Комплексная автоматизация в энергосбережении

КОМПЛЕКСНАЯ 

АВТОМАТИЗАЦИЯ 

В ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИИ

Р.С. ГОЛОВ
В.Ю. ТЕПЛЫШЕВ
А.Е. СОРОКИН
А.А. ШИНЕЛЁВ

Москва

ИНФРА-М

2020

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано в качестве учебного пособия 

для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлениям подготовки 

13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»,

15.03.04 «Автоматизация технологических процессов и производств» 

(квалификация (степень) «бакалавр»)

УДК 658.26(075.8)
ББК 31я73
 
Г61

Голов Р.С.

Г61 
 
Комплексная автоматизация в энергосбережении : учеб. пособие / 

Р.С. Голов, В.Ю. Теплышев, А.Е. Сорокин, А.А. Шинелёв. — М. : 
ИНФРА-М, 2020. — 312 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа: http://www.znanium.com]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — www.dx.doi.org/10.12737/19746.

ISBN 978-5-16-011982-3 (print)
ISBN 978-5-16-103704-1 (online)
Учебное пособие содержит теоретические и прикладные основы построе
ния комплексных информационно-аналитических систем (ИАС) в сфере 
энергосбережения в различных отраслях экономики. В пособии последовательно раскрываются основы информационных технологий, подробно изучаются различные виды информационных систем — от наиболее общих категорий до специфических программных систем в области энергосбережения. 

Подробно и с уклоном в практическую плоскость рассматриваются струк
турное построение, функции и задачи информационно-аналитических систем 
в сфере энергосбережения. Весь учебный материал обеспечивается наглядными 
графиками, диаграммами и снимками экрана отдельных программных модулей. 

Отдельный раздел учебного пособия посвящен практической реализации 

информационно-аналитических систем в сфере энергосбережения в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве.

Учебное пособие соответствует требованиям Федерального государствен
ного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.

Пособие предназначено для студентов профильных технических вузов, 

специалистов, работающих в области повышения энергоэффективности, руководителей и специалистов инженерного и энергетического профиля управляющих компаний и промышленных предприятий, сотрудников государственных и коммерческих организаций, ответственных за энергосбережение, и всех 
лиц, интересующихся современными комплексными системами автоматизации энергосбережения.

УДК 658.26(075.8)
ББК 31я73

Р е ц е н з е н т ы:

Лаврухина Е.А., д-р социол. наук, директор департамента по работе с пред
приятиями ГК «Росатом», АО «Шнейдер Электрик»;

Манчха С.П., канд. техн. наук, доц., зам. директора Научно-технического 

инновационного центра энергосберегающих технологий и техники Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»

ISBN 978-5-16-011982-3 (print)
ISBN 978-5-16-103704-1 (online)

Материалы, отмеченные знаком 
, доступны 

в электронно-библиотечной системе Znanium.com

© Голов Р.С., Теплышев В.Ю., 

Сорокин А.Е., Шинелёв А.А., 2016

Об авторах

Голов Роман Сергеевич, доктор экономических наук, профессор 
кафедры «Энергетический сервис и управление энергосбережением», директор Института менеджмента, экономики и социальных 
технологий Московского авиационного института (национального 
исследовательского университета),  член президиума Вольного экономического общества России, вице-президент Международной 
академии науки и практики организации производства, главный 
редактор журнала «Экономика и управление в машиностроении».

Теплышев Вячеслав Юрьевич, доктор технических наук, кандидат 
экономических наук, заведующий кафедрой «Энергетический 
сервис и управление энергосбережением» Московского авиационного института (национального исследовательского университета), 
председатель совета директоров компании «ТБН Энергосервис», 
председатель экспертной секции «Системные технологии энергоучета, энергосбережения и энергетического сервиса» комитета 
Государственной думы по энергетике, председатель отраслевого 
отделения по развитию энергосервисного рынка общероссийской 
общественной организации «Деловая Россия», вице-президент 
Российской академии бизнеса и предпринимательства. 

