Исследования безжидкостного метода градуировки электромагнитных расходомеров (ЭМР) с однородным полем [1], в основу которого положено электрическое моделирование электромагнитного преобразователя расхода (ЭПР),позволили разработать техническую документацию,изготовить и аттестовать партию установок для безжидкостной градуировки электромагнитных расходомеров непосредственно на предприятиях,эксплуатирующих расходомеры класса 2,5.

   Анализ показывает возможность безжидкостной градуировки ЭМР более высокого класса точности при условии экспериментального определения с более высокой точностью коэффициента ЭПР.

  За  последнее время все большее распространение получают электромагнитные расходомеры  с неоднородным полем  возбуждения.В НИИТеплоприборе разработан ряд приборов с диаметрами условных проходов D_уот 100 до 1000 мм [3].Приступил к серийному изготовлению расходомеров с неоднородным полем Таллинский завод измерительных приборов.Одновременно намечается тенденция к увеличению числа ЭМР с неоднородным полем за счет изготовления расходомеров больших типоразмеров .Так,завод Ленводприбор приступил к выпуску расходомеров с D_уот 400 до 1000 мм.

  Возникла необходимость совершенствования безжидкостного метода применительно к ЭМР с неоднородным полем и распространения его на большие типоразмеры ЭПР.

  Как известно ,электрическая модель электромагнитного преобразователя расхода  позволяет без гидравлических расходомерных установок воспроизводить электрическое напряжение ,равное разности потенциалов между измерительными электродами моделируемого объекта ,возникающей при соответствующих расходах жидкости.

  Электрическая модель ,приведенная на рис.1,состоит из трех основных элементов : собственно ЭПР 1 ;зонда 2 ,обеспечивающего преобразование индукции магнитного поля в электрический сигнал ,электрического преобразователя 3,преобразующего сигнал с зонда в выходное  напряжение.

 Очевидно,что зонд,применяемый для ЭМР с однородным полем,не может быть использован в электромагнитных расходомерах с неоднородным полем,поскольку он не позволяет получить полную информацию о достаточно сложной топографии в канале ЭПР.

  Ниже кратко сформулированы основные требования ,которым должен отвечать зонд для ЭПР с неоднородным полем .Зонд должен быть достаточно легко реализуем конструктивно,максимально унифицирован по типоразмерам ЭПР,пригоден для использования в ЭМР  с однородным и неоднородным полем возбуждения .

  Как известно ,разность потенциалов между измерительными электродами ЭМР с неоднородным полем выражается в виде

 

где τ- объем активной   зоны канала ЭПР;W^→- весовая функция ;G- функция Грина для краевой задачи второго рода с полюсами в точках расположения электродов (gradGхарактеризует вклад точки сечения в сигнал) ;v^→-скорость жидкости ;В^→- индукция магнитного поля.

  Для электромагнитного расходомера с неоднородным полем применим зонд,состоящий из определенной совокупности последовательно включенных катушек индуктивности,распределенных в рабочем объеме τ канала по закону

где N_i^→- суммарная площадь витков элементарной катушки ,расположенной в i-й точке рабочего объема.

  Суммарная площадь витков элементарной катушки рассматривается как векторная величина,причем витки ориентируются в плоскости расположения векторов v^→_iи W^→_i.

  Коэффициент k равен

 

Где N₀- суммарная площадь витков катушки ,расположенной  в центре канала ;S- площадь поперечного сечения канала ;Q- объемный расход жидкости;W₀- значение gradGв центре канала.

  ЭДС ,индуктируемая в цепи  зонда ,определяется выражением

 

Где j- мнимая единица ; w- угловая частота.

  При равенстве напряжений в компенсационной цепи электрической модели напряжение на его выходных клеммах находят по формуле

 

Где R– безреактивное сопротивление ,М-взаимная индуктивность.

  Сопоставляя (1) и (5) ,определяют значение расхода

 

Где α- коэффициент ЭПР.

 Изменяя параметр Rмодели , можно получить сигнал ,соответствующий любому заданному расходу жидкости.Выбор закона распределения катушек зонда в канале позволяет воспроизвести  практичекси любой профиль скорости потока.

  Погрешность определения  расхода при помощи электрической модели имеет две основные составляющие :

  σ_эм ,определяемую точностью изготовления элементов электрической модели и точностью оценки коэффициента ЭПР , и σ_д ,вызванную дискретностью расположения катушек зонда в канале расходомера.

Поскольку каждая из составляющих в (6) взаимонезависима  ,погрешность σ_эм равна

 

  Погрешность электрической модели σ_эм в основном будет определяться точностью нахождения коэффициента ЭПР.

  Погрешность σ_д определяется степенью конечно-разностной аппроксимации (1) и может быть сведена к достаточно малой величине при сокращении шага разбиения :

 

  Если  пренебречь составляющими индукции B_x,B_zи считать,что поток имеет составляющую скорости v_z, то конструкция зонда существенно упрощается.

В этом случае витки катушек будут ориентированы параллельно плоскости,проходящей через ось канала ЭПР и ось электродов. Катушки можно выполнить с равным количеством витков и одинаковыми размерами и располагать их вдоль линий равного значения vW, изменяя соответствующим образом  шаг ( плотность распределения) на разных линиях.Можно предполагать ,что погрешность моделирования при этом увеличится  несущественно , поскольку составляющие B_xи B_zдостаточно малы и интегральное значение их составляющих по объему активной зоны канала при симметричном исполнении магнитной системы стремится к нулю.Для предельного турбулентного режима (Re>100 000) линии равной плотности распределения катушек  совпадают с изолиниями W_z.

  На рис.2 изображены центральное сечение канала ЭПР и зонд,который соответствует указанным выше требованиям.Ось Yпроходит через центры электродов 1 и 2 ЭПР ,ось Х перпендикулярна оси Yв плоскости центрального сечения;Z- ось канала ЭПР ,перпендикулярная осям Xи Y.

  Зонд состоит из секций 3 с одинаковыми суммарными площадями витков .

Секции включены согласно и последовательно и расположены в центральном поперечном сечении канала ЭПР вдоль прямых линий ,пересекающихся в центре канала под углом 90°и имеющих угла наклона 45°к линии ,соединяющей электроды ЭПР. Витки каждой секции зонда расположены в плоскостях,параллельных плоскости,которая проходит через ось,соединяющую электроды ,и ось канала ЭПР.

  Одновременно с разработкой зонда усовершенствован электрический преобразователь,применявшийся для электромагнитных расходомеров с однородным магнитным полем [1] и имеющий ряд недостатков.Одним из них была недостаточная защищенность от электрических помех,вызываемых источником питания.

