СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПОТРЕБЛЕННЫХ КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ Российский патент 2010 года по МПК G01R11/00 G06Q50/00 

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

Известен способ измерения количества электроэнергии, которая потребляется от электрической сети (RU, патент № 2139547, опубл. 10.10.99, бюл. № 28), согласно которому непрерывно измеряют ток потребителя, интегрируют ток во времени для получения значения, которое относится к потреблению, выполняют интегрирование в функции напряжения сети для получения значения, пропорционального установленному значению единицы потребления электроэнергии. Подсчитывают количество единиц для получения значения, пропорционального величине, которая подлежит оплате.

Общим признаком известного способа-аналога и предлагаемого способа является операция измерения тока потребления и интегрирование его во времени и в функции напряжения, подсчет количества единиц.

Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, является то, что сигналы контроля качества потребленных услуг не измеряются и не обрабатываются отдельно от сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг.

Известен способ контроля расхода энергоресурсов (UA, патент № 46572, опубл. 15.02.02, бюл. № 5), который включает снятие и обработку информации о контроле количества потребленных энергоресурсов, согласно которому через определенные интервалы времени снимают информацию о контроле расхода энергоресурсов и интегрируют во времени параметры измеренных сигналов с последующим суммированием.

Общим признаком известного способа-аналога и предлагаемого способа является операции снятия через определенные интервалы времени сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют.

Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, является то, что сигналы контроля качества потребленных услуг не измеряют и не обрабатывают отдельно от сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг.

Известен способ контроля расхода и качества коммунальных услуг (UA, патент на изобретение № 82925, опубл. 26.05.08, бюл. № 10), который включает снятие через определенные интервалы времени сигналов контроля расхода коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют, одновременно с интегрированием и суммированием сигналов контроля расхода коммунальных услуг измеряют и запоминают сигналы контроля качества предоставленных услуг, диапазоны изменения этих сигналов делят на участки, которые отвечают уровням качества с соответствующими назначенными границами, при изменениях сигналов во времени определяют и запоминают части времени их пребывание на каждом участке относительно всего времени потребления услуг, определяют сумму произведений частей на назначенные коэффициенты, разные для разных участков диапазонов изменений сигналов, которые отвечают уровням качества, сумму произведений умножают на количество потребленных услуг с дальнейшим сохранением. Этот способ выбран нами в качестве прототипа.

Общими признаками способа-прототипа и предлагаемого способа является снятие сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют, одновременно с интегрированием и суммированием сигналов контроля количества измеряют и запоминают сигналы контроля качества потребленных услуг, диапазон изменений этих сигналов делят на участки, которые отвечают уровням качества с соответствующими назначенными границами.

Причиной, которая мешает достижению поставленной технической задачи, является то, что качество предоставленных услуг не привязано к количеству потребленных услуг с разными уровнями качества.

В основу предложенного изобретения поставлена задача создания способа контроля потребленных коммунальных услуг путем введения дополнительных операций формирования временных участков между моментами пересечения назначенных границ сигналами качества, суммирование и запоминание количества потребленных услуг на разных временных участках с одинаковым качеством, определение суммы произведений суммарного количества потребленных услуг на участках с одинаковым качеством на соответвующие назначенные коэффициенты, которые отвечают участкам с равным уровнем качества и дальнейшим сохранением этой суммы.

Задача решается тем, что в способе контроля потребленных коммунальных услуг, который включает снятие сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют, одновременно с интегрированием и суммированием сигналов контроля количества измеряют и запоминают сигналы контроля качества потребленных услуг, диапазоны изменений этих сигналов делят на участки, которые отвечают уровням качества с соответствующими назначенными границами, при изменении сигналов во времени моменты пересечения сигналами качества назначенных границ формируют временные участки, количество потребленных услуг на разных временных участках с одинаковым качеством суммируют и запоминают, определяют сумму произведений суммарного количества потребленных услуг на участках с одинаковым качеством на назначенные коэффициенты, которые отвечают участкам с равным уровнем качества, с дальнейшим сохранением этой суммы.

