PROPÓSITO DEL SISTEMA
El sistema inteligente de medición eléctrica ‘amivisor” tiene como objetivo cumplir las siguientes funciones:
- Recopilación automática de datos de los medidores de energía eléctrica a través de diferentes canales de comunicación
- Posibilidad a los consumidores ver la información en su cuenta personal.
- Generación de informes horarios y resúmenes de contabilidad integrada de la energía eléctrica
- Cálculo del consumo y la potencia eléctrica
- Prevención de emergencias en la red eléctrica
- Localización de pérdidas a través de la creación de un balance de energía
DESCRIPCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS DE PROGRAMACIÓN
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” consta de dos partes: el servidor de recopilación de datos y la plataforma web de usuarios.
El servidor de recopilación de datos está implementado en las siguientes tecnologías:
- Sistema operativo: CentOS 7.5
- Lenguaje de programación: C++11
- Bibliotecas: Boost, Crypto++, pqxx
- Base de datos: PostgreSQL
- Servidor API: Nginx + PHP-FPM
- Servidor IoT: IOT Vega Server
La plataforma web de usarios se implementa con las siguientes tecnologías:
- Sistema operativo: CentOS 7.5
- Lenguaje de programación: PHP 7.0
- Base de datos: Mariadb 10.3
- Servidor web: Nginx
- Sistema de búsqueda: Elasticsearch 5.5
LA FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA INTELIGENTE
El software tiene las siguientes funciones:
- Tiene una interfaz web para configuración y visualización de datos por parte de los usuarios;
- Tiene una versión móvil del programa para instalar en dispositivos móviles con sistema operativo Android;
- Proporciona la recepción remota de datos de consumo de energía eléctrica en modo automático o manual;
- Admite la serie de modelos de medidores de energía eléctrica, dispositivos de recopilación y transmisión de datos enumerados en el Apéndice No. 1;
- Proporciona el cálculo del equilibrio entre la entrada y el consumo de energía eléctrica en objetos energéticos separados, instalaciones eléctricas y secciones de red eléctrica para identificar pérdidas técnicas y comerciales de energía eléctrica;
- Permite controlar los parámetros de la energía eléctrica para detectar y registrar cualquier desviación de los valores contractuales y normativos establecidos;
- Detecta casos de intervención no autorizada en el funcionamiento de los medidores o cambios en el esquema de medición eléctrica;
- Permite controlar el plazo de finalización del periodo de calibración de los medidores y transformadores de medición;
- Analiza el estado técnico y las fallas de los medidores y modems;
- Lleva una contabilidad de la energía y la potencia eléctrica (activa y reactiva);
- Proporciona el cálculo de la potencia determinada en horas punta;
- Proporciona la recopilación automatizada y el procesamiento inicial de información sobre el consumo de energía eléctrica;
- Permite importar de lecturas y perfiles de carga desde archivos xls y xml;
- Proporciona la recopilación manual de datos de medición utilizando aplicación móvil “Lecturas” instalada en teléfonos inteligentes / tabletas;
- Admite un modo multiusuario con derechos de usuario diferenciados.
ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN
El programa tiene una estructura modular y permite mantener información en diferentes directorios sobre:
- los consumidores – en el directorio de Contrapartes
- relaciones contractuales – en el directorio de Documentos
- puntos de medición – en el forma de Objeto
- medidores de energía eléctrica – en el forma de Medidor.
La base de datos del sistema proporciona la entrada y almacenamiento de la información sobre:
Los consumidores:
- Elección del tipo de consumidor (persona jurídica o física).
- Datos de contacto, dirección y otra información sobre los consumidores
Puntos de medición:
- Nombre y dirección;
- Nombre del consumidor (a elección del directorio de consumidores) al que pertenece;
- Potencia nominal máxima;
- Información sobre los medidores instalados;
- Información sobre los puntos de conexión indirecta (puntos de medición de tránsito).
Los medidores:
- Marca del medidor;
- Número de serie;
- Fechas de instalación y desinstalación;
- Coeficientes de medición del medidor y los transformadores de corriente y voltaje;
- Pérdidas en la sección desde el límite de propiedad hasta el lugar donde se encuentran los medidores (variables y constantes);
- Códigos de intercambio de información para la integración con el sistema de facturación y para el intercambio de información con los distribuidores de electricidad;
- Características de fábricante;
- Información sobre la verificación y certificación (fechas de comienzo y de finalización) para los medidores y para los transformadores de medición;
- Ubicación de los medidores;
- Fecha de la verificación instrumental;
- Fecha de la verificación visual;
- Nombre de las zonas tarifarias para las que está programado el medidor.
