Ефремова Л.И.: Формирование информационно-аналитической системы в области энергосбережения

Формирование информационно-аналитической системы в области энергосбережения

___________________

Ефремова Л.И.

Статья посвящена формированию информационно-аналитической системы в области энергосбережения на муниципальном уровне. Представлены общая концепция и цели разработки системы, четыре основных информационных массива, входящих в ее информационную базу, функциональные требования к системе, этапы обработки информации. Описаны наиболее распространенные АИС, функционирующие в области энергосбережения, цель которых – своевременный и качественный сбор данных о фактическом потреблении энергоресурсов, контроль качества энергоресурсов, непрерывный мониторинг состояния инженерных коммуникаций.

информационно-аналитическая система, энергосбережение, информационное обеспечение, энергоэффективность, информационная база, информационный массив, aвтoмaтизиpoвaннaя инфopмaциoннaя систeмa.

Повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития – один из главных приоритетов новой энергетической политики России. Сегодня до одной трети всех производимых в стране энергоресурсов расходуется непроизводительно.

В Указе Президента РФ об энергосбережении поставлена задача снизить к 2020 г. энергоёмкость российской экономики на единицу продукции на 20% [1]. Следует обратить внимание, что в некоторых странах энергосбережение внедряется авторитарными методами. В качестве примера можно привести энергополицию Китая, которая следит за тем, насколько правильно используются кондиционеры, отопительные приборы и т.д. Нарушителей норм энергосбережения жестоко штрафуют. Достаточно строгие репрессивные меры действуют сейчас и в европейских странах. Людей пытаются отучить неэффективно расходовать энергию не только посредством рекламы, но и путем законодательных запретов на использование энергонеэффективных приборов.

В российском Законе об энергосбережении тоже прописан запрет на использование энергоемких приборов вплоть до бытового уровня – чайников, утюгов и тому подобного [2]. В настоящее время особое внимание уделяется сбору, обработке и накоплению соответствующей информации. В Саранске впервые в России создан единый центр учета и анализа всех видов энергоресурсов в масштабах города. Инициатором внедрения автоматизированной системы учета потребления энергоресурсов выступило руководство города. Реализована новая модель отношений «поставщик–потребитель». Фактически город явился площадкой для апробации новой модели и механизма взаимоотношений с поставщиками энергоресурсов. С этой целью формируется информационно-аналитическая система (ИАС) в области энергосбережения на муниципальном уровне. Основными пользователями ИАС являются энергетические специалисты предприятий и организаций социальной сферы города. Среди основных задач ИАС:

• информационное обеспечение процессов управления, надзор и контроль за энергосбережением с надлежащим качеством обслуживания и использованием современной техники и информационных технологий, гарантирующих для всех пользователей простоту и надежность доступа к сведениям по энергосбережению, результатам энергетических обследований, объемам потребления, тарифам и размерам оплаты топливно-энергетических ресурсов (ТЭР);

• реализация механизмов и технологий обработки и анализа информации, поддержки принятия управленческих решений для сотрудников соответствующих структурных подразделений при реализации ими функций по управлению программой энергосбережения.

Эксплуатация созданной информационной базы, предоставление доступа пользователям к информации осуществляются с применением современных средств хранения, обработки и анализа данных, поддержки принятия управленческих решений, объединенных в специализированную ИАС по проблемам энергосбережения. ИАС эксплуатируется специализированной организацией, в Саранске это научно-производственная фирма «Круг», которая является разработчиком проекта «ЭнергоГород».

Информационная база системы должна включать в себя четыре основных информационных массива:

• массив первичной статистической информации по объемам потребления и оплате ТЭР учреждениями и организациями;

• массив показателей энергетических деклараций учреждений и организаций;

• массив данных по энергетическим обследованиям учреждений и организаций;

• массив нормативно-методической документации.

Структура информационного массива нормативно-методической документации должна быть представлена следующими информационными блоками:

• методическая база проведения энергетических обследований;

• нормативно-правовое обеспечение энергосбережения и аналитические обзоры по его состоянию;

• техническое нормативно-методическое обеспечение энергосбережения и аналитические обзоры его состояния;

• информация о субъектах, участвующих в энергосберегающей деятельности;

• типовые энергосберегающие мероприятия и опыт их внедрения;

• публикации и другая научно-техническая информация по энергосбережению, аналитические обзоры [3].

