2.4 Выбор элементной базы для реализации информационно - измерительной системы контроля расхода энергоресурсов

2.4.1 Статический однофазный счетчик активной и реактивной электрической энергии ST 1000-6

Статические однофазные счетчики активной и реактивной электрической энергии ST 1000-6 (далее - счетчики) являются устройствами непосредственного включения и предназначены для измерения и учета активной и реактивной электрической энергии в однофазных двухпроводных сетях переменного тока промышленной частоты в многотарифном режиме.

Счетчик выпускается в нескольких модификациях. В том числе с наличием встроенных устройств, обеспечивающих удовлетворяющие нашим требованиям интерфейсы ZigBee и RS-485. Такие счетчики могут использоваться в составе БИИС учета энергоресурсов.

Счетчики предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях на электрических подстанциях, промышленных предприятиях и жилых помещениях. Основные метрологические и технические характеристики статических однофазных счетчиков ST 1000-6 представлены в таблице 2.3.

Принцип действия счетчиков основан на преобразовании в цифровую форму мгновенных значений (выборок) аналоговых сигналов, пропорциональных значениям входных тока и напряжения, меняющихся во времени, с последующим цифровым перемножением и вычислением цифровых значений активной и реактивной мощности, интегрирование которых дает количество потребляемой электроэнергии.

Конструктивно счетчики состоят из электронного модуля, корпуса, клеммной колодки и крышки клеммной колодки. Электронный модуль состоит из микропроцессорной платы с микроконтроллером для обработки и регистрации данных и установленного на ней жидкокристаллического индикатора (ЖКИ).

Таблица 2.3 Метрологические и технические характеристики счетчиков ST 1000-6

Характеристика	Её значение
Классы точности измерения: - активной энергии - реактивной энергии	1 2
Базовое значение силы тока, А	5
Максимальное значение силы тока, А	60
Номинальное значение напряжения (Uном), В	230
Рабочий диапазон напряжений	от 0,8·Uном до 1,2·Uном
Номинальное значение частоты, Гц	50
Рабочий диапазон частот, Гц	от 49 до 51
Постоянная счетчика: - по активной энергии, имп./кВт·ч - по реактивной энергии, имп./кВар·ч	1000 1000
Стартовый ток (чувствительность), мА	20
Активная (полная) потребляемая мощность в цепи напряжения, Вт (В·А), не более	2 (10)
Полная потребляемая мощность в цепи тока, В·А, не более	0,1
Средняя наработка на отказ, ч, не менее	140000
Средний срок службы, лет, не менее	30
Габаритные размеры (ширина х высота х глубина), мм	122 х 175 х 64
Масса, кг, не более	1,0
Межповерочный интервал, лет	16
Условия эксплуатации: - температура окружающего воздуха, °С - относительная влажность, %, не более - атмосферное давление кПа	- 40 + 70 95 70 - 106,7

Информация об измеряемых величинах напряжения и тока с помощью делителя напряжения и шунтового резистора поступает на СБИС, где происходит ее аналого-цифровое преобразование. После этого, полученная цифровая информация проходит программную обработку в микропроцессоре, который обеспечивает и координирует работу ПЗУ, ЖКИ и интерфейсов. Измерительный процесс носит характер непрерывного измерения токов и напряжений.

Отображение информации осуществляется на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ) с использованием двух режимов индикации: режима автоматической циклической индикации и одиночного режима с помощью кнопки «Просмотр».

2.4.2 Статический трехфазный счетчик активной и реактивной электрической энергии ST 2000-9

Счетчики ST 2000-9 являются статическими трехфазными счетчиками активной и реактивной электрической энергии. Различают счетчики непосредственного и трансформаторного подключения. Счетчики предназначены для измерения активной и реактивной электрической энергии, токов, напряжений в трехфазных сетях переменного тока, в прямом и в обратном направлениях. Счетчики используются в системах контроля и учета энергопотребления с передачей измеренных данных по силовым линиям по технологии PLC. Счетчики поддерживают многотарифный учет, имеют электронное устройство, осуществляющее учет электрической энергии в киловатт-часах с отображением информации на жидкокристаллическом индикаторе (ЖКИ).

Счетчики предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях на электрических подстанциях, промышленных предприятиях, в жилых помещениях.

Счетчики имеют цифровые интерфейсы PLC, RS-485 и опционально ZigBee для обмена информацией с внешними устройствами и применения в автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии. Счетчики имеют телеметрический выход, гальванически изолированный от остальных цепей, реле управления и универсальную проводную и беспроводную шину M-Bus, обеспечивающую поддержку сбора данных с приборов учета тепла, воды, газа и др.

Принцип действия счетчиков основан на преобразовании в цифровую форму мгновенных значений входных токов и напряжений, с последующим вычислением цифровых значений активной и реактивной мощности, характеризующих количество потребляемой электроэнергии. Основные метрологические и технические характеристики счетчиков ST2000-9 представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Основные характеристики счетчиков ST 2000-9

Характеристика	Её значение
Классы точности: -по ГОСТ Р 52322-2005 -по ГОСТ Р 52425-2005	1 2
Базовое (номинальное) значение силы тока, А	5
Максимальное значение силы тока, А	100
Номинальное значение напряжения (Uном), В	230
Рабочий диапазон напряжений	от 0,8·Uном до 1,2·Uном
Номинальное значение частоты, Гц	50
Рабочий диапазон частот, Гц	от 49 до 51
Постоянная счетчика: -по активной энергии, имп./кВт·ч -по реактивной энергии, имп./кВар·ч	2000 2000
Стартовый ток (чувствительность), мА	20
Активная (полная) потребляемая мощность в цепи напряжения, Вт (В·А), не более	2 (10)
Полная потребляемая мощность в цепи тока, В·А, не более	0,2
Средняя наработка на отказ, ч, не менее	140000
Средний срок службы, лет, не менее	30
Габаритные размеры, мм	174 х 298 х 80
Масса, кг, не более	2
Условия эксплуатации: -температура окружающего воздуха, °С -относительная влажность, %, не более -атмосферное давление кПа	от минус 40 до плюс 70 95 70 -106,7

Конструктивно счетчики похожи на рассмотренные ранее ST 1000-6. Информация об измеряемых величинах напряжения и тока с помощью делителя напряжения и трансформатора тока поступает на СБИС, где происходит ее аналого-цифровое преобразование. После этого, полученная цифровая информация проходит соответствующую программную обработку в микропроцессоре, который обеспечивает и координирует работу ПЗУ, ЖКИ и интерфейсов. Измерительный процесс носит характер непрерывного измерения сигналов, полученных с СБИС. Конструкция корпуса обеспечивает пыле- и влагозащиту электронного модуля.