  На рис.3 приведена принципиальная схема усовершенствованной электрической модели электромагнитного преобразователя расхода [4].В цепь уравновешивания модели включен измерительный трансформатор 2,имеющие две одинаковые первичные обмотки,соединенные последовательно с зондом 1 и катушкой индуктивности 3 симметрично и согласно; вторичная обмотка трансформатора подключена ко входу нуль-индикатора 7.Между автономным регулируемым источником питания 6,при помощи которого создается уравновешивающий ток ,и цепью вторичной обмотки катушки 3 с безреактивным сопротивлением 5 включен промежуточный трансформатор тока 4.Вторичная обмотка этого трансформатора выполнена в виде двух одинаковых секций,включенных последовательно с безреактивным сопротивлением и вторичной обмоткой катушки взаимной индуктивности .

Промежуточный трансформатор тока  позволил заземлить одну из клемм регулируемого источника питания 6.Эти меры практически полностью устранили в схеме помехи по цепи питания.

  Экспериментальная проверка показала,что электрический преобразователь,выполненный в соответствии со схемой рис.3 ,имеет высокую стабильность передаточного коэффициента ,более высокую чувствительность,удобнее в работе.

  Для повышения точности безжидкостной градуировки электромагнитных расходомеров  разработан также усовершеyствованный измеритель площади поперечного канала,через который проходит контролируемый поток жидкости.Он создан на базе распространенных стандартных измерительных средств (вертикального катетометра типа КМ-6 и образцовых отливных стеклянных колб 1 –го разряда) и имеет погрешность ±0,1 – 0,2% в зависимости от диаметра канала и точности обработки внутренней поверхности.

  Предварительные результаты показывают ,что с использованием описанных устройств возможная безжидкостная градуировка электромагнитных расходомеров с неоднородным полем  класса 2,5.

 

 Одной из важных проблем измерения расхода  при помощи ультразвука является учет влияния профиля потока . Ультразвуковые расходомеры измеряют среднюю скорость потока вдоль пути распространения ультразвука.Вместе с тем,при измерении расхода жидкости ,протекающей по трубопроводу ,необходимо знать скорость, усредненную по поперечному сечению потока.Между указанными средними скоростями  существует нелинейная зависимость, для которой получено аналитическое выражение для случая цилиндрического трубопровода

где v- скорость ,измеренная ультразвуковым расходомером ;

       v^--средняя скорость по сечению трубопровода ;

       Re- число Рейнольдса.

Зависимость (1) получена на основании логарфмического закона распределения скоростей в трубопроводе . Биргером было получено более точное выражение для этой зависимости для случая цилиндрического трубопровода

При этом также использовался логарифмический закон  распределения скоростей в трубопроводе при χ= const.  Однако следует учесть,что логарифмический закон распределения скоростей при χ= constявляется лишь приближенным описанием действительных кривых распределения скоростей ,и постоянная  χ ,используемая в выражении логарифмического закона ,меняется даже в пределах одной кривой распределения скоростей для Re=const.

 В связи с этим большой практический интерес представляет определение влияния профиля скоростей в потоке на показания ультразвуковых  расходомеров путем непосредственного интегрирования экспериментально полученных кривых распределения скоростей.

  Средняя по сечению wскорость потока любой формы определяется по выражению

где u(w)- скорость в данной точке сечения потока.

  Средняя скорость вдоль пути l₀ распространения ультразвука может быть представлена выражением

Тогда общее выражение ,характеризующее зависимость между указанными выше скоростями для любой формы потока(гидродинамическая поправка ультразвуковых расходомеров,имеет вид

 Для частного случая установившегося потока в цилиндрическом трубопроводе радиусом r₀при распространении ультразвука в плоскости ,проходящей через ось трубопровода , выражение (3) принимает вид

Для вывода (2) и было использовано(4).

  На фиг.1 изображены кривые распределения скоростей в  установившемся потоке при различных значениях числа Рейнольдса в пределах от 4*10³ до 3*10⁶, где по оси абсцисс отложено относительное расстояние от оси трубопровода ,по оси ординат –относительная скорость.

Из фиг.1 можно сделать вывод, что скорость в пристенной области нарастает очень быстро и имеет смысл интегрировать кривые распределения только на участке выше точки М(1,у₀), а участок ниже точки  М(1,у₀)(заштрихованная область) использовать в качестве постоянного слагаемого.Величину у₀ удобно выбрать равной у₀=0,33*(v/v_max).

  При практическом выполнении расчетов оказалось более удобным использовать иное построение безразмерных кривых распределения скоростей ,при котором по оси абсцисс откладывалась относительная скорость,а по оси ординат  -относительное расстояние .В этом случае точка М будет иметь координаты (х₀,1).С учетом изложенного средняя по сечению скорость равна :

,а средняя скорость вдоль пути распространения равна

и,соответственно:

Кроме того,для уменьшения возможности ошибок при считывании данных с графиков оказалось удобным пересчитать кривые распределения скоростей в безразмерные единицы таким образом,чтобы координаты точек кривой изменялись не в пределах от 0 до 1,как изображено на фиг.1 а непосредственно в масштабе графиков.В этом случае точка М будет иметь координаты М(х₀,y₀).Тогда искомая зависимость приобретает следующий вид:

где x_m- точка пересечения всех кривых распределения скоростей с осью абсцисс. 

Из известных формул приближенного интегрирования для рассматриваемого случая наиболее удобной оказалась формула Н.Л.Чебышева,представляющая  интеграл в виде

где x_i- абсциссы Чебышева , а h= (b-a)/n. С учетом (9) выражение (8) приобретает следующий окончательный вид

  Формула (10) была использована в качестве рабочей для интегрирования кривых распределения скоростей в трубопроводе.При этом исходные данные брались из таблицы экспериментальных данных Никурадзе [4].Табличные значения сначала пересчитывались в безразмерные единицы,по которым строились затем кривые распределения скоростей на миллиметровой бумаге 1200х500 мм.Такой масштаб позволял избегнуть ошибок за счет неточного построения кривых и считывания с них данных .Все арифметические действия проделывались,как минимум,дважды.

  Результаты этой вычислительной работы приведены на фиг.2 .Как видно из фигуры, для чисел Рейнольдса примерно до 20*10³ наблюдается хорошее совпадение результатов,полученных по (1) и (2) (кривые Iи II), с данными ,полученными непосредственным интегрированием кривых распределения скоростей (показаны крестиками).Для больших чисел Рейнольдса наблюдается отклонение точек от кривых Iи IIв сторону больших значений величины m.

  Эмпирическая формула ,выражающая зависимость гидродинамической поправки m ультразвуковых расходомеров от числа Рейнольдса (кривая III) ,полученная на основании результатов интегрирования кривой распределения ,имеет следующий вид:

                       m=1,12-0,011*lgRe  (11)

Формула(11) отличается простотой ,и ее легко использовать при практических расчетах.

Ультразвуковой метод позволяет измерять расход стационарных и нестационарных потоков  в трубопроводах различных диаметров ,градуировать расходомеры расчетным путем , пересчитывать градуировочные характеристики с малых диаметров  на большие ис одной жидкости на другую, уменьшать влияние физико-химических свойств жидкости и параметров потока на погрешность измерений.

