Практические вопросы создания электронных моделей схем теплоснабжения

А .Р. Ексаев
ИВЦ "Поток"

октябрь 2011 г.

Действующий уже более года Закон 190-ФЗ «О теплоснабжении» в числе прочих новаций прямо и косвенно определяет необходимость создания и применения электронных моделей систем теплоснабжения. В настоящее время полностью готов, согласован и ожидает подписания Председателем Правительства РФ нормативный документ «Требования к схемам теплоснабжения», в котором в соответствии с пунктом 7 Статьи 23 Закона 190-ФЗ содержатся методические указания, регламентирующие состав, требования и порядок разработки схем теплоснабжения поселений и городских округов. В числе этих требований указано на необходимость наличия в качестве обязательного раздела схемы теплоснабжения электронной модели. Отдельная глава проекта «Требований...» описывает содержание и функциональные характеристики электронных моделей как составной части схемы теплоснабжения.

Итак, очевидно, что необходимо срочно приступать к созданию электронных моделей схем теплоснабжения городов и населенных пунктов там, где эта работа по каким-то причинам до сих пор не начата. Попробуем разобраться, с какой стороны подступаться к этому процессу, какие субъекты и каким образом в нем задействованы и какие требуются организационно-финансовые ресурсы.

Чтобы понять, как организовать процесс создания и применения электронных моделей, в первую очередь следует еще раз напомнить, из каких компонент складывается электронная модель системы теплоснабжения. Укрупненно, таких компонент две: программное обеспечение и данные. Каждая из них распадается на отдельные, связанные между собой субкомпоненты. Рассмотрим это поподробнее.

Компоненты электронной модели системы теплоснабжения территории

1. Инструментальное программное обеспечение модели

1.А. Инструментарий для создания модели:

Программное обеспечение, позволяющее описать (паспортизировать) все технологические объекты, составляющие систему теплоснабжения, в их совокупности и взаимосвязи, на основе графического представления сетей теплоснабжения в привязке к плану территории. Этот инструментарий не может ограничиваться чисто графическим «рисованием» сетей на плане местности с привязыванием описательной информации к элементам «картинки», как это делается в ГИС и CAD-системах. Он должен обязательно включать в себя все алгоритмы и программы, необходимые для формирования и расчета полносвязного математического графа трубопроводных сетей. То есть, речь идет о специализированном программном обеспечении, предназначенном для решения этой задачи, «стандартные» ГИСы и CADы общего назначения не могут служить адекватным инструментом для создания расчетно-аналитической модели тепловых сетей.

1.Б. Инструментарий для использования модели:

Программное обеспечение, позволяющее на основе упомянутого выше (1.А) математического и технологического описания решать весь спектр расчетно-аналитических задач, необходимых для многовариантного моделирования режимов работы всей системы теплоснабжения и ее отдельных элементов, и отвечать на вопросы «что будет, если ...?». Минимальный набор таких расчетно-аналитических задач, вытекающий из положений Закона 190-ФЗ, следующий:

гидравлические расчеты при различных условиях функционирования и управляющих воздействиях,

расчеты тепловых потерь;

расчет балансов тепловой энергии по источникам и по территориальному признаку;

построение пьезометрических графиков (в том числе сравнительных);

моделирование всех видов переключений, осуществляемых в тепловых сетях;

локализация аварийных ситуаций в тепловых сетях.

Как правило, это программное обеспечение поставляется «в пакете» с инструментарием для создания модели, поскольку неразрывно с ним связано алгоритмами и структурами данных.

2. Информационное наполнение (база данных) модели

2.А. Данные, порождаемые в эксплуатирующем предприятии

Информация, описывающая характеристики каждого в отдельности элементарного объекта и всей совокупности объектов, составляющих систему теплоснабжения населенного пункта, - от источника тепла и вплоть до каждого потребителя, включая все трубопроводы, тепловые камеры, насосные станции, регуляторы, запорную арматуру и т.п. Источником, владельцем и фактическим держателем этой информации является организация, эксплуатирующая тепловые сети, независимо от формы собственности и административной подчиненности. Именно эксплуатирующая организация обладает (должна обладать) всеми этими данными о тепловой сети и составляющих ее объектах - в силу необходимости оперативного управления режимами теплоснабжения.

2.Б. Данные, импортируемые в модель

Главным образом, это электронный план местности, к которому привязана модель системы теплоснабжения.

Электронный план местности может быть получен из существующих муниципальных или региональных ГИС-систем, в которых он создается. Пригодными для целей создания электронных моделей систем теплоснабжения являются планы масштабов 1:500, 1:2000, 1:5000, в некоторых случаях - 1:10000 (с домами). Как правило, такие цифровые картографические материалы есть в тех службах, которые причастны к разработке и утверждению Генерального плана развития территории.

В случае отсутствия готового электронного плана приемлемым паллиативом является оцифровка плана местности с бумажных карт и планшетов непосредственно в процессе разработки и создания электронной модели системы теплоснабжения, хотя это и вынужденное выполнение «чужой» работы. Как правило, разработка электронных планов местности является сферой ответственности органов местного самоуправления, либо делегирована ими уполномоченным организациям.

Электронная модель: субъекты правоотношений

Как и любой другой сфере применимости информационных технологий, можно выделить четыре основных вида функционального участия различных субъектов в реализации того или иного информационного проекта. Это Заказчик, Исполнитель, Пользователь и Объект внедрения.

Рассмотрим, кто есть кто в организационно-технологической цепочке процесса создания и использования электронной модели системы теплоснабжения.

