УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ Российский патент 2010 года по МПК G01D3/00 G01R19/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля предоставления и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля расхода электроэнергии, газа, холодной и горячей воды, тепловой энергии. Изобретение может применяться в коммунальном хозяйстве для бытовых потребителей.

Контроль коммунальных услуг состоит из двух частей: контроля расхода услуг, в котором фиксируются такие сигналы расхода, как ток потребления для электроэнергии, расход газа, воды холодной и горячей, и контроля качества предоставления услуг, в котором измеряются такие сигналы потенциала, как напряжение в электрической сети, давление в трубопроводах газа, воды и отопления, температура горячей воды.

Если сигналы от датчиков расхода зависят от действий потребителя и это есть количество использованной услуги, то сигналы от датчиков потенциала определяет поставщик и они характеризуют качество предоставления услуги. Поскольку потребитель использует услуги по своему усмотрению, то ему необходимо измерять сигналы потенциала (определять качество услуги), например напряжения в электросети, только тогда, когда он потребляет услугу. Качество услуги в другое время его не интересует.

Известен анализатор напряжения (SU, А.С. №1538140, опубл. 23.01.90, бюл. №3), который состоит из преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение, первого компаратора, источника напряжения, n счетчиков, блока статистической обработки, первого ключа сброса, генератора линейно изменяющегося напряжения, задатчика интервалов выборки, генератора импульсов n-разрядного регистра сдвига, триггера, элемента задержки, второго ключа сброса, причем выход преобразователя входного сигнала соединен с первым входом первого компаратора, у второго компаратора первый вход подсоединен к источнику напряжения, выходы n счетчиков соединены со входами блока статистической обработки, входы сброса в "0" счетчиков подключены к первому ключу сброса, вход пуска генератора линейно изменяющегося напряжения подключен к выходу задатчика интервалов выборки, вход останова - к выходу первого компаратора, R-входу триггера, R-выходу регистра сдвига и второму ключу сброса, а выход - к вторым входам первого и второго компараторов, выход второго компаратора соединен с D-входом триггера и управляющим входом генератора импульсов, выход которого подключен к С-входу триггера и через элемент задержки - к С-входу регистра сдвига, D-вход которого подключен к выходу триггера, а разрядные выходы - к входам соответствующих счетчиков.

Общими признаками известного устройства-аналога и предлагаемого устройства являются наличие преобразователя, компараторов, входа сброса и счетчиков времени пребывания сигнала в заданных границах.

Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, является то, что в устройстве-аналоге измерение напряжения не связано со времени потребления услуги.

Известен анализатор напряжения (RU, патент №2024880, опубл. 15.12.94, бюл. №23), который содержит преобразователь входного сигнала в постоянное напряжение, первый и второй компараторы, генератор линейно изменяющегося напряжения, задатчик интервалов выборки, триггер, n-разрядный регистр сдвига, первый и второй ключи сброса, источник опорного напряжения, генератор импульсов, элемент задержки, n счетчиков, блок статистической обработки, блок вычисления статистических моментов, который включает в себя два элемента задержки, три блока элементов И, два триггера, квадратор, два сумматора кодов, счетчик числа выборок, два блока деления, преобразователь мгновенных значений напряжений в цифровой код, причем вход преобразователя входного сигнала соединен со входом устройства, а выход - с первым входом первого компаратора, второй вход которого соединен с вторым входом второго компаратора и выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход пуска которого соединен с выходом задатчика интервалов выборок, вход останова - с выходом первого компаратора, R-входом триггера, R-входом n-разрядного регистра сдвига и вторым ключом сброса, первый вход второго компаратора соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход подсоединен к D-входу триггера и управляющему входу генератора импульсов, выход которого соединен с С-входом триггера и через элемент задержки - с С-входом n-разрядного регистра сдвига, D-вход которого соединен с выходом триггера, а разрядные выходы - с входами соответствующих n счетчиков, выходы которых соединены с входами блока статистической обработки, входы установки в "0" счетчиков соединены с первым ключом сброса, информационный вход и вход запуска которого соединены соответственно с информационным входом и входом управления блока, а выход соединен с первым входом первого блока элементов И, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходом первого элемента задержки, выходом первого триггера и с объединенными входами первого сумматора кодов и квадратора, выход которого через последовательно соединенные второй сумматор кодов, третий блок элементов И и второй блок деления соединены со вторым выходом блока, выход первого сумматора кодов через последовательно соединенные второй блок элементов И и первый блок деления соединен с первым выходом блока, вторые входы второго и третьего блоков элементов И соединены с выходом второго триггера, вход сброса которого и вход сброса первого триггера объединены и соединены с выходом второго элемента задержки, вход которого и установочный вход второго триггера объединены и соединены с выходом переполнения счетчика числа выборок, вход которого соединен с входом первого элемента задержки и входом управления блока, входы делителя блоков деления объединены и соединены с кодовым выходом счетчика числа выборок, информационный вход и вход управления блока соединены соответственно с выходом преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение и выходом первого компаратора.