   Ультразвуковым расходомерам присуща гидромеханическая погрешность,обусловленная отличием измеренной скорости от средней скорости потока и зависящая от профиля скорости.Она может достигать существенных значений при изменении вязкости жидкости.Известные методы расчета и компенсации гидромеханической погрешности пригодны только для неискаженной эпюры осредненных скоростей потока.Кроме того,их можно использовать лишь при наличии экспериментально снятых эпюр.Поэтому в настоящее время разрабатывают ультразвуковые расходомеры со многими ультразвуковыми каналами .Принцип действия таких расходомеров заключается в измерении осредненной локальной скорости потока по длине каждого акустического канала и суммированию их по сечению трубопровода

преобразователя расхода.Расположение осей акустических каналов относительно оси трубопровода выбирают по квадратурной формуле Гаусса.При этом значения локальных скоростей ,полученные по каждому акустическому каналу,выражают как функции длины канала  со специальным весовым коэффициентом , а объемный  расход  жидкости определяют аналитическим способом.

  Ниже описывается ультразвуковой расходомер с несколькими акустическим каналами ,оси которых параллельны, отстоят друг от друга на равном расстоянии и расположены в плоскости ,пересекающей трубопровод под определенным углом.Принцип действия и конструкция расходомера исключают необходимость учитывать весовые коэффициенты.

 Рассмотрим работу функциональной схемы устройства в режиме излучения по потоку,идентичной режиму излучения против потока (см.рисунок).Генератор управляемой частоты Г1 вырабатывает импульсы ,которые через переключатель П1 и делитель Д1 поступают на счетный вход триггера  селектора ТС..Положительные перепады используют для формирования зондирующих импульсов .Для этого  импульсы через схему ИЛИ подаются на формирователь Ф. Напряжения с обоих выходов триггера поступают на временной селектор С в качестве опорного сигнала.Зондирующие импульсы через переключатель П2,который поочередно подключает к выходу формирователя Ф пьезопреобразователи акустических каналов ,направляются на пьезопреобразователь 1 .Ультразвуковые колебания,проходя через измеряемую жидкость ,снимаются преобразователем 1’ и преобразуются в высокочастотные сигналы ,которые через переключатель П3 подаются на усилитель-формирователь УФ,где усиливаются  и преобразуются в короткие импульсы.Через переключатель П4 и схему ИЛИ они поступают на вход формирователя зондирующих импульсов для его повторного запуска.Зондирующие импульсы через переключатель П2 подаются на второй акустический канал (пьезопреобразователи 2-2’).Цикл повторяется до включения в работу последнего акустического канала (преобразователей 5-5’).Принятые и усиленные импульсы через переключатель П4  поступают на вход селектора С,где сравниваются с опорным сигналом по времени расположения. В дальнейшем происходит управление  частотой импульсного генератора Г1.

  Период следования импульсов генератора Г1 изменяется до выполнения условия

                                                 t₊=mT₁,                              (1)

где t₊ - суммарное время распространения ультразвуковой волны во всех  акустических каналах ;Т1 –период следования импульсов генератора Г1;

m-коэффициент деления делителя Д1.

   При переключении расходомера в режиме излучения против потока повторяются те же циклы,но вместо П2 используется переключатель П5.При этом справедливо равенство

                                                 t_-=mT₂,                              

где Т₂- период следования импульсов генератора Г2.

  Разность частот генераторов Г1 и Г2 выделяется специальной схемой Р и является мерой расхода.Все переключатели расходомера управляются импульсами коммутатора.

   Выходная частота ультразвукового расходомера определяется по формуле

где

l_i- длина базы i-го акустического канала ; v(l)_i-распределение скорости потока вдоль оси i-го акустического канала; С- скорость распространения ультразвуковой волны ;t_э1 и t_э2- соответственно суммарное время задержки в электронных блоках в режиме излучения по потоку и против потока;t_ми t_к- суммарное время задержки  акустических головок и карманов .

   Расход  qжидкости через трубопровод при использовании формулы прямоугольников [1] равен

где  D- диаметр преобразователя расхода ,Di,v(y)_i- длина хорды ,соответствующей  i-му узлу счета и распределение скорости потока по длине данной хорды,n- количество узлов.

  Учитывая,что D_i=l_isinα; v(l)_i= v(y)_icosα, и подставляя эти равенства в (1) , получим номинальную статическую характеристику расходомера

где ∆R=D/n; α- угол наклона осей акустических каналов к оси трубопровода.

  Как следует из (2) ,коэффициент преобразования расходомера зависит от геометрических размеров его первичного преобразователя и мало зависит от физических свойств жидкости .

  Опытные образцы ультразвукового  счетчика жидкости во взрывобезопасном исполнении ,собранные по описанной выше функциональной схеме ,успешно прошли государственные приемочные   испытания  имеют следующие метрологические характеристики (измеряемая среда – товарная нефть,светлые нефтепродукты):диапазон измерений расхода 0,027-0,13 м3/с,основная погрешность 0,5%.

  При измерениях расхода жидкости ультразвуковыми расходомерами часто необходимо учитывать изменения номинальной статической характеристики   ,вызываемые   отличием условий  эксплуатации от условий градуировки ,например ,при проведении градуировки на жидкостях-заменителях.

  Известно ,что на показания ультразвуковых расходомеров большое влияние оказывает  распределение профиля скоростей  измеряемого потока.Это связано с тем,что ультразвуковой расходомер измеряет среднюю скорость жидкости по длине ультразвукового луча.Однако при использовании расходомеров с несколькими акустическими каналами данная зависимость может быть сведена к минимуму [1,2].

  Представим зависимость частоты Fрасходомера от скорости потока жидкости vв виде [1]

где интегрирование проводится вдоль i-го акустического канала ,n-число каналов ;

c-скорость распространения ультразвуковой волны,τ₁и τ₂- время задержки сигналов в электронном блоке по потоку и против него ;t_м и t_к- время задержки в мембранах акустических головок и карманах; l_i-длина базы i-го акустического канала .

 Расход qжидкости через трубопровод запишем как сумму расходов через прямоугольные площадки,образованные проекциями акустических осей  на нормальную плоскость потока

где D- диаметр преобразователя расхода ; D_i-проекция i-го акустического канала на плоскость ,перпендикулярную потоку.

  Если через αобозначить угол наклона осей акустических каналов к оси  трубопровода,то

                                 D_i=l_i*sinα; v(l)=v(y)*cosα.  (3)

 Подставив  (3) и (1) в (2),получим номинальную статическую характеристику ультразвукового расходомера

                                  q=kF,

где

При градуировке расходомера регулированием его параметров можно добиться выполнения условия α=α₁=α₂.По результатам градуировки коэффициент преобразования определим методом наименьших квадратов:

где F_i   и q_i^уст- соответственно показания расходомера и измерительной установки при i-м измерении,m-число измерений.

