Развитие функциональных возможностей ИПУГ типа СМТ для реализации проекта СТМ-100

Прежде чем начать говорить о новых функциональных возможностях интеллектуальных счётчиков газа, давайте посмотрим на существующие продукты и каким нормативным документам они соответствуют.

Рис.1 Линейка счётчиков СМТ

Начиная с 2017 года, «Техномер» разрабатывает интеллектуальные счётчики газа серии СМТ, и на сегодняшний день мы выпускаем более 170 различных исполнений и модификаций. 

В настоящее время для данного типа счётчиков существует лишь один официальный документ, регламентирующий требования к техническим характеристикам и функциональным возможностям, - это «Типовые технические требования ООО «Газпром межрегионгаз» к бытовым счётчикам газа». Данный документ был принят в 2020 году, и «Техномер» его придерживался при разработке счётчика СМТ.

В прошлом году была разработана новая документация, а именно СТО, в котором предъявляются расширенные требования к интеллектуальным приборам учёта газа (ИПУГ). Одним из новых требований является указание о том, что ИПУГ должен выполнять передачу данных на два сервера: один сервер региональной газовой компании, а другим является сервер газораспределительной организации. При этом указано, что передача данных должна быть реализована при помощи защищённой пакетной передачи данных с применением закрытой точки доступа (APN). 

Реализация данного требования - довольно непростая задача. Если схема с одним сервером с использованием APN проста в реализации (данный функционал был в счётчике ещё при его разработке), то схема с передачей данных на два сервера с разными APN требует как минимум двух независимых друг от друга каналов связи, а именно - в случае с беспроводной передачей данных - наличие двух SIM-карт с двумя разными APN-каналами. Реализация данных решений представлена на приведённых схемах (Рис. 2,3).

Рис.2 Передача данных на два сервера с использованием одной SIM-карты

Компания «Техномер» - активно развивающаяся, имеет большой штат разработчиков, поэтому мы можем выполнить эту задачу. В прошлом году нами была реализована первая схема передачи данных, в которой счётчик передает данные на два сервера с использованием одной SIM-карты без APN. Это было в пилотном проекте «Махачкала», где первый сервер был сервером региональной газовой компании, а второй - «Газпром межрегионгаз инжиниринга» под управлением ИУС «ЦИФРА». 

Кроме этого, мы реализовали дополнительную схему передачи данных с одной SIM-карты на два сервера через один APN. Тут нужно отметить, эти два сервера были объединены в один контур APN, что является важным аспектом в реализации данной схемы. Зачастую в регионах реализовать это маловероятно, так как серверы относятся к юридически разным организациям. 

Вышеупомянутые схемы потребовали изменения только программного обеспечения счётчика и не затронули его аппаратную часть. Как следствие, это практически не сказалось на производственном процессе счётчика. 

Рис.3 Передача данных на независимые серверы с использованием нескольких SIM-карт

Другая схема, в которой необходимо организовать передачу данных на два независимых друг от друга сервера через два независимых APN, требует изменения аппаратной части прибора, а именно платы. Необходимо было установить на плату вторую SIM-карту, а устанавливать второй держатель SIM-карты было технически сложно по нескольким причинам, самой веской и дорогостоящей из которых была необходимость изменения конструкции корпусных деталей и, как следствие, изменения оснастки, что, как правило, требует немалых вложений. Наиболее удобным вариантом было применение SIM-карты в формате микросхемы или использование SIM-Chip.

Данное решение не только исключает необходимость изменения конструкции корпусных деталей, но и решает другие важные проблемы: 

1)      SIM-Chip впаивается в плату, и поэтому отсутствует механическое соединение с держателем пластиковой SIM-карты, что повышает надёжность передачи данных. 

2)      SIM-Chip нельзя извлечь во время эксплуатации прибора, что положительно влияет на надёжность его работы и исключает возможность нарушения канала связи. 

Кроме этого, SIM-Chip занимает мало места на плате, это позволило нам установить два дополнительных SIM-Chip, и теперь в приборе может быть установлено три SIM-карты с возможностью передачи данных на шесть серверов без APN или на три сервера с APN. Так как данный функционал затрагивает изменение как аппаратной, так и программной части счётчика, это влечёт за собой изменение производственного процесса практически на каждой стадии производства. Примеры реализации можно увидеть на слайдах (Рис.4).

Рис.4 Аппаратная реализация передачи данных

Реализация данной функции открывает новые возможности. Благодаря тому, что SIM-Chip нельзя демонтировать при эксплуатации, имеет смысл реализовать определение геолокации прибора с помощью базовых станций сотовых операторов и, как следствие, реализовать в приборе архив геолокации для отслеживания перемещения прибора с момента выпуска с завода. Это позволит создать карту установленных приборов, а также выявлять «центры доработок» счётчиков газа. 