Общими признаками известного устройства-аналога и предлагаемого устройства есть наличие преобразователя, компараторов, сбросового входа и счетчиков времени пребывания сигнала в заданных границах.

Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи является то, что в устройстве-аналоге измерение напряжения не привязано ко времени потребления услуги.

Известен статистический анализатор качества параметров электрической энергии (SU, А.С. №1223156, опубл. 07.04.86, бюл. №13), который выбран нами в качестве прототипа и состоит из преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение, многопредельного блока сравнения с n выходами, n каналов, которые состоят из счетчиков и соединенных с их входами коммутаторов, блока управления, блока статистической обработки, причем выход преобразователя входного сигнала в постоянное напряжение соединен с входом многопредельного блока сравнения, выходы которого подсоединены к входам коммутаторов, другие входы которых соединены с выходом блока управления, выходы счетчиков подключены к входам блока статистической обработки.

Причиной, которая мешает достижению поставленой технической задачи, является то, что в прототипе измерение напряжения не связано со временем потребления услуги. Кроме того, если в каком-то счетчике при подсчете времени возникнет ошибка или сбой, этот факт определить невозможно.

В основу изобретения поставлена задача подсчета времени пребывания сигнала в определенных пределах (определение качества услуг) только тогда, когда услуга потребляется, а также предоставить возможность контроля правильности подсчета времени пребывания сигнала в определенных пределах.

Задача решается тем, что в устройство определения качества коммунальных услуг, которое содержит измерительный преобразователь, многопредельный блок сравнения, дешифратор, генератор временных импульсов, n счетчиков времени, причем вход измерительного преобразователя является входом устройства, а выход подсоединен ко входу многопредельного блока сравнения, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, в соответствии с изобретением введены второй измерительный преобразователь, компаратор, источник смещения, (n+1) логических схем И, (n+1) счетчик времени, причем вход второго измерительного преобразователя является вторым входом устройства, а выход подсоединен к первому входу компаратора, второй вход которого связан с выходом источника смещения, выход компаратора соединен с первым входом (n+1) логической схемы И, второй вход которой подсоединен к выходу генератора временных импульсов, а выход соединен со счетным входом (n+1) счетчика времени и первыми входами других n логических схем И, вторые входы n логических схем И подсоединены к соответствующим n выходам дешифратора, выходы n логических схем И соединены со счетными входами n счетчиков времени, сбросовый вход всех счетчиков времени подсоединен к сбросовому входу устройства, а выходы всех счетчиков времени являются выходами устройства.

Введение в устройство второго измерительного преобразователя, компаратора, источника смещения, (n+1) счетчика времени позволяет прохождение временных импульсов в счетчики времени только тогда, когда на втором входе устройств существует наименьший сигнал о потреблении услуги, а также позволяет определить ошибку или сбой в счетчиках времени в процессе подсчета времени путем сравнения результатов в (n+1) счетчике времени с суммой результатов в n остальных счетчиков времени.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - блок-схема заявляемого устройства;

на фиг.2 - временные диаграммы работы блок-схемы устройства.

