CC BY
83
УДК 624.1
Комплексотехника переустройства систем автоматизации «интеллектуального здания»
Александр Вячеславович Силуянов, к.т.н., проф., начальник управления информатизации и средств связи МАТИ, зав. каф. «Системное моделирование и инженерная графика», e-mail: [email protected]
ФГБОУ ВПО «МАТИ - Российский государственный технологический университет имени К.Э. Циолковского», Москва
Григорий Владимирович Латышев, к.т.н., докторант, e-mail: [email protected] Константин Владимирович Латышев, аспирант, e-mail: [email protected] Андрей Игоревич Мохов, д.т.н., проф., e-mail: [email protected]
НОУ ВПО «Институт государственного управления, права и инновационных технологий», Москва
Показано, что для формирования требуемых потребительских характеристик все большее число зданий снабжают системами автоматизации «интеллектуального здания», но в процессе эксплуатации параметры этих систем, заложенные на этапах проектирования, со временем изменяются и здания нуждаются в переустройстве; продемонстрированы возможности восстановления функционального ресурса систем и управления этим ресурсом, а также объединения систем с противоположными целями функционирования на основе применения инфографических моделей комплексотехники «интеллектуального здания».
It is shown that for the formation of the required characteristics of the consumer more and more buildings are provided with the automation systems of "intelligent building”, but during the operation parameters of these systems, incorporated in the design stages, change with the time and buildings have to be reconstructed. The article demonstrated the possibility of recovery of functional resource of systems and management of this resource, as well as combining systems with opposing goals of functioning on the basis of models of infographical complex technique of "intelligent building”.
Ключевые слова: комплексотехника, интеллектуальное здание, инфографические модели, функциональный ресурс, системы автоматизации зданий.
Keywords: complex technique, intelligent building, infographical model, functional resources, automation systems of buildings.
Современные требования к качеству жилищнокоммунальных услуг определили спрос на новые технологии их реализации и, как следствие, - потребность в новых подходах к формированию этапов жизненного цикла интеллектуального здания. Для дальнейшего исследования важным представляется рассмотреть этапы строительства и переустройства с точки зрения комплексотехники [1].
На рис. 1 жизненный цикл интеллектуального здания (далее - ИЗ) изображен в виде «петли качества» [2], где фигурами с номерами обозначены специалисты, реализующие соответствующие этапы (в случае жизненного цикла собственно здания они являются строителями, а в случае жизненного цикла САЗ - специалистами по автоматике).
Такая инфографическая модель представления связи этапов была рекомендована в работе [1] для анализа качества проведения работ, составляющих жизненный цикл строительной продукции.
Будем понимать под ИЗ собственно здание, или сооружение, снабженное системами автоматизации.
При этом закономерности в формировании жизненного цикла можно характеризовать фазами и этапами реализации жизненного цикла объектов
строительства и переустройства с соответствующими характеристиками качества (надежностью, продолжительностью, эффективностью и др.). Полный жизненный цикл ИЗ включает в себя фазы «производство» (этапы 1 - 7) и «потребление» (этапы 8 - 11). Многократное прохождение по
Рис. 1. Инфографическая модель жизненного цикла ИЗ
«петле качества» позволяет проектировать последующие изменения в рамках переустройства ИЗ с учетом предыдущих усовершенствований этапов цикла. Каждый из этапов, составляющих жизненный цикл ИЗ, можно осуществить множеством способов, отличающихся различной эффективностью реализации. Следует заметить, что показатели эффективности собственно здания на этапах сооружения (8), эксплуатации (9) и переустройства (10), осуществляемых с применением технологий «интеллектуального здания», существенно отличаются от аналогичных показателей, заложенных на производственной фазе в строительную продукцию. Это обусловлено зависимостью требуемой эффективности от подхода конкретного потребителя к эксплуатации здания.
Переустройство ИЗ - одно из практических направлений развития как зарубежных, так и отечественных строительных комплексов. Это направление, возникшее в области исследования «строительное переустройство», с точки зрения авторов -событие закономерное, поскольку оно зарекомендовало себя как новый, но успешный вид деятельности на рынке строительных услуг [3].