 В условиях эксплуатации коэффициент преобразования будет отличаться от градуировочного значения k_г. Записав (4) для условий эксплуатации и градуировки и поделив одно на другое , получим исходное выражение для пересчета градуировочной характеристики расходомера

Величины ∆Rи αмогут быть с достаточной точностью измерены при градуировке , а их значения в условиях эксплуатации рассчитаны через температурные коэффициенты линейного расширения

где ∆Т=Т_р-Т_г – разность температур измеряемой среды .

  Произведение a*l выражается через скорость звука с и частоту следования импульсов управляемого генератора [3]:

Подставляя (6) и(7)  в (5) ,получим

  Скорость распространения ультразвуковой волны в измеряемой жидкости легко определить и при  градуировке ,и в условиях эксплуатации.Например,измеритель скорости ультразвука  может войти в состав расходомера и состоять из схемы «синхрокольца»,работающей от двукратно отраженного ультразвукового импульса .Для этого преобразователь расхода снабжают поперечным акустическим каналом.Тогда с учетом температурного изменения длины базы поперечного акустического канала l_n(8)примет вид :

где f_г, f_р– частоты схемы «синхрокольца».

  Значения f_г, f_р ,F_г ,F_р можно определить с высокой точностью,усредняя результаты отдельных измерений.

  Рассмотренный метод позволяет также проводить теоретическую градуировку ультразвукового расходомера ; соответствующее выражение получается после подстановки (7) в (4)

Все линейные размеры первичного преобразователя (∆R, α,l_n) и частоты генераторов могут быть определены с достаточной точностью.Для этого необходимо провести многократные и использовать усредненные значения.

 

 Оценку и сравнение  измерительных лотков и водосливов проводят по основным параметрам ,характеризующим их эксплуатационные и строительные  показатели : точность измерения,строительная длина,возможность  измерения расхода взвесенесущих жидкостей,удобство применения в комплекте с промышленными  приборами ,стоимость , необходимый перепад уровней для режима незатопленного истечения.

   Эксплуатационные качества .Одним из основных критериев ,влияющих на выбор измерительного лотка или водослива,является качество измеряемой жидкости. Если жидкость содержит большое количество взвешенных частиц (более 300..500 мг/л) ,то применение  тонкостенных прямоугольных и треугольных водосливов исключается,так как наносы,скапливаясь перед водосливом ,будут вызывать дополнительные погрешности ,засорение канала и скругление кромки водослива ,что также  может служить источником погрешности. Для измерения жидкости с большим содержанием взвешенных частиц более всего подходят лотки Вентури и Паршалла с  плоским дном(без порога).Водосливы с порогом треугольного профиля также можно применять для измерения расхода взвесенесущих жидкостей ,за исключением тех,которые несут тяжелые взвеси(например,окалину),способные оседать перед порогом водослива.

  Пропорциональные водосливы пригодны для измерения расхода любых жидкостей при надлежащем выборе материала для стенки водослива .Эти водосливы ,особенно с узкой щелью ,непригодны  для измерения расхода жидкости,несущей плавающие вещества больших размеров (стоки деревообрабатывающих предприятий ,неочищенные бытовые стоки и т.п.),так как эти вещества ,застряв в верхней части щели, могут вызвать подтопление и увеличение погрешности при больших расходах.

  Точность измерения .Погрешность исходного коэффициента расхода при соблюдении всех правил установки составляет для водослива с тонкой  стенкой ±1% ,для лотков Вентури ±1,5%, для водосливов с порогом треугольного профиля ±2%,для лотков Паршалла и пропорциональных водосливов ±3%.

 При выборе лотка или водослива для коммерческих(расчетных) расходомеров следует иметь в виду ,что не все они рекомендованы нормативными документами и не у всех регламентирована погрешность измерения.

  Необходимый перепад уровней .Этот параметр имеет значение при выборе измерительного устройства для самотечных систем ,раcположенных на ровной местности (при отсутствии «запаса высоты»).Наименьшая разность урjвней верхнего и нижнего бьефов требуется для  лотков Вентури и Паршалла,наибольшая –для прямоугольных  и треугольных водосливов с тонкой стенкой .В таблице приведены ориентировочные значения необходимого перепада уровней для различных лотков и водосливов.

Измерительное устройство	Верхний предел измерений уровня,мм
	250	400	630	1000	1600
Лоток Вентури или Паршалла Водослив : с порогом треугольного профиля пропорциональный прямоугольный с тонкой стенкой	75     90 100   325	120       140   160     500	200       220   250     800	300     350 400   1100	500         560     640       1800

 Строительная длина ,стоимость и сложность изготовления .Эти параметры имеют значение при расположении измерительных устройств на территории очистных сооружений , в стесненных условиях и т.п.Наибольшую длину имеют лотки Вентури ,наименьшую –водослиы с тонкой стенкой.

  Стоимость лотков Вентури и лотков Паршалла примерно одинакова и существенно превышает стоимость водосливов. Наиболее дешевыми и простыми в изготовлении являются прямоугольные водосливы ,но они имеют ограниченную область применения.Пропорциональные водосливы дешевы,занимают мало места и просты в эксплуатации ,но погрешность измерения у них больше ,чем у стандартных водосливов и лотков .

  При выборе измерительного лотка или водослива необходимо учитывать местные условия и требования ,предъявляемые к расходомерному устройству.

 

Ультразвуковые расходомеры(УЗР) используют для измерения расхода жидкости в трубопроводах большого диаметра ,например,в энергетике,системах мелиорации,водоснабжения и водоотведения.Градуировать УЗР на рабочем месте  довольно трудно,поэтому представляет интерес установить зависимость показаний расходомеров от шероховатости подводящих трубопроводов.

  Влияние распределения скоростей на показания УЗР принято оценивать  величиной  m=v_d/v_w, где v_d, v_w– соответственно осредненная по диаметру и средняя по сечению скорости.Для цилиндрической трубы с круглым поперечным сечением mопределяется соотношением 

где r₀- радиус  трубы , u- местная скорость.

 Для вычисления mпо выражению (1) необходимо знать закон распределения скоростей по сечению трубы, зависящий от шероховатости трубопровода и числа Рейнольдса Re.Существует несколько уравнений, описывающих этот закон. Для гидравлически гладких труб получили признание формулы

Никурадзе

Шевелева

Миллионщикова

Для так называемых технических труб ,шероховатость которых обусловлена естественными неровностями внутуренних поверхностей стенок ,можно использовать формулу Л.А.Тепакса

  Здесь u_*=u_ср(λ/8)^1/2;λ-коэффициент гидравлического трения ;y-расстояние от стенки  трубы ;γ-коэффициент кинематической вязкости ; u_m- скорость по оси трубы.