Устройство, блок-схема которого изображена на фиг.1, содержит измерительный преобразователь 1, многопредельный блок сравнения 2, дешифратор 3, (n+1) логических схем И 4.1-4. (n+1), (n+1) счетчиков времени 5.1-5. (n+1), второй измерительный преобразователь 6, источник смещения 7, компаратор 8, генератор временных импульсов 9. Вход измерительного преобразователя 1 является входом устройства, а выход подсоединен ко входу многопредельного блока сравнения 2, цифровые выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора 3, вход второго измерительного преобразователя 6 является вторым входом устройства, а выход подсоединен к первому входу компаратора 8, второй вход которого связан с выходом источника смещения 7, выход компаратора 8 соединен с первым входом (n+1) логической схемы И 4. (n+1), второй вход которой подсоединен к выходу генератора временных импульсов 9, а выход соединен со счетным входом счетчика времени 5. (n+1) и первыми входами других логических схем И 4.1-4.n, вторые входы логических схем И 4.1-4.n подсоединены к соответствующим n выходам дешифратора 3, выходы n логических схем И 4,1-4.n соединены со счетными входами n счетчиков времени 5.1-5.n, сбросовый вход всех счетчиков времени 5 подсоединен к сбросовому входу устройства, а выходы всех счетчиков времени являются выходами устройства.

Устройство работает следующим образом. На вход 1 устройства поступает сигнал о коммунальной услуге типа потенциала. В нормативных документах, например "Правила предоставления населению услуг по водо-, теплоснабжению и водоотведению". Киев: Госкомстроительства, архитектуры и жилищной политики, - 1998; "ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения", Kиев: Госстандарт, 1998, приведены границы участков для сигналов с высоким, средним и низким качеством. Предположим, что на фиг.2 сигнал о услуге с наивысшим качеством находится на участке K₁, с средним качеством - на участках K₂ и K₃, а наихудшим качеством - на участке K₄.

Измерительный преобразователь 1 преобразует сигнал в стандартный сигнал ГСП, например напряжение постоянного тока соответствующего диапазона, который подается на вход многопредельного блока сравнения 2.

В многопредельном блоке сравнения 2 определяется принадлежность сигнала к одному из возможных участков в соответствии с их качеством K₁ K₂, K₃, … K_i, … K_n, а на его выходе появится цифровой код участка, где в данный момент находится входной сигнал качества. В дешифраторе 3 этот цифровой код превращается в единичный (разрешающий) сигнал на одном их выходов дешифратора 3 Вых.1, Вых.2, Вых.3,… Выхn. Если входной сигнал переходит на другой участок, единичный сигнал появляется на другом выходе дешифратора 3.

Предположим, что входной сигнал измерительного преобразователя 1 изменяется так, как это приведено на фиг.2. Тогда входной для многопредельного блока сравнения 2 сигнал находится на участке K₁ в промежутке времени (t₂-t₀) и (t₉-t₇), поэтому в эти промежутки времени только на Вых.1 дешифратора 3 существует одиночный сигнал. Соответственно, когда входной находится на входном участке K₂ в промежутках времени (t₃-t₂) и (t₇-t₆), только на Вых.2 дешифратора 3 существует единичный сигнал, участку K₃ в промежутках времени (t₄-t₃) и (t₆-t₅) соответствует единичный сигнал на Вых.3 дешифратора 3, участку K_n - единичный сигнал на Вых.n.

На второй вход устройства подается сигнал типа расхода. Если услуга не потребляется, то на выходе второго измерительного преобразователя 6 существует нулевой сигнал. Постоянное смещение от источника смещения 7 подается на второй вход компаратора 8, и оно такое, что на выходе компаратора 8 с нулевым сигналом на первом входе существует нулевой сигнал. Этот нулевой сигнал запрещает прохождение временных импульсов от генератора временных импульсов 9 через логическую схему И 4.(n+1) и поэтому временные импульсы на счетные входы счетчиков временных импульсов 5 не попадают. На фиг.2 этой ситуации отвечают промежутки времени (t₁-t₀) и (t₉-t₈).

