Как автоматизировать учет ресурсов в многоквартирном доме
Любой житель «умного» дома мечтает о том, чтобы он был энергоэффективным. И если требования частного заказчика об установке системы контроля потребления ресурсов могут быть реализованы интегратором, то с многоквартирными домами, составляющими основной фонд ЖКХ, дела обстоят значительно сложнее.
Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» требует быстрых мер по повышению энергоэффективности зданий. На первом этапе все дома должны быть оснащены общедомовыми счетчиками. Затем счетчики появятся в каждой квартире. По словам законодателей, установка приборов учета и оплата энергоресурсов по факту потребления будет способствовать повышению энергоэффективности дома в целом и снижению расходов на оплату ЖКУ жильцами. Кроме того система учета позволит накапливать данные, анализировать их, планировать мероприятия по повышению энергосбережения и энергоэффективности, а также оценивать их результаты. При этом, все это можно сделать как на уровне отдельной квартиры или ТСЖ, так и на уровне квартала, микрорайона, города, федерального округа и всей страны.
Как создать автоматизированную систему учета
Любое городское здание подключено к сетям инженерно-технического обеспечения и оборудовано 5 основными каналами: электричество, газоснабжение, водопровод, отопление и горячее водоснабжение (ГВС), которые имеют особое значение с точки зрения энергосбережения. Учет общедомового потребления ресурсов по этим каналам организовать достаточно просто. В соответствующем помещении здания формируется входной узел, в этот узел устанавливается счетчик. Он, в свою очередь, подсоединяется к контроллеру, данные с которого поступают на узел связи, как правило, GSM, и далее передаются на сервер, где установлена система учета. По такой схеме строятся различные автоматизированные системы коммерческого учёта электроэнергии (АСКУЭ) и отопления.
Любое городское здание подключено к сетям инженерно-технического обеспечения
К достоинствам таких систем следует отнести их отработанность и накопленный опыт их установки и эксплуатации. Минусов же оказывается значительно больше. Как правило, подобные системы не готовы к интегрированному учету всех ресурсов, и очевидно, что создание 4-5 по сути одинаковых систем будет всегда более сложно и затратно, чем одной универсальной. Второй минус связан с дороговизной. Если стоимость узла учета ресурсов всего многоквартирного дома в 200-300 тыс. руб. еще оправдана, то для каждой квартиры она должна быть существенно ниже. Третий отрицательный фактор – короткий срок межповерочного интервала, с которым можно согласиться в отношении общедомовых, но никак не поквартирных счетчиков. В идеале счетчик должен быть прост, надежен, иметь длительный режим работы без поверки и быстро заменяться после выхода из строя.
Среди других минусов АСКУЭ отсутствие достаточной нормативной базы и, соответственно, стандартизованных решений с единым протоколом передачи или поступления данных на центральные серверы учета. К чему может привести разнородный «зоопарк» решений даже в рамках одного микрорайона, объяснять не надо. Кроме того, до настоящего времени не создано специализированное ПО, которое бы позволяло учитывать все ресурсы, анализировать эти данные и формировать прогнозы и предупреждения в масштабах дома, квартала, микрорайона, района и города.
Такое ПО должно решать различные задачи. Например, в пиковые часы потребления электроэнергии – рекомендовать меры по ее экономии, в случае аварии – помогать в решении задачи скорейшего восстановления системы и сохранения тепла в жилом фонде. Кроме того, программное обеспечение или отдельные его пакеты, имеющие общую базу данных, должны позволять пользователям, жильцам всех квартир и домов, заходить на свои личные страницы учета ресурсов, например, через обычный браузер, и анализировать собственное потребление вплоть до суточного. Заметим, что именно на основе этих данных жильцы хотели бы получать единые счета за потребленные ресурсы. Но вопрос, кто именно будет их формировать, пока также не решен.
Последним и, возможно, самым главным, но пока не столь очевидным, недостатком является то, что подобные системы не предлагают единой концепции построения поквартирных систем учета, их интеграции и последующего развития в направлении автоматизации всего здания.
Все перечисленные недостатки позволяют создать таблицу требований к автоматизированным системам учета ресурсов (АСУР) как общедомового, так и поквартирного уровня.