Сорокин Андрей Евгениевич, кандидат экономических наук, доцент, заведующий кафедрой «Экология и безопасность жизнедеятельности» Московского авиационного  института (национального 
исследовательского университета), член Высшего  экологического 
совета Комитета Государственной Думы по природным ресурсам, 
природопользованию и экологии.

Шинелёв Анатолий Александрович, заместитель генерального директора по научно-техническим вопросам компании «ТБН Энергосервис».

Список использованных сокращений

ИС — информационная система
ИАС — информационно -аналитическая система
ИИС — измерительная информационная система — совокупность функционально объединенных измерительных, связующих, 
вычислительных и других вспомогательных технических средств 
для получения измерительной информации, ее преобразования, 
обработки в целях представления потребителю (в том числе ввода 
в АСУ) в требуемом виде либо автоматического осуществления логических функций измерения, контроля, диагностирования, идентификации (распознавания образцов)
ИПС — информационно -поисковая система
АС — аналитическая система
ИАС Э — информационно -аналитическая система в области 
энергосервиса и энергоменеджмента
АРМ — автоматизированное рабочее место
ИТ — информационные технологии
АСУ — автоматизированные системы управления — комплекс 
технических и программных средств, которые во взаимодействии 
с человеком организуют управление объектами в производстве или 
общественной сфере
АСУТП — автоматизированные системы управления технологическими процессами. Например, такая система управляет работой 
станка с числовым программным управлением (ЧПУ), процессом 
запуска космического аппарата и т.д.
SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition) — 
программно -аппаратный комплекс сбора данных и диспетчерского 
контроля. Смысл, вкладываемый в термин SCADA, изменялся вместе 
с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 1980 -е гг. под SCADA- системами чаще понимали программно- аппаратные комплексы сбора данных реального 
времени. С 1990-х гг. термин SCADA больше используется для обозначения только программной части интерфейса АСУ ТП (автоматической системы управления технологическими процессами)
АСКУЭ — автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов
ГИС — геоинформационная система
САПР — система автоматизированного проектирования — 
программно- аппаратный комплекс, который во взаимодействии 

с человеком (конструктором, инженером -проектировщиком, архитектором и т.д.) позволяет максимально эффективно проектировать механизмы, здания, узлы сложных агрегатов и др.
СУБД — система управления базами данных
МИАС — муниципальная аналитическая система (АС масштаба 
муниципалитета)
РИАС — региональная аналитическая система (АС масштаба 
региона)
СМУЭ — система мониторинга и управления энергосбережением
ХВС — система холодного водоснабжения
ГВС — система горячего водоснабжения
ЦО — система центрального отопления

Введение

На сегодняшний день энергосбережение и повышение энергетической эффективности экономики являются стратегически важной 
задачей государственного значения. Имеющийся у России потенциал энергосбережения, эквивалентный половинному объему от ее 
ежегодного энергопотребления, является одним из важнейших драйверов для развития ее экономической системы. Для его раскрытия 
в настоящее время активно развиваются два наиболее крупных 
направления энергосбережения — энергетический менеджмент 
и энергосервис. Используя различные подходы к повышению энергоэффективности, они успешно дополняют друг друга в контексте 
системной и целенаправленной деятельности по раскрытию потенциала энергосбережения России. Основным путем их практической 
реализации выступает комплексная автоматизация и информатизация процессов энергопотребления, основанная на применении 
современных информационно-аналитических систем.
Настоящее учебное пособие раскрывает перед читателями теоретические и практические основы комплексной автоматизации 
энергосбережения с использованием специализированных информационно-аналитических систем. Подобные системы позволяют 
решать значительный перечень аналитических и прикладных задач, 
связанных с мониторингом энергопотребления зданий, оценкой 
количественных и качественных показателей поступающих на них 
энергоресурсов, анализом установленных показателей энергоэффективности и т.д. Одинаково эффективно они способны функционировать на уровне района, города, региона и целого государства, формируя прозрачную и управляемую информационную 
среду, отражающую в режиме реального времени динамику многих 
сотен энергетических процессов. Обладая высокой степенью масштабируемости и имея возможность объединять в своей структуре 
тысячи аппаратных устройств, эти системы находятся на передовой 
линии современного энергосбережения, имея высокий потенциал 
к внедрению как в сфере энергетического менеджмента, так и в области энергосервиса. 
Изучение принципов и методов автоматизации энергосбережения с использованием комплексных информационно-аналитических систем является необходимым как для работающих на рынке 
специалистов по повышению энергоэффективности, так и для студентов, только начинающих свой путь в сфере энергосбережения. 

