Материалы всероссийской научно-технической конференции Автоматизир

В процессе работы теплового пункта в нем находится дежурный. Дежурный периодически производит визуальный осмотр, проверяет параметры контуров (Т, Р), фильтры на подающем и обратном трубо­ проводе, снимает показания с приборов и производит учет теплоты, которую потребляет здание. Большинство функций дежурного можно переложить на систему автоматизации.

Комплект контрольно-измерительного оборудования для созда­ ния системы автоматизации должен обеспечивать измерение и реги­ страцию следующих параметров:

G1, G2 - расход и масса теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах внешнего контура соответственно;

ТЕи ТЕ^ - температура теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах внешнего контура соответственно;

РЕ5, РЕ9 - давление в подающем и обратном трубопроводах внешнего контура соответственно;

РЕ% - давление в обратном трубопроводе внутреннего контура системы отопления;

ТЕ2, ТЕЪ- температура воды в подающем и обратном трубопро­ воде внутреннего контура системы отопления соответственно;

ТЕ\2- температура наружного воздуха; ТЕп - температура воздуха в контрольном помещении [3];

РЕ6, РЕ\о - датчики давления, контролирующие фильтры в по­ дающем и обратном трубопроводах внешнего контура соответственно; Р£7, РЕ\\ - датчики давления, контролирующие регуляторы пе­ репада давления в подающем и обратном трубопроводах внешнего

контура соответственно.

Техническая реализация системы автоматизации представлена на рис. 2. Как видно из рисунка, термометры и манометры были за­ менены датчиками температуры (Pt 1000) и давления (4-20 мА). Ре­ гулирование положения клапана по температуре подачи во внутрен­ нем контуре и управление насосом через преобразователь частоты ложится на плечи контроллера с модулями аналогового и дискретно­ го ввода/вывода. Данные о расходе тепловой энергии пересчитыва­ ются и отправляются в базу данных. Воздержимся от подробного описания перечня оборудования, количества и способа установки. Переходим к следующему этапу реализации.

i

1эfern**

1 Ч

\i’X 18 15

И i » s 11 i i !

Z J

I	LijIji!4 ;
0
Eb
!i	1	i_A_ i1
♦<	!	_I_ i
*;		_«_ t
тi		a i
i «	1 ‘

Рис. 2. Схема автоматизации теплового пункта

Создание алгоритма функционирования подсистемы. В пер­ вую очередь определим параметры системы, сообщающие нам о воз­ никновении аварийной ситуации.

Сообщения об аварийных ситуациях должны генерироваться

вследующих случаях:

1.|GI -G 2|>0,02(G,+G2) - возникла утечка теплоносителя в

системе отопления.

2. \ТЕ\ > ТЕ1Р| > [АТЕ\] - температура в подающем трубопрово­ де внешнего контура системы отопления не соответствует расчетно­ му значению, где ТЕ 1Р - расчетная температура в подающем трубо­ проводе внешнего контура; Д7Е1 - допускаемое отклонение от рас­ четного значения.

3. |Г£4 > ГЕ4Р| > [Д7Е4] - температура в обратном трубопрово­ де внешнего контура системы отопления не соответствует расчетно­ му значению, где ГЕ4Р - расчетная температура в обратном трубо­ проводе внешнего контура; Д7Е4 - допускаемое отклонение от рас­ четного значения.

4. |/>£8-ЕЕ8р|>[ДРЕ8] - давление в обратном трубопроводе внутреннего контура отопления не соответствует расчетному значе­

нию, где РЕ 8Р - расчетное значение давления в обратном трубо­ проводе внутреннего контура системы отопления; ДРЕ8 - допускае­ мое отклонение от расчетного значения.

5. |Р£6-Р£5| >0,2(Р£6+Р£5) - фильтр в подающем трубопрово­ де внешнего контура системы отопления засорился;

6.|Р£10-Р£9| >0,2(Р£10+Р£9) - фильтр в обратном трубопроводе внешнего контура системы отопления засорился;

7.Р£7>(/^р+0,1^р) или Р£7<(/^р--0,1^р) - давление после ре­

гулятора давления «после себя» не соответствует расчетному, где Р*

-расчетное значение регулятора перепада давления «после себя».