   Как следует из уравнений (2)-(5), распределение скоростей зависит от коэффициента λ , который ,в свою очередь, определяется числом Рейнольдса Re. Для  расчета λ существует много полуэмпирических выражений.Например,для гидравлически гладких труб можно применять формулу Прандлтля

и универсальную формулу Кольбрука-Уайта

, где Re-  число Рейнольдса, отнесенное к диаметру трубы ;∆r= k/r– относительная шероховатость трубы ; k-эквивалентная шероховатость .Путем подстановки в (2)-(5) различных значений λ и решения на ЭВМ этих уравнений совместно с (1) было установлено,что в зависимости от принятого уравнения распределения скоростей  по сечению трубы , расчетные значения mдля одного и того же λ отличаются на 1-2%.Это свидетельствует о том,что многочисленные формулы лишь приближено отражают истинный закон распределения скоростей.

  С учетом того,что значение λ нельзя точно установить без проведения экспериментальных работ на данном трубопроводе и что в процессе эксплуатации это значение может меняться ,составляющая погрешности ультразвуковых расходомеров,обусловленная колебаниями λ, достигает 2-2,5%.

  Поскольку для шероховатых труб изменение λ зависит от относительной шероховатости их стенок ,а для гидравлически гладких еще и  от числа Re,целесообразно выявить влияние указанных факторов на величину m. Для этого на ЭВМ были совместно решены уравнения (1)-(7).Полученные результаты представлены в виде зависимостей m=f(Re) на рисунке , где кривая 1  относится к гидравлически гладким трубам .Эти зависимости позволяют найти значение  mпри любых значениях относительной шероховатости  ∆rи числа Re,встречающихся на практике .  Иногда возникает необходимость  определить коэффициент λ , соответствующий заданному ∆r(и наоборот).Для облегчения решения этой задачи приводится таблица ,рассчитанная по соотношению (7).

  При сопоставлении зависимости на рисунке с данными [1]  нетрудно убедиться ,что кривые ,соответствующие гидравлически гладким трубам,практически совпадают,хотя в одном случае они были получены интегрированием (2) на ЭВМ, а в другом –графическим интегрированием построенного по экспериментальным данным Никурадзе графика распределения скоростей.

  Исследования были выполнены в предположении применения точечных источника и приемника ультразвуковых колебаний .Практически такое допущение справедливо при отношении диаметра приемника ультразвука к диаметру трубопровода n≤0,05.При больших n,как  показали предварительные расчеты ,значение m(для равных условий)уменьшается и влияние λ и  Re несколько ослабляется.

 Показания УЗР также зависят от искажения поля скоростей в трубопроводе ,обусловленного местными сопротивлениями ,причем соответствующая погрешность может быть гораздо больше погрешности,возникающей из-за неточности учета влияния λ и  Re.Для достижения высокой точности измерений  длина прямого участка перед однолучевым ультразвуковым расходомером должна составлять 10-15 диаметров трубопровода.

 

1.Кивилис С.С., Решетников В.В. Измерительная техника ,1965,№ 3.

 

Добровольный мониторинг качества воды на краю поля позволяет сельскохозяйственным производителям и ученым количественно оценить влияние природоохранных работ на качество воды. С помощью мониторинга на границе поля Служба охраны природных ресурсов США( NRCS ) работает с производителями и партнерскими организациями по охране природы , такими как университеты, агентства и неправительственные организации, чтобы измерить количество питательных веществ и осадков в стоке воды с поля и сравнить улучшения в различных природоохранных проектах.

   NRCS оказывает техническую и финансовую помощь фермерам на  целевых водосборах, которые заинтересованы в добровольной установке станций мониторинга. NRCS впервые ввела  мониторинг стоков с полей  в рамках Программы стимулирования качества окружающей среды (EQIP) в 2013 году.

Последняя информация

NRCS выделила 2 миллиона долларов в 2016 финансовом году заинтересованным производителям на 206 водосборных бассейнах в девяти штатах-Алабаме, Арканзасе, Айове, Мичигане, Миссури, Нью-Йорке, Вермонте и Вашингтоне.

Как эти усилия приносят пользу сельхозпроизводителям

Информация со станций мониторинга помогает производителям принимать обоснованные решения относительно использования ресурсов и методов сохранения природных ресурсов. Эти решения, часто называемые адаптивным управлением, помогают производителям повысить экономическую эффективность при максимизации урожайности. Эта информация также демонстрирует ценность природоохранных усилий производителей.

Как эти усилия приносят пользу NRCS

Станции мониторинга стоковых площадок позволяют NRCS измерять результаты   природоохранных мероприятий по сохранению  качества воды непосредственно  на краю фермерских полей, а не пытаться оценить природоохранные эффекты от измерений в водных потоках, которые подвержены влияниям, находящимся вне контроля фермера. Мониторинг на границе поля в сочетании с мониторингом естественных водных потоков может дать более полную картину улучшений в пределах территории водосборного бассейна . Это помогает NRCS пересматривать   и совершенствовать  природоохранную деятельность.

NRCS и  мониторинг стока с полей

Деятельность по мониторингу стока с полей включает два направления:

1. Мониторинг качества воды на границе поля- сбор и оценка данных (201)

2. Мониторинг качества воды на границе поля- установка системы мониторинга (202).

Эти практики направлены на :

1. Оценку эффективности системы сохранения;

2. Проверку и калибровку моделей;

3. Оказание помощи производителям в осуществлении наилучших инвестиций в охрану окружающей среды.

Как работает программа

Производители ,имеющие  земельные участки на целевых водосборах, заинтересованные в мониторинге  воды ,стекающей с полей, могут обратиться за финансовой помощью через EQIP. В рамках подачи заявки на получение финансовой помощи производители работают с местными консультантами из  NRCS, чтобы разработать план природоохранных мероприятий  и обеспечить им право на участие в программе. План определяет проблемы  имеющихся ресурсов, такие как качество воды, и обеспечивает основу для определения наилучших природоохранных мероприятий для фермеров для решения этой проблемы. Подробнее о начале работы с NRCS читайте в руководстве "Пять шагов к помощи".

 В случае выбора NRCS окажет производителю финансовую помощь для внедрения природоохранных мероприятий. Перед внедрением производители, как правило, работают с организацией –партнером по мониторингу, чтобы разработать план с изложением вопроса мониторинга, как будет установлено оборудование, а также как будут собираться и анализироваться данные. Как только NRCS утвердит этот план, производитель и партнер по мониторингу смогут внедрить эти методы.

Результаты собранных данных будут храниться конфиденциально для использования фермерами и партнерами по охране природы, ответственными за мониторинг.

