На основе анализа существующих решений в области автоматизации коммерческого учета электроэнергии и газа показано, что все они нацелены только на «цифровизацию» расчетов за потребление указанных ресурсов, и не решают задачи обеспечения качества их поставки и безопасности населения жилого сектора при их потреблении. В данной статье представлены модели инновационных решений, полученные посредством последовательной интеграции в электросчетчик-извещатель с аспирационной системой газового счетчика с датчиком утечки и запорным электромагнитным клапаном, а также блока компенсации реактивной мощности и генератора азота (баллонного, мембранного и термомагнитного), которые, во-первых, решают проблемы автоматизированного учета указанных энергоресурсов, во-вторых, определяют и улучшают их качество, а в-третьих, обеспечивают их безопасное потребление в индивидуальных жилых домах. Предложена блок схема электро-газосчетчика-извещателя-подавителя пожарно-энергетического вреда с аспирационной системой и генератором азота, а также с автоматическим блоком компенсации реактивной мощности со схемой потенциального управления оптимальным коэффициентом мощности. В статье представлена модифицированная формула определения пожарно-энергетического вреда, с помощью которой следует начислять оплату за потребление только качественных энергоресурсов.
1. Лоскутов А.Б., Гардин А.И., Лоскутов А.А. Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии: монография. Н. Новгород: НГГТУ, 2018. 84 с.
2. Забелло Е.П., Гуртовцев А.Л. Экономическая эффективность АСКУЭ // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. № 2. С. 15-19.
3. Белозеров В.В., Пятницкий А.А. Об универсальной модели электро-газо-счетчика-извещателя-подавителя пожарно-энергетического вреда в жилом секторе // Материалы XII Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». URL: https://scienceforum.ru/2020/article/2018023189 (дата обращения: 08.06.2021).
4. Белозеров В.В., Олейников С.Н. Способ определения пожарно-электрического вреда и опасных факторов пожара с помощью электросчетчика-извещателя // Патент РФ на изобретение № 2622558 от 07.09.2012, Опубл. 16.06.2017, Бюл. № 17.
5. АСКУГ: Автоматизированная система коммерческого учета природного газа для бытовых потребителей. М.: ООО «МНПП САТУРН», 2006. 32 с.
6. Руководство по применению адресно-аналоговых систем пожарной сигнализации / С.М. Щипицын, А.Н. Членов, И.В. Павлов, А.Е. Атаманов // 7-е издание. М.: «Систем Сенсор Фаир Детекторс», 2012. 67 с.
7. Федоров А.В., Членов А.Н., Лукьянченко А.А., Буцынская Т.А., Демёхин Ф.В. Системы и технические средства раннего обнаружения пожара: монография. М.: Академия ГПС МЧС России, 2009. 158 с.
8. Олейников С.Н. Электросчетчик-извещатель пожарно-электрического вреда // Патент на полезную модель № 135437, опубл. 10.12.2013, Бюл. № 34.
9. Шумченко В.С. Автоматическое обнаружение и подавление пожарно-энергетического вреда в жилом секторе // Материалы IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум». URL: https://scienceforum.ru/2017/article/2017031432 (дата обращения: 08.06.2021).
10. Синергетика безопасности жизнедеятельности в жилом секторе: монография / В.В. Белозеров, Т.Б. Долаков, С.Н. Олейников, А.В. Периков. М.: Изд. дом РАЕ, 2017. 184 с. DOI 10.17513/np.283.
11. Счетчик газа «Гранд-SPI». Руководство по эксплуатации ТУАС.407299.002 РЭ.
12. Долаков Т.Б. Модель электро-газо-счетчика-извещателя с термомагнитным сепаратором воздуха для подавления пожаров и взрывов//Международный студенческий научный вестник. 2018. № 3-3. С. 462-465.
13. Бахматская Л.С., Олейников С.Н., Периков А.В. Синтез аспирационного и термомагнитного методов выделения и подавления пожарно-энергетического вреда в автоматизированную систему обеспечения безопасности жилого сектора // Электроника и электротехника. 2016. № 2. С. 24-30. DOI: 10.7256/2453-8884.2016.2.20898.