Если исходить из буквы Закона 190-ФЗ «О теплоснабжении», то напрашивается вывод, что Заказчиками электронных моделей систем теплоснабжения являются главным образом органы местного самоуправления в лице Администраций муниципальных образований, поскольку электронные модели служат основным инструментом разработки схем теплоснабжения, а также необходимым элементом при проверке готовности к отопительному периоду - и то, и другое является сферой ответственности местных органов исполнительной власти. С формальной точки зрения это действительно так.

Однако, если внимательно рассмотреть перечень минимального набора функциональных возможностей, которыми должна обладать электронная модель (см. п.1.Б раздела «Компоненты электронной модели...»), то становится очевидным следующий вывод. В отличие от органов власти, эксплуатирующее предприятие при внедрении электронной модели даже в минимальной функциональности получает огромные ресурсные возможности по стратегическому и оперативному управлению системой теплоснабжения на основании расчета и моделирования, а не «интуиции», причем не раз в год или пятилетие, а каждый день. Это означает, что предприятие тепловых сетей с технической точки зрения имеет гораздо больше оснований выступать в качестве Заказчика при разработке и внедрении электронных моделей, нежели Администрация. В этом случае эксплуатирующее предприятие становится основным объектом внедрения и пользователем расчетной электронной модели.

Последующее (в процессе внедрения) наращивание функциональности с минимальной, определенной Законом 190-ФЗ, до эксплуатационной, теплоснабжающее предприятие получает возможность решения большинства задач информатизации собственных служб на единой инструментальной платформе (Рис. 1).

Рис. 1. Единое информационное пространство теплоснабжающего предприятия на базе ИГС "CityCom-ТеплоГраф"

При этом органы местного самоуправления выступают лишь эпизодическими (при проверке готовности к отопительному сезону) пользователями результатов внедрения электронной модели в теплоснабжающем предприятии.

Еще до принятия Закона «О теплоснабжении», на протяжении многих лет передовые предприятия тепловых сетей приобретали и внедряли у себя специализированные программные средства для информационного упорядочивания данных об объекте управления и решения технологических задач эксплуатации, включая гидравлические расчеты и моделирование. С их помощью персонал этих предприятий накапливал базу знаний и базу данных информационно-технологического описания (паспортизации) объектов системы теплоснабжения, создавая самостоятельно электронную модель для решения собственных эксплуатационных задач. То есть, заказывая и приобретая соответствующие инструментальные средства (Заказчик), эксплуатирующее предприятие выступает соразработчиком (Исполнителем) электронной модели в части ее информационного наполнения. Этот путь и после принятия Закона 190-ФЗ остается наиболее предпочтительным с точки зрения комплексной эффективности и результативности внедрения.

Таким образом, главным субъектом производственных и имущественных отношений в связи с разработкой и внедрением электронных моделей систем теплоснабжения оказывается предприятие, эксплуатирующее тепловые сети, поскольку оно одновременно выступает во всех четырех ипостасях - Заказчик, Исполнитель, Пользователь, Объект внедрения.

Как создать электронную модель, и сколько это стоит?

Шаг 1. В любом случае, для создания и дальнейшего использования электронных моделей систем теплоснабжения необходимо приобрести соответствующий инструментарий - специализированные программные средства, позволяющие как создать модель, наполнив ее информационным описанием системы теплоснабжения, так и использовать ее по назначению, то есть производить на ней расчеты, моделирование и анализ результатов. Стоимость такого инструментария может сильно варьироваться в зависимости от качественных характеристик и набора функциональности.


Шаг 2. Как было показано выше, для создания электронной модели нужно осуществить ее наполнение данными, после чего выверить и отладить (откалибровать) полученную совокупность данных модели. Для обеспечения этого процесса есть два пути:
Шаг 2. Как было показано выше, для создания электронной модели нужно осуществить ее наполнение данными, после чего выверить и отладить (откалибровать) полученную совокупность данных модели. Для обеспечения этого процесса есть два пути:

2(А). Информационное наполнение модели силами эксплуатирующего предприятия, с применением приобретенного для этой цели инструментария (см. Шаг.1).

Плюсы: Этот путь наименее затратный и максимально эффективный с точки зрения внедрения и дальнейшего использования модели с целью повышения производительности, обоснованности и качества принимаемых решений. Стоимость информационного наполнения модели определяется исключительно трудозатратами персонала эксплуатирующего предприятия, привлеченного к работе.

Минусы: при недостаточности выделенного на наполнение модели производственного ресурса срок создания/внедрения может составлять годы.

2(Б). Информационное наполнение силами привлеченной субподрядной организации, имеющей опыт подобных работ на базе выбранного инструментария и обладающей требуемыми квалифицированными ресурсами. Стоимость этой работы значительна, ее оценка сильно зависит от качества и количества предоставляемой информации и лежит в диапазоне от 3-5 млн. рублей для небольших (до 15 тыс. жителей) поселений до 15-30 млн. рублей для городов-«миллионников». При этом основная нагрузка по «добыванию» исходных данных и разрешению информационных противоречий остается на эксплуатирующем предприятии.

Плюсы: существенно более быстрое получение искомого результата, высокий уровень качества подготовленной электронной модели - в силу высокой степени владения инструментом и методологией со стороны персонала субподрядной организации - Исполнителя.

Минусы: высокая стоимость; слабая мотивированность персонала эксплуатирующего предприятия (что не способствует внедрению), недооценка персоналом эксплуатирующего предприятия ценности полученной базы данных модели (нет ощущения причастности к «рождению»).


-->