Каждый информационный массив в такой информационно-аналитической системе может оформляться с помощью современных систем управления базами данных как самостоятельная реляционная база, за исключением информационного массива нормативно-методической документации, который оформляется как документальная база данных.

В структуру ИАС должны обязательно включаться следующие компоненты: информационное хранилище данных, программно-технические средства обработки данных, процедуры предоставления удаленного доступа к информационным массивам в сети интернет, а также комплекс автоматизированных рабочих мест, предназначенный для выполнения операций актуализации информационных массивов и администрирования системы.

В электронном информационном хранилище должна накапливаться документальная и фактографическая информация. Это хранилище реализуется с использованием современных WEB-технологий и архитектурных решений, обеспечивая удаленный доступ пользователей к данным. Это позволяет хранить большие объемы информации, поддерживать логическую и физическую целостность данных, контролировать, резервировать и эффективно осуществлять процедуры выборки информации по сформированным пользовательским критериям, а также обслуживать очередь запросов. Кроме того, необходимо поддерживать процедуры сбора первичной статистической информации с ограниченными требованиями к аппаратно-программной среде конечных пользователей и коммуникационной среде.

Организация автоматизированных рабочих мест (АРМ) предполагает возможность авторизации зарегистрированных пользователей и получения ими доступа к необходимым элементам информационной базы и функциям программного обеспечения. АРМ должны содержать набор клиентских приложений, необходимых для пользователя. При реализации интерфейсов АРМ должно быть обеспечено выполнение следующих функций:

• подача на вход системы исходных данных в форме, ориентированной на должностных лиц, и получение на выходе информации с учетом особенностей использования общепринятой и специфической семантики и форматов сообщений;

• предоставление пользователю возможности ввода информации простым выбором из предлагаемых возможных значений;

• обеспечение минимально необходимого состава и объема вводимой информации;

• ввод только той информации, которая определяется обязанностями должностного лица;

• унификация форм ввода данных и автоматическое перераспределение этих данных между электронными документами;

• исключение ошибок и дублирования информации при вводе;

• упрощение выполнения часто повторяемых операций;

• автоматизация сложных, наиболее часто повторяющихся операций;

• автоматизация всех операций над информационными потоками: сбор, накопление, хранение, актуализация, обработка, поиск, распространение и прием результатов обработки данных.

Базовыми требованиями к системе являются: применение промышленных платформ для формирования модулей системы и промышленных технологий их реализации; обеспечение независимости данных от прикладных программ; расширяемость и адаптивность; графический интерфейс пользователя; использование современных методов и средств защиты информации; проблемная ориентация и соответствие системы классу решаемых задач; соответствие уровня решаемых задач уровню руководства; модульность построения системы по этапам и режимам функционирования; системность построения, предполагающая, что отдельные модули должны быть интегрированы в общую систему.

• формирование единой информационной среды по проблемам энергосбережения;

• получение от должностных лиц в зависимости от их иерархической подчиненности той информации, которая необходима им для решения поставленных задач;

• возможность использования должностными лицами всего арсенала средств математического и программного обеспечения в интересах принятия решений;

• обеспечение диалогового взаимодействия участников при работе с системой;

• соответствие процессов функционирования и применения системы методам и логике деятельности должностных лиц;

• соответствие особенностей хранения информации свойствам ее источников и потребителей, обеспечение требуемой срочности, периодичности и очередности ее представления;

• возможность объективного контроля и проверки промежуточных данных и результатов на основе протоколирования;

• оперативность применения: результаты аналитической обработки данных должны быть получены и использованы за время, регламентированное должностными лицами;

• точность оценки обработки данных, определяемая установлением допустимой погрешности результатов в заданных пределах изменения учитываемых показателей;

• гибкое взаимодействие с другими информационно-аналитическими системами.

Информация, накапливаемая в базах данных системы, может эффективно применяться для решения аналитических задач и поддержки принятия управленческих решений, включая следующие основные этапы: обработку и анализ первичных статистических данных по объемам потребления и оплаты ТЭР; обработку и анализ данных энергетических деклараций; обработку и анализ данных энергетических обследований.