Parámetros contractuales:
- Tipo de contrato (suministro de energía eléctrica, suministro de energía, venta de energía eléctrica);
- Proveedor y consumidor del contrato;
- Fecha y número del contrato celebrado;
- Lista de puntos de medición asociados con este contrato.
- El sistema permite establecer varios contratos activos para cada punto de medición.
TIPOS DE COMUNICACIÓN SOPORTADOS
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” admite todos los canales populares de comunicación para la recopilación de datos, incluyendo:
- GSM (G4,G3, GPRS y CSD)
- PLC-I, PLC-II, PLC Prime, G3-PLC
- LoRaWan
- Zigbee
- Ethernet
- NB-IOT
- NB-FI
- XNB
La recopilación de datos se realiza mediante módems, medidores inteligentes, estaciones base, concentradores, Gateways, coordinadores y otros equipos según el tipo de comunicación. Para algunos modelos de equipos, el sistema recibe información de servicio sobre el nivel de señal y otros datos que ayudan a resolver problemas emergentes.
El sistema permite establecer canales de comunicación principal y de reserva para la lectura de medidores de energía.
En el Apéndice No.2 figuran ejemplos de diferentes sistemas de recogida de datos de los medidores.
MODULOS DEL SISTEMA INTELIGENTE DE MEDICIÓN ELÉCTRICA
El programa tiene una estructura modular. En función de las necesidades de los clientes, pueden conectarse determinados módulos.
MÓDULO DE RECOPILACIÓN
La lista actual de dispositivos de medición y canales de comunicación admitidos se puede encontrar en el Apéndice No.1.
La recopilación remota de datos de medición se lleva a cabo utilizando equipos de servidor de operador de red o servidor instalado en el centro de datos. La recopilación de datos de medición se realiza a pedido del usuario o en modo automático según los horarios configurados por los usuarios.
Proporciona la recopilación de datos de los medidores de energía eléctrica:
- lecturas actuales;
- lecturas archivas al comienzo del día;
- lecturas archivas al comienzo del mes;
- perfiles de carga;
- valores instantáneos de parámetros de consumo (corrientes de fase, voltajes de fase, valores de potencia activa, reactiva y total, factor de potencia, frecuencia de red);
- registro de encendido y apagado del medidor;
- registro de activación de precintos electrónicos de medidores;
- registro de violaciones de los parámetros de calidad de energía eléctrica (desviación del voltaje y la frecuencia por encima de los valores normalmente permisibles);
- registro de sincronización de tiempo del medidor;
- número de serie, marca, fecha de fabricación del medidor de electricidad, corrientes nominales y otra información de referencia sobre el medidor;
- información sobre errores del medidor;
- hora actual del reloj interno del medidor;
- estado del relé (interruptor automático) incorporado en el medidor.
Funcionalidad adicional del sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor”:
- Permite configurar la frecuencia de la lectura automática de los medidores en la página de “Horarios” del forma de Medidor.
- Permite establecer valores límite para los parámetros de consumo. Las alertas por exceder los límites se envían por correo electrónico al cliente y también se duplican en la versión móvil del programa como notificaciones push.
- Garantiza la sincronización de la hora del medidor con la hora exacta actual. La sincronización de los relojes internos del medidor con el tiempo del servidor se realiza mediante un comando del usuario o según un horario.
- Proporciona importación de lecturas y perfiles de carga desde archivos xls y xml.
- Permite la desconexión (limitación) y conexión remota de los consumidores. Si el medidor tiene un relé incorporado (interruptor), el sistema permite el control remoto de ese relé (encendido/apagado).
- Permite establecer límites de potencia activa. Es posible establecer un valor máximo de potencia activa a partir del cual el relé del medidor puede desconectarse temporalmente.
En base a los datos recopilados, el sistema proporciona la creación de los siguientes documentos, gráficos e informes:
- creación de un diagrama vectorial de corrientes y voltajes;
- generación de actas de aceptación de medidores en operación;
- descarga de lecturas en archivo xls;
- descarga de informes por horas, media hora y 15 minutos en archivo xml;
- creación de tablas con registro por hora, media hora y 15 minutos y descarga en archivo xls;
- generación de informes y actas de contabilidad integral;
- informes sobre la expiración de los plazos de verificación del medidor y los transformadores de medición.