2.4.3 Радиомодуль СИКОН-Колибри

Радиомодуль СИКОН-Колибри используется в качестве устройства приема-передачи данных в составе систем контроля и учета электроэнергии, автоматизированных систем диспетчерского управления и телемеханики, других автоматизированных систем сбора данных с объектов автоматизации. Радиомодуль предназначен для организации сбора информации со счетчиков электрической энергии, устройств сбора и передачи данных (УСПД) или других средств измерений посредством радиодоступа через сеть ZigBee.

Радиомодуль выполняет следующие основные функции:

1) прием/передача информации от счетчиков электрической энергии и других измерительных устройств, устройств сбора и передачи данных, имеющих интерфейс последовательной связи;

2) передача полученной информации по радиосети конечному узлу;

3) самоорганизация сети с топологией «MESH»: одно устройство является ведущим, остальные ведомыми;

4) конфигурирование (установка параметров) с помощью прикладного программного обеспечения через канал последовательной связи.

Для подключения внешних устройств радиомодуль имеет один последовательный канал связи. Интерфейс канала связи определяется модификацией радиомодуля из следующего ряда: интерфейс RS-232; интерфейс RS-485; интерфейс CAN; интерфейс RS-422.

Скорость работы последовательного канала связи задается программно из следующего ряда: 1200, 2400, 4800, 9600, 14400 бит/с.

Радиомодуль СИКОН-Колибри работает на одном из 16 каналов в диапазоне частот 2405-2480 МГц.

Мощность передатчика не превышает 100 мВт.

Чувствительность приемника составляет 97 дБм.

Максимальная скорость обмена в радиоканале равна 250 Кбит/с.

Волновое сопротивление нагрузки равно 50 Ом.

Напряжение электропитания радиомодуля СИКОН-Колибри определяется модификацией радиомодуля и выбирается равным:

1) 220 В переменного тока ±20% (176…264 В);

2) 5 В постоянного тока ±5% (4.75…5,25 В).

Потребляемая мощность радиомодуля СИКОН-Колибри не превышает 1 ВМ А.

Рабочие условия эксплуатации радиомодуля:

1) диапазон температур: от минус 10 до плюс 50 °С, в модификациях с расширенным диапазоном температур от минус 40 до плюс 60 °С;

2) относительная влажность воздуха при 25 °С: до 98%.

2.4.4 Контроллер СИКОН С110

Контроллер СИКОН С110 предназначен для применения на энергообъектах жилищно-коммунального хозяйства для организации вводного и поквартирного учета электроэнергии и мощности. Контроллер устанавливается в распределительных щитах.

Контроллер СИКОН С110 предназначен для измерения и многотарифного учета электрической энергии и мощности; сбора различной информации с многофункциональных счетчиков электрической энергии; обработки, хранения и передачи полученной информации на верхний уровень ИИС. Контроллер СИКОН С110 осуществляет также контроль состояния объекта автоматизации.

Контроллер выполняет следующие основные функции:

1) измерение и многотарифный учет электрической энергии и мощности;

2) сбор различной информации с многофункциональных счетчиков электрической энергии, имеющих цифровой интерфейс передачи данных;

3) обработка и хранение полученной информации;

4) сбор данных о состоянии средств измерений - счетчиков электрической энергии;

5) обеспечение «прозрачного» доступа к счетчикам электрической энергии;

6) регистрация изменения состояния объекта автоматизации (телесигнализация - «ТС»);

7) управление питанием внешнего модема (телеуправление - «ТУ»);

8) передача обработанной информации на верхний уровень ИИС по радиотелефонной связи стандарта GSM в режиме пакетной передачи данных с использованием технологии GPRS или в режиме канальной передачи данных с использованием технологии CSD (модемное соединение);

9) конфигурирование с помощью прикладного программного обеспечения дистанционно или локально через интерфейс RS-232;

10) измерение текущего времени и ведение календаря, с возможностью синхронизации времени при подключении к системе обеспечения единого времени;

11) синхронизация времени в подключенных контроллерах (УСПД) и счетчиках;

12) защита от несанкционированного доступа путем использования паролей и механической пломбы.

Основные технические характеристики контроллера:

* количество цифровых каналов учёта электроэнергии до 254;

* число временных тарифных зон -- 4;

* число последовательных интерфейсов -- 4;

* число линий ТС -- 4;

* хранение показаний счетчиков - 95 суток;

* наличие модификаций с модулем GSM/GPRS;

* организация комплексного учета энергоресурсов;

* поддержка широкого перечня приборов учета.

2.4.5 Контроллер СИКОН ТС65

Контроллер СИКОН ТС65 предназначен для использования в качестве устройства приема-передачи данных в составе распределенных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии, автоматизированных систем диспетчерского управления и телемеханики, в других автоматизированных системах сбора данных с удаленных объектов.

Контроллер СИКОН ТС65 выпускается в нескольких модификациях, которые различаются исполнением корпуса (температурным диапазоном эксплуатации), напряжением электропитания (исполнением модуля питания), количеством каналов и «ТУ», наличием поддержки сети Ethernet, лицензией на встроенное ПО.

К контроллеру СИКОН ТС65 на один канал допускается подключать устройства только одного типа. Максимальное количество опрашиваемых счетчиков электрической энергии контроллером СИКОН ТС65 определяется лицензией на встроенное ПО.

