RU226495U1 - Устройство мониторинга УМ-40 SMART - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области автоматизации процессов в электроэнергетике, в частности к устройствам интеллектуальных систем учета электрической энергии (мощности), предназначенным для удаленного сбора, обработки и передачи показаний приборов учета электроэнергии, обеспечивающим информационный обмен и автоматизацию системы управления технологическим процессом. Устройство УМ-40 SMART выполнено в едином пластиковом корпусе, внутри которого размещен процессорный модуль с энергонезависимой памятью, который по заданной конфигурации обеспечивает автоматизированный сбор, цифровизацию и транзит данных о потреблении энергоресурсов с подключенных приборов учета. Через встроенные в корпус устройства четыре интерфейса RS-485 подключают приборы учета энергоресурсов. Через блок последовательных интерфейсов, блок пакетной передачи данных и модуль беспроводной связи, встроенные в устройство, оперативно и достоверно производят сбор, учет и передачу данных о потреблении энергоресурсов для правильного формирования сведений в системе расчетов за потребленные энергоресурсы на любом подключенном к устройству приборе учета, независимо от дальности расстояния. Модуль средства криптографической защиты информации, содержащийся в устройстве, защитой от несанкционированного вмешательства третьих лиц обеспечивает удаленное управление приборами учета, проверку электронной подписи принимаемых и отправляемых команд, шифровку и расшифровку принимаемых и отправляемых данных из центра мониторинга и обратно. Техническим результатом устройства УМ-40 SMART является расширение функциональных возможностей устройства за счет включения электронных компонент, средства криптографической защиты информации, поддержки дополнительных каналов обмена информации, удаленное управление и оперативный контроль за потреблением энергоресурсов в интеллектуальной системе учета электроэнергии и автоматизированной системе управления технологическим процессом.

Description

Важность обеспечения эффективной работы систем учета электрической энергии в совокупности с удаленным расположением информационно-вычислительных центров от приборов учета энергоресурсов обуславливает необходимость решения задач цифровизации электроэнергетики - автоматизации, удаленного управления и оперативного контроля за потреблением энергоресурсов.

Из уровня техники известно техническое решение, разработанное заявителем (АО «Связь инжиниринг М») и зарегистрированное патентом на полезную модель RU №221063 «Устройство учета и мониторинга энергоресурсов», МПК G05B 15/02, опубл. 17.10.2023, которое содержит процессорный модуль с микроконтроллером, модуль с пятью преобразователями интерфейсов RS-485, блок дискретных входов, модуль энергонезависимой памяти, блок пакетной передачи данных, энергонезависимые часы с календарем до 2100 года, пять выходов питания внешней нагрузки с защитой от короткого замыкания и высокой емкостной нагрузки, модуль беспроводной связи GSM и порт локальной сети Ethernet, кнопку для ручной передачи команд устройству, модуль AC/DC для питания устройства от сети переменного тока с защитой от короткого замыкания и превышения потребляемой мощности, модуль для питания устройства от сети постоянного тока, литиевый аккумулятор с модулями заряда, стабилизации выходного напряжения и подогрева для работы в отрицательных диапазонах температур.

Недостатком описанного в патенте на полезную модель RU №221063 устройства является отсутствие модуля средства криптографической защиты информации, невозможность подключения модулей расширения функционала, отсутствие возможности обмена данными через резервного оператора GSM-связи, ограничение количества поддерживаемых протоколов информационного обмена с приборами учета энергоресурсов из-за фиксированных программно-аппаратных возможностей известного устройства.