На жизни и здоровье людей, нельзя экономить. Необходимо принимать все меры по недопущению возникновения пожара и взрыва в жилых участках. Поэтому при проектировании и строительстве индивидуального жилого дома самым важным параметром является пожарная безопасность. По статистике примерно 70 % пожаров приходится на жилой сектор России. При этом в индивидуальных жилых домах насчитывается более 125 000 пожаров и около 10 000 погибших.
В настоящее время, в рамках тенденции «цифровизации экономики», автоматизации учета потребления электроэнергии и других ресурсов (горячей и холодной воды, бытового газа и т.д.) уделяется повышенное внимание.
Ввод таких автоматизированных систем позволяет решить много проблем, связанные с отслеживанием баланса и принятием решений по ресурсосбережению [1].
Автоматизированная система коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ) – это программно-техническая и организационно-экономическая система, реализующая измерение, сбор и обработку информации с приборов учета потребляемой электроэнергии, и обеспечивающая [1, 2]:
– достоверное дистанционное получение данных о потреблении энергии;
– регистрацию вмешательства в работу приборов учета и нелегального энергопотребления в реальном масштабе времени;
– начисление оплаты и подготовку документов оплаты по лицевым счетам, по действующим тарифам и категориям потребителей;
– сокращение коммерческих потерь электроэнергии, в т.ч. путем дистанционного отключения.
Преимущества АСКУЭ перед «ручной системой» очевидны, однако существуют и принципиальные недостатки, а именно [3, 4]:
– неверная постановка задачи учета и оплаты всей потребляемой энергии, в то время как оплачивать потребитель должен только качественную энергию;
– необходимо учитывать отдельно некачественную электроэнергию, за поставку которой энергоснабжающая организация должна штрафоваться с вычетом её объемов из оплаты потребителем, т.к. исследования показали, что ее потребление сокращает безаварийный срок работы электроприборов потребителя.
Аналогичные задачи и аналогичные недостатки имеют автоматизированные системы коммерческого учета газоснабжения (АСКУГ) [3, 5].
Системы автоматической пожарной сигнализации и обнаружения утечки бытового газа используются практически во всех странах мира и, при условии работоспособности, выполняют свои функции обнаружения опасных факторов пожара и взрыва (ОФПВ), в том числе на ранних стадиях, если используются адресно-аналоговые и аспирационные системы. ААСПС гарантируют устранение пожара без значимого материального ущерба [6, 7].
Впервые «интеллектуализация» и интеграция электросчетчика с пожарными извещателями и с аспирационной системой (рис. 1) была предложена и защищена патентами в России [8, 9].
Рис. 1. Схема электросчетчика-извещателя
В электросчетчик-извещатель (ЭСИ) устанавливались три разных пожарных извещателя, реализующих три разных метода регистрации опасных факторов пожара (ОФП) – тепловой, дымовой и газовый, по коррелированным значениям которых, в том числе с учетом вычисляемого пожарно-электрического вреда (ПЭВ), происходила «фильтрация» ложных сигналов, а о достоверном обнаружении загорания в помещениях, где размещена аспирационная система, сообщалось в ближайшую пожарную часть (ПЧ) по радиоканалу [8].
В модернизированной модели ЭСИ было предложено кроме СО-датчика добавить еще и датчик на бытовой газ, а вместо радиоканала в ПЧ использовать GSM-радиомодем, который способен [9]:
– осуществлять передачу данных о качественной и некачественной электроэнергии в режиме реального времени в энергоснабжающую компанию и в энергонадзор;
– сообщать об утечке газа в газоаварийную службу и отключать электроэнергию в помещениях, где размещена аспирационная система, для предотвращения взрыва;
– оповещать с помощью SMS-сообщений владельцев и жильцов о возникновении ОФПВ.
