Телеметрия: факт против модели

Кратко. Показания датчиков давления, температуры и расхода (из SCADA через шлюз или файлом ОДПУ) сравниваются с последним расчётом фрагмента: «норма», «внимание», «расхождение», «молчит», с тревогами и вебхуками. Окно подсказывает калибровку шероховатости по потерям между датчиками, сравнивает режим источников с расчётом и запускает расчёт по факту. Прогноз пересчитывает нагрузку источников на сутки по погоде. Баланс делит сеть расходомерами на зоны и ищет утечки по небалансу и росту ночного расхода.

Зачем это

Модель полезна, пока похожа на сеть. Телеметрия показывает, где они разошлись: неверная шероховатость, прикрытая задвижка, другой режим источника, утечка. Для диспетчера это ранний сигнал: расходомер зоны замечает утечку раньше, чем жители позвонят. Для режимщика — данные, чтобы откалибровать модель, а не гадать.

Сравнение с моделью

Модель — последний расчёт фрагмента, в котором стоит датчик, любой: плановый, по факту, на другую tн.

давление → напор над отметкой узла (us_out.pih), м:  1 кгс/см² = 10 м;  1 бар = 10,197 м;  1 МПа = 101,97 м
расход   → модуль расхода участка, т/ч;               1 м³/ч ≈ 0,975 т/ч
расхождение: давление и расход — в %, температура — в °C

Величина	Норма	Внимание	Расхождение
Давление, расход	до 5 %	до 10 %	больше 10 %
Температура	до 2 °C	до 5 °C	больше 5 °C

Датчик молчит, если последнему показанию больше 60 минут. Раз в минуту фоновый проход API записывает переходы: «расхождение с моделью», «датчик молчит», «вернулся в норму». Оценка «внимание» тревоги не даёт. Те же переходы уходят вебхуками sensor.deviation, sensor.silent, sensor.recovered (урок 20).

Пример (копия Алматы, учебный пилот): обратка в узле 2-20 — 5,859 кгс/см² = 58,59 м против 59,03 м по модели, −0,7 %, «норма». Подача в 7-31 — 6,914 против 7,887 кгс/см², −12,3 %, «расхождение».

Калибровка

Для пары соседних датчиков давления на одной трубе (путь до 20 км, без насосных) сравниваются потери напора по факту и по модели, средние за 30 минут:

отношение k = ΔHфакт / ΔHмодель
погрешность отношения = √2 · 0,5 м / ΔHмодель
0,9 ≤ k ≤ 1,1 → «согласовано»        |k − 1| ≤ 2 погрешностей → «в погрешности»
k > 1,5 → «местное сопротивление» (прикрытая задвижка, засор)
k < 0,5 → «проверить датчики»        0,5…1,5 → «шероховатость»: kэ,нов = kэ · k⁴  (0,05…5 мм)

Четвёртая степень — потому что потери на трение растут примерно как корень четвёртой степени из шероховатости. Пример: ΔH 19,69 м по факту против 13,29 м по модели → k = 1,48, подсказка 0,5 · 1,48⁴ = 2,41 мм. Пары с потерей по модели меньше 1 м не сравниваются: погрешность датчиков их съест. Модель окно не меняет.

Режим и расчёт по факту

Вкладка «Режим» сравнивает уставки узлов заданного напора (источники, подкачки) с показаниями за 15 минут. «Режим изменился» — отличие больше 2 м или 2 °C. «Рассчитать по факту» ставит в очередь расчёт фрагмента с напорами источников из показаний. Наружная температура — из поля, иначе погода текущего часа. Этот расчёт становится последним для фрагмента, от него дальше считают окна и карта.

Прогноз нагрузки по погоде

Основа — последний расчёт фрагмента с нагрузками потребителей источника. Копии-сценарии пропускаются.