Таблица параметров компонентов АСУР
| № | Наименование | Параметры для выбора | ||||
| Стоимость, тыс руб. | Срок службы, тыс час | Период поверки, лет | Окупаемость, лет | Примечания | ||
| 1 | Квартирный электросчетчик | До 1,5 | 90 | 7-10 | 2-4 | Трехтарифный режим работы обеспечивает контроллер |
| 2 | Счетчик воды | 1,5-2 | 60 | 5-7 | До 3 | Беспроводной, с батарейкой >3 года |
| 3 | Счетчик тепла | 2-3 | 60 | 5-7 | 2-3 | Беспроводной, с батарейкой >3 лет |
| 4 | Счетчик газа | 1,5-2,5 | 50 | 5-6 | 2-4 | С датчиком утечки |
| 5 | Контроллер -этажный вычислитель | 6-7 | > 100 | - | До 5 | Стандартные протоколы KNX, LonTalk, Modbus, ZigBee |
| 6 | Источник ИБП -этажный | 3-4 | > 100 | - | - | Обеспечение работы до 12 ч. |
| 7 | Контроллер – сервер домовой | 7-10 | > 110 | - | До 7 | Стандартные протоколы |
| 8 | Источник ИБП -домовой | 5-7 | > 110 | - | - | Обеспечение работы до 48 ч. |
| 9 | Модем | 2-3 | 50 | - | 2-3 | GSM, GPRS, WiMAX, 4G |
Источник: CNews Analytics, 2010
В таблице представлены усредненные требования, которые предъявляются к системам, устанавливаемым в городских многоквартирных домах. Стоимость установки и подключения одного датчика-счетчика при комплексном решении должна составлять 200-300 руб., а годовое обслуживание – не превышать 50 -100 руб. в год на один счетчик.
Выработка единых подходов – государственная задача
Федеральная программа повышения энергетической эффективности и аналогичные региональные программы, учитывающие масштаб конкретных городов и локальные погодные условия, позволили бы разработать в каждом городе собственные варианты построения АСУР на основе единого подхода. К сожалению, пока подобного подхода не существует.
Видимо, сложившаяся ситуация устраивает все стороны, участвующие в процессе ресурсоснабжения. Однако для рядовых граждан, ТСЖ и других потребителей наступают сложные времена: существуют распоряжения правительства о внедрении энергосберегающих технологий, но внятные рекомендации, как это сделать комплексно и эффективно, отсутствуют. В это время на рынке преобладают разрозненные решения, оценить которые в отсутствие прозрачных критериев качества не представляется возможным.
К сожалению, сознавая необходимость модернизации производства и ЖКХ с точки зрения потребления ресурсов, государство не до конца пришло к пониманию того, что для этого нужны правила, технические регламенты, ГОСТы, по затратам на разработку которых Россия отстает от той же Германии в 100 раз.
Отсутствие единых принципов построения современных АСУР для ЖКХ – это только видимая часть айсберга проблем, которые необходимо решать всем – и политикам, которым небезразлично мнение граждан относительно роста тарифов, и инвесторам, готовым воспринимать перспективы инновационных направлений, и компаниям, участвующим в строительстве домов и их эксплуатации.
Как автоматизировать многоквартирный дом
Ниже представлен один из оптимальных вариантов построения АСУР в многоквартирном доме, который учитывает не только текущие задачи энергосбережения и энергоэффективности, но и вопросы безопасности и повышения комфорта при интеграции с автоматизированными системами управления зданием (АСУЗ).
Схема учета общедомовых ресурсов (справа) почти не отличается от существующих в настоящее время за некоторым исключением. Во-первых, данные АСУР здания могут быть переданы и в комплексную систему обеспечения безопасности (КСОБ), поэтому сервер обеспечивает их представление в стандартном формате и протоколе, например XML и SOAP . Во-вторых, для увеличения надежности системы в каждом доме может быть использовано два контроллера – сервера, которые включены в единую сеть обмена данными. Если учесть, что выход из строя контроллера-сервера в данной системе, например, на сутки, не приведет к потере данных этажными контроллерами – вычислителями, то можно установить и по одному контроллеру-серверу на дом, но при этом иметь несколько штук в подменном фонде с возможностью оперативной замены. В-третьих, для повышения отказоустойчивости и сохранения работоспособности даже при аварийных отключениях внешнего силового питания узлы серверов, передачи данных и модемов должны быть обеспечены источниками бесперебойного питания (ИБП).
