Информационная технология определения качества коммунальных услуг

Приведена предложенная авторами информационная технология определения качества коммунальных услуг, в которой качество определено как степень соответствия измеренных параметров услуги их номинальным значениям. Качество определяется тремя взаимосвязанными коэффициентами: мгновенным, частичным и обобще...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2018
Автори:	Багацкий, В.А., Багацкий, А.В.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України 2018
Назва видання:	Проблемы управления и информатики
Теми:	Методы обработки информации
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180588
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Информационная технология определения качества коммунальных услуг / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2018. — № 3. — С. 97-109. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-180588
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1805882025-02-23T17:49:29Z Информационная технология определения качества коммунальных услуг Інформаційна технологія визначення якості комунальних послуг The information technology for defining the quality of public utilites Багацкий, В.А. Багацкий, А.В. Методы обработки информации Приведена предложенная авторами информационная технология определения качества коммунальных услуг, в которой качество определено как степень соответствия измеренных параметров услуги их номинальным значениям. Качество определяется тремя взаимосвязанными коэффициентами: мгновенным, частичным и обобщенным. Разработано методическое, программное и частично техническое обеспечение технологии. Наведено запропоновану авторами інформаційну технологію визначення якості комунальних послуг, в якій якість визначено як ступінь відповідності виміряних параметрів послуги їх номінальним значенням. Якість визначається трьома взаємопов’язаними коефіцієнтами: миттєвим, частковим та узагальненим. Розроблено методичне, програмне та частково технічне забезпечення технології. The information technology for defining the quality of public utilites is proposed by the authors. That the quality is defined as the degree of conformity of the measured values to its nominal value parameters. The quality is determined by three interrelated coefficients: instant, partial and general. The methodical, software and partly technical support of the technology have been developed. 2018 Article Информационная технология определения качества коммунальных услуг / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2018. — № 3. — С. 97-109. — Бібліогр.: 22 назв. — рос. 0572-2691 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180588 004.9+681.51 ru Проблемы управления и информатики application/pdf Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Методы обработки информации Методы обработки информации
spellingShingle	Методы обработки информации Методы обработки информации Багацкий, В.А. Багацкий, А.В. Информационная технология определения качества коммунальных услуг Проблемы управления и информатики
description	Приведена предложенная авторами информационная технология определения качества коммунальных услуг, в которой качество определено как степень соответствия измеренных параметров услуги их номинальным значениям. Качество определяется тремя взаимосвязанными коэффициентами: мгновенным, частичным и обобщенным. Разработано методическое, программное и частично техническое обеспечение технологии.
format	Article
author	Багацкий, В.А. Багацкий, А.В.
author_facet	Багацкий, В.А. Багацкий, А.В.
author_sort	Багацкий, В.А.
title	Информационная технология определения качества коммунальных услуг
title_short	Информационная технология определения качества коммунальных услуг
title_full	Информационная технология определения качества коммунальных услуг
title_fullStr	Информационная технология определения качества коммунальных услуг
title_full_unstemmed	Информационная технология определения качества коммунальных услуг
title_sort	информационная технология определения качества коммунальных услуг
publisher	Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
publishDate	2018
topic_facet	Методы обработки информации
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180588
citation_txt	Информационная технология определения качества коммунальных услуг / В.А. Багацкий, А.В. Багацкий // Проблемы управления и информатики. — 2018. — № 3. — С. 97-109. — Бібліогр.: 22 назв. — рос.
series	Проблемы управления и информатики
work_keys_str_mv	AT bagackijva informacionnaâtehnologiâopredeleniâkačestvakommunalʹnyhuslug AT bagackijav informacionnaâtehnologiâopredeleniâkačestvakommunalʹnyhuslug AT bagackijva ínformacíjnatehnologíâviznačennââkostíkomunalʹnihposlug AT bagackijav ínformacíjnatehnologíâviznačennââkostíkomunalʹnihposlug AT bagackijva theinformationtechnologyfordefiningthequalityofpublicutilites AT bagackijav theinformationtechnologyfordefiningthequalityofpublicutilites
first_indexed	2025-11-24T05:01:47Z
last_indexed	2025-11-24T05:01:47Z
_version_	1849646652938256384
