СПОСОБ КОНТРОЛЯ КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ Российский патент 2010 года по МПК G01D7/02 G01R11/00 

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

Известен способ контроля потребления электроэнергии (АС SU №1780022, опубл. 07.12.92, бюл. №45), в соответствии с которым при контроле потребления электроэнергии периодически измеряют расход электроэнергии от начала контрольного интервала времени, измеряют время между импульсами и определяют текущую мощность, потом определяют среднюю мощность за время от начала периода контроля до момента поступления очередного импульса от датчика импульсов электросчетчика, определяют прогнозируемое значение потребления электроэнергии за контрольный интервал времени, при превышении заданного допустимого значения расхода электроэнергии и отстройке от пиковых кратковременных нагрузок формируется управляющий импульс на отключение потребителей электроэнергии.

Общим признаком известного способа-аналога и предлагаемого способа является операция измерения расхода такой коммунальной услуги, как предоставление электроэнергии.

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

Известен способ измерения расхода электроэнергии, которая потребляется от электрической сети (патент RU №2139547, опубл. 10.10.99, бюл. №28), в соответствии с которым непрерывно измеряют ток потребителя, интегрируют ток по времени для получения значения, которое относится к потреблению, интегрируют по 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 являются операции измерения тока потребления и интегрирование его по времени и в функции напряжения, подсчет количества единиц.

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

Известен способ контроля расхода энергоресурсов (патент UA №46572, опубл. 15.05.02, бюл. №5), который включает снятие и обработку информации о контроле расхода энергоресурсов, в соответствии с которым через определенные интервалы времени снимают информацию о контроле расхода энергоресурсов и интегрируют по времени параметры измеренных сигналов с последующим суммированием. Этот способ выбран нами в качестве прототипа.

Общим признаком способа-прототипа и предлагаемого способа являются операции снятия через определенные интервалы времени сигналов контроля расхода коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируются и суммируются.

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

В основу предложенного изобретения поставлена задача создания способа контроля коммунальных услуг путем введения дополнительных операций обработки сигналов качества коммунальных услуг с учетом того, что сигналы контроля качества предоставления услуг измеряются и обрабатываются отдельно от сигналов контроля расхода услуг с целью определения качества услуг за определенный промежуток времени.

Задача решается таким образом, что в способе контроля коммунальных услуг через определенные интервалы времени происходит снятие сигналов контроля расхода коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируются и суммируются, и одновременно измеряются и запоминаются сигналы, которые характеризуют качество предоставления услуг, диапазоны изменения этих сигналов делятся на участки с назначенными в нормативных документах границами, при изменении сигналов во времени определяются и сохраняются части времени их пребывания на каждом участке относительно всего времени потребления услуг, вычисляется сумма произведении частей на назначенные коэффициенты, разные для разных участков диапазонов изменения сигналов, сумма произведений умножается на количество использованых услуг с последующим запоминанием.

Введение в способ новых операций позволяет определить показатели качества предоставления услуг за определенный промежуток времени в виде частей времени пребывания сигналов контроля качества на каждом участке диапазона относительно всего времени потребления услуг, что позволяет вычислить оплату за каждую услугу с учетом количества ее расхода и качества ее предоставления.

На фиг.1 приведена временная диаграмма изменения температуры горячей воды у потребителя, на фиг.2 - временная диаграмма относительного изменения установившегося напряжения в электросети у потребителя, на фиг.3 - временная диаграмма изменения давления в трубопроводе холодной воды у потребителя.

Суть предложенного способа состоит в следующем.

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 и теплотворная способность газа.

Если сигналы от датчиков расхода определяет потребитель, и это есть количество использованной услуги, то сигналы от датчиков потенциала определяет поставщик, и это есть качество предоставления услуги.