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает ведение текущего астрономического времени (секунды, минуты, часы) и календаря (число, месяц, год), учет зимнего и летнего времени с помощью энергонезависимых часов. Точность синхронизации системного времени от серверов точного времени в сети Интернет обычно не хуже ±0,5 с.

Сигналы каналов «COM1» и «COM2» (кроме «Ethernet») мультиплексированы на один интерфейсный разъем, у которого на разные группы клемм выведены различные интерфейсы. Ethernet интерфейс выведен на разъем «Ethernet» (RJ-45).

Скорость работы по последовательному интерфейсу Ethernet автоматически выбирается из следующих значений: 10 Мб/с, 100 Мб/с.

Каналы «ТС» предназначены для контроля состояния объекта автоматизации, контроля положения коммутационных аппаратов, контроля состояния схемы измерения на объекте и т.д. После получения сигнала о срабатывании датчика, контроллер СИКОН ТС65 передает данные об этом в цифровом виде на верхние уровни АИИС по радиотелефонной связи.

Параметры каналов «ТС»:

1) тип схемы подключения каналов «ТС»: с общим «плюсом»;

2) напряжение питания каналов «ТС»: 15 В;

3) токовый стабилизатор на каждый канал «ТС»: 10 мА;

4) ток, обозначающий срабатывания канала «ТС»: 6 мА;

5) максимальная длина линии связи до датчика типа «сухой контакт»: 3000 м, при погонном сопротивлении жил до 51 Ом/км и погонной емкости до 0,1 мкФ/км.

Контроллер СИКОН ТС65 всем событиям «ТС» присваивает метки времени.

Каналы «ТУ» предназначены для управления объектом путем включения/выключения выключателей, реле и других коммутационных аппаратов. Каждый канал «ТУ» имеет первичное реле с нормально замкнутыми и нормально разомкнутым выходами, что позволяет применять различные схемы управления.

Параметры каналов «ТУ»:

1) максимальное переменное напряжение коммутации: 250 В;

2) максимальный ток коммутации: 5 А (используется две группы выходных контактных пар, каждая на 5 А, для увеличения надежности срабатывания).

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает ввод и корректировку значений параметров настройки в оперативной памяти, с фиксацией времени корректировки. Для защиты от несанкционированного доступа предусмотрена программная защита от просмотра и изменений параметров контроллера СИКОН ТС65.

Программная защита заключается в использовании пароля, который необходимо ввести оператору для доступа к изменению параметров контроллера СИКОН ТС65.

В состав основных параметров настройки контроллер СИКОН ТС65 входят:

1) параметры последовательных интерфейсов;

2) параметры CSD и GPRS соединения;

3) текущее время, дата;

4) разрешение перехода на зимнее и летнее время;

5) пароль;

6) параметры протокола «Пирамида»;

7) параметры доступа к серверу сбора;

8) другие параметры настройки, расчетные соотношения и константы, определяемые программным обеспечением и индивидуальными особенностями контролируемого объекта.

Контроллер СИКОН ТС65 ведет собственный журнал событий. В состав служебных параметров, регистрируемых и хранимых в памяти контроллера СИКОН ТС65, входят следующие основные параметры (события):

1) включения и выключения питания: список 50 последних событий о пропадания (включения) питания контроллера СИКОН ТС65, с указанием времени и даты;

2) коррекция даты и системного времени: список 50 последних сообщений об изменениях даты и времени;

3) изменения базы данных параметров: список 50 последних сообщений об изменениях параметров настройки;

4) состояние каналов связи: события, установки и завершения GPRS и CSD соединений;

5) другие служебные и технологические параметры.

Служебные параметры, хранящиеся в памяти контроллера СИКОН ТС65, по запросу передаются на верхний уровень сбора информации (ЭВМ).

Контроллер СИКОН ТС65 обеспечивает автоматический переход в режим хранения информации при отключении питания и автоматический возврат в рабочий режим при восстановлении питания, с обеспечением сохранности всей имеющейся в памяти информации и непрерывности работы часов.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания 220 В:

1) напряжение переменного тока: 220±20% В (176…264 В);

2) частота: 50±1 Гц.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания 100 В:

1) напряжение переменного тока: 100±20% В (80…120 В);

2) частота: 50±1 Гц.

Электропитание контроллера СИКОН ТС65 в модификациях с блоком питания постоянного тока:

1)напряжение постоянного тока: =24 В в диапазоне от 15 до 36 В.

Потребляемая мощность контроллера СИКОН ТС65 в модификациях без каналов «ТС» и «ТУ» не превышает 12 В ?А, в остальных модификациях - не превышает 20 В ?А.

В базовое программное обеспечение контроллера СИКОН ТС65 входят две программы:

1) «Настройка сбора»;

2) «Оперативный сбор».

С помощью этих программ пользователь (оператор) имеет возможность настроить работу контроллера СИКОН ТС65 на конкретном объекте и обеспечить удаленный сбор основной информации об энергопотреблении, а также следить за состоянием контроллера СИКОН ТC65 и удаленного объекта.

Базовое программное обеспечение работает в операционной среде Microsoft Windows 2000 и более поздних версиях.

Минимальные системные требования к ЭВМ:

1) процессор: уровня Pentium III 800 МГц;

2) оперативная память: 256 Мб;

3) свободное место на жестком диске: 250 Мб.

Программа «Настройка сбора»

В программе создается вся необходимая информация о конфигурации, а именно:

1) список станций (контроллеров СИКОН ТС65) в системе;

2) маршруты доступа к станциям.

Эту информацию обязательно необходимо иметь перед началом работы. Информация, созданная в программе «Настройка сбора» записывается на жесткий диск ЭВМ.

Программа «Оперативный сбор»

Данная программа предназначена для настройки контроллера СИКОН ТС65 и просмотра текущих значений параметров (качество сигнала, статистика обмена и т.п.). Информация, которая создается, или используется, при работе с программой «Оперативный сбор» хранится в контроллерах СИКОН ТС65.

Перед началом работы необходимо ввести информацию о конфигурации устройств и маршрутов доступа к ним. Для этого предназначена программа «Настройка сбора».