8.Р£11>(Рор+0,1-/^р) или РЕ\\<(РЕ£ -0,\РЕ£) - давление до

регулятора давления «до себя» не соответствует расчетному, где Р* -

расчетное значение регулятора перепада давления «до себя».

На рис. 3 представлен упрощенный алгоритм функционирования автоматизированной системы управления тепловым пунктом.

Интегрирование подсистемы автоматизации теплового пунк­

та в систему автоматизированного диспетчерского управления.

После наладки оборудования приступаем к процессу интегрирования

в систему автоматизированного диспетчерского управления. Для авто­ матизированного рабочего места оператора подойдет почти любая СКАДА система. На рис. 4 изображен фрагмент экрана оператора, с мнемосхемами, отражающими работу нашего теплового пункта.

Рис. 3. Упрощенный алгоритм функционирования теплового пункта

- в поле «Отопительный график» имеется возможность с помо­ щью ползунков задать температуру теплоносителя в подающем тру­ бопроводе относительно температуры на улице, красной штриховкой обозначены области ограничения задания.

Заключение. После проведения модернизации теплового пункта цели, поставленные в начале статьи, достигнуты. В дальнейшем пла­ нируется продолжение работы в данном направлении по системе вен­ тиляции здания.

Библиографический список

1. Латышев К.В. Комплексотехника переустройства здания в «Интеллектуальное здание» // Интернет-журнал «Науковедение». - 2013. -№ 4(17).-С . 1-7.

2.Байгозин Д.В., Первухин Д.Н., Захарова Г.Б. Разработка принципов интеллектуального управления инженерным оборудова­ нием в системе «Умный дом» // Известия Томск, политехи, ун-та. - 2008. - Т. 313, № 5. - С. 168-172.

3.Глухов А.П., Торопков С.А. К вопросу о контрольно­ измерительном оборудовании для автоматизированных тепловых пунктов // Диагностика и надежность энергооборудования. - 2009. -

№3(27).-С . 33-34.

4.ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85). Схемы алгоритмов, про­ грамм, данных и систем // Единая система программной документа­ ции. - 1992. - С. 93-114.

5.Даденков Д.А., Шиляев Д.В. Сравнительный анализ методов синтеза систем регулирования скорости микроприводов постоянного тока // Вестник Пермского национального исследовательского поли­ технического университета. Электротехника, информационные тех­ нологии, системы управления. - 2013. - № 7. - С. 74-82.

6.Даденков Д.А., Петроченков А.Б. Опыт создания лаборатор­ но-тренажерного комплекса для подготовки специалистов в области автоматизированных систем управления технологическими процес­ сами // Науч.-техн. ведомости СПбГПУ. Наука и образование, инно­ ватика. - 2009. - № 5(87). - С. 251-255.

ОЦЕНКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ МОНИТОРИНГА

Студент гр. ИСУП-14-2м В.Д. Кулик

Научный руководитель - канд. техн. наук, доцент Д К. Елтышев Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Постановка задачи. Решение вопросов эффективного функцио­ нирования объектов энергопотребления в настоящее время является одним из ключевых направлений практически в любой сфере антропо­ генной деятельности. Предполагается, что уменьшение объемов энер­ гии на обеспечение функционирования зданий или технологических процессов может существенно сократить издержки, тем самым снизив себестоимость продукта и услуг, эксплуатационные затраты и др.

Чтобы оценить уровень энергоэффективности объекта необхо­ димо иметь представление о динамике изменения его энергетических параметров (связанных с его энергопотреблением). Собрать эти не­ обходимые для анализа данные позволяет организация системы мо­ ниторинга за объектом как базового инструмента для дальнейшей оценки и прогнозирования [1]. Однако сведения о потреблении энер­ горесурсов, полученные в результате мониторинга, сами по себе не позволяют сделать выводы об эффективности их использования и в целях принятия объективных решений требуют предварительной обработки с использованием соответствующего математического и алгоритмического обеспечения. Поэтому в статье рассматриваются вопросы разработки методики оценки энергетических параметров разнородных объектов (зданий, процессов и т.д.) по результатам мо­ ниторинга как основы для поддержки принятия решений при управ­ лении их энергоэффективностью.