fulltext	© В.А. БАГАЦКИЙ, А.В. БАГАЦКИЙ, 2018 Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 97 УДК 004.9+681.51 В.А. Багацкий, А.В. Багацкий ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ Введение Под информационной технологией (ИТ) понимают технологический про- цесс, предметом переработки и результатом которого является информация [1]. В соответствии с формулой этой научной специальности ИТ охватывает тео- ретические и методологические основы и инструментальные средства созда- ния и использования ИТ в различных областях человеческой деятельности, в том числе разработку критериев оценки и методов обеспечения качества. В работе рассмотрена предложенная авторами информационная технология определения качества коммунальных услуг. В дальнейшем коммунальными будем считать услуги, предоставляемые потребителям в городах с использованием мно- гоуровневых иерархических инженерных сетей, т.е. доставка газа, электроэнер- гии, отопления, горячей и холодной воды. Сети состоят из основных, промежуточных и терминальных узлов и ли- ний связи между ними. В основных узлах производится продукт, который да- лее через линии связи и промежуточные узлы поступает в терминальные уз- лы, где продукт потребляется. Основные и промежуточные узлы будем назы- вать серверами. Для сетей коммунальных услуг основными серверами являются электростанция, газовая скважина, станция забора и очистки воды, а промежуточными — трансформаторная подстанция, газовый распредели- тельный пункт, теплопункт. Сети характеризуются двумя видами параметров — параметры потенциа- ла и потока. В международном стандарте IEEE 1076.1 на язык VHDL-AMS соответствующие понятия называются across quantity и through quantity [2]. Параметрами потенциала, которые поддерживают серверы, являются напря- жение и частота в электрической сети, давление, температура и число Воббе газовой сети, давление и температура теплоносителя горячего водоснабжения и отопления. Параметрами потока, которые зависят от параметров потенциала и, в основном, формируются в терминальных узлах сети, — электрический ток и количество газа и воды, потребляемых в единицу времени. При использовании продукта параметры потока изменяются в очень большом диапазоне, в зависимости от сезона, времени суток, температуры окружающей среды, причем это изменение имеет статистический характер. Вследствие ограниченной мощности серверов и сопротивления передаче про- дукта линиями связи (передачи) в сетях существует обратная связь, при кото- рой параметры потенциала зависят от параметров потока. Степень этой об- ратной связи и определяет качество сети. Постановка проблемы Всегда существуют проблемы как определения качества предоставления коммунальных услуг конкретным поставщиком, так и определения качества потребленных коммунальных услуг каждым потребителем, который исполь- зует услуги в необходимое для него время. 98 ISSN 0572-2691 Анализ существующего положения по определению качества коммунальных услуг Современные документы нормируют два показателя качества поставок услу- ги: надежность и ее качество. Надежность поставки — это количество случаев и общее время отключения услуги за сутки, месяц, год. В настоящее время технология определения качества услуг обеспечива- ется в юридическом плане действующим комплексом нормативных докумен- тов, а в техническом отношении — существующими измерительными сред- ствами. Показателем качества предоставления коммунальных услуг являются от- клонения параметров потенциала от их нормы за определенный промежуток времени [3–5]. Нормой может быть диапазон допустимых и максимально допустимых отклонений от номинального значения, диапазон допустимых значений или максимальное (минимальное) значение параметра потенциала, которое не должно быть выше (ниже) нормы. Таким образом, параметры потенциала из- меряются, а показатели качества вычисляются. Наиболее важные показатели качества определяются номинальными значе- ниями параметров потенциала и диапазонами допустимых и максимально допу- стимых отклонений от них (установившиеся отклонения напряжения и частоты в электрической сети, удельная теплота сгорания газа и др.). Качество услуги в це- лом характеризуют отклонениями нескольких параметров потенциала, т.е. векто- ром отклонений. Согласно Постановлению Кабинета Министров Украины № 151 [5], ухудшение одного основного параметра качества — понижения температуры в помещении в отопительный сезон и температуры горячей воды — приводит к уменьшению тарифного коэффициента и соответственно оплаты за услугу. Отклонение показателей качества электро- и газоснабжения от нормы не свя- заны в документах [3, 4] с величиной оплаты за них. Также не связаны с умень- шением оплаты ухудшение таких показателей качества, как давление теплоно- сителя в отопительной сети и газа в газовой сети, давление воды в сетях хо- лодного и горячего водоснабжения. В техническом отношении на верхних уровнях иерархии многоуровневых сетей предоставления услуг существуют системы контроля, которые оценива- ют качество по векторным показателям [6, 7]. На нижнем уровне иерархии у потребителя есть только счетчик горячей и холодной воды типа ЛВ-4Т [8], в котором снижение температуры горячей во- ды пересчитывается в уменьшение количества потребленной воды, что приво- дит к уменьшению оплаты за пользование горячей водой. У потребителя нет официально признанных приборов измерения и документирования показате- лей качества других услуг в течение дня, недели, месяца. Поддержание параметров потенциала в норме является основной задачей производителя или поставщика услуг, и поэтому они должны принимать необ- ходимые технические меры для поддержания в норме показателей качества. В отличие от производителя или поставщика услуг , потребитель не