2.5 Разработка алгоритмического обеспечения беспроводной информационно - измерительной системы учета энергоресурсов

В состав беспроводных информационно - измерительных систем (БИИС) входят устройства трех видов: интеллектуальные датчики (ИД) и их кластеры и центральный контроллер, координирующий работу сети.

Центральный контроллер организует и настраивает сеть; координирует работы входящих в нее блоков; выполняет сбор и конечную обработку измерительной информации, поступающей от ИД. Беспроводная передача данных с помощью радиолиний связи использует известную технологию Zigbee.

В дипломном проекте предлагается построить сеть, имеющую мозаичную структуру квадратных полей. Граф БИИСС, включающей центральный координатор ЦК и 34 узла сети, представлен на рисунок 2.10. Корнем графа является центральный контроллер ЦК, вокруг которого на трех стратах расположены узлы сети с номерами 1-34. Каждый узел содержит ретранслятор сообщений и кластер ИД, соединенный с ретранслятором беспроводной или проводной линией связи. Тонкими линиями помечены ребра графа, являющиеся радиолиниями передачи сообщений.



Рисунок. 2.10 Граф беспроводной сенсорной сети

Расстояние доступа r между соседними по диагоналям ретрансляторами сообщений обеспечивает надежную радиосвязь.

Рассмотрим подробно принципы работы алгоритма.

Пусть, имеется N приёмопередатающих устройств, расположенных на территории многоквартирного дома. Перед началом процесса самоорганизации все элементы сети, кроме базовой станции находятся в режиме приёма. Базовая станция начинает процесс организации сети по средствам отправки в радиоэфир широковещательного пакета инициализации.

На самом деле этот пакет инициализации для узла сети является предложением присоединиться к сети. После того, как узел получил это приглашение, он передает этот пакет инициализации далее. Но это только в том случае если этот узел не получал этот пакет ранее. Если узел уже получал пакет инициализации, то процесс ретрансляции приглашения заканчивается. При получении пакета инициализации, в памяти узлов создаются и хранятся таблицы маршрутизации, содержащие идентификационный номер сети, сетевые адреса центрального и родительского узла сети. Узел, от которого рассматриваемый узел получил пакет инициализации становится для него родительским. Когда пакет инициализации, получен непосредственно от базовой станции, то в таблице маршрутизации адреса родительского узла и базовой станции совпадают. Когда пакет инициализации был получен от ретранслятора, то родительским адресом будет адрес ретранслятора.

После получения пакета инициализации узел по прошествии некоторого времени посылает пакет подтверждения подключения к сети.

Все узлы, которые получили пакет подтверждения подключения к сети ретранслируют его своему родительскому узлу. Таким образом, на центральный узел поступят все пакеты подтверждения. Центральный узел, получая пакет подтверждения, производит действия по обработки пакета, м целью регистрации в сети нового подключенного узла. Когда идентификационный номер узла, отправившего пакет подтверждения, зарегистрирован на центральном узле, узел считается проинициализированным.

Процесс инициализации ограничен во времени. По прохождении времени инициализации базовая станция, основываясь на полученных данных из пакетов подтверждения, определяет систему возможных связей в сети. На этом процесс определения всех возможных связей в беспроводной сети завершён. Сформировавшийся режим назовем режимом ожидания.

Кроме определения системы связей в сети, алгоритм самоорганизации для каждого узла устанавливает маршрут, по которому этот узел может связаться с базовой станцией. Опрос ретрансляторов производится в соответствии с разработанным алгоритмом. Блок - схема алгоритма приведена на рисунке 2.11.



Рис. 2.11 Блок - схема алгоритма опроса элементов беспроводной информационно - измерительной системы

3. Экспериментальная часть

3.1 Тестирование разработанной ИИС в режиме отображения и хранения на ЭВМ управляющей компании получаемой информации

Перед началом непосредственного использования программы «Сервер опроса», следует создать рабочую конфигурацию сервера с помощью программы - конфигуратора PSConfig.exe, находящейся в папке вместе с другими компонентами «Сервер опроса».

Запустить на выполнение программу - конфигуратор можно одним из следующих способов:

- двойным нажатием левой клавиши мыши на иконке программы в любом файловом менеджере (например, «Проводник»);

- нажатием левой клавиши мыши на иконке программы «Конфигуратор сервера опроса», в меню, появляющемся при нажатии кнопки «Пуск» и выборе пункта меню «Программы».

После запуска программы - конфигуратора открывается её первое окно подключения к базе данных. Вид окна представлен на рис. 3.1

Рисунок 3.1 Окно подключения к БД программы-конфигуратора «Сервер опроса»

К моменту установки подключения к БД программы-конфигуратора «Сервер опроса», БД должна быть инсталлирована в системе на сервере БД под управлением СУБД MS SQL Server.

Поля ввода окна подключения к БД имеют следующее назначение:

- «Название сервера БД» - название экземпляра СУБД SQL Server.

- «Аутентификация» - режим аутентификации пользователя, устанавливающего соединение с БД. Если при установке MS SQL Server была установлена опция интеграции системы аутентификации MS SQL Server с системой аутентификации Windows, то необходимо установить опцию «Windows». Если при установке MS SQL Server была установлена опция смешанного режима аутентификации, то необходимо установить опцию «SQL Server»;

- «Логин» и «Пароль» - поля, требующие заполнения только для смешанного режима аутентификации. В случае, если установлен режима аутентификации «Windows», в качестве «логина» и «пароля» берутся соответствующие значения «логина» и «пароля» пользователя при входе в сеанс «Windows»;

- «Название БД» - название базы данных, полученное в результате инсталляции БД в СУБД MS SQL Server.

После ввода соответствующих значений параметров подключения к БД, следует нажать кнопку «Применить» для начала установки соединения с БД. Если соединение установилось успешно, программа открывает окно аутентификации администратора сервера опроса. При первом запуске программы-конфигуратора PSConfig, пароль администратора содержит пустое значение. При последующей работе с программой PSConfig, пароль можно установить, для ограничения доступа к системе других пользователей. Для продолжения работы программы-конфигуратора PSConfig следует нажать кнопку «Применить» в окне аутентификации администратора, после чего появится главное окно программы (рисунок 3.2).



