SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Автоматизированная интеллектуальная система SmartVoyager FX868

Статья посвящена новой разработке компании «Телеофис» – беспроводной системе сбора и передачи данных, построенной на базе радиомодема SmartVoyager FX868. Описаны особенности построения системы, ее функ­циональность и преимущества.

ОАО «Телеофис», г. Москва

Teleofis-stamp.png

Компания «Телеофис» известна своими разработками GSM-оборудования для диспетчеризации. Сегодня фирма представляет новый продукт – беспроводную систему сбора и передачи данных АИТС SmartVoyager FX868.

С самого начала разработчики ставили перед собой задачу создать интеллектуальную, легкую в настройке систему беспроводного сбора данных, которая бы послужила альтернативой существующим решениям на базе GSM и PLC-технологий. Эта задача была успешно выполнена, и в результате появилась автоматизированная интеллектуальная телематическая система (АИТС) SmartVoyager FX868.

Было сформулировано несколько обязательных требований к системе, которые специалисты «Телеофиса» учли при разработке:
- использование бесплатного нелицензируемого радиодиапазона;
- отказ от частоты 2,4 ГГц ввиду большой загруженности диапазона и сильного затухания радиосигнала при прохождении через строительные конструкции зданий;
- применение технологии самоорганизующейся сети;
- наличие в каждом узле сети архива собранных им данных с приборов учета;
- возможность использования различных физических каналов для передачи на сервер базы данных, а именно Ethernet, GPRS, 3G и RS‑232;
- возможность поддержки протоколов различных приборов учета для их прямого опроса по последовательным интерфейсам;
- обязательная поддержка работы с телеметрическими (импульсными) выходами приборов учета для подключения простых или устаревших приборов;
- расширенный температурный диапазон для установки оборудования вне зданий.

Созданная система полностью удовлетворяет этим требованиям.


Радиомодем SmartVoyager FX868

Основным узлом системы является УСПД-радиомодем SmartVoyager FX868. Это устройство беспроводного сбора и передачи данных предназначено для установки на стационарных объектах в составе единой беспроводной телематической системы с целью автоматического считывания показаний приборов учета энергоресурсов, хранения и передачи полученных данных в удаленный диспетчерский пункт по тому каналу связи, который соответствует системе данной модификации (GPRS, 3G, Ethernet или RS‑232). Локальная передача данных осуществляется устройством с помощью само­организующейся радиосети.

SmartVoyager FX868 можно с успехом применять для сбора показаний со счетчиков электроэнергии, тепла, воды, газа, а также для передачи данных с любых устройств и датчиков, входящих в телематическую систему конкретного объекта автоматизации.

Ris.png

Рис. УСПД-радиомодем SmartVoyager FX868

Допускается установка устройства как внутри, так и снаружи жилых домов, офисов, промышленных помещений и других стационарных объектов.


Основные функции устройства

- Синхронизация значения внутреннего счетчика устройства с фактическими показаниями счетчика энергоресурсов (выполняется при установке для каждого из 4 каналов);
- считывание приращения показаний счетчика энергоресурсов через импульсный телематический выход (4 независимых канала);
- запись текущего синхронизированного значения показаний счетчика в энергонезависимую память по событию (в том числе по времени);
- передача накопленных в энергонезависимой памяти данных посредством самоорганизующейся Mesh-радиосети в единый локальный ретрансляционный узел (координатор сети FX868‑С2);
- ретрансляция полученных посредством Mesh-сети данных в диспетчерский пункт с использованием внешнего или внутреннего GPRS-модема или интерфейса Ethernet;
- синхронизация времени внутри Mesh-сети;
- автоматическое ограничение нагрузки по заданному алгоритму с помощью встроенных силовых реле (2 канала);
- считывание показаний со счетчиков энергоресурсов с цифровым интерфейсом (RS‑232 или RS‑485 – по исполнению);
- организация прозрачного радиоканала;
- прием и исполнение команд со стороны диспетчерского центра;
- изменение параметров конфигурации;
- включение/выключение силовых выходов (2 канала);
- чтение данных из журнала.


Дополнительные функции устройства

- Обновление собственного программного обеспечения посредством радиосети или цифрового интерфейса;
- исключение несанкционированного доступа к хранимым данным и параметрам настройки;
- шифрование данных при передаче;
- передача сервисной информации на диспетчерский центр;
- сохранение текущего времени при отключении питания;
- светодиодная индикация режимов работы;
- автоматическое восстановление собственного программного обеспечения при его сбое;
- плановый систематический перезапуск;
- аварийный перезапуск в случае программного сбоя.

Совокупность устройств FX868 образует на объекте единую беспроводную транспортную инфраструктуру для передачи информации от различных систем жизнеобеспечения, охраны, энергоснабжения и т. д. Каждое устройство может служить ретранслятором данных для других устройств.

Мастером радиосети является координатор (FX868‑Cх), он же в общем случае служит центральным узлом сбора данных. Каждая отдельная радиосеть состоит из множества оконечных устройств (FX868‑Mх) и единственного координатора (FX868‑Cх).


Построение системы диспетчеризации на примере частного жилого сектора

Учет в частном жилом секторе – одна из актуальных задач учета электроэнергии. Существует ряд эффективных технологий построения автоматизированной диспетчеризации, к ним можно отнести уже известные технологии GSM и PLC. К сожалению, они не лишены некоторых недостатков. При построении систем на базе технологии передачи данных по электропроводке (PLC) изношенные линии электроснабжения часто не позволяют достичь желаемого эффекта и обеспечить диспетчеризацию приборов учета. Диспетчеризация по GSM приводит к дополнительным затратам на обслуживание трафика данных и оплату счетов сотовых операторов.