имеет технических и экономических возможностей для улучшения качества услуг , поэтому у него есть единственная возможность повлиять на качество услуги — платить за некачественные услуги производителю меньше. Для этого необхо- димы такие юридические действия: создать комиссию, провести измерения Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 99 параметров качества с помощью специальных технических средств, составить акты, обратиться к производителю или поставщику услуг с претензиями или в суд. Поскольку в настоящее время технические средства и вся необходимая техническая информация находятся у производителя, выиграть суд для рядо- вого потребителя чрезвычайно сложно. Цель работы Разработать информационную технологию определения качества комму- нальных услуг, которая позволит представлять изменение качества комму- нальной услуги во времени по нескольким параметрам в виде скалярного по- казателя и производить автоматический пересчет оплаты услуги потребителем за расчетное время. Основные требования к технологии и ее краткое описание В работе предложены методическое, программное и частично техническое обеспечение новой технологии определения качества коммунальных услуг. Поскольку для внедрения новой технологии необходимы разработка норма- тивных документов, специальных технических средств и их производство, для че- го требуется определенное время, некоторое время она должна сосуществовать со старой технологией. Поэтому существующая технология должна быть только частным случаем новой. В предложенной новой технологии для определения качества услуги ис- пользуется отдельный показатель — коэффициент качества. Если параметры потенциала предоставляемой услуги равны номинальным значениям, указан- ным в нормативном документе, то коэффициент качества равен единице, если они отклоняются от номинальных, но не превышают максимально допустимые значения, то коэффициент качества находится в пределах от единицы до нуля, а если выходят за пределы максимально допустимых значений, то коэффици- ент качества равен нулю. Для определения качества предоставления услуг до- статочно измерять параметры потенциала, а для определения качества потреб- ленных услуг измеряются параметры потенциала и потока. Качество услуги оценивается по трем взаимосвязанным коэффициентам ка- чества: мгновенному, частичному и обобщенному. Измеряется каждый параметр потенциала, характеризующий качество. Изме- ренное значение преобразуется с помощью функции соответствия в мгновенный коэффициент качества. Частичный коэффициент оценивает качество по одному параметру в зависи- мости от изменения его во времени с учетом мгновенных коэффициентов, причем для качества предоставления услуги учитывается только время нахождения пара- метра качества в зоне с определенным его значением, а для качества потреблен- ных услуг учитывается количество потребленных услуг с определенным уровнем параметра качества. Обобщенный коэффициент качества определяет качество услуги по совокупно- сти показателей качества и является произведением частных коэффициентов. Отно- сительная важность каждого параметра потенциала учитывается путем выбора функ- ций соответствия для каждого параметра. Обобщенный коэффициент качества — тот скалярный показатель, который характеризует качество услуги в целом. Различные уровни инженерных сетей коммунальных услуг Украины на сего- дняшний день принадлежат разным владельцам, и поэтому предложенная техно- логия может быть применена для оценки качества продукта при перемещении продукта с уровня на уровень в целях его адекватной оплаты. 100 ISSN 0572-2691 Методическое обеспечение К методическому обеспечению относятся методы и методики определения мгновенного, частичного и обобщенного коэффициентов качества. Функции соответствия и мгновенные коэффициенты качества Под качеством предоставления услуги будем понимать степень соответствия фактически измеренного параметра потенциала у определенного потребителя но- минальному значению параметра, определенному в ГОСТ, ДСТУ, ТУ или в дру- гом нормативном документе. Степень соответствия характеризуется функцией соответствия y(x), значения которой зависят от измеренного значения параметра потенциала x и которая должна удовлетворять следующим требованиям. 1. В функции соответствия постоянными величинами должны быть номи- нальное, минимально и максимально допустимые значения параметра потенциа- ла, а переменной величиной — измеренное значение этого же параметра. 2. Функция соответствия должна быть безразмерной и изменяться от едини- цы (измеренное значение параметра потенциала равно номинальному значению) до нуля (измеренное значение параметра потенциала больше максимально или меньше минимально допустимых значений). 3. Номинальное, минимально и максимально допустимые значения функции соответствия и ее форма определяются требованиями потребителя, необходимы- ми условиями работы устройств коммунальных услуг у потребителя и экономиче- скими соображениями. Требования могут оформляться в виде договора между по- ставщиком и потребителем услуги или нормативного документа. Предположим, что качество определяется одним параметром потенциала, а за время определения качества измеренные значения потенциала могут отличаться от номинального значения, но не должны меняться. На рис. 1 приведены три функции соответствия: ступенчатая ,sy кусочно- линейная ply и параболическая cbxaxyp  2 с осью, параллельной оси орди- нат. На оси абсцисс отложены нормированные к номинальному значению пара- метры потенциала (качества), на оси ординат — значения функции. Простейшей функцией соответствия является ступенчатая функция ,sy которая имеет всего два значения: нуль и единицу. Она отражает операцию контроля, т.