Рисунок 3.2 Главное окно программы-конфигуратора «Сервер опроса»

Главное окно программы PSConfig представлено четырьмя вкладками:

3.1.1 Конфигурирование информационно - измерительной системы учета энергоресурсов для проведения тестирования

На данном этапе формируется общая иерархия энергосистемы. Определяются основные и дочерние уровни (группы).

Верхнюю часть окна структуры компонентов системы занимает главное меню. Меню содержит следующие управляющие элементы (кнопки):

При добавлении новой группы в редакторе параметров активного объекта энергосистемы задается имя объекта.

Концепция конфигурирования объектов энергосистемы средствами PSConfig, предполагает операции с объектами 3-х уровней (групп). Группировка объектов по уровням, так же необходима и для того, что бы облегчить поиск объектов в системе. Для создания новой группы на нужном уровне, необходимо выделить при помощи левой клавиши мыши уже существующую группу, в которую требуется добавить новую группу и нажать кнопку «Добавить группу». Удалить ненужную группу можно, выделив её при помощи левой клавиши мыши и нажав кнопку «Удалить группу». При выделении группы объектов в структуре компонентов энергосистемы, при помощи левой клавиши мыши, вложенные объекты группы будут отображены в детальном представлении уровня энергосистемы (в средней части окна).

В крупных системах с большим количеством объектов, поиск объектов является актуальной задачей. Для ее решения в системе можно воспользоваться кнопкой «Поиск объекта», для чего следует заполнить поле «название объекта». При этом название объекта не обязательно указывать полностью, достаточно указать несколько букв или цифр из названия объекта. Можно воспользоваться дополнительными параметрами поиска объекта. После ввода параметров поиска, следует нажать кнопку «Искать» для начала операции поиска. В результате поиска может быть найден один или несколько объектов, имеющих схожие названия или другие параметры поиска. Для перехода к объекту системы следует выделить нужный объект, в списке найденных объектов, при помощи левой клавиши мыши и нажать кнопку «Перейти к объекту».

Рисунок 3.3 Результаты поиска объектов программы-конфигуратора «Сервер опроса»

Основным этапом конфигурирования системы является добавление и описание объектов, таких как: точки учёта, контроллеры, трансформаторы, счётчики.

Для быстрого поиска добавленных объектов, можно использовать поиск объектов в текущей группе.

В центральной части вкладки «Конфигурация» находится продолжение главного меню и список объектов, являющихся дочерними по отношению объектам-группам, содержащее следующие управляющие кнопки:

Функции добавления-удаления используются для составления и изменения структуры энергосистемы. Для каждого объекта в редакторе параметров можно вводить значения специфических параметров объекта. Для ускорения ввода данных по объектам системы, а также для предоставления возможности производить специфические операции, такие как: замена счётчиков и трансформаторов на точке учёта, редактирование истории установки/снятия счётчика используется набор окон - «мастеров».

Для добавления точки учёта необходимо выделить объект-группу, в которую необходимо поместить точку, и вызвать окно мастера по кнопке «Добавить точку учёта». После этого откроется окно мастера конфигурации точки учёта, где последовательно заносятся значения параметров. Мастер конфигурации точки учёта предоставляет пользователю возможность ввода информации в три этапа.

На первом шаге мастера конфигурации точки учёта (рисунок 3.4) заносятся такие значения параметров как:

- «Наименование» - Точке учёта присваивается наименование, которое фигурирует в отчётах. По умолчанию присваивается имя «Точка учёта»;

- «Вхождение в баланс» - Любая точка учёта может использоваться при построении балансового отчёта по группе точек. При этом она может входить в баланс с положительным или отрицательным знаком. Если точка учёта не будет входить в баланс, следует установить значение «нет», что соответствует значению по умолчанию;

Рисунок 3.4 Первый этап мастера конфигурации точки учёта

- «Доля потребления, %» - Используется в случаях, когда один прибор учёта «обслуживает» несколько групп потребителей и для каждой группы потребителей известен процент потребления. По умолчанию значение равно 100 процентам;

- «Опрос» - Этот параметр используется для включения точки учёта в опрос. Если значение параметра помечено маркером, то точка учёта будет включается в опрос, если не помечено, то не включается;

- «Примечания» - в значение этого параметра могут добавляться заметки о состоянии прибора учёта;

- «Учёт потерь» - Параметр может принимать три значения «прибавлять», «вычитать» и «не учитывать». В случае необходимости автоматического учёта потерь при составлении отчётов следует указать одно из первых двух значений параметра; По умолчанию учёт потерь отключен;

- «Потери %» - В данный параметр вводится процент потерь, учитываемых при составлении отчётов. Данная опция работает, только если выбран тип учёта потерь.

На первом этапе мастера конфигурирования точки учёта необходимо указать тип прибора учёта.

Для перехода к следующему этапу - кнопка «Далее»

На втором этапе параметры разделены на три группы: «Учитываемые показания», «Показания на момент установки» и параметры счетчика.

Группа «Учитываемые показания» определяет, какие показания будут считываться с точки учёта при проведении опроса. Можно выбрать сразу все показания или отменить все с помощью соответствующих кнопок: «Выбрать все» и «Снять все».

В группе «Показания прибора на момент установки» заносятся параметры показания прибора учёта на момент установки. По умолчанию все значения показаний устанавливаемого прибора равны 0. Установочные параметры используются системой для построения отчётов о потреблении за период времени.

Группа параметры счетчика имеет следующие поля для ввода значений:

- «Наименование» - По умолчанию соответствует наименованию типа прибора учёта;

- «Серийный номер» - вводится значение серийного номера прибора учёта (необязательный параметр);

- «Сетевой адрес» - вводится значение сетевого адреса прибора учёта.

- «Дата поверки» - дата последней поверки прибора учёта (необязательный параметр). По умолчанию ставится дата добавления точки учёта. Для изменения даты вызывается «календарь», в котором можно выбрать нужную дату.