При традиционной схеме проведения строительного переустройства монтаж инженерных комплексов здания, как правило, ведется определенными организациями, специализирующимися на одном или нескольких смежных видах инженерных систем. Такая практика способствует созданию автономных систем, в которых различные по назначению задачи решаются отдельными, специализированными средствами различных производителей. Отсутствие совместимости между этими средствами отрицательно сказывается на стабильности и производительности информационной управляю-
щей системы ИЗ в целом. Также каждая из подсистем имеет свой интерфейс и особенности управления. Интеграция таких систем в здании традиционно проводится с использованием системотехники. Однако системотехника имеет ограничения при оценке эффективности объединения систем с противоположными целями, какими являются организационные системы фаз «производство» и
«потребление» жизненного цикла строительного объекта. Это требует применения альтернативной схемы проведения строительного переустройства с применением комплексотехники.
Исследование функций систем автоматизации здания (далее САЗ) в составе ИЗ показывают, что эти системы представляют собой расширители функций зданий. САЗ в составе ИЗ способны проводить мониторинг состояния строительных конструкций, контролировать режимы работы оборудования собственно зданий и управлять их потребительскими характеристиками. САЗ также способны контролировать поведение человека в ИЗ, исключая те его действия, которые могут привести к разрушению собственно здания или могут угрожать жизни и деятельности других людей, находящихся в ИЗ. Модель такой распределенной САЗ представлена на рис. 2. Эта модель фиксирует взаимоотношение пяти систем: внешней и внутренней сред собственно здания (ИЗ), а также границ этих сред, потребителя (пользователя услуг ИЗ), который может находиться как вне собственно здания, так и внутри него, и, наконец, пятой системы - САЗ. Местоположение систем автоматизации здания может быть ограничено объемом здания, тогда они будут представлены и исследованы как принадлежность собственно здания, т.е. как встроенные средства, обеспечивающие реализацию функций ИЗ набором услуг. Но САЗ могут располагаться и за пределами ИЗ, включаясь в состав других систем и формируя взаимосвязь с ними, что позволяет САЗ воздействовать одновременно на все системы модели. Например, внешняя среда собственно здания, в том числе его придомовая территория, может быть охвачена датчика-
Рис. 2. Инфографическая модель САЗ
Потребители
Эксплуатационные услуги (традиционные и альтернативные)
Оборудование здания, сооружения
Технологическая платформа
Здание, сооружение
Инженерные коммуникации САЗ
Территория (географическое положение,
природные ресурсы, климат и др.)
Рис. 3. Инфографическая модель САЗ в составе комплексного объекта переустройства
ми и дополнительными устройствами, анализирующими и изменяющими состояние внешней среды. Датчики могут быть установлены в элементы строительной конструкции, ограждающие конструкции, фундамент и стропила крыш. Внутренняя среда собственно здания также может быть охвачена системой датчиков, определяющих результат реализации функций ИЗ.
Система автоматизации здания может также обеспечивать взаимосвязь систем (интеграцию слоев) в составе комплексного объекта переустройства, как показано в [4] (рис. 3). В этой работе на основе САЗ был исследован мониторинг систем комплексного объекта переустройства, ориентированный на выявление функциональных изменений в ИЗ.
В результате проведенного авторами исследования установлены зависимости параметров ИЗ от других систем - элементов комплексного объекта переустройства - и тем самым показано, что каждая из этих систем представляет собой «комплексную систему» (КС), полученную в результате взаимодействия всех систем комплексного объекта переустройства (рис. 4). Согласно [5], КС - это система, включившая в состав собственных функций в процессе взаимодействия с другими системами, имеющими противоположные цели, функциональный ресурс этих систем и использующая этот ресурс для достижения своих целей. Здесь и далее под функциональным ресурсом системы будем понимать совокупность материальных, энергетических, информационных и других запасов, предназначенных для выполнения функций и включенных в состав системы.
Представим каждую из взаимодействующих систем окружностью. Границы пересечения окружностей будут определять силу взаимодействия систем, рассчитываемую как отношение площади пересечения (общей площади для каждой из систем, участвующих во взаимодействии) к площади
Рис. 4. Инфографическая модель КС - комплексного объединения системы-объекта и системы-субъекта
каждой из систем, не включенной во взаимодействие. Назовем систему, в данный момент времени передающую свой функциональный ресурс, системой-субъектом, а систему, получающую ресурс -системой-объектом. В процессе взаимодействия, когда поток ресурса от одной системы к другой меняет направление, системы меняются ролями, т.е. объект становится субъектом и т.д.