е. определяет, выходит ли параметр потенциала за допустимые пределы. Ступенчатая функция соответствия sy с допустимым отклонением параметра потенциала от номинального на ± 10 % изображена на рис. 1. Напри- мер, по ГОСТ 13109-97 установившееся значение напряжения не соответствует норме при отклонении более 10 % [3]. Выход параметра потенциала за пределы допустимого отклонения не всегда означает прекращение работы или катастрофические последствия, коммунальной услугой можно поль- зоваться, но ее качество ухудшается. Кусочно-линейная функция ply определяется двумя парами посто- янных коэффициентов minmin, ba и ., maxmax ba При этом для каждого значения параметра потенциала ix 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 x y 0,7 1 0,8 0,9 1,1 1,2 sy py ply Рис. 1 Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 101 между admx .min и admx .max можно определить значение функции соответствия ,.iqi Qy  которое в дальнейшем будем считать мгновенным коэффициентом ка- чества ..iqQ Эта функция также связывает отклонение параметра потенциала от номинального значения со значениями функции соответствия в пределах допу- стимых и максимально допустимых отклонений. Для трех известных точек ),;(),;(),;( 332211 yxyxyx которые определяются граничными условиями, можно построить параболическую функцию соответ- ствия ,py для чего необходимо найти коэффициенты .,, cba В математическом плане это сводится к решению системы из трех линейных алгебраических уравне- ний с тремя неизвестными. Для несимметричной параболической функции ),(xypns изображенной на рис. 2, максимум сдвигается в сторону большего краевого значения функции и становится больше единицы, что противоречит требованиям к функции со- ответствия. Поэтому для данного случая функция )(xypns становится кусоч- ной (1).        .1)(если,1 ,1)(если, )( 2 xy xycbxax xy pns (1) Рассмотрим функции вида ,)( 2 mm p cbxaxy  в которых m может быть за- данным от 0 до .k Если показатель степени m изменяется от единицы до нуля, то m py будет стремиться к ступенчатой функции, в которой отклонение параметра от номинального до максимально допустимого значения не меняет мгновенного ко- эффициента качества. Поэтому функции с 1...0m применяются для менее важ- ных параметров и более выгодны для производителей и поставщиков услуг. Если m изменяется от 1 до ,k то степенная функция будет стремиться к сингулярной функции, в которой при малейшем отклонении параметра от номинального значения мгновенный коэффициент качества становится равен нулю. Функции с km ...1 ис- пользуются для более важных параметров и более выгодны для потребителей услуг. На рис. 3 приведены параболическая функция ,)( 424 cbxaxyp  в которой ,4m а также функция 4/1)( py с .4/1m 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 x y 0,7 1 0,8 0,9 1,1 1,2 py 4 py 4/1 py Рис. 3 Теоретически для каждого значения параметра потенциала можно опреде- лить мгновенный коэффициент качества. Но на практике функцию соответствия аппроксимируют ступенчатой функцией, где один мгновенный коэффициент ка- 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 x y 0,7 1 0,8 0,9 1,1 1,2 py pnsy Рис. 2 102 ISSN 0572-2691 чества применяется для параметров потенциала, которые находятся в опреде- ленном диапазоне. Коэффициенты качества для диапазонов 0,95–1,05; 0,95–0,9; 0,9–0,85; 0,85–0,8; 1,05–1,1; 1,1–1,15; 1,15–1,2; рассчитанные в соответствии с функциями, изображенными на рис. 1 и 3, приведены в таблице. Таблица x ys ypl yp 4 py 4/1 py 0,8 – 0,85 0 0,125 0,22 0,02 0,405 0,85 – 0,9 1 0,375 0,595 0,18 0,87 0,9 – 0,95 1 0,625 0,845 0,55 0,95 0,95 – 1 1 1 1 1 1 1 – 1,05 1 1 1 1 1 1,05 – 1,1 1 0,625 0,845 0,55 0,95 1,1 – 1,15 1 0,375 0,595 0,18 0,87 1,15 – 1,2 0 0,125 0,22 0,02 0,405 Анализ рассмотренных функций соответствия позволяет сделать определен- ные выводы относительно их использования. 1. Параболическая функция по сравнению с линейной в большей степени со- ответствует предположению, что небольшие отклонения параметра качества от номинального значения приводят к незначительному уменьшению коэффициента качества, тогда как большие отклонения — к значительно большему уменьшению коэффициента качества. 2. Если отклонение от номинального значения в сторону больших значений менее критично, чем отклонения в сторону меньших значений, и наоборот, можно применять несимметричную функцию соответствия. 3. Параболические функции вида mm p cbxaxy )( 2  позволяют присваи- вать каждому параметру качества определенный вес. Например, функция ,4 py где ,4m может использоваться для более важного параметра качества, а функция 4/1)( py с 4/1m — для менее важного. 