CC BY
14
11. Zyczynska A. The primary energy factor for the urban heating system with the heat source working in association / A.Zyczynska // Eksploatacja i niezawodnosc. - 2013. - Vol. 15, № 4. - Pp. 458-462.
Надтшла доредакцп 27.07.2016р.
Мальований Мирослав, Жичинська Анна, Диш Гжегож. Вплив способу забезпечення будинку енерпею на величину р1чно1 потреби у невщновлю-ванш иервимиш енерги
Розглянуто вплив використання вiдновлюваних джерел енерги на величину pi4Hoi потреби кшцево! енерги i первинно! невщновлювано! енерги, на прикладi громадських будгвель. Проаналiзовано кiлька варiантiв технiчно можливих ршень i3 постачанням будинкiв невщновлюваними i вщновлюваними джерелами енерги для опалення, гаря-чого водопостачання та осв^лення. Представлено структуру попиту на енергвд на цi ц-лi i взаемозв'язок мiж показниками попиту на корисну, кшцеву та невщновлювану пер-винну енергiю. Результати зiставлено i3 енергетичними стандартами, якi е обов'язкови-ми за польськими нормативными техшчно-бущвельними вимогами. Розрахунки викона-но вщповщно до европейських стандартiв i обов'язковою до застосування у Польщi ме-тодологiею оцiнки енергетично! ефективност будiвлi.
Ключовi слова: енергоефективнiсть будiвлi, поновлюванi джерела енерги, кiндева енер^, первинна енергiя.
Malovanyy Myroslav, Zyczynska Anna, Dys Grzegorz The Effect of Energy Supply Choices for Households on the Annual Demand for Non-renewable Primary Energy
The article studies the impact of renewable energy use on the value of the annual needs of final energy and primary non-renewable energy on the example of public buildings. Several technically possible solutions were analyzed that cover a supply of homes with non-renewable and renewable energy sources for heating, hot water and lighting. The structure of energy demand for this purpose and the relationship between indicators of demand for useful, final and non-renewable primary energy was displayed. The results were compared with the energy standards of legal technical and building requirements in Poland. Calculations were made according to the European standards and followed the mandatory methodology of energy efficiency assessment of buildings in Poland.
Keywords: energy efficiency of buildings, renewable energy, final energy, primary energy.
УДК 621.317.089.6
ОСОБЛИВОСТ1 МЕТРОЛОПЧНО1 ПЕРЕВ1РКИ КОМПОНЕНТ К1БЕР-Ф1ЗИЧНИХ СИСТЕМ О.М. Олесыав1,1.П. Микитин2
Проаналiзовано особливост функщонування юбер^зичних систем i !х компонент. Розглянуто класифшащю первинних перетворювачiв за типом вихщного сигналу та можливост шд'еднання первинних перетворювачiв до юбер^зичних систем. Врахову-ючи результати проведеного аналiзу характеристик юбер^зичних систем i !х компонент, запропоновано багаторшневу вщдалену метрологiчну перевiрку юбер-фь зичних систем, за якою компоненти юбер^зично! системи можуть перевiрятися за ви-могою iнтелектуальних первинних перетворювачiв, пiдсистем, головно! пiдсистеми ке-рування або людини.
Ключовi слова: заиб вимiрювання, програмне забезпечення, метрологiчна перевiрка, кiбер-фiзична система, вбудована система керування, штелектуальний первинний пе-ретворювач.
1 мол. наук. спгвроб. О.М. Олеськгв - НУ "Львгвська полггехнка";
2 проф. 1.П. Микитин, д-р техн. наук - НУ "Львгвська полггехшка".
Постановка задачи На сьогодш шформацшш технологи проникають практично у всi сфери людсько! дiяльностi i вони е найважлившим фактором iнновацiй. Об'екти iз вбудованими системами керування (ВСК), якi об'еднаш один з одним через глобальш мережi, виконують багато нових функцш та дiй, що дають змогу частково або повнiстю усунути людину з процесу дiяльностi. З кожним роком реальний i вiртуальний свгги стають дедалi ближчi один до одного, утворюючи технiчну базу ибер^зичних систем (КФС) [1]. КФС, як правило, е складними системами, компоненти яких можуть знаходитися на великш вiдстанi одна вщ одно!'. Вони об'еднують iнформацiйнi, програмш, електроннi, оптичш, механiчнi та iншi фiзичнi компоненти, якi мспiлкуютьсям через 1нтер-нет у режимi реального часу. КФС опрацьовують iнформацiю i виконують фун-кц11 монiторингу та управлшня обладнанням. 1нфраструктура КФС в основному складаеться з пiдсистем, електронш компоненти яких реалiзуються через ВСК [2], що отримують iнформацiю про навколишне середовище за допомогою пер-винних перетворювачiв (ПП) та засобiв вимiрювання (ЗВ) i можуть впливати на нього через виконавчi мехашзми (рис. 1). Враховуючи широке застосування мкропроцесорно!' та мкроконтролерно!' технiки, основне опрацювання резуль-татiв вимiрювання, а саме усереднення, апроксимацiя, фiльтрацiя, терполяцш, перетворення Фур'е тощо, реалiзуються переважно програмним способом.