Несмотря на то что данные технологии получили распространение 
на российском рынке и используются при выполнении реальных 
проектов, до настоящего времени в российской книжной сфере 
не было издано ни одного учебного пособия, которое раскрывало 
бы основы управления энергосбережением с помощью информационно-аналитических технологий, последовательно проводя читателя 
от базовых понятий и терминов данной области к систематизированным по темам и степени сложности разделам данного курса. 
С целью решения этой проблемы авторами было подготовлено 
данное учебное пособие, представляющее собой комплексный 
учебный курс, охватывающий как теоретические вопросы автоматизации энергосбережения, так и прикладные задачи, связанные 
с внедрением информационно-аналитических систем в различных 
отраслях экономики. Благодаря столь глубокому и фундаментальному охвату материала учебное пособие может использоваться при 
обучении студентов, не обладающих базовыми знаниями в области 
автоматизации. 
В учебном пособии рассмотрены основные задачи и особенности системного подхода к автоматизации задач энергоменеджмента и энергосервиса и управления энергоэффективностью. Подробно обсуждаются общие вопросы и технологические аспекты 
создания и функционирования ИАС-Э.
Материалы, положенные в основу учебного пособия, активно 
используются при чтении специализированных курсов лекций студентам первой в России кафедры «Энергетический сервис и управление энергосбережением», действующей на базе Московского 
авиационного института (Национального исследовательского университета). В частности, отдельные темы раскрываются в рамках 
таких дисциплин (модулей), как «Управление энергосбережением», 
«Информационно-аналитические технологии энергетического менеджмента», «Энергоэффективные инновационные технологии».
Учебное пособие состоит из введения, четырех глав, заключения, четырех приложений и списка литературы.
В первой главе изложены теоретические основы и сущность автоматизации в области энергетического менеджмента, кратко рассмотрены основные понятия и определения, необходимые для понимания и усвоения материала учебного пособия, приведены сведения по истории развития автоматизированных измерительных 
и информационно-аналитических систем (ИАС), рассмотрены основные виды современных ИАС и специфика автоматизации процессов энергосбережения. Дана классификация задач энергосервиса и приведены примеры ИАС-Э различных уровней иерархии.