- «Примечание» - в значение данного параметра можно ввести заметки о состоянии прибора учёта или ввести информацию, используемую при построении специфических отчётов;

- «Интерфейс» - параметр определяет, подключен прибор учета по проводному интерфейсу или по радиоканалу;

- «Дата установки» - дата установки прибора на точку учёта. По умолчанию указывается дата добавления точки учёта. При построении отчётов нельзя получить показания прибора за дату более раннюю, чем дата установки счётчика.

- «Время установки» - время установки прибора на точку учёта. По умолчанию указывается время добавления точки учёта.

После ввода всех данных при добавлении точки учёта, для завершения работы мастера и сохранения введённых параметров следует нажать кнопку «Готово».

При выборе точки учёта в списке объектов, в редакторе параметров активного объекта можно менять ряд значений, введенных посредством мастера.

Трёх уровневая концепция предполагает наличие контроллера в топологии объектов системы.

Идеология работы с контроллерами в системе заключается в следующем: объект системы - контроллер должен быть включён в любую группу объектов (красную, синюю или фиолетовую). Одна группа может содержать не более одного контроллера. Если создана структура групп объектов, содержащая более одного уровня, то на каждом из уровней может находиться не более одного контроллера. Система будет соотносить точки учёта, расположенные в группах с ближайшим контроллером. Объект - контроллер содержит свойства, посредством которых система создаёт канал связи с физическим контроллером для опроса его данных.

Контроллер можно добавить в группу с помощью управляющей кнопки «Добавить контроллер». При выборе контроллера в списке объектов в редакторе свойств активного объекта можно ввести значения следующих параметров:

- «Наименование» - наименование контроллера. По умолчанию значение - «контроллер» (необязательный параметр);

- «Серийный номер» - значение серийного номера контроллера. По умолчанию стоит значение 0 (необязательный параметр);

- «Примечание» - в значение этого параметра добавляются заметки о состоянии прибора (необязательный параметр);

- «TCP порт» - номер TCP порта, для организации канала связи с физическим контроллером посредством ПО «Сервер каналов» через интерфейс TCP/IP (обязательный параметр);

- «IP - адрес» - IP адрес, для организации канала связи с физическим контроллером посредством ПО «Сервер каналов» через интерфейс TCP/IP (обязательный параметр).

Для отображения в системе технологической операции - замены приборов учёта и трансформаторов в точке учёта электроэнергии, предусмотрены специальные «мастера»:

- «Мастер замены счётчика»

- «Мастер замены трансформатора тока»

- «Мастер замены трансформатора напряжения»

Для вызова окна соответствующего мастера необходимо нажать одноимённую кнопку.

Мастер замены прибора учёта состоит из двух последовательных этапов. На первом этапе в левой части мастера выводятся данные об установленном приборе учёта.

В правой части окна мастера вводятся параметры нового счётчика. Для «старого» счётчика важным параметром, который необходимо правильно заполнить (в соответствии с актом замены) является дата и время снятия. Для нового счётчика все параметры являются одинаково актуальными. Действия по замене приборов учёта будут зафиксированы в истории установки/снятия счётчиков в точке учёта, и будут влиять на отчёты по показаниям приборов, построенные за период времени, в который попадет операция по замене. Даты и времена установки/снятия приборов учёта можно будет впоследствии при необходимости изменить, при помощи мастера истории установки/снятия приборов.

Значения параметров: «Дата снятия» и «Время снятия», не должны быть более ранними, чем значения: «Дата установки» и «Время установки».

Если значения параметров «Дата установки» и «Время установки» нового вводятся более ранними, чем значения «Дата снятия» и «Время снятия» снимаемого прибора на экран выводится сообщение «Новый интервал времени работы прибора пересекается с временным интервалом работы другого прибора». После чего значения «Дата установки» и «Время установки» сбрасываются на текущие дату и время.

На втором шаге мастера замены приборов учёта (рисунок 3.5) можно ввести значения показаний приборов (старого и нового) на момент снятия/установки соответственно. Ввод данных параметров можно опустить, однако отчёты, попадающие на временной интервал в который происходила замена приборов, может содержать большие интервалы «неучётного» времени.

В левой части окна мастера выбираются учитываемые показания нового прибора. Имеется возможность выбрать все показания либо отменить выбор всех показаний, при необходимости можно выбрать нужные показания, которые будет учитывать новый прибор. В группе «Показания прибора на момент установки» заносятся значения параметров показания прибора по четырем тарифам на момент установки. По умолчанию все значения показаний устанавливаемого прибора равны 0. В правой части мастера отображены значения показаний старого прибора на момент снятия.

После ввода всех данных при замене прибора учёта, для завершения мастера - кнопка «Готово».

Рисунок 3.5 Второй этап мастера замены приборы

Для отображения в системе технологической операции по замене трансформатора тока вызывается окно мастера «Замена трансформатора». Мастер появляется после нажатия кнопки «Замена трансформатора тока». При этом необходимо производить операции и действия подобные, описанным выше, действиям при замене счетчика.

3.1.2 Тестирование информационно - измерительной системы в режиме «Опрос»

Вкладка «Опрос» (рисунок 3.6), используется для формирования расписаний и заданий на опрос показаний приборов учёта. После выполнения задания на опрос, показания, полученные в ходе опроса, сохраняются в базе данных в точке учёта. В последствии, на основе сохраненных в базе данных значений строятся отчеты. Вкладка состоит из двух основных частей:

- Список заданий на опрос (левая часть окна вкладки «Опрос»);

- Редактор параметров задания (правая часть окна вкладки «Опрос»).

Верхнюю часть окна вкладки «Опрос» занимает кнопочное меню. Меню содержит следующие управляющие элементы (кнопки):

Рисунок 3.6 Вкладка «Опрос» программы-конфигуратора «Сервер опроса»

Для удобства просмотра списка заданий можно выбрать один из четырех видов отображения: плитка, значки, список, таблица. Тип отображения выбирается при помощи управляющей кнопки «Вид списка объекта». В списке заданий на опрос отображаются наименования и тип заданий.