Существуют нормативные документы, такие, например, как "Правила надання населению послуг з водо-, теплопостачання та водовiдведения". K.: Держкомбудiвництва, архiтектури та житловоï полiтики, 1998; ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. K.: Госстандарт Украины, 1999 г., в которых определяются показатели качества предоставления услуг и диапазоны изменений этих показателей разделены на участки с определенными в этих документах границами.

Например, на фиг.1 это определенные границы между участками K₁/K₂, K₂/K₃, K₃/K₄.

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

Одновременно начинается отсчет общего времени потребления услуги и определяется участок, на котором находится сигнал качества предоставления услуг. Например, на фиг.1 в момент времени t₀ сигнал качества находится на участке K₁. Начинается отсчет времени нахождения сигнала на участке K₁.

В какой-то момент времени сигнал качества выходит за границы этого участка и переходит на другой участок, например K₂. В момент перехода границы прекращается отсчет времени нахождения сигнала на участке K₁, это время запоминается, и начинается отсчет времени пребывания сигнала качества на другом участке, например на фиг.1 это K₂. Этот отсчет прекращается, когда сигнал качества входит за границы участка, например K₂, а время нахождения сигнала на участке K₂ также запоминается.

Если сигнал качества услуги возвращается на участок, на котором он уже был, то новое временя пребывания на участке прибавляется к времени пребывания сигнала на этом участке, которое было и запомнилось ранее.

Этот процесс происходит все время потребления услуги, в результате накапливается значение времени пребывания сигнала качества на всех участках диапазона, на которых он был.

В конце определенного промежутка времени (например, месяца) прекращается накопление общего времени использования услуги и времени пребывания сигнала качества на его участках.

Время пребывания сигналов качества на каждом участке диапазона делится на общее время потребления услуги, и, таким образом, определяется часть пребывания сигнала качества на каждом участке диапазона относительно всего времени потребления услуги, что характеризует качество предоставления услуги за общее время потребления услуги.

Затем эти части умножаются на коэффициенты, разные для разных участков диапазона.

Указанные произведения суммируются.

Если эти коэффициенты равны тарифам на услуги на каждом участке, то сумма произведений частей на назначенные коэффициенты является средним тарифом.

После этого рассчитывается произведение количества услуги, которая получена после интегрирования и суммирования сигналов расхода, на средний тариф, что является оплатой услуги в соответствии с ее количеством и качеством.

Сущность реализации способа объясняется формулой (1).

где

Ky - количество использованной услуги, которая определяется счетчиком или расходомером,

Т_об - общее время потребления услуги,

T_i - время пребывания сигнала качества на i-м участке диапазона изменения сигнала,

K_i - коэффициент для сигнала, который находится на i-том участке диапазона,

n - количество участков на всем диапазоне,

Оп - величина, которая рассчитывается и пропорциональна оплате за услугу.

Порядок расчетов по приведенной формуле поясняется примерами.

Пример 1. Предположим, что в отдельной квартире потребляется горячая вода в количестве Kу=10 м³ на протяжении десяти часов Т_об=10 ч.

За это время температура горячей воды изменялась у потребителя так, как это показано на фиг.1. Диапазон возможной температуры подающейся горячей воды разбит на 4 участка (см. "Правила надання послуг населенню…", стр.19), а именно 55-50°С, 50-45°С, 45-40°С, 40°С - комнатная температура, поэтому n=4.

Если считать, что K_i - это тариф на услугу, то на 01.01.06 в Киеве для горячей воды K₁=3,72 грн/м³ для температур в границах 75-50°С, а для температур в границах 40°С - комнатная температура коэффициент равен K₄=0,82 грн/м³ как для холодной воды. Для промежуточных температурных участков возможно назначить такие коэффициенты K₂=2,76 грн/м³, K₃=1,8 грн/м³.

По временной диаграме фиг.1 можно рассчитать время пребывания сигнала о температуре воды на участках диапазона:

T₁=(t₁-t₀)=1 ч.

Т₂=(t₂-t₁)+(t₆-t₅)=2,1 ч.

Т₃=(t₃-t₂)+(t₅-t₄)=3,5 ч.