Противоположность целей функционирования систем («производство ресурса - уничтожение ресурса») формирует организационно-технологический цикл (ОТЦ) [6] каждой из систем (ОТЦ 1 и ОТЦ 2 соответственно), находящихся в комплексном объединении. ОТЦ традиционно представлен фазами «производство» и «эксплуатация», причем эксплуатация (уничтожение) ресурса одной системой производит ресурс для другой системы. В рассматриваемом случае ресурс потребителя, вложенный в ИЗ, производит ресурс безопасности, экономичности и комфортности в обеспечение проживания этого потребителя. А уничтожение ресурса в процессе эксплуатации ИЗ становится основой его переустройства (ремонта, реконструкции и т.п.).
Представленные на рис. 1 - 4 модели характеризуют ИЗ с точки зрения комплексотехники следующим образом:
• модель жизненного цикла ИЗ (см. рис.1) может быть использована для представления моделей жизненных циклов собственно здания и САЗ;
• модель САЗ, приведенная на рис. 2, позволяет определить закономерности изменения каждой из систем, охваченных САЗ, и построить информационную базу данных для системы автоматизации проектирования ИЗ;
• модель САЗ в составе комплексного объекта переустройства (см. рис. 3) показывает, что имеется возможность снабжения функциональным ресурсом каждой из систем комплексного объекта переустройства, а также возможность управления этой системой, а через нее и всем комплексным объектом переустройства;
• модель комплексного объединения системы-объекта и системы-субъекта (см. рис. 4) позволяет определить преобразования в организационнотехнологических циклах каждой из систем, тем самым определяя направления развития ИЗ. Важным представляется совмещение полученных моделей жизненных циклов с целью выравнивания временных длительностей этапов и величин передаваемого функционального ресурса.
Исследование поддержано грантом РГНФ № 08-03-00648а.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мохов А. И. Системотехника и комплексотехника строительного переустройства // Современные проблемы строительного переустройства / Под ред. В. О. Чулкова. М.: АСВ. 2005. С. 65 - 101.
2. ГОСТ Р ИСО 9001 - 96. Системы качества. Модель обеспечения качества при проектировании, разработке, производстве, монтаже и обслуживании. М.: Госстандарт России. 1996.
3. Силуянов А. В., Пономаренко И. Н. Переустройство интеллектуального здания для эффективной интеграции систем автоматизации в его составе // Автоматизация зданий. 2011. Вып. №1(46). С. 12 - 14.
4. Викулин Д. Ю., Мохов А. И. Комплексный мониторинг зданий, сооружений в обеспечение повышения их энергоэффективности // Промышленное и гражданское строительство. 2010. №11. С. 85.
5. Мохов А. И. Отличие в подходе системотехники и комплексотехники к созданию технических систем // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2011. Т. 7. № 1. С. 41 - 44.
6. Гусакова Е. А. Оптимизация жизненного цикла строительного объекта / Современные представления об инвестиционных процессах и новые строительные технологии // Тезисы секции «Строительство» Российской инженерной академии. М.: РИА. 2004. Вып. 5. Ч.1. С. 56 - 61.
Поступила 17.12.2011 г.
Уважаемые коллеги!
Издательство Российского государственного университета туризма и сервиса предлагает вам подписку на ежеквартальные научные журналы, включенные в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, публикации в которых учитываются при защите диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук:
S «Сервис plus» - индексы Зб945, 81б41
■S «Вестник Ассоциации вузов туризма и сервиса» - индексы 81б17, 81б17 ■S «Современные проблемы туризма и сервиса» - индексы 81б07, 81б07 ■S «Электротехнические и информационные комплексы и системы» - индексы 180б4, 42391
ПОДПИСКА производится:
S ЧЕРЕЗ РЕ|ДАКЦИЮ!с любого месяца
■S ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ! http:IIwww.arpk.orgI с любого месяца. Стоимость подписки включает доставку почтой по РФ. Данный вид подписки осуществляется через отделения Сбербанка в течение всего года ■S ЧЕРЕЗ ОТДЕЛЕНИЯ СВЯЗИ по каталогам Агентства «Роспечать» и «Почта России»
■S ЧЕРЕЗ ООО «Интер-почта» по телефону (495)500-00-б0, (495)580-9-580 или на сайте www.interpochta.ru ■S ЧЕРЕЗ ООО «Урал-Пресс» на сайте www.ural-press.ru
Подписку на электронные версии журналов, а также отдельных статей можно оформить на сайте Российской универсальной научной электронной библиотеке (РУНЭБ) www.elibrary.ru
Контакты:
Тел./факс (495) 940-83-61, доб. 395 e-mail: redkollegiamgus @mail.ru Логачева Ирина Николаевна