Задачей заявленной полезной модели является расширение технических и программных возможностей устройства для сбора, учета и мониторинга энергоресурсов, обеспечивающего оперативно и достоверно производить сбор данных о потреблении энергоресурсов для последующего правильного формирования сведений в системе расчетов за потребленные энергоресурсы, оперативно получать данные о текущем потреблении («здесь и сейчас») на любом подключенном к устройству приборе учета, независимо от дальности расстояния, контролировать исправность самих приборов учета, выявлять безучетное потребление энергоресурсов, передавать управляющий сигнал или команду на исполнительные механизмы электроустановок по команде или событию, проверять электронную подпись принимаемых и отправляемых команд, производить шифрование и расшифровку принимаемых и отправляемых данных Решение данной задачи достигается заявленной полезной моделью за счет совокупности конструктивных особенностей и отличительных признаков.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет включения в конструкцию устройства электронных компонент – процессора, работающего под управлением операционной системы Linux, внедрения модуля средства криптографической защиты информации, добавления портов USB, увеличения объема внутренней памяти устройства, увеличения каналов обмена информацией – поддержка модуля беспроводной связи ZigBee, добавление второй сим-карты для обмена данными с резервным оператором беспроводной связи формата GSM, обеспечение передачи данных по радиоканалу, поддержки модулей передачи данных по линиям электросети с использованием технологии высокоскоростной передачи данных (Power Line Communication), с возможностью использования не менее 250 различных протоколов информационного обмена.

Устройство мониторинга УМ-40 SMART (далее – устройство УМ-40 SMART) представляет собой конструкцию, выполненную в едином корпусе, внутри которого размещены: процессорный модуль с энергонезависимой памятью и процессором, работающим под управлением операционной системы Linux, модуль средства криптографической защиты информации, модуль с четырьмя преобразователями интерфейсов RS-485, блок дискретных входов, блок пакетной передачи данных, энергонезависимые часы с календарем до 2100 года, четыре выхода питания внешней нагрузки с защитой от короткого замыкания и высокой емкостной нагрузки, модуль беспроводной связи формата GSM с возможностью установки двух сим-карт разных операторов связи и их подогревом, два порта локальной сети Ethernet, два порта USB 2.0, кнопка для ручной передачи команд устройству, кнопка для выключения и перезагрузки устройства, модуль AC/DC для питания устройства от сети переменного тока с защитой от короткого замыкания и превышения потребляемой мощности, модуль для питания устройства от сети постоянного тока, аккумулятор с модулями заряда, стабилизации выходного напряжения и подогрева для работы в отрицательных диапазонах температур.

Работает устройство УМ-40 SMART следующим образом:

После включения питания происходит самонастройка (конфигурирование) и диагностика устройства УМ-40 SMART, после чего оно переходит в штатный режим работы. Работая в штатном режиме, устройство УМ-40 SMART обеспечивает автоматизированный сбор и консолидацию данных о потреблении энергоресурсов с подключенных через встроенные в корпус устройства четыре интерфейса RS-485, приборов учета. Выполняя данные функции устройство УМ-40 SMART согласно прописанной во внутреннем программном обеспечении конфигурации, выполняет следующие действия (операции):

1. Производит опрос подключенных к блоку последовательных интерфейсов приборов учета и считывает указанную в конфигурации информацию по всем интерфейсам параллельно.

2. Формирует набор данных для передачи через модуль беспроводной передачи данных и блок пакетной передачи данных по установленному расписанию и установленному протоколу передачи данных в центр мониторинга.

3. Контролирует состояние блока дискретных входов с сохранением информации в модуле энергонезависимой памяти и передачи в центр мониторинга по заданному расписанию.

4. Ожидает внешние команды в модуле беспроводной передачи данных и блоке пакетной передачи данных или запроса данных из модуля энергонезависимой памяти для передачи или транзита сведений от центра мониторинга к подключенному оборудованию и обратно в зашифрованном виде с электронной подписью.

5. Производит удаленное управление (запись конфигурации) приборами учета с защитой от несанкционированного вмешательства третьих лиц.

6. Ожидает команд на блоке внешнего управления для их выполнения.

7. При поступлении команд фиксирует их в журнале устройства с отметкой времени.

8. С помощью модуля криптографической защиты информации проверяет электронную подпись принимаемых и отправляемых команд, производит шифрование и расшифровку принимаемых и отправляемых данных.