Прямоугольный успокоительный колодец размерами 10х10 дюймов( 25,4х25,4 см) установлен на  2-х футовом лотке H-flume.Лоток также укомплектован укороченной подводящей секцией, кронштейном для установки ультразвукового датчика уровня и уровнемерной линейкой/

 

Портативные ультразвуковые расходомеры предназначены для оперативного обследования и мониторинга. Как правило, они компактны и легки и предназначены для временной установки и перемещения с места на место. Портативные устройства обычно включают в себя электронный модуль и  внешние компоненты, такие как крепежные приспособления , пьезоэлектрические преобразователи для  ввода сигнала в поток и кабели, а также аксессуары, к которым можно отнести  толщиномеры и чехлы для переноски. Поскольку портативные устройства часто совместно используются несколькими пользователями и/или используются нерегулярно, простота использования и  конфиденциальность  измерений выходят на первый план среди технических  требований , на которые следует обратить внимание производителям  ультразвуковых расходомеров с накладными датчиками .

Водомерные лотки Н-типа могут эффективно использоваться для мониторинга ливневых и паводковых вод при установке в канале или на выпуске сточной трубы. Благодаря  водосливу с тонкой стенкой они имеют высокую чувствительность, а  благодаря форме лотка обладают самоочищающей способностью. Из всех типов гидрометрических лотков лотки Н-типа имеют наибольший диапазон измерения расходов - как раз этим отличаются ливневые потоки.

Плоское дно  лотка H-flume хорошо приспособлено к работе со взвесями ,наносами, осадками, обломками и т.п.,которые обычно присутствуют в ливневых стоках. Небольшие  частицы переносятся прямо  при течении через лоток ,более крупные смываются при последующих более интенсивных сбросах.

Лотки Паршалла пригодны для проведения измерения расхода воды в системах ливневой канализации, дренажных системах , в очистных сооружениях для коммерческого учета сточных вод, на станциях водоподготовки, в ирригационных каналах, в естественных водных потоках.

По большому счету, лотки Паршалла (в общем случае, любые гидрометрические лотки) следовало бы ставить на объектах как можно чаще.Не так уж и высока стоимость этих устройств. При наличии уровнемерной рейки они представляют собой законченное средство измерения мгновенного расхода .Наличие счетчика определится производственной необходимостью ведения учета,а наличие водомерного лотка даст возможность иметь оперативную информацию о расходе здесь и сейчас.

Лоток Паршалла с горловиной 48 дюймов имеет укороченные стенки высотой 2 фута вместо обычных 3 футов. Подобный подход является не является чем-то необычным для ирригационных каналов, где после подбора лотка по ширине  часто уменьшают боковые стенки ,чтобы они не слишком выступали над берегами канала.

 Обычно при модернизации стандартных  лотков Паршалла стремятся увеличить высоту стенок, чтобы расширить диапазон измеряемых расходов. Но здесь ситуация прямо противоположная.

 В лотке также установлена ламинированная стальная уровнемерная рейка для непосредственного снятия показаний.

 

Ultrasonic flow metersuse sound waves as a reliable, accurate and maintenance free method to measure the velocity of a fluid from which the volumetric flow rate can be calculated. They feature no moving parts making them more reliable and accurate while providing maintenance-free operation. Since ultrasonic signals can also penetrate solid materials, the transducers can be mounted onto the outside of the pipe offering completely non-invasive measurement eliminating chemical compatibility issues, pressure restrictions, and pressure loss.

 

Электромагнитные расходомеры-счетчики чаще всего применяются там, где необходим учет расхода жидких ресурсов – воды, нефти, пищевых продуктов. Они также применяются в отопительных системах. Промышленные виды электромагнитных расходомеров используют в рудообогатительном и металлургическом производстве.

В быту наибольшее распространение получил расходомер-счетчик электромагнитный «Взлет». Линейка этих устройств способна удовлетворить потребности как средних и крупных организаций, так и рядового пользователя. Основным преимуществом бытовых установок является простота монтажа и обслуживания.

 

 Сегодня регистрация данных не ограничивается параметрами технологических процессов ,такими как содержание растворенного кислорода ,величина pH или уровни заполнения. Для эффективного управления и развития инфраструктуры мы собираем и храним данные о состоянии резервуаров ,озер, рек, ручьев ,родников, поверхностных и грунтовых вод, гаваней  и множества других объектов.

  Регистрация данных вдали от территорий  городской застройки производится с помощью дата-логгеров с автономным питанием ,которые собирают информацию и передают ее в SCADA-системы ,соответствующие базы данных или по электронной почте.

  Размещаемые в общественных местах дата-логгеры имеют вандалоустойчивую конструкцию и передают сигнал тревоги при непредусмотренном вмешательстве в их работу

  Суточная отправка информация обеспечивает срок службы батареи в течение 5 лет

  Информация об уровне грунтовых вод  и  систем контроля  канализации  с привязкой к близлежащей урбанизированной территории может предотвратить ущерб на миллионы Евро.

 

В подавляющем большинстве случаев на выпусках сооружений водоочистки устраивают смотровые колодцы ( колодцы для отбора проб). Обычно в этих колодцах ставят водоотводные лотки с U-образным или прямоугольным сечением. По ним бежит и бежит себе водичка ,из которой время от времени берут пробы. 

ТКП 45-4.01-321-20018 «Канализация .Наружные сети и сооружения .Строительные нормы проектирования» :
«4.8.При присоединении канализационных сетей абонентов, отводящих производственные сточные воды или их смесь в централизованную канализацию населенного пункта, следует предусматривать выпуски с контрольными колодцами, размещаемыми за пределами территории абонентов.Указанные выпуски должны быть оборудованы запорными устройствами, приборами измерения количества отводимых сточных вод, устройствами для отбора проб и определения качественных параметров сточных вод.»

В таких колодцах можно организовать и коммерческий учет протекающих сточных вод, установив вместо отводного лотка гидрометрический лоток Паршалла (или лоток Палмера-Боулюса) подходящего размера и расходомер-счетчик MQU 99. Ультразвуковой датчик прибора имеет степень защиты корпуса IP68, блок управления расходомера –IP67, и при желании всю систему (не только датчик) можно разместить прямо в колодце- она выдержит затопление.
Расходомер MQU 99 включен в Государственный реестр средств измерений Республики Беларусь.
Место и условия установки лотка Паршалла должны соответствовать определенным условиям .Монтаж узла учета сточных вод можно поручить специалистам ,а можно выполнить своими силами .Последнее даже может оказаться более предпочтительным ,правда ,придется почитать специальную литературу. Зато потом при наборе знаний с эксплуатацией приборов проблем не будет. 
Правильно подобранный и установленный лоток Паршалла обеспечивает высокую повторяемость и высокую точность измерений (относительная погрешность в пределах 3-4 %) в течение долгого срока службы при совсем небольших эксплуатационных расходах. 
Лоток Палмера-Боулюса специально разработан для измерения расхода в безнапорных трубопроводах и по популярности уступает только лотку Паршалла. 
Лоток Палмера-Боулюса отличается простотой установки и чаще других лотков устанавливается именно в канализационных колодцах.
Как пример ,рассмотрим следующую ситуацию.
Предприятие получило технические условия на установку приборов учета хозяйственно-бытовых сточных вод на самотечном коллекторе диаметром 200 мм.Максимальный расход составляет 2 л/с. При таком расходе и диаметре максимальный уровень заполнения трубы вряд ли превысит 4 см,
а при среднем расходе 0,8-1 л/с будет и вовсе в районе 2,3-2,5 см,что создает некоторые трудности и при калибровке измерительного створа по МИ 2220-13, и при определении самого уровня наполнения в случае применения ультразвуковых уровнемеров-расходомеров для открытых каналов и незаполненных трубопроводов.
Использование же лотка Палмера-Боулюса размером 6 дюймов (DN150) позволяет получить интервал измерений расхода от 0,4418 л/с до 6,194 л/с при изменении уровня наполнения лотка от 46,7мм до 116,8мм. При 2 л/с уровень заполнения составит 77,2 мм. 
Относительная погрешность определения расхода с помощью лотков Палмера-Боулюса при правильной их установке лежит в пределах ±3%.Формулы расхода для основных типоразмеров «зашиты» в память некоторых известных контроллеров расхода,таких ,как MJK 713 или LUT440. Табличная расходная характеристика может быть внесена в память приборов «ВЗЛЕТ-РСЛ» или «ЭХО-Р-03» . 