Схема оценки энергетических параметров объекта. На основе анализа существующих подходов к оценке параметров энергетиче­ ских объектов построена концептуальная схема, отражающая основ­ ные этапы исследуемого процесса (рис. 1).

Из схемы видно, что:

- из информации, полученной в результате мониторинга, созда­ ется база данных;

- анализ данных может проводиться различными методами в зависимости от постановки задачи, характера данных;

троль энергопотребления. Последнее связано с процессом контроля энергоэффективности, который замыкает схему на начальном этапе.

Методы определения нормы энергопотребления. Одним из ключевых компонентов предлагаемой системы оценки является оп­ ределение норм потребления энергоресурсов. С этой целью могут применяться различные методы.

Опытный метод [2] основан на использовании эксперименталь­ ных данных и применяется на стадии проектирования нового обору­ дования и промышленных объектов или модернизации уже сущест­ вующих [2]. Предполагается, что оборудование должно находиться в исправном состоянии, а технологический процесс должен осущест­ вляться в режиме, предусмотренном технологическими регламентами и инструкциями.

Статистические методы подразделяются на несколько видов:

1. Отчетно-статистический метод [3] предполагает обработку данных о фактическом расходе энергоресурсов за прошлый период (из отчетной документации) и их интерполяции (использование мно­ гофакторного корреляционного анализа).

Вметоде используется следующие математические модели:

-аналитическая модель связывает величину энергопотребления

ифакторы, влияющие на ее изменение [4];

-модель базового периода предполагает расчет энергопотребле­ ния путем уточнения его значений за предыдущий (базовый) период времени коэффициентами специального вида.

2.Кластерный анализ является одним из наиболее перспективных методов, использующих ретроспективные данные об изменении ЭП

[5].Существующие алгоритмы делятся на кластеризацию с заданием числа кластеров и кластеризацию без задания числа кластеров. К алго­ ритмам первой группы относятся К-means, K-medians, ЕМ-алгоритмы, метод нечеткой кластеризации C-means, генетический алгоритм и др.; к алгоритмам второй - dbscan, cobweb, clique и др. [5, 6]

Расчетно-аналитический метод основан на выполнении вычис­ лений по данным технической документации (проектной, технологи­ ческой и др.) с использованием нормативных характеристик отдель­ ных объектов, полученных путем разбиения исследуемого участка энергосети, установленных экспериментально, и оценках их взаимо­ действия друг с другом [7].

Комбинированный метод учитывает связь энергопотребления со структурой и режимом работы производства, используя комбиниро­ ванную математическую модель. Такая модель сочетает объектно ориентированную и аналитическую модели, которые связываются между собой понятием энергетического профиля [8].

В данной работе предлагается использовать метод нечеткого кла­ стерного анализа C-means [6]. Каждый кластер имеет свой центр с} - элемент того же пространства, которому принадлежит исходное мно­ жество данных об объекте. При этом задача нечеткой кластеризации предполагает достижение минимума целевой функции:

Е = I Z Щ т-IIx . - C j II2, при I jU , = 1,i = 1...Р,

где U - матрица принадлежности кластерам; JC,- объекты; Cj - центры кластеров. Центры рассчитываются по следующей формуле:

с _ т,хщ*гх

Cj Z , w , « m ’

где Wpc) - коэффициент принадлежности; m - коэффициент неопре­ деленности; х - параметры объекта

Практическое исследование методики. На рис. 2 приведены данные о суммарном дневном электропотреблении и температуре в учебном помещении, полученные в результате мониторинга.

1.03

3.03

5.03

7.03

9.03

11.03

13.03

15.03

17.03

19.03

21.03

23.03

25.03

27.03

29.03

31.03

Рис. 2. График энергопотребления аудитории за март 2015

Ниже в табличной форме и на рис. 3 показаны результаты кластеризации полученных данных для семи классов различными методами.