Введение в способ новых операций позволяет определить количество потребленных услуг с учетом их качества, что позволяет рассчитать оплату за количество каждой потребленной услуги с учетом их реального качества за время потребления.

На фиг.1 приведена временная диаграмма изменения температуры горячей воды (качество услуги) у потребителя (жирная линия) и разный характер потребления количества услуг относительно их качества (тонкие линии 1, 2, 3), на фиг.2 - временная диаграмма относительного изменения установившегося напряжения в электросети (качество услуги) у потребителя (жирная линия), и разный характер потребления количества услуг относительно их качества (тонкие линии 1, 2, 3), на фиг.3 - временная диаграмма изменения давления в трубопроводе холодной воды (качество услуги) у потребителя (жирная линия), разный характер потребления количества услуг относительно их качества (тонкие линии 1, 2, 3).

На этих временных диаграммах на осях абсцисс отложено время, а на осях ординат - слева отложен показатель качества услуг, а справа - показатель количества потребленных услуг. Тонкая линия 1 соответствует постоянному во времени потреблению количества услуги. Тонкая линия 2 соответствует потреблению максимального количества услуги за время, когда качество услуги наивысшее, как это обычно считает поставщик услуги. Тонкая линия 3 соответствует потреблению максимального количества услуги за время, когда качество услуги наиболее низкое, что бывает в «час пик», когда услуги потребляют самое большое количество потребителей.

Суть предложенного способа состоит в следующем:

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

Если сигналы с датчиков расхода определяет потребитель и это количество использованной услуги, то сигналы с датчиков потенциала зависят от поставщика и это является качеством потребленной услуги.

Существуют нормативные документы, такие как, например, постановление КМ Украины №630 от 21.07.05 "Об утверждении Правил предоставления услуг по централизованному отоплению, снабжению холодной и горячей водой и водоотвода и типичного договора по предоставлению этих услуг", "ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения". К.: Госстандарт Украины, 1999", в которых определяют показатели качества предоставления услуг и диапазоны изменений этих показателей разделены на участки с определенными в этих документах границами.

Например, на фиг.1 определены пределы между участками К1/К2, К2/К3, К3/К4.

С начала потребления услуги происходит снятие через определенные интервалы времени сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг, например, от датчиков расхода таких, как датчики тока потребления от электросети, датчики расхода воды, горячей воды, газа, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют и таким образом формируют показатель количества потребленных услуг.

Одновременно определяется временной участок, на котором находится сигнал качества предоставления услуг. Например, на фиг.1 в момент времени t₀ сигнал качества находится на участке K₁, а количество потребленных услуг равняется К_{п 10}.

В некоторый момент времени t₁ сигнал качества выходит за пределы этого участка и переходит на другой участок, например К₂. В момент времени t₁ количество потребленных услуг равняется K_п11. Разность времен (t₁-t₀) формирует временной участок Δt₁. В момент перехода границы запоминают значение количества потребленных услуг ΔК_п11=(K_п11- K_п10) на участке сигнала качества K₁ на первом временном участке Δt₁. Начинают отсчет количества потребленной услуги на другом участке сигнала качества, например, на фиг.1 это К₂. Когда сигнал качества в момент времени t₂ выходит за пределы участка сигнала качества, например К₂, то он формирует временной участок Δt₂, а количество потребленной услуги ΔК_п22 на участке К₂ также запоминают.

Если сигнал о качестве услуги возвращается на участок качества, на котором он уже был, но на другом временном участке, то количество потребленной услуги на участке сигнала качества суммируют к общему количеству потребленной услуги на этом участке сигнала качества, которое было на предыдущих временных участках, и запоминалось раньше.

Этот процесс происходит все время потребления услуги, за которое накапливают суммарное значение количества потребленных услуг на всех участках диапазона сигнала качества, на которых он находился. Потом эти значения количества умножают на назначенные коэффициенты, разные для разных участков диапазона сигнала качества, после чего произведения суммируют.