Рис. 1. Структурна схема компоненти КФС
Якщо вимрювальна iнформацiя некоректно вiдображае характеристики об'екта зовшшнього середовища (похибки результатiв вимiрювання перевищу-ють допустимi значення), то дiя виконавчих механiзмiв на об'ект може бути неправильною. Це може призвести до некоректного функщонування КФС та небажаних наслiдкiв, а школи i до небезпеки життю людини. Тому для забезпе-чення правильного функщонування компонент КФС актуальним е розроблення методiв, методик та засобiв вщдалено!' метролопчно!' перевiрки первинних пе-ретворювачiв, засобiв вимiрювання та програмного забезпечення.
Аналiз можливостi метролопчно! перевiрки ПП та ЗВ кiбер-фiзичних систем. На рис. 2 представлено структуры схеми тд'еднання ЗВ електричних величин, ЗВ неелектричних величин та ПП, що мають штерфейс передавання даних, до компоненти КФС.
Рис. 2. Структурт схеми тд 'еднання: а) ЗВ електричних величин; б) ЗВ неелек-тричних величин; в) ПП до компоненти КФС, де ЗВ - зааб вимiрювання; ЛЗ - л^ тя зв'язку; ВСК - вбудована система керування; ПП - первинний перетворювач;
ВЧ- вимiрювальна частина
Для метролопчно! перевiрки ЗВ електричних величин (вольтметри, ампер-метри тощо), потрiбно на вхщ подати зразковий сигнал. 1снуе низка зразкових засобiв ввдтворення напруги, струму, частоти тощо [3], яю мають малi розмiри i можуть бути iнтегрованi у КФС. Якщо перевiряeться ПП, то на вхвд потрiбно подати ввдповщну фiзичну величину вiдомого значення. У бшьшосл випадкiв для цього потрiбне складне та громiздке обладнання, наприклад для перевiрки ПП температури потрiбно мати репернi точки температури, високоточш термостати i т. ш. Тому вiддалена метрологiчна перевiрка ЗВ електричних величин е набагато простшою порiвняно з ПП. Окрiм цього, метролопчну перевiрку ПП не завжди можна провести вщдалено.
Для вщдалено! перевiрки ПЗ кiбер-фiзичнi системи тдходять якнайкраще, оск1льки вони з'еднанi з 1нтернетом i доступ до них, а отже i до ПЗ, що !х обслу-говуе, е наявним. Потрiбно т1льки забезпечити певний програмний сервiс, який дае змогу запустити процес перевiрки. З шшого боку, цiкавим е проведення анатзу можливостi пiд'еднання ПП до ВСК, що дало би змогу ютотно спрости-ти вимiрювальну частину КФС. На рис. 3 представлено класиф1кац1ю ПП за типом вихщного сигналу.
Рис. 3. Класифтаця ПП за типом вихгдного сигналу
Вихвдним сигналом аналогового ПП е неперервна фiзична величина (пере-важно електрична). Перевагою аналогових ПП е простота !х реалiзацii. Недол> ком е те, що для тдключення таких ПП до вишрювально! схеми потрiбно вико-ристовувати додатковi засоби вимiрювальноi технiки [4]. Цифровi, бiнарнi та iмпульснi ПП можна безпосередньо тдключити до ВСК, якщо вона мае цифро-вий та частотний вхвд. Iнтелектуальнi ПП легко пiдключаються до ВСК з вико-ристанням протоколiв промислових мереж Profibus, Foundation Fieldbus та ш.
Iнтелектуальнi первиннi перетворювачi (1ПП) мають низку властивостей, яю iстотно вiдрiзняють !х вiд шших видiв ПП. Вони можуть автоматично оби-рати дiапазон вимiрювання, проводити алгоритмiчну корекц1ю результатiв ви-
мфювання, працювати в режим1 д1алогу з центральною системою управлшня, приймати команди, передавати результати вим1рювання в цифровш форм1, а та-кож аваршт повщомлення тощо. 1ПП можуть проводити самоналаштування, самод1агностику та самоперев1рку [5].
