала (сотового телефона);

- центральная диспетчеризация – создается единый диспетчерский центр для нескольких инженерных объектов, где каждый их них отображается на карте и при необходимости вызывается на экран для наблюдения и управления. Для объектов, оснащенных приборами учета ресурсов, на базе диспетчерского центра может быть дополнительно создан Единый информационный расчетный центр (ЕИРЦ).

Глобальная интернет-диспетчеризация

Технология тонкого клиента и центрального интернет-сервера диспетчеризации – Internet Based Distributed Control System (распределенная система управления, основанная на интернете) – была впервые разработана и защищена патентом № 6782294 в США компанией Arecont Systems, Inc. Всего в мире существует два глобальных интернет-сервера (ГИС), выполненных по этой технологии. Каждый из них одновременно является SCADA-сервером, осуществляющим диспетчеризацию объектов автоматизации, и WEB-сервером для доступа к ресурсам SCADA-сервера.

WEB-интерфейс выполнен с использованием технологии Macromedia Flash, которая обеспечивает интерактивное взаимодействие пользователя с графической оболочкой и позволяет применять в WEB-странице многофункциональные и сложные элементы визуализации, а также многооконный связанный интерфейс. Пользователи системы подключаются по адресу вида http://имя.сервера через свой стандартный броузер интернета (Microsoft Internet Explorer, Netscape, Opera, Mozilla Firefox и др.).

Таким образом, воплощается принцип «тонкого клиента» – все данные об объектах хранятся только на сервере, пользователь взаимодействует с ними со своего компьютера, имеющего подключение к интернету. Благодаря использованию WEB-сервера и технологии Flash, система является мультиплатформенной. Нет необходимости иметь x86-совместимый компьютер или Microsoft Windows, доступ возможен и для других платформ и операционных систем – Linux/Unix, Mac OS и др.

Диспетчеризация на основе сотовой связи

Обычный механизм получения информации абонентами с использованием сотовой связи – короткие текстовые сообщения (SMS), которые автоматически направляются от объекта к абоненту при наступлении нештатных ситуаций в работе системы. Также возможно получение некоторых данных о системе по запросу с мобильного терминала (телефона). Глобальный интернет-сервер диспетчеризации в данном случае может сам выполнять все функции по обмену сообщениями между диспетчерами и объектами в режиме клиент-сервер, отпадает необходимость в установке сотовых модемов на объекте. Таким образом, для любого объекта, подключенного к ГИС, все виды диспетчеризации являются доступными без дополнительного оборудования.

Автоматизация объектов ЖКХ

Автоматизация и диспетчеризация объектов жилищно-коммунального хозяйства актуальна с точки зрения безопасности, энергосбережения и эффективного управления объектами.

Чаще всего система автоматизации представляет трехуровневый аппаратно-программный комплекс:      
 ▪ на верхнем уровне находятся средства визуализации данных и интерфейс взаимодействия оператора с системой. Обычно они устанавливаются на специализированных операторских видеопанелях или на персональных компьютерах в виде пакета программ;
▪ на среднем уровне ведется контроль и управление оборудованием и технологическими процессами по разработанным алгоритмам (шкаф контроля и управления с контроллером и необходимым вспомогательным оборудованием);
▪ на нижнем уровне происходит управление  механизмами станции (датчики температуры и расхода воды, датчики давления, регулируемый и нерегулируемый электропривод насосов и задвижек).Связь между уровнями системы может осуществляется по различным каналам связи выделенным линиям, радио, телефонным, через сеть Internet.

 Аппаратная часть таких систем, в зависимости от реализуемых функций строится как на малобюджетном оборудовании (н-р системы охраны небольших помещений, простой автоматизации, видеонаблюдение), так и на основе продукции мировых лидеров в области промышленной автоматики (Fastwell, Siemens VIPA ABB,…) для сложных систем автоматизации. Оборудование размещается в шкафах необходимой защиты  IP20-IP65.

Программное обеспечение может использоваться собственной разработки или промышленных SCADА-систем.

1. Диспетчеризация.                                                                                                   

Диспетчеризация объектов ЖКХ особенно актуальна в связи с необходимостью анализировать затраты и обеспечить оптимальное управление и энергосбережение на объектах. Одна из реализаций системы диспетчеризации, является  АСКУЭ - автоматизированная система  контроля и учета энергоресурсов,  предназначена для сбора и обработки в информации о потреблённых или отпущенных энергоресурсах, таких как, электроэнергия, тепло, вода, пар, и обеспечения их автоматизированного учёта.                                    
Система выполняет следующие функции:
▪ измерение и обработка текущих параметров потребления энергоресурсов;
▪ представление измеряемых параметров в виде таблиц, мнемосхем и графиков;
▪ оперативное отслеживание превышения нагрузки и выдача сообщений диспетчеру;
▪отслеживание соблюдения удельных норм расхода энергоносителей (электроэнергия, газ, вода,  пар);      
▪ визуализация подконтрольного процесса:
▪ оперативный контроль за функционированием объекта;
▪ формирование сигналов тревоги при выходе контролируемых параметров за допустимые пределы.
▪ формирование архивов по всем контролируемым величинам. (см. раздел «Диспетчеризация»).
 
2. Система управления тепловыми пунктами.
 
Управление технологиями для выработки и распределения тепла всегда имела приоритет для объектов ЖКХ с связи с цикличными отопительными сезонами.Система предназначена для автоматизированного контроля и управления механизмами теплового пункта (насосы, эл.задвижки, котлы…),  учета потребляемой электроэнергии, выдаваемого тепла, расхода и др. параметров объекта.Модули системы выполняют следующие функции:                            

▪ работа в ручном и автоматическом режимах;

▪отработка алгоритмов при аварийных ситуациях;                                                                                                 ▪ автоматическое поддержание заданных температур и давления в тепловой сети;
 ▪ управление вентиляторами и дымососами в котельных установках;
 ▪ управление насосными агрегатами разного предназначения (сетевые, ГВС…);
 ▪ сбор, обработка, визуализация состояний механизмов, потребляемой электроэнергии, тепла и др.;
 ▪ архивация данных, представление их в необходимой для  Заказчика форме;
 ▪ передача данных по каналам связи в базы данных на удаленных серверах. 
 
3. Автоматизация насосных станций.
 
Насосные станции различного назначения (ВНС, КНС) являются неизменным атрибутом как ЖКХ, так и различных производств (н-р  водооборотных циклов предприятий).   Зачастую «человеческий фактор» играет очень большую роль на эффективность и безопасность работы для таких объектов. Грамотно построенная система автоматизации станций позволяет не только уменьшить этот фактор, но и иногда его практически исключить из технологического цикла, что положительно влияет на качество работы и экономию ресурсов.
Основные функции, выполняемые системой:

▪ дистанционное и ручное управление работой насосов, задвижек;
▪ автоматическое поддержание заданного давления в  выходных водоводах;
▪ автоматический контроль и  управление оборудованием станции (насосами, задвижками и т.д.) по заданным алгоритмам;
▪ отработка и реакция на аварийные ситуации;
▪ передача в реальном масштабе времени сообщений об авариях ответственным лицам;                      
▪ вывод текущих параметров системы  и задание необходимых уставок;
▪визуализация и управление технологическим процессом на рабочем месте оператора;                                  
▪ сбор, обработка и архивация необходимых статистических  данных;
▪ продление ресурса электродвигателей насосов;
▪ повышение  надежности оборудования насосной станции;
▪  увеличение эффективности работы и снижение затрат на электроэнергию.

//cons-systems.ru/