Если коэффициенты равняются тарифам на услуги на каждом участке, то сумма произведений значений количества потребленных услуг на каждом участке на назначенные коэффициенты является платой за услугу, где через значения назначенных коэффициентов учитывается качество предоставления услуги.

Суть реализации способа объясняется формулами (1):

где O_п - величина, которая рассчитывается и пропорциональна оплате за услугу,

K_пi - количество потребленной услуги на i-том участке сигнала качества,

ΔК_пij - количество потребленной услуги на i-том участке сигнала качества и на j-том временном участке,

K_пi(j-1) - количество потребленной услуги на момент времени t_(j-1), когда сигнал качества попадает на i-тот участок сигнала качества,

К_пij - количество потребленной услуги на момент времени t_j, когда сигнал качества выходит с i-того участка сигнала качества,

К_i - назначенный коэффициент для i-того участка сигнала качества,

n - количество участков на всем диапазоне сигнала качества,

m - количество временных участков.

Пример 1. Предположим, что в отдельной квартире потребляется горячая вода в количестве К_п=10 м³ за 10 часов.

За это время температура горячей воды, которая потреблялась, менялась так, как это показано на фиг.1 жирной линией. Диапазон возможного изменения температуры горячей воды разделен на 4 участка (см. Постановление КМ Украины № 630 от 21.07.05, дополнение к Правилам предоставления услуг по централизованному отоплению, предоставления холодной и горячей воды и водоотвода..".), а именно 55-50°С, 50-45°С, 45-40°С, 40°С - комнатная температура, поэтому n=4.

Если считать, что К_i - это тариф на услугу, то на 01.01.06 в Киеве для горячей воды K₁=3,72 грн./м³ для температур в пределах 55-50°С, а для температур в пределах 40°С - комнатная температура коэффициент равняется К₄=0, то есть за воду с такой температурой потребитель не платит ничего. Для промежуточных температурных участков назначены такие коэффициенты К₂=3,35 грн./м³, К₃=2,60 грн./м³.

Из временной диаграммы фиг.1 возможно рассчитать количество потребленных услуг на участках диапазона:

К_п1=ΔК_п11=1 м³.

К_п2=ΔК_п22+ΔК_п27=2,1 м³.

К_п3=ΔК_п33+ΔК_п35=3,5 м³.

K_п4=ΔК_п44=3,4 м³.

Рассчитаем величину оплаты за горячую воду, температура которой меняется во времени согласно фиг.1, жирная линия, а количество потребленной услуги меняется во времени согласно тонкой линии 1, и рассчитывается по формуле (1).

О_пгв=1 м³×3,72 грн./м³+2,1 м³×3,35 грн./м³+3,5 м³×2,6 грн./м³+3,4 м³×0 грн./м³=19,85 грн.

Если потребитель использует услугу в основном во время от t₀ до t₁, когда качество наивысшее (тонкая линия 2), как это по обыкновению считает поставщик услуги, то оплата за услугу будет равняться

O_п=10 м³×(3,72 грн./м³)=37,2 грн.

Если потребитель использует услугу в основном во время от t₃ до t₄, когда ее качество наиболее низкое (тонкая линия 3), то он не должен вообще ее оплачивать.

Пример 2. Будем считать, что в отдельной квартире потребляется электрическая энергия в количестве К_п=10 кВтч на протяжении 10 ч. За это время амплитуда напряжения, за которую отвечает энергоснабжающая организация, меняется, как это показано жирной линией на фиг.2. Изменение амплитуды напряжения нормируется несколькими параметрами качества (ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. К.: Госстандарт Украины, 1999, стр.9-11), а именно постоянным отклонением и колебанием напряжения, перенапряжением и провалом напряжения.

Минимальной постоянной амплитудой напряжения в сети может быть 0 В, а максимальной - 380 В (ГОСТ 13109-97, стр.26, 29). Постоянное отклонение амплитуды напряжения в % возможно разделить на 5 участков: 0-5%, 5-10%, 10-30%, 30-50%, 50-100%, поэтому n=5 (ГОСТ 13109-97, стр.9, 26).