4. Поскольку выбор типа и краевых значений функций соответствия является предметом соглашения между поставщиком и потребителем услуг, следует заме- тить, что степенные параболические функции типа 4/1)( py более выгодны по- ставщику услуг, тогда как функции типа 4 py более выгодны потребителю. Детальный анализ функций соответствий связан с тем, что на этом этапе фак- тически осуществляется качественный переход от измеренных именованных па- раметров потенциала к коэффициентам качества, которые напрямую могут влиять на оплату услуг. Частичные коэффициенты качества Мгновенные коэффициенты качества в большинстве реальных случаев не могут применяться непосредственно для определения качества услуги, так как в процессе ее регистрации качество предоставления услуги постоянно меняется. Для учета изменений качества предоставления услуги в процессе ее реги- страции, авторами разработан метод определения качества предоставления ком- мунальных услуг с контролем потребления [9]. Суть метода заключается в том, что качество услуги определяется только при ее потреблении по сумме относительных долей времени пребывания параметра качества в диапазонах возможных изменений параметра потенциала, умноженных на мгновенные коэффициенты качества. От существующих метод отличается тем, что характеристика качества существует в виде отдельного коэффициента, а не введена в тариф или количество услуги. Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 103 Для каждого момента времени методу соответствует формула (2) для опреде- ления частичного (по одному параметру) коэффициента качества. ,......2 2 1 1 .. n all n i all i allall qp Q T T Q T T Q T T Q T T Q                                  (2) где ..qpQ — частичный коэффициент качества, iT — время пребывания парамет- ра потенциала на i -м участке, iQ — мгновенный коэффициент качества для i -го участка, allT — общее время регистрации качества на данный момент времени, n — количество участков на диапазоне параметра потенциала.    k j iji TT 1 , (3) где j — номер временного участка, на котором на i -м участке диапазона нахо- дится параметр потенциала, k — количество временных участков на i -м участке. По этой формуле можно рассчитывать качество услуги по отдельным пара- метрам потенциала как результат суточного мониторинга услуги, который регла- ментирован существующими нормативными документами. Например, по ГОСТу 13109-97 для качества электроэнергии 95 % измерен- ных за 24 часа значений установившегося напряжения должны находиться в пре- делах допустимых отклонений ± 5 %, а 5 % — в пределах максимально допусти- мых отклонений ± 10 %. В формуле (2) 1T и 2T — времена пребывания параметра потенциала в пре- делах допустимых и максимально допустимых отклонений от номинального зна- чения. Если перевести проценты в доли единицы, использовать мгновенные ко- эффициенты 11 Q и 9,02 Q для функции ply и подставить эти значения в формулу (2), то качество электроэнергии будет удовлетворять требованиям ГОСТа только тогда, когда значение .995,0.. qpQ Контроль потребления, который используется в описанном методе, позволяет не принимать во внимание качество предоставления услуги, когда она не потреб- ляется конкретным потребителем. Информация об особенностях потребления услуги минимальна: есть потребление или нет — 1 бит. Такой метод хорошо ра- ботает только в том случае, когда параметр потока, т.е. потребление, не меняется в процессе регистрации качества. Для учета в полной мере особенностей потребления услуги авторами был разработан метод определения качества потребленных коммунальных услуг [10]. Суть разработанного метода заключается в том, что измеряется как параметр потенциала, характеризующий качество предоставления услуги, так и параметр потока, т.е. количество потребленной услуги, причем количество потребленной услуги привязано к участкам с соответствующим уровнем качества. Для каждого момента времени методу соответствует формула (4) для опреде- ления частичного (по одному параметру) коэффициента качества ,......2 2 1 1 .. n all n i all i allall qp Q A A Q A A Q A A Q A A Q                                  (4) где ..qpQ — частичный коэффициент качества, iA — количество потребленной услуги на i -м участке параметра потенциала, allA — общее количество потреб- 104 ISSN 0572-2691 ленной услуги на данный момент времени, iQ — мгновенный коэффициент качест- ва для i -го участка, n — количество участков на диапазоне параметра потенциала.    k j iji AA 1 , (5) где j — номер временного участка, на котором на i -м участке диапазона нахо- дится параметр потенциала, k — количество временных участков на i -м участке параметра потенциала. Таким образом, частичный коэффициент качества является средним значени- ем мгновенного коэффициента за все время регистрации качества с учетом отно- сительного времени пребывания параметра потенциала или относительного коли- чества потребленной услуги в зонах с определенными значениями мгновенного коэффициента качества. Обобщенный коэффициент качества Обычно качество услуги характеризуется двумя или большим количеством параметров потенциала. Поскольку плата за услугу рассчитывается по мульти- пликативной формуле, форма обобщенного коэффициента качества также выбра- на мультипликативной. Известная [2] формула для мультипликативного критерия приведена ниже.     n i iqpall iQQ 1 .. , (6) где allQ — обобщенный коэффициент качества, iqpQ .. — частичные коэффици- енты качества по каждому параметру, i — коэффициенты важности (или весо- вые коэффициенты). В нашем случае ,10 ..  iqpQ а )....1(),1...0( ki  Выбор весовых коэффициентов для частичных коэффициентов качества эквивалентен выбору значений степени для функций соответствия вида m py .)