В основном поставленные задачи были выполнены. На рынке существуют предложения счетчиков, удовлетворяющие таким требованиям. Но далеко не у всех предлагаемых приборов надежно решен вопрос, связанный с защитой от внешних несанкционированных воздействий, искажающих результаты измерения объема. Существует много известных методов, с помощью которых можно исказить результаты измерений, вплоть до полной или частичной остановки процесса измерения, не прерывая при этом газоснабжение. Такие инциденты не редки и прекрасно известны, но вовремя предотвратить их достаточно проблематично ввиду объективных трудностей при доказательстве неисправности прибора, когда он находится в пользовании недобросовестного абонента. Неучтенные объемы поставленного газа впоследствии естественно относятся к потерям поставщика.
На сегодняшний день среди обилия различных методов несанкционированных вмешательств можно условно выделить три наиболее распространённых типов воздействий:
- магнитные воздействия;
- механические воздействия;
- воздействия на измеряемый газовый поток.
Надежность и простота конструкции, точный, современный и потенциально перспективный метод измерения газа – вот ключевые факторы, которые могут обеспечить максимальную защиту от различных типов внешних несанкционированных воздействий современного счетчика газа. При разработке конструкции микротермального счетчика газа СМТ-Смарт именно эти требования учитывались как наиболее важные и приоритетные в практическом применении.
Рассмотрим конструкцию счетчика СМТ-Смарт на предмет защиты от различных типов внешних несанкционированных воздействий. Функциональная схема прибора представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – функциональная схема счетчика СМТ-Смарт
Защита от магнитных воздействий
Для реализации данного вида воздействий, как правило используют специальные магниты, магнитное поле которых воздействует на подвижные части счетчиков газовой камеры, изготовленных из ферромагнитных материалов. Расположив сильный магнит рядом с газовой камерой счетчика можно добиться замедления, а порой и полной остановки подвижных деталей. Другой узел подверженный влиянию магнитных полей – это механический сумматор, а именно шкала роликов с цифровыми указателями. Путем определенных манипуляций ролики приобретают магнитные свойства и под воздействием постоянного магнита перемещаются вдоль оси, на которой они расположены. Осевое смещение приводит к выходу из зацепления роликов и трибок. Результат – механический сумматор перестает считать при формально работающем и исправном измерительном механизме.
Данному воздействию наиболее часто подвержены классические механические диафрагменные счетчики. Но, следует отметить, что некоторые продвинутые производители счетчиков перешли на немагнитные материалы и это дает положительный эффект , однако это не решает проблемы конструктива данного типа счетчик ввиду их незащищенности в плане механических воздействий.
Счетчик газа СМТ-Смарт принципиально не подвержен влиянию магнитного поля. Во-первых, он не содержит в своем составе частей, на которые могло бы повлиять поле постороннего магнита. Во-вторых, счетчик не содержит подвижных частей, что значительно упрощает контракцию. И в-третьих, принцип действия измерительного модуля и физика его работы никоим образом не связаны с влиянием магнитного поля. Тем не менее испытания на воздействия магнитного поля проводились. Результаты положительные, счетчики СМТ-Смарт работают стабильно без искажения погрешности в установленных пределах.
Защита от механического воздействия.
В целом под механическими воздействиями понимают различного рода нарушения целостности конструкции прибора. Целью воздействий, как правило, становятся корпусные детали, внутренние узлы, отвечающие за формирование потока газа, блокируется работа подвижных механических частей. Причем для достижения подобных целей зачастую используют многообразие различного инструмента и технологий.
Общая цель этих манипуляций – изменить режим работы счетчика таким образом, чтобы выходной сигнал измеренного объема был меньше реального, а внесенные изменения в конструкцию были максимально скрыты.
Данному воздействию подвержены многие диафрагменные счетчики. Путем несложных механических воздействий вскрывается корпус измерительного узла либо корпус отсчетного устройства. Далее производится вмешательство в конструкцию прибора и корпусные детали также собираются в обратном порядке без видимых внешних повреждений. Конечно, стандартные меры защиты в виде пломб осложняют данные воздействия, но как показывает практика, далеко не во всех случаях.
В конструкции СМТ-Смарт предусмотрены несколько степеней защиты от механических воздействий. Измерительный модуль установлен внутри корпуса измерительного узла и располагается в центральной его части. Целью защитных мероприятий является защита зоны, где расположен микротермальный датчик. На входном и выходном патрубках счетчика устанавливаются специальные решетки, которые предотвращают прямое проникновение инструмента в зону МКТМ (микротермального) датчика. Деталь обтекателя служит дополнительным барьером от проникновения в зону МКТМ датчика. И, наконец, формирователи потока в самом измерительном модуле выполняют ту же роль. Рестриктор, находящийся вдоль по потоку после МКТМ датчика, предохраняет его со стороны выходного отверстия от проникновения различного рода инструмента. Такая многоступенчатая система защиты позволяет предотвратить механические повреждения МКТМ датчика.
Все перечисленные детали конструктивно дублируют работу друг друга. В случае повреждения одной детали или двух ничего в работе модуля не изменится, т.е. выходная характеристика чувствительности МКТМ датчика останется прежней, и общая погрешность счетчика останется в допустимых пределах. Если цель достичь МКТМ зоны и повредить датчик выполнена, то будет нарушена целостность решеток, что можно легко определить во время монтажных работ на этапе установки счетчика в газовую сеть. Любое же механическое разрушение датчика отразится в сигнале ошибки, которая будет зафиксирована системой самодиагностики счетчика и передана через систему встроенной телеметрии в ПТК Газсеть.