Если считать, что К_i равняется тарифу на услугу, то для Киева с нормально допустимым постоянным отклонением напряжения 0 - 5% тариф на электроэнергию на 01.01.06 равняется K₁=0.156 грн./кВтч.

Если постоянное отклонение амплитуды напряжения в сети находится на участке 5-10%, то есть является максимально допустимым, что означает низшее качество поставки, то платить за услугу необходимо меньше, например по тарифу К₂=0.12 грн./кВтч.

Постоянное отклонение амплитуды напряжения 10-30% является перенапряжением или провалом со временем больше 1 мин и может привести к сбоям и погрешностям в работе бытовых приборов, качество энергоснабжения низкое и тариф может быть установлен на уровне К₃=0.08 грн./кВтч.

Постоянное отклонение амплитуды напряжения 30-50% в случае ее уменьшения позволяет работать с низким качеством только нагревательным и осветительным приборам, а в случае увеличения может приводить к порче электроприборов и потому тариф может быть низким K₄=0.02 грн./кВтч.

Отклонение 50-100% - это всегда или отключение электроэнергии, или гарантированная порча электроприборов с аварийными последствиями и такая ситуация должна оплачиваться поставщиком в виде штрафа, а потребитель ее не оплачивает, то есть К₅=0.

Количество потребленной услуги по тонкой линии 1 на соответствующих участках диапазона рассчитывается из временной диаграммы фиг.2.

К_п1=ΔК_п11+ΔК_п17=3 кВтч.

К_п2=ΔК_п22+ΔК_п26=2,7 кВтч.

К_п3=ΔК_п33+ΔК_п35=2,4 кВтч.

К_п4=ΔК_п44=1,9 кВтч.

Высчитываем значение оплаты за электроэнергию О_пее:

О_пее=3 кВтч×0,156 грн./кВтч+2,7 кВтч×0,12 грн./кВтч+2,4 кВтчх0,08 грн./кВтч+1,9 кВтч×0,02 грн./кВтч=1,02 грн.

Если потребитель использует электрическую энергию по тонкой кривой 2 во время с t₀ до t₁, и с t₆ до t₇, то есть только наивысшего качества, как это по обыкновению считает поставщик, то оплата за израсходованную электроэнергию должна быть почти в полтора раза больше, а именно

О_пее=10 кВтч×0,156 грн./кВтч=1,56 грн.

Если потребитель использует почти всю электроэнергию во время с 1₃ до t₄, когда она наиболее плохого качества, как это бывает в «час пик» по тонкой кривой 3, то плата за потребленную электроэнергию равняется

О_пее=10 кВтч×0,02 грн./кВтч=0,10 грн.

Пример 3. Предположим, что в отдельной квартире используется холодная вода в количестве К_п=10 м³ на протяжении десяти часов. За это время давление в трубопроводе у потребителя меняется, как это показано жирной линией на фиг.3. Давление должен обеспечивать поставщик услуги.

Минимальное давление в трубопроводе при отсутствия снабжения водой - 1 атм, максимальное - 4,5 атм.

Диапазон изменения давления возможно разделить на 4 участка (n=4) 4,5-3,5 атм, 3,5-3,0 атм, 3,0-2,0 атм, 2,0-1,0 атм.

На первом участке давление слишком большое, существует возможность прорыва трубопровода, поэтому K₁=0,7 грн./м³.

На втором участке давление наиболее благоприятно для потребителя, отвечает нормам, и потому К₂=0,82 грн./м³, что соответствует тарифу на холодную воду в Киеве на 01.01.06.

На третьем участке давление меньше нормы, поэтому К₃=0,7 грн./м³. При таком давлении, как на четвертом участке, не включается газовый нагреватель, долго наполняется ванная, плохо льется вода из душа, поэтому К₄=0,4 грн./м³.

Из фиг.3 рассчитывается количество потребленной услуги по тонкой линии 1 на участках:

K_п1=ΔК_п11=1 м³.