Т₄=(t₄-t₃)=3,4 ч.

Вычислим величину оплаты за горячую воду, температура которой изменяется во времени в соответствии с фиг.1, по формуле (1)

Оп_гв=10 м³ × [(1 ч/10 ч)×3,72 грн/м³ + (2,1 ч/10 ч)×2,76 грн/м³ + (3,5 ч/10 ч)×1,8 грн/м³ + (3,4 ч/10 ч)×0,82 грн/м³]=18,6 грн.

Если не контролировать температуру горячей воды у потребителя, а считать, как это обычно делает поставщик услуги, что температура горячей воды всегда отвечает стандартам и находится все время потребления в границах 55-50°С, то оплата за услугу будет почти вдвое больше, чем за реально предоставленную, а именно Оп=10 м³ × (3,72 грн/м³)=37,2 грн.

Пример 2. Предположим, что в отдельной квартире потребляется электрическая энергия в количестве Ky=10 кВт × ч за время Т_об=10 ч.

За это время амлитуда напряжения, за которую отвечает энергопоставляющая организация, изменяется так, как это показано на фиг.2. Изменение амплитуды напряжения нормируется несколькими показателями качества (ГОСТ 13109-97. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. К.: Госстандарт Украины, 1999 г., стр.9-11), а именно отклонением и колебанием напряжения, перенапряжением и провалом напряжения.

Минимальной амплитудой напряжения в сети может быть 0 В, а максимальной - 380 В (ГОСТ 13109-97, стр.9, 29). Устойчивое отклонение амплитуды напряжения в % можно 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 K_i равно тарифу на услугу, то для Киева с нормально допустимым устойчивым отклонением напряжения 0-5% тариф на электроэнергию на 01.01.06 равен K₁=0,156 грн/кВт × ч.

Если устойчивое отклонение амплитуды напряжения в сети находится на участке 5-10%, т.е. максимально допустимо, что означает более низкое качество поставки, то платить за услугу нужно меньше, например по тарифу K₂=0,12 грн/кВт × ч.

Устойчивое отклонение амплитуды напряжения 10-30% является перенапряжением или провалом с временем больше 1 мин и может привести к сбоям и ошибкам в работе бытовых приборов, качество электроснабжения невелико, и тариф может быть установлен на уровне K₃=0,08 грн/кВт × ч.

Устойчивое 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 поэтому тариф может быть низким K₄=0,02 грн/кВт × ч.

Отклонение 50-100% - это всегда или отключение электроэнергии, или гарантированная порча электроприборов с аварийными последствиями, и такая ситуация должна оплачиваться поставщиками в виде штрафов, а потребитель ее не оплачивает, т.е. K₅=0.

Время пребывания устойчивого отклонения напряжения на соответствующих участках диапазона вычисляется по временной диаграмме фиг.2.

T₁=(t₁-t₀)+(t₇-t₆)=3 ч.

T₂=(t₂-t₁)+(t₆-t₅)=2,7 ч.

Т₃=(t₃-t₂)+(t₅-t₄)=2,4 ч.

Т₄=(t₄-t₃)=1,9 ч.

Вычислим значение оплаты за электроэнергию Оп_ээ

Оп_ээ=10 кВт × ч[(3 ч/10 ч)×0,156 грн/кВт × ч + (2,7 ч/10 ч) × 0,12 грн/кВт × ч + (2,4 ч/10 ч)×0,08 грн/кВт × ч + (1,9 ч/10 ч) × 0,02 грн/кВт × ч]=1,02 грн.

Если считать, что устойчивое отклонение напряжения электроэнергии всегда находится в нормально допустимых границах, то оплата за нее должна быть равна Оп_ээ=10 кВт × ч × 0,156 грн/кВт × ч=1,56 грн, т.е. на 35% больше, чем с учетом ее качества.

Пример 3. Предположим, что в отдельной квартире расходуется холодная вода в количестве Ky=10 м³ за время десять часов Т_об=10 ч.