Конечной целью первого этапа является оперативное обнаружение нерационального расходования ТЭР, а также создание информационной базы для прогнозирования объемов потребления ТЭР и бюджетных средств на их оплату на следующий финансовый период. Второй этап предполагает отбор организаций и учреждений для первоочередного проведения энергетических обследований. На третьем этапе определяются направления экономии энергоресурсов и готовится информация для формирования перечня типовых энергосберегающих мероприятий.

При обработке информации в ИАС не должно возникать существенных временных задержек, затрудняющих работу пользователя в интерактивном режиме.

Информационно-аналитическая система в области энергосбережения реализуется по распределенной архитектуре с использованием технологической платформы «клиент–сервер». Один из вариантов реализации этой технологии – трехуровневая архитектура: клиентская часть, сервер приложений и сервер базы данных. В клиентской части организуется взаимодействие с пользователем (пользовательский интерфейс). Сервер приложений содержит бизнес-процедуры для клиентской части, сервер базы данных – бизнес-процедуры, которые выступают в роли клиентов. Гибкость такой архитектуры обеспечивается независимым использованием и заменой вычислительных и программных ресурсов на всех трех уровнях.

Общими требованиями к технологической платформе реализации ИАС являются:

• возможность создания высококонфигурируемых программных приложений;

• автоматическая настройка на структуры данных;

• автоматическая генерация программных текстов на основе моделей;

• применение открытых программных технологий, разработка архитектуры системы на основе открытых стандартов и использования стандартизированного инструментального и сервисного программного обеспечения, баз данных, систем и методов управления ими;

• применение модульной архитектуры с высокой степенью детализации;

• обеспечение совместимости с другими информационными системами, как с точки зрения состава, так и содержания циркулирующей и обрабатываемой информации;

• возможность поэтапного наращивания и модернизации системы;

• возможность независимой модернизации любого модуля системы без необходимости корректировки остальных;

• обеспечение гибкого доступа к базам данных и манипулирования данными;

• обеспечение безопасности обработки информации путем реализации мер по ее защите (организационно-технических, программных) [3].

Разработанная технология организации ИАС позволяет в течение длительного жизненного цикла поддерживать ее функционирование в целях накопления и комплексного анализа статистических данных в области энергосбережения. Общая концепция ИАС представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема информационно-аналитической системы

К настоящему времени для поиска, сбора, накопления, хранения, передачи, обработки информации в области энергосбережения разработаны и реализованы соответствующие автоматизированные информационные системы (АИС). Они обеспечивают: планирование мероприятий по энергосбережению; оценку влияния мероприятий на основе данных энергопрофиля; отслеживание плановых/фактических значений; автоматический расчет целевых показателей и индикаторов, в том числе с учетом мероприятий; оценку стоимости мероприятий; реестр типовых и рекомендованных мероприятий; выделение и тиражирование лучшего опыта; учет сопоставимых условий. В рамках этих систем формируются витрины данных по энергосбережению органов власти (для внутреннего использования), ситуационных центров, а так же публичные порталы и информационные ресурсы в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Рассмотрим автоматизированные системы управления энергосбережением, представленные на официальном сайте НПО «Мир» [4].

1. Автоматизированная система технического учета электроэнергии (АСТУЭ) предназначается для автоматизированного сбора информации о потреблении электроэнергии (а также других ресурсов, например воды, пара, газа, сжатого воздуха) предприятием в целом и его структурными подразделениями. Функции АСТУЭ включают: автоматический сбор информации со счетчиков электроэнергии и мощности, первичную обработку собранной информации, передачу ее по каналу связи в пункт управления; представление информации по измеряемым параметрам в графической форме операторам и удаленным пользователям; автоматизированный централизованный контроль и учет электроэнергии; определение потребления активной и реактивной энергии за заданные временные интервалы по отдельным счетчикам и заданным группам счетчиков с учетом многотарифности; контроль превышения заданных лимитов по потреблению; формирование базы данных технологического учета потребления электроэнергии и последующего использования этой базы на верхних уровнях управления; ведение протокола текущих и аварийных событий, происходящих на контролируемом объекте; формирование и печать отчетов; поддержание в системе единого времени; полная многоуровневая защита системы от несанкционированного доступа; формирование и отправка отчетов о потреблении электроэнергии в автоматизированном режиме.