К_п2=ΔК_п22+ΔК_п26=1,7 м³.

К_п3=ΔК_п33+ΔК_п35+ΔК_п37=4 м³.

К_п4=ΔК_п44+ΔК_п48=3,3 м³.

Если услуга потребляется по тонкой линии 1, то значение оплаты за холодную воду вычисляется согласно формуле (1):

О_пгв=1 м³×0,7 грн./м³+1,7 м³×0,82 грн./м³ +4 м³×0,7 грн./м³+3,3 м³×0,4 грн./м³=6,22 грн.

Если услуга потребляется по тонкой линии 2 во время с t₁ до t₂, и с t₅ до t₆, то есть с наивысшим качеством, как это обыкновенно считает поставщик, то оплата услуги должна быть

О_пгв=10 м³×0,82 грн./м³=8,2 грн.

Если потребитель потребляет услугу по тонкой линии 3 за время с t₃ до t₄, и с t₇ до t₈, то есть с наиболее плохим качеством, с которым она обычно бывает в «час пик», то плата за услугу будет равняться

О_пгв=10 м³×0,04 грн./м³=0,4 грн.

В настоящее время плата за такие услуги, как предоставления горячей воды и отопления, зависит от ее качества согласно соответствующему нормативному документу (постановление КМ Украины № 630 от 21.01.05), однако она не рассчитывается автоматически. Необходимо удостоверить снижение качества услуги юридически и обратиться к поставщику с просьбой снизить оплату, а в случае его отказа обратиться в суд. Такой порядок действий фактически делает невозможным попытки потребителя уменьшить оплату за услуги низкого качества. Кроме того, в документе не нормируется уменьшения оплаты за снижение давления горячей и холодной воды, которое также является показателем качества.

Плата за электроэнергию и газоснабжение может снижаться только в том случае, когда они отключены на время, больше обусловленного в договоре. Снижение показателей качества не влияет на оплату этих услуг.

Согласно предложенному способу плата за услугу в зависимости от коэффициентов качества и количества ее потребления на разных участках качества рассчитывается автоматически, уменьшение оплаты за услуги низшего качества стимулирует поставщика поддерживать высокое качество услуг экономическими, а не административными методами.

Промышленное применение способа контроля количества потребленных коммунальных услуг с учетом их качества возможно, потому что его реализация базируется на применении таких известных средств, как цифровые микропроцессорные контроллеры или микроЭВМ с аналого-цифровыми преобразователями.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и применяется для контроля поставки и потребления разного вида коммунальных услуг в системах контроля количества потребления газа, горячей и холодной воды, тепловой и электроэнергии. Особенностью заявленного способа является то, что при изменениях сигналов качества во времени моменты пересечения сигналами качества назначенных границ формируют временные участки. Количество потребленных услуг на разных временных участках с одинаковым качеством суммируют один к одному и запоминают. Определяют сумму произведений суммарного количества потребленных услуг на участках с одинаковым качеством на назначенные коэффициенты, которые отвечают участкам с соответствующим уровнем качества. Сохраняют эту сумму. Техническим результатом от применения данного способа является обеспечение возможности осуществлять оплату коммунальных услуг соответственно их реальному качеству. 3 ил.

Способ контроля потребленных коммунальных услуг, который включает снятие сигналов контроля количества потребленных коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируют и суммируют, одновременно с интегрированием и суммированием сигналов контроля количества измеряют и запоминают сигналы контроля качества потребленных услуг, диапазон изменений этих сигналов разделяют на участки, которые отвечают уровням качества с соответствующими назначенными границами, отличающийся тем, что при изменениях сигналов качества во времени моменты пересечения сигналами качества назначенных границ формируют временные участки, количество потребленных услуг на разных временных участках с одинаковым качеством суммируют один к одному и запоминают, определяют сумму произведений суммарного количества потребленных услуг на участках с одинаковым качеством на назначенные коэффициенты, которые отвечают участкам с соответствующим уровнем качества, с дальнейшим сохранением этой суммы.