Wi-Fi модемы PROMODEM  обеспечивают беспроводной доступ к устройствам  АСУ ТП, АСКУЭ и АСТУЭ, телеметрии и телемеханики, имеющим интерфейс RS-485 или RS-232 ,находящимся в зоне покрытия Wi-Fi локальной сети предприятия,  cо стороны диспетчерского ПО, работающего под управлением   Windows, Linux, Android, OS X, iOS  по протоколу TCP.

Схема подключения WiFi. Звезда:

Устройства подключены  к Wi-Fi модемам по RS-485 или RS-232.

Wi-Fi  модем автоматически подключается к точке доступа предприятия.

Каждому Wi-Fi модему назначается IP-адрес в локальной TCP сети предприятия.

Если диспетчерское ПО = TCP Клиент, то оно подключается  к IP-адресу Wi-Fi модема, подключенного к устройству.

Если диспетчерское ПО = TCP Сервер, то оно слушает IP-адрес и порт , к которому автоматически подключается Wi-Fi  модем.

Передача данных между устройством и диспетчерским ПО  производится через прозрачный канал связи RS --- TCP.

Диспетчерское ПО может находится на любом гаджете: компьютере, планшете, смартфоне – с любой операционной системой.

Адресный доступ: запрос получает только то устройство, которому этот запрос предназначен.

Разработанные в лаборатории Университета штата Юта гидрометрические лотки без горловины различаются по длине и ширине переходного сечения. Наиболее распространенные типы унифицированы .Однако доступны лотки Cutthroat промежуточных и индивидуальных размеров.

Об истории   создания лотка

  Лотки  без горловины (Cutthroat flumes) относятся к одному из типов водомерных лотков, разработанных сравнительно недавно. Их разработка началась в 60-х годах  в лаборатории водных ресурсов университета штата Юта,США Целью являлось  создание недорого  лотка, пригодного для мониторинга  поверхностных водных потоков в каналах  с практически полным отсутствием уклона.

Гидрометрический лоток без горловины по ГОСТ Р 51657.1-2000 -это гидрометрический лоток ,состоящий из входной и  выходной секций с плоским дном.

Отсутствие  протяженной горловины послужило  причиной  названия лотка.

Основные области применения лотков без горловины в настоящее время :

Поверхностные воды

Ирригация

Водопользование

Промышленные стоки

Канализация

Водоочистка и водоотведение

Мелиорация

Шахтные воды

Фильтрация через водопропускные сооружения

 

Трапециевидный лоток из нержавеющей стали используется для измерения расхода потоков солоноватых вод на заболоченных территориях в Техасе. Нержавеющая сталь была выбрана для изготовления лотка  благодаря  устойчивости к воздействию соленой воды. В лотке установлена уровнемерная рейка и имеется успокоительный колодец для установки гидростатического датчика давления для измерения и регистрации уровня (и .соответственно) расхода в лотке .

Разработанный для использования в ирригационных каналах и протоках  гидрометрический  лоток с трапециевидным каналом состоит из  расходящихся  наружу наклонных боковых   стенок меняющейся ширины  и  плоского днища. Самая узкая секция образует горловину лотка. В некоторых случаях боковые стенки смыкаются на дне лотка, образуя  V-образный порог над днищем.

Трапециевидный гидрометрический лоток  установлен в подземной бетонной камере с узким отводящим каналом.На картинке поток движется слева направо.

Если посмотреть на правый концевой адаптер ,то нельзя не заметить ,что поток на выпуске по-прежнему находится в критическом режиме . Это показывает наличие гидравлического прыжка на выпуске из лотка . Бурлящая вода в концевом адаптере и мокрый пол камеры вокруг него свидетельствуют о недостаточной пропускной способности отводящего трубопровода ,что приводит к подтоплению лотка.

  При подборе гидрометрического лотка пропускную  способность отводящего канала надо обязательно принимать во внимание.

Разработанный для использования в ирригационных каналах и протоках  гидрометрический  лоток с трапециевидным каналом состоит из  расходящихся  наружу наклонных боковых   стенок меняющейся ширины  и  плоского днища. 

Сепараторы нефтепродуктов 1 класса обычно имеют в своем составе коалесцентный модуль. Этот элемент очистных сооружений собирает малые капли нефтепродуктов ,которые присутствуют в стоках в виде  эмульсии,

в крупные  образования ,которые впоследствии легко всплывают и собираются. Однако ,часто  коалесцентный модуль работает как грязевой фильтр. Подобный фильтрующий элемент имеет невысокую пропускную способность ,поэтому жидкость начинает задерживаться перед ним. При этом возникает риск того, что скопившиеся нефтепродукты просто перельются через препятствие и попадут прямиком в канализацию.

 В такой ситуации  устройство сигнализации ,установленное на нефтеуловителе, также своевременно укажет на проблему..

Ситуация 1. Дренажная канава расположена выше выпускного трубопровода отделителя.

  По какой-то причине(сработал автоматический клапан или просто засорилась труба) выпуск из сепаратора заблокирован. Последствия  могут быть достаточно серьезные, поскольку собранные нефтепродукты могут пролиться из отделителя в окружающую среду, где быстро впитаются в землю и  могут в конце концов попасть в ту же дождевую канализацию. В подобных случаях система сигнализации нефтеуловителя  сработает как при переполнении ,так и при осушении сепаратора , предоставляя возможность своевременного вмешательства .

 

Для применения в системах энергоучета технологии GPRS к оборудованию систем учета должен предъявляться ряд специфических требований .  В качестве устройств передачи данных, подключаемых к приборам учета , могут использоваться  GSM-модемы ,поддерживающие технологию GPRS.  Приборы учета ,со своей стороны ,должны управлять рядом специфических процедур ,таких ,как регистрация в сети , установление IP- сеанса  и т.п., без которых применение GPRS-модема невозможно.