Во второй главе рассмотрены структура, сущность и функции 
современных информационных систем в области энергоменеджмента, отражены функциональные особенности и назначение подсистем ИАС-Э при решении задач энергоменеджмента и энергосервиса. Выделены и рассмотрены особенности четырех главных 
типов функциональных подсистем современных комплексных 
ИАС-Э: подсистемы коммерческого учета энергоресурсов; подсистемы технологического учета и диспетчерского контроля; геоинформационной и аналитической подсистем.
Третья глава посвящена рассмотрению вопросов функционирования комплексных информационных систем в условиях реальных объектов энергосервиса и энергоменеджмента. Авторы 
подробно рассматривают вопросы управления энергосбережением 
на основе применения информационно-аналитических систем 
в сфере промышленности и жилищно-коммунального хозяйства. 
Изложены особенности взаимодействия подсистем ИАС-Э при 
решении задач управления энергоэффективностью, энергосервиса 
и энергоменедж мента.
Рассмотрены различные аспекты системного управления энергосбережением на промышленных предприятиях, включая решение 
задач планирования, организации, учета, контроля, анализа и регулирования процессов энергосбережения. В качестве структурного 
подразделения для выполнения этих функций на предприятии 
авторами предложен интегрированный центр энергосбережения 
(ИЦЭ), включающий в себя рассмотренные в предыдущих разделах подсистемы ИАС. Значительное внимание уделяется применению информационно-аналитических систем в сфере ЖКХ, для 
чего авторами приводится многоуровневая архитектура подобной 
системы управления. Приведены основные типы отчетной и аналитической информации, используемые при работе комплексных 
информационно-аналитических систем в сфере энергосервиса 
и энергоменедж мента.
В четвертой главе рассмотрены аспекты коммерциализации 
и инновационного развития информационных систем в области 
энергетического менеджмента. Изложены концептуальные основы 
инновационного развития и коммерциализации энергосервиса, 
варианты применения облачных вычислений при реализации информационно-аналитических систем в области энергосервиса 
и энергоменеджмента. Рассмотрены барьеры и стимулы развития 
энергосервиса и энергоменеджмента, роль энергосервиса в Энергетической стратегии России и в контексте третьей индустриальной 
революции. Изложены перспективы развития технического и ин

формационно-аналитического обеспечения энергетического сервиса и энергоменеджмента.
В результате освоения учебного пособия студент должен:
знать: 
 
• историю развития информационных технологий; 
 
• современные представления об основных технологиях и автоматизируемых процессах;
 
• теоретические основы автоматизации энергоменеджмента; 
 
• особенности построения автоматизированных систем в сфере 
энергосбережения;
 
• понятийный аппарат области комплексной автоматизации энергетического менеджмента;
 
• основы структурного построения и архитектуру современных 
информационных систем в области повышения энергоэффективности;
 
• основные принципы коммерциализации энергосервиса;
уметь:
 
• обобщать и систематизировать современные информационные 
технологии;
 
• идентифицировать и классифицировать функции информационно-аналитических систем в сфере энергосбережения;
 
• анализировать и интерпретировать данные об энергопотреблении объекта;
 
• определять потенциал энергосбережения объекта;
 
• грамотно ориентироваться в функциональных подсистемах информационно-аналитической системы;
 
• выбирать необходимые методы и инструменты для анализа 
и управления отдельными показателями энергосбережения;
 
• разрабатывать и осуществлять тактические и оперативные планы 
по экономии энергоресурсов;
владеть:
 
• современными технологиями коммерческого учета и анализа 
эффективности потребления энергоресурсов;
 
• навыками практической работы с информационно-аналитическими системами в сфере энергетического менеджмента;
 
• практическими методами определения энергоэффективности 
объекта на основе поступающей от информационно-аналитической системы информации;
 
• навыками системного анализа динамики энергопотребления 
здания;
 
• различными методами группировки отчетной информации.

Ключевым образовательным вектором, избранным авторами 
при разработке данного учебного пособия, является подготовка 
учащихся и молодых специалистов к решению широкого спектра 
прикладных профессиональных задач, связанных с использованием комплексных автоматизированных информационно-аналитических систем. Для этого в приложении 1 приводится исчерпывающее описание функционала каждой из подсистем подобной 
системы, значительное число графических изображений окон ее 
интерфейса с подробными комментариями, что позволяет учащимся приобретать практические знания и навыки еще до непосредственного опыта взаимодействия с реальной программной 
средой. 
Публикацией учебного пособия «Комплексная автоматизация 
в энергосбережении» авторы открывают новую серию учебной литературы для специалистов по энергосбережению «Национальная 
библиотека энергоменеджера». Основной целью выпуска данной 
серии является восполнение существующего на российском рынке 
учебной литературы острого дефицита в книгах по тематике повышения энергоэффективности.