1ПП здшснюють необхщш перетворення вим1рювально'1 шформаци та ма-тематичне опрацювання результата вим1рювань. Тому використання 1ПП дае змогу звшьнити ВСК вщ збереження та опрацювання значноТ кшькосп пром1ж-них даних. Враховуючи зазначене вище, оптимальним е використання 1ПП у КФС.
Багаторiвнева метрологiчна перевiрка КФС. Метролопчна перев1рка КФС е достатньо складною процедурою, враховуючи той факт, що юбер-ф1зич-ш компоненти, що об'еднуються в одну систему для виконання певноТ задачу можуть розташовуватися у будь-якому куточку земноТ кул1. Враховуючи таку специфжу КФС, як "засобу вим1рювання", запропоновано багатор1вневу метро-лопчну перев1рку КФС. Метролопчна перев1рка КФС мае вщбуватися на вс1х етапах функцюнування, розпочинаючи з перев1рки первинних перетворювач1в контролюючими компонентами КФС та самоперев1рки 1нтелектуальних первинних перетворювач1в 1 заюнчуючи загальною перев1ркою КФС, яка задаеться контролюючою особою, якщо виникли сумшви щодо коректност функцюну-вання КФС або прийшов час планово'! перев1рки КФС.
На основ! проведеного анал1зу запропоновано багатор1вневий процес пере-в1рки КФС (рис. 4). Мщювати перев1рку будь-яку 1з компонент може сама компонента, компонента вищого р1вня або людина.
Рис. 4. Багатор1вневий процес перев1рки КФС
Висновки. На основ1 розглянутоТ класифжацй' ПП зроблено висновок, що у КФС найдощльшше використовувати телектуальш первинт перетворювач1, оскшьки вони не вимагають застосування додаткових засоб1в вимрювальноТ техшки; здатт самостшно проводити основт опрацювання результата вим1рю-вання, самоналаштування та самод1агностику, працюють з р1зноматтними ш-терфейсами передавання даних тощо. 1ПП можуть проводити перюдичну метро-лопчну перев1рку свотх ПП, використовуючи вбудоват м1ри ф1зичних величин.
nepeBipKy програмного забезпечення КФС можна реалiзувати вщдалено, оскiльки КФС з'eднанi з 1нтернетом. ПоIрiбно тшьки забезпечити певний прог-рамний сервк, який дае змогу запустити процес перевiрки.
Враховуючи результати проведеного аналiзy характеристик КФС та ix компонент, запропоновано багаторiвневy вiддаленy метрологiчнy перевiркy КФС. За запропонованим алгоритмом компоненти КФС можуть перевiрятися за вимогою будь-яко! компоненти, шдсистеми або системи загалом. Також процес метролопчно! перевiрки може iнiцiювати людина, у випадку, якщо е шдозра у некоректнiй роботi КФС або прийшов час планово! перевiрки КФС.
Лггература
1. Cyber-physische Systeme. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/wi-enzyklopaedie/lexikon/informationssysteme/Sektorspezifische-Anwendungssysteme/cyber-physische-systeme.
2. Ненов О.Л. Проектування вбудованих комп'ютерних систем / О.Л. Ненов. - Одеса, 2008. - 89 с.
3. Дорожовець М. Основи метрологи та вишрювально! техшки / М. Дорожовець, В. Мотало, Б. Стадник, В. Василюк, Р. Борек, А. Ковальчик. - Т. 1. Основи метрологи. - Львш : Вид-во НУ " Львшська полiтехнiка". - 2005. - 532 с.
4. Полщук С.С. Метрологш та вишрювальна технiка / С.С. Полщук, М.М. Дорожовець, В.О. Яцук, В.М. Ванько, Т.Г. Бойко. - Львш : Вид-во "Бескид Бгг", 2003. - 544 с.
5. Mahajan Ajay. Physical and Virtual Intelligent Sensors for Integrated Health Management Systems / Ajay Mahajan, Christopher Oesch, Haricharan Padmanaban, Lucas Utterback, Sanjeevi Chitikeshi, Fernando Figueroa // International journal on smart sensing and intelligent systems, September. - 2012. - Vol. 5, No. 3. - Pp. 559-575.
Надтшла доредакцп 15.09.2016р.
Олеськив О.М., Микитин И.П. Особенности метрологической проверки компонентов кибер-физических систем
Проанализированы особенности функционирования кибер-физических систем. Рассмотрена классификация первичных преобразователей и возможности их подключения к кибер-физическим системам. Учитывая результаты проведенного анализа характеристик кибер-физических систем и их компонентов, предложена многоуровневая отдаленная метрологическая проверка кибер-физических систем, по которой компоненты ки-бер-физической системы могут проверяться по требованию интеллектуальных первичных преобразователей, подсистем, главной подсистемы управления или человека.