2. Автоматизированная система диспетчерского управления энергообъектами (АСДУЭ) является территориально распределенной многоуровневой информационно-измерительной централизованной системой реального времени, которая предназначена для контроля и управления технологическими процессами и оборудованием на объектах электроснабжения промышленных предприятий и городских электрических сетей.

Система может выполнять функции технического учета электроэнергии: определение текущих состояний коммутационных элементов; измерение текущих значений технологических параметров (токов, напряжений, активной и реактивной мощностей и др.); измерение интегральных значений технологических параметров; включение и отключение контролируемых объектов; контроль оперативного напряжения в электрических сетях; сбор информации с цифровых измерительных преобразователей; сбор информации с микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики; сбор информации с интеллектуальных счетчиков электроэнергии; ретрансляцию информации от других источников и систем; предварительную обработку информации в контроллерах с целью масштабирования, фильтрации, подавления помех и искажений измерительных сигналов; выявление изменений контролируемых параметров и оповещение об этом диспетчера; представление информации по измеряемым параметрам в табличной и графической формах, формирование и печать отчетов; ведение протокола текущих и аварийных событий, происходящих как на контролируемом пункте, так и в пункте управления; архивирование всех событий и измерений, ведение базы данных; контроль работоспособности каналов связи; технический и коммерческий учет электроэнергии.

3. Автоматизированная информационно-измерительная система коммерческого учета электроэнергии и мощности (АИИС КУЭ / АСКУЭ) предназначена для организации мощности и учета электроэнергии с целью осуществления коммерческих расчетов с поставщиком/потребителями электроэнергии, в том числе на оптовом рынке электроэнергии (ОРЭ) в соответствии с требованиями ОАО «АТС». В числе функций этой системы: измерение количества выданной/потребленной электроэнергии через заданный интервал интегрирования; сбор и передача в базу данных текущих параметров устройств сбора и передачи данных (УСПД); хранение первичной информации об электропотреблении не менее 45 суток в УСПД; хранение коммерческой информации не менее 3,5 лет; формирование по запросу пользователя оперативных сообщений о потребленной энергии и мощности в реальном масштабе времени; предоставление отчетных документов в виде графиков и таблиц; вывод на экран монитора и печать журнала событий; синхронизация времени всех компонентов системы с международным координированным временем (UTC) спутниковой системы GPS; отслеживание работоспособности каналов связи; своевременное отключение и восстановление питания устройств системы; автоматическая регистрация отказов и сбоев компонентов системы, регистрация времени отключения и восстановления связи с каждым абонентом каналов связи и питания устройств системы; защита от несанкционированного доступа; обеспечение сохранности информации при аварийных ситуациях; передача коммерческой информации в контролирующие организации и смежным субъектам.

Разумеется, приведенный перечень ИАС в области энергосбережения не претендует на исключительность и не является исчерпывающим. С сожалением следует отметить, что данные системы ориентированы прежде всего на учет ресурсов и автоматизацию работы служб главных энергетиков и прочих профильных подразделений предприятий, но не решают конкретной задачи повышения энергетической эффективности. Использование перечисленных АИС для реализации проекта нежелательно, так как они могут быть эффективны в рамках одного экономического объекта, а на муниципальном уровне необходима иная информационно-аналитическая система, позволяющая вести независимый от поставщика и потребителя учет количества и качества энергоресурсов, сокращения уровня хищений и необоснованных потерь, дистанционный контроль за состоянием приборов учета.

1. Указ Президента РФ № 579 от 13.05.2010 «Об оценке эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления городских округов и муниципальных районов в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности».

2. Федеральный закон Российской Федерации № 261-ФЗ от 23.11.2009 «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

3. Методические указания по формированию информационной базы и анализу результатов энергетических обследований // URL: http://www.energocon.com/audit/pr_mypar.htm

5. Ефремова Л.И., Зинина Л.И. Организация информационного обеспечения для системы управления предприятием // Проблемы теории и практики управления. 2012. № 7–8. С. 88–94.

Кaндидaт экoнoмичeских нaук, дoцeнт кaфeдpы инфopмaциoнных систeм в экoнoмикe и упpaвлeнии экoнoмичeскoгo фaкультeтa Мopдoвского гoсудapствeнного унивepситeта им. Н.П. Oгapeвa