Рис.5 Архив геолокации

Однако реализация передачи данных на два сервера и тем более передачи данных с нескольких SIM-карт требует дополнительной энергии, которая в счётчике ограничена. Для решения этой проблемы необходимо изменить некоторые алгоритмы, а именно:

1.      Алгоритм измерения. Необходимо сократить время измерения в два раза, что в итоге освободит дополнительные 30% ёмкости батареи, которые можно перенаправить на передачу данных.

2.      Оптимизировать алгоритм передачи данных, а точнее алгоритм передачи данных при неуспешных сеансах связи. 

Текущий алгоритм представляет собой следующую последовательность: сначала происходит плановый сеанс связи, за ним выполняется повторный сеанс связи (40 сек), далее выполняется резервный сеанс связи №1 (через 12 часов), затем резервный сеанс связи №2 (через 12 часов) и потом резервный сеанс связи №3 (через 12 часов). Данная схема была разработана с целью обеспечения срока службы элементов питания минимум на 6 лет и имела большой запас ёмкости на весь период эксплуатации.

Новый алгоритм сохраняет то же количество резервных интервалов для нескольких SIM-карт при нормальных условиях работы связи, однако при нарушении условий передачи данных (например, несвоевременное пополнение баланса SIM-карты) устанавливает лимит на резервные сеансы связи, при превышении которого прибор продолжит совершать сеансы связи только по плановому расписанию, сохранив тем самым передачу данных в течение межповерочного интервала (Рис.7). 

Рис.6 Новый алгоритм резервных сеансов связи

Расширение перечня фиксируемых внештатных событий

Как известно, в счётчике газа СМТ реализована система диагностики внештатных событий (Рис.7).

Рис.7 Обновлённая система диагностики нештатных событий

События разделены на три группы: 

1)      Предупреждения - это события, которые указывают на нарушение работоспособности систем счётчика, не связанных с метрологическими характеристиками. 

2)      Тревоги - это события, указывающие на нарушение условий эксплуатации счётчика, приводящие к временному нарушению метрологических характеристик. 

3)      Аварии – это события, указывающие на отказ систем СМТ, влияющие на метрологические характеристики или попытку несанкционированного воздействия на измерительные системы СМТ.

К перечню внештатных событий типа «Предупреждение» планируется добавить следующие события:

1.      Превышен лимит резервных сообщений; 

2.      Не установлена дата монтажа счётчика; 

3.      Счётчик не введён в эксплуатацию; 

4.      Измеряемая среда – воздух.

Последние три внештатные ситуации направлены на более прозрачное отображение промежутка времени с момента выпуска прибора с завода до пуска газа. В этот период времени наиболее часто происходит поломка прибора, связанная с нарушением условий монтажа. И более детальная картина, а точнее хронология поможет в диагностировании неисправности прибора.

Набор событий «Тревога» планируется расширить одним новым событием - расход газа меньше нижнего предела измерения. При действии внештатного события вместо измеренного расхода газа, который находится в диапазоне от порога чувствительности до Qмин, будет использоваться значение минимального расхода. 

Набор внештатных событий «Авария» планируется расширить одним новым событием - Несанкционированное вмешательство в работу измерительного узла. 

Кроме программных защит от несанкционированных вмешательств планируется ввести дополнительные механические защиты: три пломбы производителя, две из которых являются голографическими разрушающимися пломбами с индивидуальным номером (Рис.8). 

 Рис.8 Дополнительная пломбировка счётчиков СМТ

Помимо этого, была проделана дополнительная работа по модернизации измерительного узла прибора СМТ-Комплекс, направленная на защиту от несанкционированного механического воздействия через входной и выходной патрубок прибора. Были переработаны защитные втулки на входе и выходе счётчика, а также добавлена дополнительная защитная решётка внутри измерительного модуля (Рис.9). 

Рис.9 Дополнительная механическая защита СМТ-Комплекс

Расширение номенклатуры комплекта монтажных частей

Так как нормативными документами, действующими в РФ, не регламентируются требования к конструкции присоединительной части счётчика, количество вариаций приборов учёта газа чудовищно велико. В связи с этим нам, как производителю счётчика с не типовой присоединительной конфигурацией, необходимо постоянно разрабатывать новые комплекты монтажных частей для замены существующих счётчиков газа. Данное решение в первую очередь уменьшает стоимость этих работ, так как позволяет заменить прибор, вышедший из эксплуатации, на счётчик газа СМТ без сварочных работ.

За последний год было разработано 12 новых комплектов монтажных частей (КМЧ), а общее количество видов КМЧ составляет 35, что позволяет заменить практически любой прибор учёта газа на счётчик СМТ.

Рис.10 Комплекты монтажных частей для установки СМТ