«Конфигуратор опроса» позволяет произвести быстрый поиск заданий в списке. Поиск производится аналогично поиску объектов вкладки «Конфигурация».

Для удаления задания необходимо выделить объект в списке и нажать кнопку «Удалить объект». Если требуется удалить несколько заданий, следует выделить самое нижнее в списке удаляемое задание и несколько раз нажать кнопку «Удалить объект». При таком способе удаления объектов курсор текущего задания будет автоматически перемещаться вверх на одну позицию после удаления очередного задания.

Для создания нового задания необходимо воспользоваться управляющей кнопкой «Создать задание на опрос». Тип задания выбирается из выпадающего списка. Конфигуратор сервера опроса позволяет создавать следующие типы заданий:



После выбора типа задания появляется окно мастера «Конфигурирования опроса» (рисунок 3.7):

Окно мастера состоит их трех частей:

- Иерархическое «древовидное» представление структуры объектов энергосистемы (левая часть окна «Конфигурирование опроса»);

- Список объектов и их тип, включенных в задание на опрос (средняя часть окна «Конфигурирование опроса»);

- Редактор параметров задания на опрос (правая часть окна «Конфигурирование опроса»).

Рисунок 3.7 Конфигурирования опроса «Чтение показаний»

Для конфигурирования задания необходимо выполнить следующие операции:

- Сформировать список опрашиваемых объектов;

- Установить значения параметров задания;

- Установить показания, которые должны быть считаны в ходе выполнения задания;

- Указать имя ПК с которого предполагается выполнять данное задание;

Кнопочное меню левой части окна мастера содержит следующие управляющие элементы:

Для формирования списка объектов опроса нужно выделить объект в дереве объектов и нажать кнопку «Добавить объект в опрос». В качестве объёкта опроса может быть: «конфигурация», «группа объектов», «контроллер» или «точка учёта». Список опрашиваемых объектов может содержать любое количество объектов перечисленного типа.

Средняя часть окна «Конфигурирование опроса» представляет собой список выбранных для опроса объектов.

В правой части окна «Конфигурирование опроса» расположен редактор параметров задания. Ряд заданий имеют индивидуальные параметры, характерные только для своего типа.

Однако имеется ряд параметров, идентичных для всех типов заданий:

- «Наименование» - содержит наименование задания. По умолчанию ставится тип задания (необязательный параметр);

- «Активность» - если значение данного параметра отмечено маркером, то задание будет отображаться в списке сервера опросов и готово к выполнению. Если значение не отмечено маркером, то задание будет пассивно присутствовать в системе и его нельзя будет запустить на выполнение.

- «ПК Опроса» - содержит имя ПК, с которого будет выполняться задание на опрос сервером опроса. Концепция организации системы ориентирована на распределение функций, требовательных к ресурсам ПК между несколькими копиями модулей системы загруженных на различных ПК локальной сети.

Индивидуальные параметры, используемые в задание типа «Чтение показаний»:

- «Учитываемые показания» - список параметров используется для заданий на считывание показаний. Концепция конфигуратора сервера опроса по работе с данным списком параметров следующая: Точки учёта, являющиеся объектами опроса, включают приборы учёта. При конфигурировании точки учёта для счётчиков задаётся набор показаний, который сервер опроса может считать с данного прибора. При формировании списка объектов опроса в мастере заданий, множество показаний всех приборов учёта, косвенно являющихся объектами опроса объединяется. Пользователь может урезать объединённый список показаний, считываемых при опросе, манипулируя маркерами показаний и выбрать для считывания тарифы, которые ему нужны. Показания делятся на мгновенные и показания на начало месяца.

Индивидуальные параметры, используемые в задание типа «Запись тарифного расписания»:

- «Категория потребителей» - может принимать значения от 0 до 99. Устанавливает значение категории потребителей, для которых записывается тарифное расписание. По умолчанию значение категория потребителей равна 0. Для записи тарифного расписания на выбранные счетчики необходимо задать категорию потребителей отличную от остальных счетчиков.

- «Смена категории» - маркер используется, если необходимо перед записью тарифного расписания сменить категорию, как описано в предыдущем примере.

Если же категорию потребителей менять не требуется, то маркер не ставится.

- «Индикация тарифов» - количество тарифов, которые будут отображаться на экране счетчика.

- «Один тариф» - маркер ставится, когда используется только один тариф.

- «Каждый день» - маркер ставится в том случае если тарифное расписание будет одинаковым на каждый день. Алгоритм формирования тарифного расписания таков, что необходимо составить расписание по сезонам для определенных дней.

В системе предусмотрены следующие типы дней: будни, субботы, воскресенья, праздники. Необходимо составить расписание по всем типам дней на каждый из 4 сезонов. Для облегчения задачи составления тарифного расписания используется маркер «Каждый день». При использовании маркера достаточно составить расписание на сезон-зима, дни-будни. Тарифное расписание остальных дней будет соответствовать заданному расписанию зима-будни.

Если не используется маркер «Каждый день», то необходимо произвести конфигурацию параметров на каждый сезон и на каждый тип дня, а именно зима-будни, зима-суббота, зима воскресенье, зима-праздники, весна-будни, весна-суббота, весна-воскресенье, весна-праздники, лето-будни, лето-суббота, лето-воскресенье, лето-праздники, осень-будни, осень-суббота, осень-воскресенье, осень-праздники

Индивидуальные параметры, используемые в задание типа «Установка лимита мощности»:

- «Лимит мощности, Вт» - Устанавливаемый порог мощности для потребителя. Значение должно быть кратным 100 и не превышать 51100. Значение 0 означает отсутствие порога мощности.

Параметры «Категория потребителей» и «Смена категории» идентичны параметрам, которые используются в задании типа «Запись тарифного расписания»

Для завершения конфигурирования задания и применения значений всех параметров следует нажать кнопку «Готово». Если при конфигурации не был добавлен ни один объект учёта, то появляется окно предупреждения.

Если не введен компьютер, с которого производится опрос, на экран выводится также окно предупреждения.

