CC BY
16
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КЛИМАТОМ
Алиев Намик Сулейман
Канд. техн. наук, доцент кафедры информационных технологий и систем Азербайджанского Университета Архитектуры и Строительства, г. Баку
Хуршудов Дурсун Гадир аспирант кафедры информационных технологий и систем Азербайджанского Университета Архитектуры и Строительства, г.Баку
В настоящее время становится насущной потребностью разработка методов и средств интеллектуализации зданий, где основная тяжесть падает на внедрение инновационных технологий в строительстве [10,с.35]. Строительство модернизированных жилых домов и комплексов наряду с обеспечением жилой площадью решает еще дополнительную и немаловажную функцию - создавать уют и комфорт, благодаря которым, придя домой, человек должен отдохнуть, восстановить силы и т.д. Эти проекты знакомы под названием «интеллектуальный дом», «умный дом» и т.д. К этим функциям относятся:
• управление системами отопления,
• контроль протечек воды,
• контроль утечки газа,
• контроль проникновения в помещение,
• контроль возгорания,
• контроль электросетей и т.д.
Следующим шагом в этом направлении стало объединение всех локальных систем управления в один центр управления, где происходил сбор, анализ и формирование управляющих команд. Причем в каждый управляющий элемент системы был встроен микроконтроллер, позволяющий работать независимо от работоспособности остальных блоков.
Выполнение функций контроля требует использования современных интеллектуальных информационных средств, реализующих не только функции непосредственного измерения или восприятия уровня сигналов для сравнения (контроль), но и другую важную функцию -принятие решения в системах управления [2, с. 559-562].
В работе рассматривается интеллектуальная система контроля, содержания паров вредных веществ в помещениях для непрерывного автоматического контроля концентраций токсичных, взрывоопасных газов, и сигнализации о превышении заданных порогов, а также управления исполнительными устройствами (системы вентиляции, звуковые и световые сигнализации) и другими параметрами (как, например, скорость потока воздуха), которые отвечают за поддержание микроклимата.
Ввиду приведенных выше соображений требуются современные системы управления климатом, предусматривающие возможность очистки воздуха от вредных газов в жилых помещениях.
Известно, что один человек в спокойном состоянии, например работник офиса, за один час потребляет 20-30 л кислорода с выделением 18-25 л углекислого газа, а при занятиях в фитнес- и тренажерных залах - до 36 л и более. Если во вдыхаемом воздухе содержится 0,03 % (об.) СО2, то в выдыхаемом - 3,6 % (об.), то есть возрастает более чем в 100 раз [1, с. 135]. При возрастании содержания
в воздухе значения С02 выше определенной величины человек начинает чувствовать себя дискомфортно, может впадать в дремотное состояние, возникают головные боли, тошнота, чувство удушья. Влияние С02 настолько постепенное и слабое, что его трудно сразу обнаружить. Этот предел индивидуален для различных людей - мужчин и женщин, детей. В зарубежных стандартах его концентрация в воздухе помещений служит индикатором содержания других более вредных загрязняющих веществ и соответствующей интенсивности вентиляции. При проектировании вентиляции в помещениях с пребыванием людей углекислый газ учитывался только косвенно в удельных нормах воздухообмена [1,с. 10-18]. Поэтому проблема сохранения чистого воздуха в помещениях является актуальной.
Предлагается разработка концептуальной модели интеллектуальной системы в многомодульной архитектуре. Основу системы которой составляет в модуль мониторинга (контроля) и динамической экспертной системы (ДЭС), функционирующей в контуре обратной связи. Формирование решений производится автоматически на выводах, основанных на знаниях и знаниях, приобретенных в процессе самообучения системы. Ниже рассматривается интеллектуальная система управления климатом, которая состоит из датчиков, которые измеряют концентрации вредных газов воздуха и отправляют полученные данные по шине, динамическую экспертную систему (ДЭС) для формирования управленческих команд. На рис. 1 БКС - блок классификации состояний, БФЭП -блок формирования эталонных признаков, БПР - блок принятия решений, БД-база данных, БЗ- база знаний, Э -эксперт; БУ - блок управления; ЛПР - лицо, принимающее решение.