Para los medidores que no tienen una posibilidad de recopilación de datos remoto, se puede ingresar los datos manualmente:
- Ingresar nuevos datos desde el forma de Medidor;
- Importar datos de archivos xls;
- Importar perfiles de carga;
- Recopilar datos con la aplicación de Android “Lecturas”.
MÓDULO DE CÁLCULO
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” realiza cálculos mensuales de los volúmenes de consumo y potencia en horas pico para cada punto de medición. Los resultados de los cálculos se pueden resumir por contratos a los que pertenecen estos puntos de medición.
El sistema proporciona el cálculo del costo de la electricidad y de los servicios de transmisión de energía eléctrica según tarifas simples y dobles, tarifas reguladas y no reguladas. Todos los cálculos se realizan teniendo en cuenta la adición de pérdidas de energía eléctrica en el tramo desde el límite de la propiedad hasta el lugar donde se encuentran los medidores. Los cálculos se pueden realizar teniendo en cuenta los consumidores en tránsito.
Los resultados de los cálculos se resumen en una tabla que se rellena automáticamente a medida que llegan los datos de los medidores.
Al final de cada mes, puede generarse un resumen del consumo de energía (archivo xls) con información detallada de cada medidor.
MÓDULO DE BALANCES
Los balances se generan a partir de un esquema jerárquico de conexión de instalaciones y medidores. La disposición puede modificarse y es posible realizar operaciones de conmutación. La fecha y la hora se registran para todas las operaciones de conmutación con una precisión de 1 hora.
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” proporciona el cálculo de los balances de energía eléctrica por separado para varios objetos: subestaciones eléctricas, líneas aéreas de alimentación y otros secciones de la red eléctrica.
Cómo se forman los balances:
- Al formar el balance, se determinan los volúmenes de energía eléctrica recibidos y suministrados, así como el cálculo de las pérdidas de energía eléctrica en kilovatios-hora y en porcentaje de la energía eléctrica recibida.
- Se prevé la posibilidad de formar el balance para cualquier elemento de la red eléctrica.
- Los balances se generan automáticamente cada hora a medida que llegan los datos de los medidores que participan en el esquema.
- Al calcular el balance, se tienen en cuenta todos los cambios en el esquema.
- Se proporciona la posibilidad de mostrar gráficamente el balance con detalles por horas, días y meses.
- Se garantiza el control del valor máximo del porcentaje de pérdida de energía eléctrica de la energía eléctrica recibida.
Las pérdidas de energía eléctrica en varios centros de suministro se pueden analizar en un único mapa de calor.
Más información sobre la formación del balance en el artículo: https://amivisor.com/articulos/localizacion-de-perdidas-por-medio-de-los-balances/
MÓDULO DE NOTIFICACIONES
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” proporciona la distribución de notificaciones sobre condiciones de emergencia. Para esto, los límites superiores e inferiores deben estar configurados en el sistema para diferentes parámetros. Los siguientes tipos de notificaciones son compatibles sobre:
- la salida de los valores instantáneos de consumo (U,I,P,Q,S,cos, etc.) más allá de los límites especificados;
- la salida de energía más allá de los límites especificados en función del perfil de carga recopilado;
- la violación por parte del consumidor de las condiciones del contrato de conexión técnica, lo que resultó en una potencia máxima permitida excedida;
- la violación del umbral de excedencia de la relación entre la potencia activa y reactiva consumida;
- la superación del nivel especificado de pérdidas de energía eléctrica en la sección de red eléctrica controlada. El control se lleva a cabo mediante la formación de un balance.
Las notificaciones se envían por correo electrónico al personal del cliente, y también se duplican en la versión móvil del programa (la aplicación “amivisor” para Android) en forma de notificaciones push. Se puede asignar un miembro del personal distinto a cada una de las notificaciones.
MÓDULO DE ENVÍO DE INFORMES
El módulo está diseñado para el intercambio de información de informes de medición de energía por intervalos
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” proporciona el envío automático de informes sobre el consumo mensual / por hora / media hora / 15 min / etc. a los participantes del mercado eléctrico. El envío se realiza automáticamente el primer día de cada mes si se asegura la recopilación del 100% de los datos. El sistema registra la fecha y hora de envío del informe de consumo por hora, así como el hecho de su recepción por parte de los destinatarios.
En el sistema se registran:
- la fecha y hora de envío del informe de consumo por intervalos;
- el asunto y el texto del correo electrónico acompañante;
- los archivos adjuntos al correo electrónico;
- la fecha y hora de entrega del informe a los proveedores de recursos energéticos.