Для редактирования параметров задания можно вернуться к мастеру задания. Для этого следует выделить при помощи мыши нужное задание и нажать кнопку «Редактировать опрос».

Для любого задания можно создать расписание, которое позволит выполнять задание автоматически в нужное время с нужной дискретностью. Расписание сохраняется в БД системы.

Для вызова окна мастера составления расписаний нужно выделить объект задания при помощи мыши и нажать кнопку «Расписание опроса».

Окно «Расписание опроса» состоит из следующих частей:

- Ось времени (левая часть окна «Расписание опроса»);

- Поле расписания (средняя часть окна «Расписание опроса»);

- Календарь (правая часть окна «Расписание опроса»).

Для пояснения работы с мастером расписаний введём термин «событие». Под событием понимается совершение действия (выполнение задания), которое должно происходить в нужную дату и время.

Поле расписания состоит из событий, привязанных к определенной дате и времени. Поле расписания используется для наглядного отображения группы событий в указанном интервале времени. В верхней части расписания событий указано название задания на опрос. В зависимости от указанного типа временного интервала, события отображаются за день, за неделю, за месяц. Вид временного интервала настраивается с помощью управляющих кнопок, расположенных под календарем событий:

Если маркер «Ось времени» установлен, то каждое событие отображается в строке времени и в столбце даты наступления события. При снятом маркере «Ось времени» в отображении события кроме названия и значка указывается период времени, в течении которого будет производиться опро. Дата выполнения в этом случае представляет собой отдельную ячейку.

События в списке располагаются соответственно времени их наступления в хронологическом порядке, т.е. в начале списка располагаются более ранние события, в конце списка более поздние. При наведении курсора мыши на событие отображается время наступления события и его название.

Конфигуратор сервера опроса позволяет создавать события трех видов:

Для перехода к определенной дате можно вызвать контекстное меню с помощью нажатия правой клавиши мыши и выбрать пункт меню «Перейти на указанную дату…», после чего появляется диалоговое окно «Перейти к дате», где можно указать нужную дату, а также вид расписания:

- «Календарь дней» - расписание событий за день с осью времени;

- «Календарь недель» - расписание событий за неделю без оси времени;

- «Календарь месяцев» - расписание событий за месяц без оси времени;

- «Календарь рабочих дней» - расписание событий за неделю с осью времени.

Выбор месяца в календаре осуществляется при вызове меню по нажатию и удержанию правой клавиши мыши на названии месяца или при помощи кнопок-стрелок вправо и влево, находящихся над календарем событий.

В календаре событий жирным шрифтом отмечены дни, в которые присутствуют события. Выделенным желтым цветом отмечаются дни, которые отображаются в средней части окна в расписании событий

Вид расписания можно настроить с помощью календаря событий. Добавление событий осуществляется при помощи мастера событий, который может быть вызван двумя способами. Первый способ: двойным нажатием левой клавиши мыши по оси времени или по полю расписания. Второй способ: вызов контекстного меню правой клавишей и выбор пункта меню «Новое событие» либо «Новое периодическое событие».

В окне мастера событий вводятся следующие параметры:

- «Название события» - наименование события, которое будет отображаться в расписании;

- «Начало» - дата и время события.

Параметры, вводимые в окне мастера, разделены на три группы:

- «Настройки периода» - Данный параметр определяет, как часто будет происходить событие (ежедневно, еженедельно, ежемесячно). Для ежедневных событий настраивается количество дней, через которое будет происходить событие.

- «Дата периодического события» - Выбирается дата начала события и дата окончания события. Если у события нет даты окончания, то выбирается соответствующий пункт «нет даты окончания»;

- «Время события» - Выбирается время начала события. Если требуется вызов события несколько раз в сутки, то настраивается периодичность в течение суток.

Для этого выбирается время начала, время окончания периода и интервал в часах либо минутах.

Описание периодичности события заканчивается нажатием кнопки «Применить». После чего в окне мастера событий будут отображены заданные параметры периодичности.

Отмена создания события осуществляется кнопкой «Отменить». Результатом добавления события будет отображение его в расписании и отметка в календаре жирным шрифтом дня вызова события.

Однократные события редактируются при вызове мастера событий двойным нажатием левой клавиши мыши по отображению события в поле расписания. Мастер позволяет изменять название, дату и время начала события. С помощью мастера однократное событие можно сделать многократным, задав ему свойства периодичности.

Периодическое событие состоит из серии однократных событий. При вызове мастера сначала появляется диалоговое окно, в котором производится выбор редактирования серий событий либо редактирование данного события.

Если при редактировании периодического события выбирается опция «открыть серию событий», при этом в серии имеет место выделенное событие, и меняются параметры периодичности, то выделенное событие включается в серию, и происходят события, описанные выше.

3.1.3 Тестирование информационно - измерительной системы в режиме «Отчёты»

Вкладка отчётов состоит из 2-х дополнительных вкладок: «Пользователи» и «Конфигурация отчётов».

Концепция развития функциональных возможностей системы «Микрон» предполагает реализацию возможности ограничения доступа к данным со стороны пользователей системы.

Такая функциональность предполагает ввод в систему нескольких пользователей, каждому из которых будут доступны только определённые администратором системы отчёты для просмотра показаний приборов учёта. Каждый отчёт, создаваемый администратором системы должен быть связан с конкретным пользователем или группой пользователей. Пользователи отчёта должны быть определены до момента создания отчёта.

Для создания пользователей необходимо перейти на внутреннюю вкладку «Пользователи» вкладки «Отчёты» (рисунок 3.8). Кнопочное меню вкладки «Пользователи» состоит из следующих элементов:

Рисунок 3.8 Вкладка «Пользователи»

Для добавления нового пользователя следует нажать кнопку «Добавить пользователя». После чего в списке пользователей появиться новая запись с параметрами по умолчанию.

Каждый пользователь отчётов характеризуется следующими параметрами:

- «Имя» - имя пользователя, которое в последствии нужно будет вводить для построения отчётов, разрешённых для данного пользователя;

- «Пароль» - пароль пользователя, который в последствии нужно будет вводить для построения отчётов, разрешённых для данного пользователя;