отопление, вентиляция:  Q(tн) = Q(tн расчёта) · Qотн(tн) / Qотн(tн расчёта)    Qотн — по графику города
ГВС закрытая — без изменения;  открытая — × (tподачи − tх) / (tрасчёта − tх),  tх по умолчанию 5 °C
факт на выходе источника:  Q = (G1·(t1 − tх) − G2·(t2 − tх)) / 1000, Гкал/ч;  без G2 — G1·(t1 − t2) / 1000

Выше точки излома графика нагрузка отопления не падает. Тепловые потери сети в прогноз не входят. Погоду берут из Open-Meteo (3 дня назад и 3 вперёд) или загружают файлом. «Расчёт на N °C» ставит плановый расчёт на минимум ближайших суток.

Баланс и утечки

Расходомеры подачи и обратки (и закрытые задвижки) режут сеть на зоны. Зона с питающей точкой без расходомера «не закрыта» и не сводится. Для закрытой зоны:

небаланс  = Σ приток по факту − Σ приток по модели           (модель уже содержит водоразбор открытой системы)
σ         = √ Σ (0,02 · Gi)²                                 погрешность расходомеров, 2 % каждого
небаланс > 2σ → «небаланс» (утечка);   < −2σ → «проверить»;   иначе «сходится»
ночной рост = приток 2–5 ч последней ночи − медиана прошлых ночей (до 7, нужно ≥ 3)
тревога, если рост > max(3 · СКО прошлых ночей, 5 т/ч)

У магистрали 15 000 т/ч погрешность — около ±300 т/ч, и по среднему видны только большие утечки. Разность ночей убирает постоянную ошибку расходомера, поэтому рост ночного притока на десятки т/ч уже заметен.

Как сделать в ТГИД

• Датчики, загрузка ОДПУ, тревоги, шкала времени, калибровка, режим, баланс — Телеметрия: факт против модели.
• Погода и нагрузка источников — Прогноз нагрузки по погоде.
• Тревоги во внешние системы — Вебхуки.

Права: смотреть — любой вошедший; заводить датчики — «Справочники и шаблоны карточек»; загрузка ОДПУ, «Принято» у тревог, погода файлом — «Журналы»; «Рассчитать по факту» и «Расчёт на N °C» — «Запуск расчётов».

Задания

1. Расходомер в м³/ч

Расходомер показывает 820 м³/ч, модель на этом участке — 815 т/ч. Какая оценка?

Ответ

820 · 0,975 = 799,5 т/ч; расхождение 799,5 / 815 − 1 = −1,9 % — «норма» (до 5 %).

2. Утечка по балансу

Зона с двумя расходомерами на вводе: 1200 и 1150 т/ч; модель на тех же трубах — 1180 и 1150 т/ч (направления совпадают). Есть ли небаланс? А если за 6 прошлых ночей приток был 41, 43, 40, 44, 42, 41 т/ч, а этой ночью — 58 т/ч?

Ответ

Небаланс (1200 + 1150) − (1180 + 1150) = 20 т/ч, σ = √(24² + 23²) = 33,2 т/ч; 20 < 66 — «сходится». Ночь: медиана 41,5, СКО 1,47, порог max(3 · 1,47; 5) = 5 т/ч; рост 58 − 41,5 = 16,5 > 5 — тревога «ночной рост»: вероятная новая утечка.

3. Прогноз отопления

Источник: расчёт при −25 °C, отопление 100 Гкал/ч, по графику Qотн(−25) = 1,0, Qотн(−5) = 0,58. Какое отопление даст прогноз при −5 °C? Факт на выходе: G1 = 2300 т/ч, t1 = 110 °C, G2 = 2250 т/ч, t2 = 60 °C, tх = 5 °C — сколько отпущено тепла?

Ответ

100 · 0,58 / 1,0 = 58 Гкал/ч. Факт: (2300 · 105 − 2250 · 55) / 1000 = 117,75 Гкал/ч — это весь отпуск (отопление, вентиляция, ГВС, потери), сравнивайте его с суммой прогноза, а не с одним отоплением.