Para controlar la entrega de informes enviados a los proveedores de recursos energéticos, el sistema puede enviar una notificación correspondiente por correo electrónico al cliente.
MÓDULO DE CARGA Y DESCARGA DE DATOS
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” proporciona la descarga en archivos xls y archivos xml de mediciones, perfiles de carga, parámetros de energía eléctrica tanto para un solo medidor como para un grupo. Existen constructores para la descarga y también hay muchas formas predefinidas.
La carga de mediciones y perfiles de carga desde fuentes externas se realiza en forma de un constructor para procesar archivos xls arbitrarios. Se admite la carga de estructura tanto en forma de lista como en forma de matriz.
El MÓDULO DE INTEGRACIÓN
El sistema contiene un conjunto de procedimientos y funciones de API (interfaz de programación de aplicaciones) para la interacción de software con el sistema e integración con otros sistemas. La interacción con la API se realiza mediante el protocolo JSON.
La API debe proporcionar una autenticación segura en el sistema y devolver la información sobre:
- usuario actual;
- zona horaria del usuario;
- medidores y objetos del usuario;
- lecturas recopiladas de los medidores;
- consumos de los medidores por día, mes o año;
- parámetros de consumo (valores instantáneos);
- perfiles de carga de los medidores;
- contratos con distribudores de energía;
- cálculos del consumo y de los precios de energía por diferentes tarifas.
El sistema se desarrolla constantemente y se vuelve cada vez más funcional. Hay documentación detallada sobre cómo trabajar con la API, con descripciones de comandos, parámetros de solicitud y ejemplos.
EL MÓDULO DE CUENTA PERSONAL DEL CONSUMIDOR
El sistema le permite configurar el acceso para las siguientes categorías de usuarios:
- Propios empleados del Cliente;
- Empleados del proveedor de energía y organizaciones de red relacionadas;
- Consumidores finales.
Cuando un usuario accede al sistema, es posible restringir la lista de objetos a los que se proporciona acceso y se establecen permisos para ver, crear y modificar datos.
Para cada usuario, es posible establecer permisos de acceso preconfigurados o individuales para la siguiente información:
- lecturas y perfiles de carga recopilados de medidores;
- parámetros de consumo;
- parámetros de calidad de la energía eléctrica;
- registros de medidores;
- configuraciones de encuestas remotas de medidores con o sin capacidad de ajustarlas;
- los resultados del cálculo del volumen de consumo.
El MÓDULO DE ANÁLISIS DE LA CALIDAD DE RECOPILACIÓN DE DATOS
El sistema tiene varios tipos de mapas térmicos y gráficos para visualizar el estado de la encuesta durante un período prolongado en todos los medidores en el sistema.
MÓDULO MAPA
El módulo Mapa se utiliza para la visualización de medidores y objetos para el servicio de despacho de manera clara y comprensible. En el mapa se muestran todos los objetos y su estado actual: si están en línea o no.
APLICACIÓN “LECTURAS”
Para la recopilación manual de lecturas de medidores, se suministra una aplicación móvil especializada para el controladores. La aplicación se instala en dispositivos móviles (tabletas y teléfonos inteligentes) que funcionan con el sistema operativo Android. El intercambio de tareas entre el programa “amivisor” y la aplicación “Lecturas” se realiza a través de Internet. No se requiere acceso a Internet para la aplicación “Lecturas” durante la recopilación visual de datos.
Funcionalidad de la aplicación permite:
- ingresar lecturas de medidores;
- comparar el consumo de energía según los datos ingresados con las estadísticas de períodos de facturación anteriores, marcando el consumo sospechoso en rojo;
- firmar lecturas del lado del consumidor;
- tomar fotografías de los medidores;
- dejar comentarios adicionales sobre las lecturas recopiladas;
- mostrar a los controladores tareas adicionales para medidores específicos;
- registrar la fecha y hora de las lecturas ingresadas, así como las coordenadas GPS del lugar de ingreso de los mismos.
Funcionalidad del programa “amivisor” para trabajar con la aplicación “Lecturas”:
- Permite la carga automática de las lecturas recopiladas;
- Almacena las firmas y fotografías asociadas con los datos recopilados;
- Permite enviar tareas adicionales a los controladores de inspección para medidores específicos;
- Muestra la ruta del controlador de inspección con los datos recopilados y las coordenadas GPS guardadas en una vista gráfica.