Особая нагрузка падает на БЗ, которая являясь ключевым элементом системы, должна удовлетворять следующим требованиям: она должна быть построена на основе проверенных и подтвержденных знаний; быть полной - т.е. содержать ответы на все возможные вопросы в предварительно очерченной и структурированной области; непротиворечивой - т.е. содержать непротиворечивые ответы на все вопросы и, наконец, должна быть построена надежным образом - т.е. использовать только вопросы эквивалентные переработки информации человеком и любые ответы должны проверяться на непротиворечивость.
Сенсорная панель оснащена специальным программным обеспечением контроля уровня концентраций вредных газов. С помощью систем мониторинга и сенсорной панели можно в любое время изменить заданные программы и режимы управления.
Рисунок 1. Многомодульная интеллектуальная система управления климатом
Структура базы знаний основывается на последовательном анализе по данным мониторинга датчиков газов. Формирование базы знаний проводится поэтапно, где на каждом этапе устраняются ошибки и повторы. Процесс продолжается до тех пор, пока будут устранены все противоречия [8, с. 559-562]. При структуризации задачи экспертной классификации будем использовать гипотезу о том, что каждому отдельно взятому свойству или значению параметра соответствует отдельный параметр (признак). При этом мы предполагаем, что по каждому признаку эксперт может упорядочить его значения по их характерности для соответствующего класса и этот порядок не зависит от значений других признаков. Представление знаний практически означает согласованность в том, как представлять и описывать реальный процесс или объект. Основная цель представления знаний это строить математические модели реального процесса или объекта и их частей. Модель представления знаний является формализмом, признанным отобразить статические и динамические свойства предметной области, т.е. отобразить объекты и отношения предметной области, иерархию понятий в ней, изменение отношений между объектами. Из известных универсальных моделей представления знаний мы остановимся на продукционных системах. Эти системы основаны на правилах типа If 'условие" - Then "действие". "If - Если" называют посылкой, "Then - То" действием или заключением. Достоинством применения правил продукции является их модульность, что позволяет активно работать с базами знаний.
Для идентификации текущего показателя состава воздуха в помещении производится опрос датчиков, накопление измерительной информации в БД, формирование признаков концентрации газов и после этого на основе знаний БЗ, где хранятся данные ПДК (предельно допустимые концентрации), происходит определение текущего состояния. При этом критерием принадлежности текущего состояния к эталонному (допустимому множеству) является мера близости, по величине которой происходит его классификация.
В программном продукте интеллектуальной системы особое место уделено интерфейсу ЛПР, который позволяет пользователю максимально формировать вопросы и получать ответы. Разработанная система может быть включена в общую структуру интеллектуального здания, при этом не требуются дополнительные технические средства (такие, как информационные коммуникационные системы, вычислительные мощности и т.д.), что увеличивает его экономическую эффективность. Система, имеет наращиваемую структуру, позволяет в дальнейшем ее подключение к глобальной системе контроля и управления комплексами зданий в целом.
Управляющий модуль формирует сигналы для исполнительного механизма. Этот этап является заключительным в цепочке этапов поддержки принятия решения и фактически является результатом действия системы поддержки принятия решений на предыдущих этапах. На этапе формирования управляющих команд возможно применение экспертных советов и консультаций.
Важным отличием современных систем управления подобного типа является сочетание "децентрализованных" (распределенных) принципов построения систем с "централизацией" функции мониторинга. Принцип централизации реализован в наличии аппаратно-программного ядра комплекса, принцип децентрализации - в известной независимости систем, управление которыми построено по схеме распределенных сетей. Такая организация повышает эффективность управления и придает высокую надежность всей системе. Все системы комплексов безопасности, жизнеобеспечения, информатизации могут работать автономно или в сети. Таким образом, очевидна необходимость совершенствования подхода к проектированию таких систем. Предлагаемая система, частично решает эту проблему, т.к. в режиме 365х24 находится на страже климата в квартире, создает безопасную и комфортную среду.
Список литературы:
1. Афанасьев Ю.А., Фомин С.А., Меньшиков В.В.и др. Мониторинг и методы контроля окружающей среды. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001 - 337 с.