  До настоящего времени такие функции считались несвойственными приборам учета и в них не поддерживались. В связи с этим некоторые производители пошли по пути разработки собственных средств передачи данных  -  GPRS-адаптеров .При подключении к приборам учета такие устройства являются «прозрачными», не требующими какого-либо управления.Тем не менее ,на фоне стремительного развития рынка GSM-модемов  как де-факто стандартного класса устройств ,такое решение может не  быть экономически целесообразным. Многое зависит от востребованности конкретных приборов или торговой марки на рынке.

   Для решения  той же задачи может быть применен другой механизм : фиксированный IP-адрес  присваивается серверу (в простейшем случае –диспетчерскому компьютеру).В таких  системах  сбора данных инициатором IP-соединения являются приборы учета (или GPRS-адаптеры) ,а не диспетчерский компьютер.

   Выход прибора на связь должен осуществляться по некоторому расписанию или по специальному запросу диспетчера ,например, в виде телефонного звонка  на CSD-номер вызываемого прибора. Применение для организации связи таких процедур  неизбежно увеличивает время доступа к данным .Кроме того, без  использования дополнительных шлюзов невозможна организация систем ,доступ к информации в которых могут получать несколько территориально  удаленных компьютеров, не объединенных в общую сеть. 

 

Совершенствование технологий учета энергоресурсов ( и сточных вод  , в их числе)  характеризуется внедрением автоматизированных систем  учета ,контроля и диспетчеризации. В полном соответствии с законами рынка, спрос  на такого рода системы определяется потребностью  в объективной измерительной информации , улучшении уровня технического обслуживания  и повышении надежности  узлов учета . В данном сегменте не предъявляются  особые требования  к визуализации ,важнейшими  задачей  является получение достоверных данных об измеряемых параметрах  и состоянии объекта. Кроме того ,должен предоставляться  гибкий сервис  для  формирования отчетов   и  анализа  получаемой информации.

   Примером подобного рода является программно-аппаратный комплекс «Сеть приборов ВЗЛЕТ СП», который может использоваться для диспетчеризации территориально удаленных узлов учета сточных вод. Ядром  системы является программное обеспечение «ВЗЛЕТ СП» , аппаратную часть составляют  контрольно-измерительные приборы, обмен  данными с которыми поддерживает система ,  и адаптеры АССВ-030   сотовой связи  и АСЕВ-040  сети Ethernet.Для связи  могут  использоваться  также проводные  и радиомодемы.

   Основные функции системы  применительно к узлам учета сточных вод:

- сбор данных о расходе и параметрах процесса,  на базе которых формируются различные отчеты ,сводятся балансы ,

- контроль технологического процесса (расход, уровень, давление ,температура, показатели качества сточных вод),

- диагностика работы компонентов системы (в том числе состояние связи с контролируемыми объектами ),

- анализ приборных данных с целью выявления проблемных  мест ,

- обеспечение обмена со смежными информационными системами.

На протяжении уже многих лет основным способом получения информации с приборов учета продолжает оставаться модемный доступ по коммутируемым телефонным каналам.

Распространение средств сотовой связи стандарта GSM позволило несколько усовершенствовать «телефонный» метод  сбора данных .Узлы учета ,организация телефонной связи с которыми затруднительна, все чаще стали оборудоваться GSM-модемами.

Общая методика сбора данных тем не менее не претерпела особых изменений .Модемный доступ диспетчерского компьютера к узлам учета по-прежнему остался основным способом получения данных. В случае использования сотовой связи  передача данных по сети GSMосуществляется с помощью технологий CSD (CircuitSwitchedData-коммутируемая передача данных ) или HSCSD(HighSpeed  CircuitSwitchedData– высокоскоростная коммутируемая передача данных ).Обе эти технологии используют для передачи данных голосовые каналы оператора связи.

Несмотря на широкую распространенность  модемного доступа ,его использование как основного механизма получения данных в больших системах сбора информации неоправданным вследствие того , что общее время опроса всех входящих в систему узлов становится весьма существенным .

Связано это ,прежде всего, с тем ,что с помощью  телефонного модема может быть осуществлен только последовательный опрос узлов учета .Даже при объемах информации в несколько килобайтов, собственно передача которых модемом занимает считанные секунды ,значительное время уходит  на набор телефонного номера и  установление модемного соединения .

Для получения приемлемой скорости получения данных в больших системах используют  несколько модемов, ведущих паралельный опрос .Это ,тем не менее,не позволяет решить проблему кардинальным образом.

 Значительного уменьшения временных затрат на сбор информации в больших системах можно достигнуть применением для передачи данных технологии GPRS. GPRS(GeneralPacket  RadioService –пакетная радиосвязь общего назначения )- технология передачи пакетов протокола в сотовой сети ,обеспечивающая доступ мобильного оборудования к сети Интернет.

Обобщенная структура системы, в которой для передачи данных используется технология GPRS , показан на рисунке .Передаваемые приборами учета данные в виде пакетов IP-протокола из сотовой сети транслируются в Интернет. При этом ,в общем случае .они могут быть доступны всем клиентам (диспетчерским компьютерам ) ,подключенным к глобальной сети .

Принципиальное преимущество такой организации связи состоит в том, что считывание информации может параллельно со всех узлов учета ,входящих в систему. Общее время считывания  данных определяется пропускной способностью интернет-канала на стороне диспетчерского компьютера .При использовании для доступа к сети Интернет наиболее распространенных  технологий ,таких ,например ,как ADSL ,выигрыш в скорости сбора данных может составлять десятки-сотни раз.

  Отметим также , что GPRS является одной из самых недорогих технологий ,предоставляемых  операторами сотовой связи  для передачи данных . Важная особенность GPRS заключается в том, что тарификация осуществляется  по объему переданной информации ,а не по времени соединения ,как в случае CSD/HSCSD.

Сегодня развитие энергосберегающих технологий в жилищно-коммунальном хозяйстве характеризуется  комплексным внедрением систем диспетчеризации .учета энергии и энергоресурсов .

   На протяжении последних лет сформировалась устойчивая тенденция к массовому внедрению систем энергоучета на небольших  объектах, в том числе на объектах коммунального и индивидуального строительства .В первую очередь, это относится к организации коммерческого учета тепловой энергии ,холодной воды и природного газа. Число абонентов-потребителей, осуществляющих учет энергоресурсов  с помощью  специализированных приборов, стремительно растет.

Единственно правильным методом обслуживания таких абонентов является создание автоматизированных систем  централизованного учета энергоресурсов ,в рамках которых решаются задачи сбора данных , их обработки ,хранения , а также выработки управляющих мер при возникновении тех или иных нештатных ситуаций. Скорость  и надежность решения этих задач  в сочетании с уровнем  трудозатрат обслуживающего персонала ,необходимым для поддержания работы системы ,определяют эффективность ее работы.