DISPOSICIONES FINALES
PERÍODO DE COSERVACIÓN DE LOS DATOS
Los datos que influyen en los cálculos comerciales por el consumo de energía se almacenan durante un período de 5 años. Esto incluye:
- lecturas actuales y archivadas, que se conservan durante 5 años;
- perfiles de carga, que también se almacenan por 5 años; valores instantáneos, que se retienen durante 2 meses;
- registros de eventos, que se guardan por 5 años.
Este enfoque garantiza que la información necesaria para la facturación y el análisis de consumo esté disponible durante el tiempo requerido, cumpliendo así con las normativas y facilitando la gestión eficiente de la energía. Además, el almacenamiento de datos a largo plazo permite realizar análisis históricos que pueden ser útiles para la planificación y optimización del consumo energético.
Los datos técnicos (no comerciales) cuya relevancia queda obsoleta rápidamente (por ejemplo, los valores instantáneos) se almacenan en la base de datos durante 2 meses.
SEGURIDAD DE DATOS
Para garantizar la seguridad, el sistema de información se ha diseñado para separar el acceso de usuarios y programas de usuarios a las siguientes operaciones:
- iniciar recopilación las lecturas de los medidores e introducirlas manualmente;
- modificar los datos de los objetos, las contrapartes y los contratos;
- modificar los ajustes de conexión de los equipos;
- encender y apagar los relés de los medidores;
- ver las contraseñas de los medidores.
El sistema inteligente de medición eléctrica “amivisor” permite la identificación automática de los usuarios cuando acceden a los recursos del sistema de información (a partir de los nombres de usuario/contraseñas emitidos por el administrador del sistema de información).
Los eventos de los inicios de sesión de los usuarios en el sistema se registran en la base de datos.
El trabajo con la cuenta personal se realiza a través del protocolo seguro https con cifrado de los datos transmitidos.
COPIA DE SEGURIDAD DE DATOS
La copia de seguridad de datos se realiza mediante los medios de la base de datos del sistema. El archivado de datos puede configurarse según un calendario arbitrario, pero se recomienda archivar al menos una vez al día. La compresión de datos puede ser completa o incremental (apropiada para bases de datos grandes).
Si es necesario, es posible implementar una replicación continua en línea de los datos en un servidor adicional, si los requisitos de tiempo de recuperación de la capacidad del sistema son muy altos.
REQUISITOS DE INTEGRIDAD DE LA INFORMACIÓN EN CASO DE EMERGENCIAS
En el sistema de información se garantiza la integridad y la conservación de los datos en caso de corte de suministro eléctrico, falla de módulos y componentes:
- Falla del hardware del equipo del servidor (procesador, discos duros). El problema se resuelve mediante la creación de matrices RAID de datos en los servidores, lo que garantiza el funcionamiento del sistema en caso de fallo de uno de los discos duros del conjunto general.
- Corte de suministro eléctrico. El problema se resuelve mediante la instalación de fuentes de alimentación de reserva (UPS), la utilización de servidores con varias fuentes de alimentación con reemplazo en caliente.
- Falla del equipo. Dependiendo de la importancia del equipo en la estructura general del complejo, se utiliza equipo de reserva, que está permanentemente en funcionamiento o se mantiene en stock para reemplazar los componentes defectuosos.
- Falla de las líneas de comunicación y del equipo de comunicación. En el lugar de instalación del sistema de información se utilizan dos canales de comunicación independientes. En todos los dispositivos de comunicación se establecen canales principales y de reserva. Para el equipo GSM se utilizan módems con soporte para múltiples tarjetas SIM de diferentes operadores.
El sistema cuenta con algoritmos que permiten realizar la recuperación de datos faltantes debido a la falta de conexión u otros problemas.
APÉNDICE Nº 1
El programa admite la recopilación de datos de dispositivos de medición de los siguientes fabricantes:
- Itron, Inc.
- Landis+Gyr AG
- Schneider Electric SE
- Holley Technology
- Elster Metronica
- Carlo Gavazzi Automation SpA
- Fineco Electric
- Tecnologías de telecomunicación
- Gran-System-C
- SK Incotex
- Mirtek
- Iskra
Si lo desea, puede solicitar información sobre modelos concretos de contadores.
APÉNDICE Nº 2
Esquemas típicos de implantación del sistema de medición inteligente
- Independientemente de los canales utilizados para comunicarse con los medidores, todos los datos se muestran en un único programa.
- Los datos pueden recogerse en el propio servidor del cliente (requiere la compra de una versión en caja del software).
- El número de usuarios es ilimitado. Se puede trabajar con el software desde cualquier lugar del mundo donde haya acceso a Internet.