2. Алиев Н.С Алиев Э.Н Бесконтактный метод контроля качества в строительстве Изв.НАНА, с.физ.тех. и мат.наук, т., XXVII, № 2-3, 2007.- с. 196-200 с..
3. Алиев Н.С Алиев Э.Н. Техническая диагностика строительных сооружений, Palmarium, academic publishinq, Monoqrafiya, Германия, 2014.-140с
4. Алиев Т.А., Алиев Н.С. Устройство для диагностики стационарных стохастических объектов. А.С. №1084746, 1983 г.
5. И.А.Биргер. Техническая диагностика.М.:Маши-ностоение, 1978, 240с.
6. Кранц Х.Р. Коммуникационные системы для устройств автоматизации жизнеобеспечения зданий. // "АВОК", 2003, №1.
7. Харке В. Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве М.: Техносфера, 2006, с.288.
8. N.Aliyev, E.Aiyev. Monitoring of steadiness of buildings and construction within a complex system of safety of facilities. / Int. Konf. "Natural Cataclysms and Global Problems of the Modern Civilization". Baku-Innsbruck - 2007, pp.559-562
ДИЗАИН АРМАТУР ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ И МИНИМИЗАЦИЯ
ПОЛУЧЕННЫХ ОТХОДОВ
Амирасланова Зарбаф Нусрат кызы
научный сотрудник, Институт кибернетики Национальной академии наук Азербайджана
Рассмотрены вопросы автоматизации дизайна арматур железобетонных конструкций в строительном секторе, а также вопросы минимизации расхода металла. Предложено эффективное решение поставленной задачи с использованием базы данных. При нарезке использованных арматур были смоделированы условия обеспечения заказов. На основании данных условий была поставлена задача минимизации отходов при нарезке. Задача приведена к задаче частично целочисленного программирования.
Ключевые слова: AutoLISP; AutoCAD; база данных, арматура, нарезка арматур, исследование операций, минимизация отходов
1. Введение. Прочностными расчетами для каждого элемента железобетонной конструкции строения определяются диаметры арматуры, их количество, шаг распределения, защитный бетонный слой, расстояние до соединения арматуры и т.д. [4, с. 123].
Далее формируются чертежи арматуры железобетонной конструкции. При этом проводится ряд простых расчетов. Например, длина арматуры колонн рассчитывается с учетом расстояния между этажами, арматура в фундаменте рассчитывается с учетом бетонного слоя и высоты фундамента и т.д. По этим расчетам составляются чертежи арматуры (рабочие чертежи). При этом необходимая исходная информация для проведения расчетов и составления чертежей находится в различных документах. Процесс сбора показателей элементов конструкций (колонн, балок, стен, межэтажных перекрытий и др.), вычисления длины арматуры и параметров для черчения многократно повторяется. Поэтому имеет смысл автоматизировать данный процесс. В данной работе предлагается система автоматизации указанных расчетов и составления соответствующих чертежей [1, с. 70].
Другой важной задачей является оптимальная нарезка арматур во время возведения железобетонных строений. С финансовой стороны, арматура является одним из материалов, требующих наибольших затрат. Следует заметить, что согласно проекту, финансовые затраты для снабжения и монтажа арматур на строительной площадке (нарезка, соединение) составляют важную часть.
После того, как на строительной площадке выполнены первоначальные подготовительные работы, арматуры должны быть нарезаны и сделан их монтаж. В большинстве случаев, неправильная (некомпетентная) нарезка приводит к большим потерям. С этой точки зрения, выбор оптимального варианта для нарезки арматур приводит к снижению до минимума брака. С экономической точки зрения это делает рассматриваемую проблему актуальной.
Статья посвящена рассмотрению вопросов моделирования минимизации отходов за счет оптимальной нарезки арматур. С этой целью, была создана модель, обеспечивающая оптимальные условия.
2. Постановка задачи. Задача состоит из двух частей: 1) Для монтажа элементов1 зданий на строительном участке, должны быть подготовлены детализированные
1 Впредь под элементами здания будут подразумеваться колонны (бетонные стойки), балки, стены, межэтажные перекрытия.