Электронное отсчетное устройство также имеет защиту от механических повреждений и проникновений внутрь. Целью вмешательства в основном является повреждение электросхемы, отключение батарей питания или открытие калибровочного замка с целью модификация встроенного ПО счетчика. Для защиты от вскрытия каждый счетчик снабжен стандартным средством защиты в виде пломбировочных мест для установки пломб поставщика газа и метрологических служб ЦСМ. Эти традиционные меры, конечно, помогают, но не во всех случаях. Если пломба была нарушена и корпус электронного отсчетного устройства удалось открыть, сработает датчик вскрытия корпуса и система самодиагностики зафиксирует этот инцидент. А далее по обычной схеме запись события в архив счетчика и передача тревожной информации в ПТК Газсеть
Также без внимания не останутся элементы, расположенные в батарейном отсеке счетчика, а именно основная батарея питания и СИМ-карта. При отключении основной (съемной) батареи, счетчик не утратить своих основных функций и перейдет на питание от резервного источника питания, а факт отключения батареи будет зафиксирован в архивах счетчика и сохранен в энергонезависимой памяти с последующей передачей тревожных сообщений на сервер. Наличие СИМ-карты в счетчике также фиксируется. При ее отсутствии счетчик сформирует предупредительное сообщение, о том, что система телеметрии временно отключена до установки СИМ-карты.
Воздействия на измеряемый газовый поток.
При данном виде воздействий происходит изменение однородности потока газовой среды. Газовый поток стремятся направить в одну сторону, закрутить, сделать его турбулентным. Это можно сделать путем заужения трубопровода на входе или частично перекрыть отверстие входного патрубка счетчика. Как правило данный тип воздействия встречается при монтаже счетчиков.
Во всех указанных примерах цель однозначно не будет достигнута. Схема формирования потока газа, состоящая из корпуса измерительного узла, защитных решеток, обтекателя, рестриктора и, конечно, измерительного модуля работает надежно и защищает счетчик во всех случаях даже при неквалифицированном монтаже.
Подобные эксперименты проводились во время опытной эксплуатации по программе «Газпрома межрегионгаз» в Нижнем Новгороде. По заданию монтажники пытались установить СМТ-Смарт таким образом, чтобы он давал заниженные показания. Из этого ничего не получилось, счетчики продолжали работу в штатном режиме. Указанные экспериментальные действия зафиксировали в соответствующих протоколах по окончании программы.
Необходимо отметить, что на данный момент рынок бытовых газовых счетчиков все чаще выдвигает новые и более жёсткие требования как к функциональным возможностям счетчиков, так и к обеспечению мер по выявлению несанкционированных вмешательств. Например, одним из таких требований в скором времени может стать обязательное наличие встроенной телеметрии в газовом счетчике. Для реализации такой задачи необходимо, как минимум вводить дополнительное устройство передачи данных к текущей конструкции счетчика, что как правило выливается в различное дополнительное, отдельно стоящее модульное оборудование, а как максимум необходимо разрабатывать с нуля новое электронное отсчетное устройство или счетчик в целом, что является довольно сложной и экономически затратной задачей. Некоторые производители начинают выводить на рынок газовые счетчики с комбинированной конструкцией. Основой таких счетчиков, как правило становится база с диафрагменным методом измерения в паре с электронным отсчетным устройством или так называемым электронным индексом. С первого взгляда преимущества данной конструкции очевидны, особенно в плане электронного отсчетного устройства, однако сам метод измерения практически исчерпал свой потенциал и не имеет дальнейшего развития уступая более современным методам измерения объема газа, которые позволяют с высокой степенью точности анализировать состояние газового потока и выстраивать различные алгоритмы по выявлению несанкционированных вмешательств как до так и после ввода счетчика в эксплуатацию.
При разработке счетчика СМТ-Смарт изначально была заложена основополагающая база современных цифровых технологий измерений. Современная элементная база совместно с применением в счетчиках микротермального метода измерения расхода газа на на базе микротермального измерительного модуля; является ключевым фактором к потенциально современному методу анализа несанкционированных вмешательств. Данный метод позволяет не только получать данные по расходу, температуре газа и накопленному объему, но и выстроить алгоритмы анализа по состоянию измеренного газового потока. На базе таких алгоритмов счетчик получает гибкую систему самодиагностики, которая позволяет оценивать несанкционированные внешние воздействия, влияющие как сам счетный модуль, так и на работу всех систем счетчика в целом. На текущем этапе разработки счетчик уже получил следующие критерии самодиагностики:
-
анализ расхода газа с фиксацией превышения максимально допустимых значений;
-
анализ температуры газа с фиксацией превышения максимально допустимых значений;
-
анализ температуры окружающей среды с фиксацией превышения максимально допустимых значений;
-
анализ состояния счетного модуля;
-
анализ обобщённого состава газа (к-фактора);
-
фиксация отказа счетного модуля при штатном режиме работы;
-
фиксация отказа счетного модуля при внешнем воздействии;
-
фиксация обратного потока газа;
-
фиксация вскрытия корпуса счетчика;
-
фиксация отключения батареи питания;
-
анализ разряда состояния батареи.
Из выше сказанного можно сделать вывод, что счетчик газа СМТ-Смарт является передовым прибором среди счетчиков газа, предназначенных для коммерческого учета. Простота конструкции и современные цифровые технологии измерений, используемые в счетчике, дают несомненные преимущества по сравнению с аналогичными приборами, серийно выпускающимися в настоящее время. Конструкция счетчика имеет большой потенциал в плане защиты от новых методов внешних воздействий. Принципиальное исключение влияния большинства видов внешних воздействий в совокупности с системой самодиагностики счётчика полностью исключает несанкционированные воздействия на счетчик.