В следующей модификации ЭСИ, для повышения качества потребляемой электроэнергии, а также уменьшения ПЭВ, было предложено интегрировать его с конденсаторным компенсатором реактивной мощности (КРМ), который, помимо автоматического регулирования коэффициента мощности, и уменьшения реактивной составляющей электроэнергии, позволял «сглаживать» (рис. 2) перепады напряжения и тока [10].
а) б)
Рис. 2. Компенсатор реактивной мощности (а) и «график сглаживания» (б)
Была разработана принципиальная электрическая схема модуля оптосимисторного управления конденсаторами (рис. 3), которая позволяла осуществлять не только автоматическое управление коэффициентом мощности, путем потенциального подключения/отключения конденсаторов с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) контроллера электросчетчика-извещателя, но и «подавлять», таким образом, пожарно-энергетический вред [10].
Рис. 3. Принципиальная схема блока КРМ
Автоматическая установка компенсации реактивной мощности (АУКРМ) предназначена для стабилизации и управления коэффициентом мощности (cos φ) электроустановок и распределительных сетей напряжением 0,4 кВ частоты 50 Гц. АУКРМобеспечивают поддержание установленного cos φ во время больших и малых нагрузок в сети [9, 10].
Участившиеся в последнее время взрывы и пожары от утечек бытового газа привели к «очередному этапу интеграции» – комплексированию ЭСИ с газовым счетчиком, имеющим запорный электромагнитный клапан и автономный датчик утечки газа «ГРАНД-SPI» (рис. 4), у которого имеется разъем подключения и к компьютеру, и для съема информации потребления газа, и для внешнего управления перекрытием газопровода [11].
Рис. 4. Газовый счётчик Гранд-SPI
Рис. 5. Блок-схема ЭСИ–ПЭВ с аспирационной системой и генератором азота
Последующее улучшение ЭГСИ с КРМ было сделано , посредством интегрирования аспирационной системы ЭГСИ с генератором азота (рис. 5), для подавления пожара через трубы подается азот в каждую комнату.
Реализация идеи использования аспирационного трубопровода для подачи огнетушащего состава, например азота (рис. 5), явилась окончательным этапом интеграции уже электро-газо-счетчика-извещателя (ЭГСИ) с КРМ в электро-газо-счетчика-извещатель-подавитель (ЭГСИП) ПЭВ и ОФПВ [11].
В качестве генератора азота, в соответствии с СП 5.13130 «Системы пожарной сигнализации и установки пожаротушения автоматические автономные», можно было использовать любые источники [12]:
– 40 литровые баллоны с азотом;
– мембранные сепараторы воздуха;
– термомагнитные сепараторы воздуха.
Очевидно, что сепараторы воздуха (мембранный и термомагнитный) значительно эффективнее, чем баллонные установки, не только из-за ограниченности в баллонах объема газа, времени работы и необходимости их перезарядки, а потому, что сепараторы удаляют кислород из «высасываемого из защищаемых помещений воздуха», а возвращают через трубопровод аспирационной системы азот, чем резко понижают концентрацию кислорода до уровня, при котором ни взрыв, ни горение не возможны.
Представлена блок-схема одного из вариантов ЭГСИП ПЭВ и ОФП для индивидуального жилого дома (рис. 6).
Рис. 6. Блок-схема ЭГСИП ПЭВ и ОФПВ с аспирационной системой и термомагнитным сепаратором воздуха
Таким образом, остается разработать и оптимизировать структуру ЭГСИП ПЭВ и ОФПВ, в том числе и для многоквартирных домов, позволяющую тиражировать его применение в жилом секторе [12, 13].
Библиографическая ссылка
Белозеров В.В., Мурадов У.Л. МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРО-ГАЗОСЧЕТЧИКА-ИЗВЕЩАТЕЛЯ-ПОДАВИТЕЛЯ ПОЖАРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВРЕДА ДЛЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ // European Journal of Natural History. – 2021. – № 3. – С. 37-41;URL: https://world-science.ru/ru/article/view?id=34184 (дата обращения: 26.04.2024).