Когда начинается потребление услуги в момент времени t₁, выходной сигнал со второго измерительного преобразователя 6 превышает сигнал от источника смещения 7, на выходе компаратора 8 появляется единичный сигнал, который позволяет прохождение временных импульсов через логическую схему И 4.(n+1) на вход счетчика времени 5.(n+1), который начинает фиксировать общее время потребление услуги, что на фиг.2. соответствует промежутку времени (t₈-t₁).

В зависимости от нахождения сигнала потенциала на первом входе устройства на участках K₁, K₂, K₃, … K_n на соответствующем выходе дешифратора 3 появится единичный сигнал, который разрешает прохождение временных импульсов на соответствующий счетчик времени 5.1-5.n.

Таким образом, за время потребления услуги в счетчиках времени 5.1-5.n накапливается время пребывания сигнала потенциала (качества) на соответствующих участках качества K₁-K_n. Сумма времени, которая накапливается в счетчиках времени 5.1-5.n, должна равняться общему времени потребления услуги, которое накапливается в счетчике времени 5.(n+1). Если время, накопленное в счетчике времени 5.(n+1) равняется сумме времен, которые накапливаются в остальных счетчиках, то ошибок в подсчете времени нет, а если время в счетчике времени 5.(n+1) не равно сумме времен, то есть ошибка подсчета времени.

Качество услуги определяется относительным временем пребывания сигнала качества в заданных границах. Если наилучшим качеством является пребывание сигнала потенциала на участке K₁, а сигнал на этом участке был в течение очень небольшого промежутка времени относительно общего времени потребления услуги, то качество услуги низкое. Но если сигнал потенциала не выходил за пределы участка K₁, то качество услуги наилучшее.

Предложенное построение устройства позволяет автоматически определить качество предоставления услуги за все время ее потребления и выявить ошибки подсчета времени пребывания услуги в заданных границах.

Устройство возможно реализовать в промышленности, потому что оно состоит из известных узлов и компонентов, которые производятся серийно.

Устройство определения качества коммунальных услуг относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться в коммунальном хозяйстве для бытовых потребителей. Устройство включает измерительный преобразователь, многопредельный блок сравнения, дешифратор, генератор временных импульсов, n счетчиков времени. В устройство дополнительно введены второй измерительный преобразователь, источник смещения, компаратор, логические схемы И, (n+1)-й счетчик времени, при этом элементы конструкции устройства соответствующим образом связаны между собой. Технический результат - определение качества услуг во время их потребления и контроль точного определения времени потребления услуг. 2 ил.

Устройство определения качества коммунальных услуг, которое содержит измерительный преобразователь, многопредельный блок сравнения, дешифратор, генератор временных импульсов, n счетчиков времени, причем вход измерительного преобразователя является входом устройства, а выход подсоединен ко входу многопредельного блока сравнения, выходы которого соединены с соответствующими входами дешифратора, отличающееся тем, что дополнительно введены второй измерительный преобразователь, компаратор, источник смещения, (n+1) логических схем И, (n+1)-й счетчик времени, причем вход второго измерительного преобразователя является вторым входом устройства, а выход подсоединен к первому входу компаратора, второй вход которого связан с выходом источника смещения, выход компаратора соединен с первым входом (n+1) логической схемы И, второй вход которой подсоединен к выходу генератора временных импульсов, а выход соединен со счетным входом (n+1) счетчика времени и первыми входами других n логических схем И, вторые входы n логических схем И подсоединены к соответствующим n выходам дешифратора, выходы n логических схем И соединены со счетными входами n счетчиков времени, сбросовый вход всех счетчиков времени подсоединен к сбросовому входу устройства, а выходы всех счетчиков времени являются выходами устройства.