( 2 mcbxax  Поэтому обобщенный коэффициент качества можно вычислить по формуле (7), где коэффициенты важности учитываются посредством опреде- ленного выбора степеней параболических функций соответствия. ,...... ....2..1.. nqpiqpqpqpall QQQQQ  (7) где allQ — обобщенный коэффициент качества, iqpQ .. — частичный i -й коэффи- циент качества. Частичные коэффициенты качества по определению меньше единицы или равны ей [11], т.е. критерий можно назвать «худший или худший худшего». Это — синергетический критерий, поскольку если частичные коэффициенты качества для двух параметров потенциала равны 0,9, обобщенный коэффициент качества для этих двух параметров будет равен 0,81. В теоретическом плане это переход от векторного показателя качества к скалярному, что достаточно подробно разработано в теории многокритери- альной оптимизации [12, 13]. Скалярный показатель можно применить для расчета платы за коммунальную услугу с учетом ее качества в соответствии с формулой Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 105 ,allQATP  (8) где P — плата за услугу, T — тариф, A — количество потребленной услуги, allQ — обобщенный коэффициент качества потребленной услуги. Программное обеспечение технологии Разработана архитектура программной системы, на основе которой возможно создание унифицированной модульной системы для различных уровней иерархии коммунальных услуг, что позволяет единообразно проводить как сбор, так и об- работку данных [14]. На каждом уровне иерархии происходит обмен данными — объект более низкого уровня передает полученные данные объекту высшего уровня, где они обрабатываются и передаются дальше. Таким образом, программная часть систе- мы для контроля качества коммунальных услуг состоит из архитектурно одинако- вых частей, соединенных иерархическими связями. Они отличаются на разных уровнях иерархии объектами, от которых получают и передают данные, алгорит- мами обработки данных, возможностями хранения данных и взаимодействия этих частей с оператором. Такой модульный подход позволяет значительно сократить время разработки всей программной части системы и облегчить дальнейшее об- служивание и модернизацию. Архитектурные составляющие программной части описаны с помощью пат- тернов (patterns) программирования [15]. Преимуществами такого подхода явля- ется облегчение сопровождения программы в целом и возможность повторного использования частей программ при создании новых архитектурных решений. Использование паттернов позволяет абстрагироваться от языка программи- рования и применять программные конструкции, которые уже проверены на практике в различных языках программирования. Для описания конструкций ис- пользуются UML-диаграммы [14]. В предлагаемой архитектуре условно выделяется семь независимых частей, каждая из которых выполняет определенные задачи. 1. Справка — сущность, необходимая для интерпретации данных, получен- ных от устройства. 2. Арбитр — сущность, которая контролирует последовательность выполне- ния алгоритмов и доступа к другим частям. 3. Алгоритмы, которые могут быть использованы для всех объектов. 4. Прибор — в предложенной программной модели это источник данных, ко- торый совместим с концентратором хотя бы на пяти уровнях моделей ISO / OSI — от физического до сеансового [16]. Для создания такого источника данных физи- ческий прибор должен быть подключен ко входу концентратора. 5. Хранитель — сущность, которая предоставляет интерфейсы для хранения данных. 6. Интерфейс пользователя (GUI) — сущность, которая позволяет источнику данных выводить свои данные для информирования пользователя. 7. Унифицированный интерфейс передачи данных от пользователя к концен- тратору, который позволяет настраивать определенные элементы системы. Для создания программной системы, которая принимает результаты измере- ния от источника данных, выбран язык программирования Qt. Этот язык созда- вался на базе языка С++ именно для программ с графическим интерфейсом поль- зователя (GUI), что позволяет использовать синтаксис С++. Кроме этого, в Qt есть возможность использовать потоки (Qthreads), которые платформонезависимы. Та- кой выбор позволил создать мультиплатформенную (Windows / * nix) программ- 106 ISSN 0572-2691 ную систему, которая через протокол USB принимает и обрабатывает данные. Кроме того, предусмотрена возможность принятия данных через другие интер- фейсы связи (СОМ-порт, Ethernet и др.) и их сохранения в формате XML. Следует заметить, что и динамическая библиотека, и часть программной си- стемы для ввода-вывода написаны на С++ и фактически являются главной ее ча- стью. Программная система является многопоточной. Количество потоков зависит от количества источников данных и количества ядер объекта высшего уровня. Главным мотивом использования многопоточного программирования в этой си- стеме является не ускорение расчетов, а возможность ускорить прием данных, ко- торые передают источники данных. В программе можно выделить, по меньшей мере, две асинхронные задачи: получение данных от источника и отображение (или сохранение) их на другом приборе, который должен быть USB-хостом. Техническое обеспечение В настоящее время существуют системы, позволяющие контролировать ко- личество потребленных услуг и их качество по отдельным параметрам потенциа- ла на верхних уровнях иерархических сетей создания и распределения комму- нальных услуг. К ним можно отнести системы фирмы «Techem» для контроля и учета воды, тепла, электроэнергии и газа [7], автоматизированную систему для контроля параметров электроэнергетических сетей C300 Dialog Center фирмы «Landis & Gyr» [6], систему «Баланс» компании «Самгаз» для контроля потребле- ния газа в реальном времени [17] и др. Производятся также приборы, позволяющие контролировать качество элек- троэнергии непосредственно у потребителя. К ним относятся «Ресурс UF2» [18], UNIGOR-330 [19], Omix-3 [20], РЕ-01 «Меридиан» [21], которые различаются как по точности измерений и количеству измеряемых параметров, так и по цене. Не- которые приборы измеряют параметры сети и рассчитывают показатели качества по ГОСТу 13109-97, а в некоторых приборах (например, в РЕ-01 «Меридиан») также выполняется контроль текущих показателей по отношению к нормативным с формированием данных о соответствии или несоответствии требованиям ГОСТа текущих показателей. В Украине нет приборов определения качества газа, теплоснабжения, холод- ной воды, которые предназначены для использования потребителем. Существующие системы и приборы либо не измеряют показатели качества вообще, либо только контролируют параметры качества услуги на соответствие нормативным документам. Такой контроль является чисто технической функцией и не влияет на оплату услуги. Только разработанный организацией «Харьковтеплоэнерго» счетчик воды ЛВ-4Т [8] определяет один параметр потенциала — температуру горячей воды, которая пересчитывается в количество потребленной горячей воды, что уменьша- ет оплату за воду с температурой ниже нормы согласно [5]. Следует отметить, что предложенная информационная технология определе- ния качества коммунальных услуг может быть реализована программным путем в существующих компьютерных системах и приборах. Авторами статьи разработан прибор «Якість-Е1», который позволяет опреде- лять обобщенный коэффициент качества поставки электроэнергии по двум пара- метрам — установившимся значениям напряжения и частоты. В приборе реализо- ваны новый метод и структура [22] для определения качества предоставления электроэнергии с контролем потребления. По частичным коэффициентам каче- Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 107 ства можно определить, удовлетворяет ли электроэнергия требованиям ГОСТа 13109-97 по указанным двум параметрам. Структурная схема прибора Упрощенная структурная схема прибора показана на рис. 4. Датчиком напряжения и частоты является трансформатор типа ТПГ-1, кото- рый работает в режиме холостого хода, управление прибора состоит из пяти кно- пок, а в качестве устройства вывода информации используется жидкокристалли- ческий индикатор с контроллером типа HD44780 и USB-выход. В приборе есть часы реального времени на микросхеме DS1337. Органы управления прибора Датчик напряжения и частоты Часы реального времени ОЗУ и ППЗУ Линия свя- зи с потре- бителем Канал измерения напряжения Линия связи с часами реального времени Канал измерения частоты Линия связи с ЖКИ Линия связи с USB П р о ц ес со р н о е я д р о Жидкокристал- лический индикатор (ЖКИ) Соединение с USB-конт- роллером Микроконтроллер Рис. 4 Микроконтроллер типа C8051F320 принимает, обрабатывает и выводит на жидкокристаллический индикатор значения частоты и действующее значение напряжения, рассчитанные для этих величин частичные коэффициенты качества и обобщенный коэффициент качества. Сохранение рассчитанной или полученной информации возможно в ОЗУ или ППЗУ (программируемое постоянное запоми- нающее устройство). Управляющая программа занимает в ППЗУ 10 Кбайт. Для измерения частоты используется аналого-цифровой преобразователь (АЦП) время-импульсного типа, который состоит из элементов микро- контроллера. Аналоговый компаратор отмечает момент перехода сигнала пе- ременного напряжения через нулевое значение, после чего счетчик заполня- ется импульсами стабильной частоты до следующего перехода сигнала через нуль. Число, хранящееся в счетчике, обратно значению частоты. В течение одной секунды выполняется пятьдесят измерений частоты, которые усредня- ются. В момент, когда сигнал достигает и переходит максимальное значение амплитуды напряжения, АЦП поразрядного уравновешивания, который есть в составе микроконтроллера, выполняет 25 измерений значений синусоиды че- рез 175 мкс. Из этих отсчетов микроконтроллер выбирает максимальное зна- чение, которое хранится в памяти. В течение одной секунды выполняются 50 таких циклов, затем в процессоре максимальные значения усредняются. Усредненное значение используется в процедуре многопорогового сравнения для выборки из памяти мгновенного коэффициента качества, что соответ- ствует усредненному значению амплитуды. 108 ISSN 0572-2691 В приборе применена кусочно-линейная функция соответствия с краевыми значениями (0,7; 0,7), (1, 1) и (1,3; 0,7). Частичные коэффициенты качества в каж- дый момент времени вычисляются по формуле (2), а обобщенный коэффициент качества — по формуле (7). Для отображения результатов измерений и соответствующих коэффициентов качества в приборе используется жидкокристаллический индикатор, отражающий действующее значение переменного напряжения, его мгновенный и частичный коэффициенты качества, значение частоты, ее мгновенный и частичный коэффи- циенты качества, мгновенный обобщенный и обобщенный коэффициенты каче- ства сети 220 В. Подробные технические данные прибора приведены в [22]. Предложенная информационная технология определения качества комму- нальных услуг зарегистрирована в установленном порядке в Министерстве обра- зования и науки Украины за №0617U000030 от 30.01.2017. Заключение 1. Предложена информационная унифицированная технология определения качества коммунальных услуг, которая позволяет определять как качество предо- ставления услуг, так и качество потребленных услуг по коэффициентам качества. 