За это время давление в трубопроводе у потребителя изменяется, как это показано на фиг.3. Давление должен обеспечить поставщик услуги.

Минимальным давлением в трубопроводе при отсутствии поставок воды есть 1 атм, а максимальным 4,5 атм.

Диапазон изменения давления можна 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 большое, существует опасность прорыва трубопровода, поэтому K₁=0,7 грн/м³.

На втором участке давление наиболее приемлемо для потребителя, отвечает нормам, и поэтому K₂=0,82 грн/м³, что отвечает тарифу на холодную воду в Киеве на 01.01.06.

На третьем участке давление меньше нормы, поэтому K₃=0,7 грн/м³. При таком давлении, как на четвертом участке, не включается газовая колонка, долго наполняется ванная, плохо льется вода из душа, поэтому K₃=0,4 грн/м³.

Из фиг.3 рассчитывается время нахождения сигнала о давлении на участках:

T₁=(t₁-t₀)=1 ч.

T₂=(t₂-t₁)+(t₆-t₅)=1,7 ч.

Т₃=(t₃-t₂)+(t₅-t₄)+(t₇-t₆)=4 ч.

T₄=(t₄-t₃)+(t₈-t₇)=3,3 ч.

Вычисляется величина оплаты за холодную воду по формуле (I):

Оп_хв=10 м³ × [(1 ч/10 ч) × 0,7 грн/м³ + (1,7 ч/10 ч) × 0,82 грн/м³ + (4 ч/10 ч) × 0,7 грн/м³ (3,3 ч/10 ч) × 0,4 грн/м³]=6,22 грн.

Если не учитывать через коэффициенты K_i качество услуги и считать, что давление в трубопроводе всегда в норме, то оплата услуги должна быть Оп_хв=10 м³ × 0,82 грн/м³ = 8,2 грн, что на 25% выше, чем с учетом качества.

Если во всех трех примерах сигналы качества, которые обеспечивает поставщик, находятся в норме, то оплата с учетом качества услуг равна оплате, которая является произведением количества использованных услуг на обычном счетчике и тарифа за стандартную оговоренную услугу.

Промышленное использование предлагаемого способа контроля коммунальных услуг возможно, так как его реализация основана на применении таких известных средств, как цифровые микропроцессорные контроллеры или микроЭВМ с аналого-цифровыми преобразователями.

Способ контроля коммунальных услуг относится к области контрольно-измерительной техники. В способе одновременно с определением количества услуг сигналы контроля качества предоставления услуг измеряются и обрабатываются отдельно от сигналов контроля расхода услуг с целью определения качества услуг за определенный промежуток времени. Диапазоны изменения сигналов качества делятся на участки с заданными границами, при изменении сигналов во времени определяются и сохраняются части времени их пребывания на каждом участке относительно всего времени использования услуг, вычисляется сумма произведений частей на назначенные коэффициенты, разные для разных участков диапазона изменения сигналов, сумма произведений умножается на количество использованных услуг с последующим хранением. Технический результат - создание способа контроля коммунальных услуг путем введения дополнительных операций обработки сигналов качества коммунальных услуг. 3 ил.

Способ контроля коммунальных услуг, включающий снятие через определенные интервалы времени сигналов контроля расхода коммунальных услуг, которые через определенные интервалы времени интегрируются и суммируются, отличающийся тем, что одновременно с интегрированием и суммированием сигналов контроля расхода коммунальных услуг измеряются и запоминаются сигналы, которые характеризуют качество предоставленных услуг, диапазоны изменения этих сигналов делятся на участки с назначенными границами, при изменении сигналов во времени определяются и сохраняются части времени их пребывания на каждом участке относительно всего времени потребления услуг, вычисляется сумма произведений частей на назначенные коэффициенты, разные для разных участков диапазонов изменения сигналов, сумма произведений умножается на количество использованных услуг с последующим запоминанием.