Радиоканал в этом случае выглядит привлекательнее, потому что способен обеспечить устойчивую и бесплатную связь для передачи данных. При этом можно точно оценить качество прохождения сигнала между соседними точками, а при использовании самоорганизующейся сети снизить трудозатраты на инсталляцию и установку системы.

В России в целях телеметрии и сбора данных разрешено применять радиооборудование, работающее на частоте 869 МГц при допустимой мощности передатчика не более 25 мВт, без оформления разрешений ГКРЧ и выделения частот (подробнее на сайте Радиомодем.рф).

Автоматизированная интеллектуальная телематическая система SmartVoyager FX868 работает в рамках разрешенных характеристик, что избавляет от необходимости получать разрешение на использование частоты и оборудования. Входящие в состав системы интеллектуальные радиомодемы являются устройствами сбора и передачи данных и обеспечивают прием, архивное хранение и передачу показаний подключенных приборов учета.

Диспетчеризация на базе АИТС SmartVoyager FX868 позволяет:
- автоматизировать учет потреб­ления электроэнергии, тепла, воды, газа;
- свести баланс по потреблению;
- визуализировать полученные данные в виде веб-страницы или текстового отчета;
- импортировать полученные данные в системы автоматизированной обработки данных: системы учета сбытовой организации, 1С, АСКУЭ, SCADA.

Типовой узел учета содержит:
- прибор учета с телеметрическим выходом либо с последовательным интерфейсом;
- УСПД SmartVoyager FX868;
- расцепитель нагрузки (контактор) (устанавливается при необходимости).

УСПД может быть подключено как к старым или простым приборам учета с телеметрическим выходом, так и к современным, имеющим цифровой последовательный интерфейс RS‑232 или RS‑485.

Расцепитель нагрузки управляется УСПД и применяется в тех случаях, когда необходимо ограничить потребителя по превышению выделенной мощности, либо в случае принятия мер по отключению (ограничению) потребителя при задолженности по оплате электроэнергии.

Рабочее расстояние между соседними узлами сети при применении стандартных антенн 1dB составляет до 500 м на открытой местности и до 2,5 км при использовании усиленных антенн.


Диспетчеризация многоквартирного дома

При установке системы SmartVoyager создается распределенная радиосеть с автоматической маршрутизацией данных и режимом ретрансляции пакетов для удаленных УСПД. Собранные данные поступают в координатор сети и затем передаются в базу данных по Интернету. Иногда сервер базы данных может находиться прямо на объекте диспетчеризации, при этом координатор сети подключается непосредственно к серверу и передает ему данные через последовательный порт RS‑232.

Подключение квартирных приборов к УСПД может осуществляться несколькими способами:
- через телеметрический выход;
- с помощью интерфейса RS‑232;
- с помощью интерфейса RS‑485.

УСПД SmartVoyager FX868 имеет 4 цифровых счетных входа для подключения телеметрических выходов приборов учета, что позволяет применить одно УСПД для диспетчеризации 4 квартир, а это существенно снижает смету затрат на инсталляцию системы.

Подсоединение через интерфейс RS‑485 позволяет подключить до 32 приборов учета, в этом случае есть возможность снизить издержки, подключив целый подъезд к одному модему. Однако тогда увеличивается время монтажа и возрастает стоимость проекта из-за работ по прокладке кабеля RS‑485 между этажами.

Подключение через интерфейс RS‑232 позволяет подключить один прибор учета и таким образом интегрировать его показания в систему диспетчеризации объекта.

УСПД SmartVoyager FX868 может применяться не только для сбора данных, но и как элемент системы управления исполнительными устройствами, например, для ограничения нагрузки потребителя, отключения за неуплату, управления домовым и придомовым освещением.


Заключение

В процессе создания системы было разработано значительное количество новых технологических решений и интеллектуальных алгоритмов работы радиосети. Было создано программное обеспечение сервера баз данных, которое, кроме прямого накопления полученных данных, позволяет создавать различные выгрузки данных в требуемых форматах прикладных программ верхнего уровня, например XML 80020, ASQ, 1C, поддерживает передачу данных по e‑mail, HTTP, FTP и TCP, конвертирует данные из протоколов производителей. Подготовлено решение для визуализации полученных данных через веб-интерфейс.

Оборудование было протестировано и продолжает тестироваться на нескольких площадках в Москве, Подмосковье, Волгоградской области и Краснодарском крае. Запущенные и постоянно работающие объекты диспетчеризации с момента установки системы показали надежную работу, возможность использования оборудования вне зданий и, кроме того, превысили расчетную дальность, которая с применением специализированных антенн составила более 2,5 км на открытой местности.

Разработка длилась более 1,5 лет, и компания рада сообщить, что в конце 2012 года основной функционал системы был готов к применению на объектах диспетчеризации и автоматизации. Далее система будет расширяться и наращивать функционал по пожеланиям и отзывам клиентов и партнеров.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(44)_2013

ОАО «Телеофис», г. Москва,
тел.: (800) 200-5895,
e‑mail: post@teleofis.ru,
www.TELEOFIS.ru