Принцыпы проектирования системы домашней телеметрии

к.т.н., доц. Швыдкий В.В., магистр Записочный И.В

Черкасский государственный технологический университет

Принцыпы проектирования системы домашней телеметрии.

Введение. Система желищно-комунального хозяйства сложилась за многие годы, как государственная, принципиально не рыночная система. С приходом рыночных отношений появилась острая необходимость в ее преобразовании из объекта жизнеобеспечения населения в объект обычной предпринимательской деятельности. Это значит, что предприятия желищно-комунального хозяйства должны стать рентабельными и регулироваться рыночными отношениями. В рыночных условиях этап реализации ресурсов (газа, воды, тепла, электрической энергии) является ключевым как для производителя, так и для потребителя. Для производителя необходимо определиться, сколько и по какой цене отпущено ресурса потребителю и как произведена его оплата. Для потребителя – фактическая стоимость данного ресурса. На сегодняшний день сложилась достаточно серьезная ситуация с расчетами населения за потребленные ресурсы.

Постановка задачи. Настоящая работа устанавливает основные параметры и характеристики систем домашней телеметрии с позиций систем массового обслуживания.

Решение задачи. Для решения поставленной задачи, прежде всего надо ответить на следующие вопросы:

-какая среда будет использована для переноса блока данных;

-какой объем информации будет передаваться в сети;

-какая периодичность доставки.

Отметим, как очевидное, что если для переноса блока данных использовать специально создаваемые линии и цепи связи (например, физические пары проводов или радиолинии), то такая система не будет жизнеспособной в связи с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Единственный приемлемый вариант – использовать сеть электропитания, по меньшей мере на участке «потребитель – домовая подстанция». С учетом сказанного топология сети и ее структура могут быть представлены в виде, приведенном на рис.1. В соответствии с предлагаемой структурой СДТ абонентские терминалы включаются группами по N абонентов в домовую сеть электропитания.

Блоки данных от каждой группы терминалов доставляются на трансформаторную подстанциюТП1 Это есть нижний по иерархии участок сети или канал коллективного пользования, который образует систему массового обслуживания (СМО) нижнего уровня иерархии. Верхний по иерархии уровень СДТ образован участком ТП1-ТП2. В ТП2 происходит укрупнение объема информационного потока от нескольких тысяч потребителей до нескольких десятков тысяч потребителей. В зависимости от конкретных условий населенного пункта таких уровней иерархии может быть несколько, при этом следующие, более высокие уровни иерархии организованы по топологии «звезда» с главным узлом в центре сбора и первичной обработки данных (ЦСОД). Если на нижнем уровне иерархии сети экономичный канал – канал коллективного пользования в сети электропитания, то участки более высокого уровня иерархии могут быть организованы как в сети электропитания, так и в линиях телефонной сети, в зависимости от технико-экономических условий конкретного населенного пункта. Очевидно, что на каком то уровне иерархии сети телеметрическая информация должна быть извлечена из сети электропитания и по телефонным цепям доставлена в центральный компьютер ЦСОД. Суть первичной обработки заключается в том, что центральный компьютер, «привязывает» полученные данные к реальному времени, переформатирует принятые данные по видам ресурсов и передает эти данные производителю ресурса.

В системе домашней телеметрии информационный поток однонаправленный, что в принципе позволяет:

- не создавать в среде транспортировки данных «обратный» канал;

- исключить из состава домашнего терминала приемное устройство.

Исключение из СДТ обратного канала и приемного устройства из терминала существенно упрощает СДТ в целом и абонентский терминал в частности, снижает капитальные и эксплуатационные затраты и повышает надежность. Вместе с тем, исключение из системы обратного канала и приемного устройства из терминала исключает возможность:

- использования общепринятого метода случайного доступа к каналу коллективного пользования;

- исправления ошибок путем переспроса блоков с ошибкой в данных.

Отметим, что для коррекции ошибок можно использовать коды с «прямым» исправлением ошибок или обеспечить режим работы с «грязной» лентой. Работа с «грязной » лентой подразумевает передачу пользователю всех блоков данных. Исключение из обработки блоков, содержащих ошибку, выполняет пользователь. Для этого в блок данных вводится та же самая контрольная сумма, что и в системе с переспросом ошибочного блока данных. В сущности, при работе с «грязной» лентой задача коррекции ошибок в приемном оборудовании канала данных заменяется задачей удаления ложных данных в компьютере центра первичной обработки данных. Отказ от общепринятого метода случайного доступа приводит к необходимости создания для систем домашней телеметрии специального (не типового) алгоритма работы абонентского терминала. Для его реализации в терминал вводится счетчик времени (часы), на счетный вход которого подаются секундные метки и датчик случайных чисел, например, вычисляющий число

где K,C,M - константы, а S(n) и S(n-1 ) -текущее и предшествующее числа. Это уравнение линейного конгруэнц - генератора, который создает последовательность чисел из интервала

[0, (M-1)]в случайном порядке.

Тогда алгоритм домашнего терминала такой:

- каждую секунды проверяется состояние часов;

-если показания П=3600,то считываются показания расходомеров и

выдаются в канал коллективного пользования, а в счетчик часов записывается вновь сгенерированное случайное число;

-если показания часов П≠3600, то значение времени получает приращение +1.

Этот алгоритм весьма прост и легко реализуется на любой самой дешевой однокристальной ЭВМ.

С учетом изложенного структура абонентского терминала принимает вид, приведенный на рис.2. Терминал содержит блок расходомеров, узел формирования блока данных, передатчики узел сопряжения с сетью

эпектропитания. Эти устройства обеспечивают передачу блока данных в транспортную среду. Управляет терминалом блок управления, который содержит: генератор секундных тактов, подключенный к счетному входу счетчика времени, генератор случайных чисел, который через устройство записи подключено ко входу записи счетчика времени и устройство управления (абонентский процессор), управляющего работой терминала.

Заключение

Одной из самых сложных проблем жилищно-комунального хозяйства, обуславливающих кризисные явления этого сектора экономики является отсутствие оперативных данных по производству, потреблению и оплате всех видов ресурсов: воды, тепла, газа, электрической энергии. Это привело к тому, что абонентские отделы всех производителей ресурсов самостоятельно, собственными силами ведут учет и контроль оплаты потребленных ресурсов путем обхода квартир потребителей. Это значит, что одну и ту же квартиру посещает со случайной периодичностью несколько человек, оплата труда которых ложится в тарифы производителей. Часто считывание показаний расходомеров в квартирах жителей города производится обзваниванием потребителей, что, в сущности, превращает жильца в элемент системы контроля за расходом ресурсов. Поэтому создание автоматизированной системы сбора и учета ресурсов, предусмотренное данным проектом является актуальной народнохозяйственной задачей.

Список литературы:

1.ЛЭМЗ представляет: АСКУЭ с передачей информации по силовым линиям, «Новости электротехники» 2(14) 2002.

2.Автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) с передачей информации по силовым линиям, ЭСКО №12 2004.

3.Патент України № 81692 «Система збирання даних по розподільній електромережі змінного струму», авт. Соколов Юрій Борисович, Сахаров Валерій Вікторович кл. H04B 3/54, G08B 25/01 опублікований 17.07.2006.

4.Вентцель Е.С.,Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения . М.:Наука 1991.

5.Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания. М.: Высш. Школа, 1982.