Современная система учета энергоресурсов в многоквартирном доме
Источник: CNews Analytics, 2010
Более подробно рассмотрим левую часть схемы – систему поквартирного учета. Отметим, что для ее работы могут быть использованы не только беспроводные счетчики, но и более надежные проводные решения. Это не изменит представленной общей концепции системы АСУР. Но, необходимо четко понимать, что использование проводных датчиков приводит к необходимости прокладки кабелей и трасс и, соответственно, к строительным работам, а значит и удорожанию системы. Беспроводные счетчики могут быть различных типов, главное – обеспечение питания с помощью батарейки и/или с помощью небольшой солнечной батареи на срок не менее 3 лет.
Такие современные счетчики могут образовывать реконфигурированную динамическую сеть, которая при минимальной радиомощности каждого передатчика обеспечивает надежность системы сбора данных и управления. Причем частота передачи данных в сутки с такого счетчика может быть различной – от однократной для простых систем до передачи несколько раз в час с целью анализа в реальном времени. Все данные, собираемые счетчиками, поступают на контроллер – этажный вычислитель, который подключен ко всем квартирам на этаже и имеет возможность обработки данных с запасом не менее 10% по количеству подключенных счетчиков и мощности вычислений.
Для обеспечения надежности работы контроллеров на этажах следует использовать небольшие ИБП. После обработки информация с каждого этажа поступает на контроллер, который выполняет функции домового сервера и гарантирует нужную степень архивации данных, преобразует их в стандартный формат и обеспечивает управление модемом для приема/передачи их дальше на центральные серверы учета ресурсов. Для обеспечения дублирования в кольцевую сеть здания возможно включение 2 и более серверов. А для сокращения стоимости отдельных звеньев системы возможно использование одного сервера для нескольких подъездов.
Необходимо обратить внимание на наличие двух модемов, которые могут функционировать в единой сети дома, благодаря чему любые данные от системы АСУР, даже в случае аварии с одним модемом, могут быть переданы через другое устройство. Функционирование модемов может быть различным в зависимости от поставленных перед системой задач. Например, для снятия показаний с квартирных счетчиков достаточно раз в месяц центральному серверу учета «дозвониться» до домового контроллера – сервера и снять все показания за один раз, а для оперативного домового учета онлайн достаточно несколько раз в час передавать центральному серверу эти данные. При этом важно выбрать наиболее приемлемые условия и тарифы операторов связи для передачи этой информации. В домах, которые подключены к интернету, разумнее осуществлять передачу информации с его помощью. Эта же система может быть использована для передачи экстренной информации жителям, которые находятся вне дома, в виде электронных сообщений. Причем такая АСУР в дальнейшем может быть легко расширена и интегрирована с видеонаблюдением, охранными и пожарными системами для обеспечения более безопасного и комфортного проживания в многоквартирном доме.
В идеальном случае, хотелось бы создать систему сбора данных, подчиненную централизованной городской независимой организации, которая, с одной стороны, предоставляет данные потребителю, чтобы он мог проанализировать и снизить потребление ресурсов, а с другой стороны, отправляет их поставщику ресурсов для оперативных расчетов с потребителем. В этом случае ответ на вопрос, каким образом пользователь узнаёт количество потребленных им ресурсов для оплаты, становится очевиден: все расчеты осуществляются единой транзакцией в соответствии с данными, сформированными с помощью архивов центральных серверов.
К сожалению, пока компаний, которые были бы полностью готовы к переходу на такую систему учета потребления ресурсов, не существует, но при наличии АСУР этим могут заниматься не только ресурсоснабжающие предприятия, но и ТСЖ, и УК. В экстренном случае данные можно получать с сайта организации-расчетчика либо непосредственно с ЖК-экрана этажного вычислителя после простых манипуляций с кнопками управления.
В России около 40 млн домохозяйств и квартир. Для оснащения их минимальным набором электросчетчиков потребуется около 1,5–1,7 млрд долл., а с учетом создания системы контроля в целом, с установкой и настройкой из расчета примерно в 100 долл. на точку учета, минимальная стоимость проекта может составить 5,5–5,7 млрд долл. Ведущие компании начинают понимать перспективность этого направления и стараются заранее обеспечить свою долю на развивающемся рынке. Так, АФК «Система» и «Роснано» планируют стать участниками госпрограммы по оснащению российских квартир беспроводными «умными» счетчиками – соответствующее письмо направил в правительство РФ Фонд содействия реформированию ЖКХ. Возможно, активное участие государства во внедрении энергосберегающих технологий заставит, наконец, этот процесс стать более эффективным.
Владимир Пасеков