2. Мгновенные коэффициенты качества используются для выявления ава- рийных ситуаций в определенном сегменте сети в реальном времени. 3. Частичные коэффициенты качества позволяют контролировать услуги на соответствие нормативным показателям качества по отдельным показателям. 4. Обобщенный коэффициент качества может быть использован для расчета оплаты за услуги в случае, когда качество услуги определяется по нескольким по- казателям качества одновременно. В.О. Багацький, О.В. Багацький ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИЗНАЧЕННЯ ЯКОСТІ КОМУНАЛЬНИХ ПОСЛУГ Наведено запропоновану авторами інформаційну технологію визначення якості комунальних послуг, в якій якість визначено як ступінь відповідності виміря- них параметрів послуги їх номінальним значенням. Якість визначається трьома взаємопов’язаними коефіцієнтами: миттєвим, частковим та узагальненим. Роз- роблено методичне, програмне та частково технічне забезпечення технології. V.A. Bagatskyi, A.V. Bagatskyi THE INFORMATION TECHNOLOGY FOR DEFINING THE QUALITY OF PUBLIC UTILITES The information technology for defining the quality of public utilites is proposed by the authors. That the quality is defined as the degree of conformity of the measured values to its nominal value parameters. The quality is determined by three interrelat- ed coefficients: instant, partial and general. The methodical, software and partly technical support of the technology have been developed. 1. ДСТУ 2226-93. Автоматизовані системи. Терміни та визначення. — К. : УкрНДІССІ, 1994. — 92 с. 2. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. — М. : МГТУ им. Баумана, 2006. — 336 c. Международный научно-технический журнал «Проблемы управления и информатики», 2018, № 3 109 3. ГОСТ 13109-97 (ІЕК, ІЕС). Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення. — К. : ТК 30 ЕМС, 1999. — 45 с. 4. ГОСТ 22667-82. Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сго- рания, относительной плотности и числа Воббе. — М. : Госстандарт СССР. — 1983. — 4 с. 5. Про затвердження Порядку проведення перерахунків розміру плати за надання послуг з централізованого опалення, постачання холодної та гарячої води і водовідведення в разі ненадання їх або надання не в повному обсязі, зниження якості: Постанова Кабінету Мініс- трів України від 17 лютого 2010 р. № 151 / Офіційний вісник України. — К. : ДП Українсь- ка правова інформація: Кабінет Міністрів України, 2010. — 114 c. 6. Landis & Gyr DGC300 — Metsys. — http://www.metsys.hu/villamosenergia/files/Felhaszn %E1l%F3i%20k%E9zik%F6nyv (DGC-300%20Ver.%202.4).pdf. 7. Система «Techem». — http://www.techemenergy.ru/. 8. Лічильник «ЛВ–4T». — http://www.hgcsms.kharkov.ua/lv-4t/lv-4t.htm. 9. Кривонос Ю.Г., Палагін О.В., Багацький В.О., Багацький О.В. Патент на винахід №82925, Україна, МПК (2006) G01R 11/00, G06Q 50/00. Спосіб контролю витрати і якості кому- нальних послуг. Заявник та патентовласник ІК НАН України, заявка № а200607592, заявл. 07.07.2006, опубл. 26.05.2008, Бюл. № 10. 10. Багацький В.О., Багацький О.В. Патент на винахід №92540, Україна, МПК (2009) G01R 11/00, G06Q 50/00. Спосіб контролю спожитих комунальних послуг. Заявник та патенто- власник ІК НАН України, заявка № а200901200, заявл. 16.02.2009, опубл. 10.11.2010, Бюл. № 21. 11. Кривонос Ю.Г., Палагін О.В., Багацький В.О., Багацький О.В. Патент на винахід №82791, Україна, МПК (2006) G01F 1/00, G01R 21/133 (2008.01), G06Q 50/00. Система контролю комунальних послуг. Заявник та патентовласник ІК НАН України, заявка № а200700963, заявл. 30.01.2007, опубл. 12.05.2008, Бюл. № 9. 12. Михалевич В.С., Волкович В.Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. — М. : Наука, 1982. — 288 c. 13. Мушник Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. — М. : Мир, 1990. — 208 c. 14. Багацький О.В. Програмна архітектура системи для збору і обробки параметрів комунальних послуг // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. — 2016. — № 1. — С. 23–28. 15. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приемы объектно-ориентированного про- ектирования. Паттерны проектирования. — СПб. : Питер, 2001. — 368 с. 16. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы, 4-е изд. — СПб. : Питер, 2010. — 958 с. 17. Система «Баланс». — http://www.samgas.com.ua/ua/4clients/products/216.html. 18. Измеритель показателей качества электроэнергии «Ресурс-UF2». — http://www.tst- market.ru. 19. Digital Multimeter + Signal Generator UNIGOR® 330, 355. UNIGOR® 330, 355 — Tech- Rentals. — www.techrentals.com.au/ uploads /LEM_UNIGOR355.pdf. 20. «Omix P99-MA-3» (Omix-3) — Анализатор качества трехфазной электрической сети пере- менного тока. — http://evelen.ru/product/04/01/omix_3.html. 21. Анализатор качества электрической энергии «МЕРИДИАН РЕ-01». — http://www.merydian. kiev.ua/production/analyzer-of-electric-power-quality.php. 22. Багацький В.О., Багацький О.В. Прилад для визначення якості електроенергії в мережі 220 В у споживача. — Київ : ІК НАНУ. — 2014. — № 13. — С. 15–22. Получено 03.01.2018 Статья представлена к публикации чл.-корр. НАНУ Боюном В.П. http://www.metsys.hu/villamosenergia/files/Felhaszn

Информационная технология определения качества коммунальных услуг

Репозитарії

Схожі ресурси