9. Передает команды на контролируемое оборудование и контролирует их выполнение.

10. Передает ответ через модуль беспроводной передачи данных и блока пакетной передачи данных в центр мониторинга.

11. Контролирует состояние и заряд аккумулятора для бесперебойной работы в случае пропадания питания от сети постоянного и переменного тока.

12. Сигнализирует о текущем режиме работы устройства УМ-40 SMART через блок индикации.

Отличительной особенностью заявленной полезной модели является расширенные функциональные возможности устройства, реализуемые в интеллектуальных системах учета электрической энергии (мощности) посредством процессора, работающего под управлением операционной системы Linux, увеличенной внутренней памятью устройства, широким спектром каналов обмена информацией между устройством УМ-40 SMART и подключенными приборами учета, а также с центром мониторинга по беспроводным каналам связи формата GSM с двумя сим-картами разных операторов связи, поддержкой модуля беспроводной связи ZigBee, передачей данных по радиоканалу, поддержкой модулей передачи данных по линиям электросети с использованием технологии высокоскоростной передачи данных (Power Line Communication), с возможностью использования не менее 250 различных протоколов информационного обмена.

Другой отличительной особенностью устройства УМ-40 SMART является наличие модуля средства криптографической защиты информации, который обеспечивает защиту от искажения и доступа третьих лиц к информационному обмену между устройством УМ-40 SMART, подключенными к нему приборами учета и центром мониторинга.

Еще одной особенностью устройства УМ-40 SMART является контроль и управление внешним оборудованием и контроль его состояния посредством мониторинга дискретных сигналов и считывания данных через различные интерфейсы, передача команд управления из систем верхнего уровня центра мониторинга или по заданному событию или расписанию в контролируемое оборудование.

Изложенные сведения о заявленной полезной модели, охарактеризованной в независимом пункте формулы и описании свидетельствуют о возможности ее использования в автоматизированных системах учета и управления энергоресурсов промышленности и коммунального хозяйства, комплексах устройств телемеханики автоматизированных систем управления технологическим процессом. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию промышленной применимости.

Цитированные источники:

1. Патент РФ на полезную модель №221063 «Устройство учета и мониторинга энергоресурсов».

Claims (1)

1. Устройство мониторинга и учета энергоресурсов, выполненное в едином корпусе, внутри которого размещены: процессорный модуль с энергонезависимой памятью и процессором, работающим под управлением операционной системы Linux, модуль средства криптографической защиты информации, модуль с четырьмя преобразователями интерфейсов RS-485, блок дискретных входов, блок пакетной передачи данных, энергонезависимые часы с календарем до 2100 года, четыре выхода питания внешней нагрузки с защитой от короткого замыкания и высокой емкостной нагрузки, модуль беспроводной связи формата GSM с возможностью установки двух сим-карт и их подогревом, поддержку модуля беспроводной связи ZigBee, два порта локальной сети Ethernet, два порта USB 2.0, кнопку для ручной передачи команд устройству, кнопку для выключения и перезагрузки устройства, модуль AC/DC для питания устройства от сети переменного тока с защитой от короткого замыкания и превышения потребляемой мощности, модуль для питания устройства от сети постоянного тока, аккумулятор с модулями заряда, стабилизации выходного напряжения и подогрева для работы в отрицательных диапазонах температур, отличающееся тем, что модуль средства криптографической защиты информации обеспечивает защиту от искажения и доступа третьих лиц к информационному обмену между устройством, подключенными к нему приборами учета электрической энергии (мощности) и центром мониторинга, модуль беспроводной передачи данных снабжен возможностью установки двух сим-карт, поддержкой модуля беспроводной связи ZigBee, передачей данных по радиоканалу, поддержкой модулей передачи данных по линиям электросети с использованием технологии высокоскоростной передачи данных (Power Line Communication), с возможностью использования не менее 250 различных протоколов информационного обмена в интеллектуальной системе учета электроэнергии и автоматизированной системе управления технологическим процессом.