Ключевые слова: средство измерения, программное обеспечение, метрологическая проверка, кибер-физическая система, встроенная система управления, интеллектуальный первичный преобразователь.
Oleskiv О.М., Mykytyn I.P. The Features of Metrological Verification of Cyber-Physical Systems
This article presents the features of functioning the cyber-physical systems and their components. The analysis opportunity of sensors possible accession to embedded system control is examined. The classification by the sensors output signal type is considered. On the basis of the sensors classification concluded that the cyber-physical systems is most expedient to use intelligent sensors. According to the results of the analysis of the cyber-physical system and those components characteristics, a multilevel remote metrological verification of cyber-physical systems is proposed.
Keywords: measuring instrument, software, verification, cyber-physical system, embedded system control, intelligent sensor.
УДК 519.876.5
УДОСКОНАЛЕННЯ АЛГОРИТМУ ВИЗНАЧЕННЯ "НАСИЧЕНОГО
БЛОКУ" У ЗАДАЧ1 ПАРАМЕТРИЧНО1 1ДЕНТИФ1КАЦН 1НТЕРВАЛЬНО1 СИСТЕМИ Л1Н1ЙНИХ АЛГЕБРИЧНИХ Р1ВНЯНЬ
1.С. Олшник1'2
Розв'язано задачу верифшаци методу параметрично! щентифшаци штервально! сис-теми лшшних алгебричних рiвнянь (1СЛАР) для рiзних початкових умов, зокрема, за-лежно вiд структури та кшькосп невiдомих параметров моделi; проаналiзовано метод обчислення оценки розв'язкiв штервально! системи лшшних алгебричних рiвнянь, шляхом замши ума системи "насиченим блоком", сформованим iз и iитервальних ршнянь; удосконалено алгоритм визначення "насиченого блоку" у задачi параметрично! щенти-фжаци штервально! системи лiиiйних алгебричних рiвнянь шляхом нормування похиб-ки вишрювання та показано ефективнiсть такого вдосконалення для ряду тестових прикладiв.
Ключовi слова: штервальна система лiнiйних алгебричних рiвнянь (1СЛАР), редук-ця, елшсо'л'дна оцiнка, "насичений блок", "зашумлений" штервал, абсолютна похибка, вiдиосна похибка
Вступ. Для побудови математичних моделей статичних систем застосову-ють iнтервальний та стохастичний пiдходи. У рамках штервального пiдходу ви-рiзняють розв'язування задач з точними та неточними (штервальними) даними. Для того, щоб розв'язати задачу з неточними даними, потрiбно на основi штер-вального аналiзу побудувати рiвняння, сформувати iз них штервальну систему лiнiйних алгебричних рiвнянь (1СЛАР) та знайти 11 розв'язки [1]. Вщомо [2], що розв'язки 1СЛАР отримують у виглядi деяко1 множини, оцiнивши яку, можна побудувати штервальну модель. Серед способов оцшювання множини розв'яз-кiв 1СЛАР е, наприклад, метод локалiзацií областi розв'язюв багатовимiрним елiпсоíдом [3]. Необидною початковою умовою для роботи цього методу е сформований набiр штервальних ршнянь, кшьккть яких дорiвнюе кiлькостi не-вiдомих параметр1в моделi. Такий блок рiвнянь прийнято називати "насиченим блоком" [1]. Як правило, 1СЛАР мктить бiльше рiвнянь, нiж кiлькiсть парамет-рiв моделi, тому для знаходження "насиченого блоку" використовують метод редукцц, алгоритм якого наведено у пращ [4]. Результатами дослвджень, опуб-лiкованих у працi [4] доведено, що проблемною тращею методу редукцп е ви-бiр початкового набору штервальних ршнянь у такий споаб, щоб забезпечити мшшальш розмiри обласп локалiзацií множини розв'язкiв усiеí 1СЛАР. Для ви-рiшення цiеí проблеми автори [4] запропонували метод формування субоптимального " насиченого блоку" та його застосування для задачi прогнозування ге-неровано!' електроенергií малою пдроелектростанщею. Однак актуальною зали-шаеться задача верифiкацií цього методу для рiзних початкових умов, зокрема, залежно вiд структури та кiлькостi невщомих параметр1в моделi, що i е метою цього дослщження.
Постановка задач! Залежшсть мiж "виходом" та "входами" для статично1 системи описують у виглядi алгебричного рiвняння [2]
1 асшр. 1.С. Олшник - Тернопщьський надiональний економiчний унiверситет;
2 наук. кергвник: проф. М.П. Дивак, д-р техн. наук - Тернопщьський нацюнальний економiчний ун1верситет.
