Разработка комплекса для автоматизации процесса проектирования систем водоподготовки плавательных бассейнов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК: 004.9:378.1:519.854.33

DOI: 10.30987/article_5 cf2d29cd1f178.93000301

С.С. Игнатьев, А.В. Аверченков

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ ВОДОПОДГОТОВКИ ПЛАВАТЕЛЬНЫХ

БАССЕЙНОВ

В статье рассмотрена проблема автоматизации проектирования плавательных бассейнов. Приведена функционирующая разработка для решения расчета и подбора необходимого оборудования для плавательных бассейнов, а также автоматизированный модуль для проектирования геометрической 3D модели чаши бассейна.

Ключевые слова: автоматизация, проектирование, программное обеспечение, программирование.

S.S. Ignatev, A.V.Averchenkov

DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR AUTOMATION OF PROCESS OF DESIGNING OF WATER TREATMENT SYSTEMS FOR SWIMMING

POOLS

The article deals with the problem of automation of design of swimming pools. The functioning development for the decision of calculation and selection of the necessary equipment for swimming pools, and the automated module for design of geometrical 3D model of a bowl of the pool is resulted.

Keywords: automation, design, software, programming.

Введение

Проблема существенного улучшения качества эксплуатации плавательных бассейнов, повышения их надежности, долговечности и экологической безопасности может быть успешно решена при условии совершенствования технологических характеристик и создания инструментальных методов контроля. Современные плавательные бассейны являются сложными техническими сооружениями в технологическую схему которых входят различные приборы, позволяющие контролировать их рабочие характеристики в процессе эксплуатации.

Наличие инструмента, позволяющего создавать пользовательские программные модули, интегрированные с базовым продуктом, становится все более неотъемлемым условием, выдвигаемым со стороны пользователей САПР.

1. Основные исходные данные при проектировании бассейнов

Исходными данными для проектирования служат архитектурные чертежи и исходные данные, выданные заказчиком, такие как:

• тип бассейна (детский, оздоровительный, спортивный, гидромассажная ванна),

• желаемые размеры бассейна,

• аксессуары для чаши бассейна (светильники, подводные динамики, лестницы, разделительные дорожки, материалы форсунок и облицовочного материала),

• предпочтения по качеству водоподготовки (время рециркуляции воды, время опорожнения чаши бассейна).

На основе этих данных для заказчика составляется коммерческое предложение, которое в дальнейшем становится основным источником исходных данных для последующего проектирования.

2. Методика расчёта основных параметров системы водоподготовки

Опишем алгоритм расчетного модуля для основного оборудования системы водоподготовки, представленный в виде блок-схемы, наглядно иллюстрирующий этапы проведения расчетов (рис. 1).

Рис.1. Алгоритм проведения расчетов основных параметров бассейна и системы водоподготовки

3. Определение основных задач, решаемых САПР водоподготовки плавательных

бассейнов

Для повышения эффективности и упрощения работ по созданию проекта бассейна с системой водоподготовки предполагается разработка автоматизированной системы формирования рабочей документации.

Автоматизированная система должна решать следующие задачи:

1) расчет основных параметров и выбор оборудования для водоподготовки;

2) проектирование геометрической 3D-модели бассейна с системой водоподготовки;

3) разработка чертежей и технических заданий по созданным 3D-моделям;

4) создание спецификации;

5) формирование окончательного комплекта рабочей документации.

3.1 Общая структурная схема САПР водоподготовки плавательных бассейнов

Прежде чем приступить к разработке САПР водоподготовки плавательных бассейнов, необходимо было понять, как она должна выглядеть в перспективе. Для этого разработана общая структурная схема данной САПР (рис. 2).

Рис.2. Общая структурная схема специализированной САПР водоподготовки плавательных бассейнов

4. Блок-схема проектирования бассейна с системой водоподготовки

Опишем алгоритм модуля проектирования, представленный в виде блок-схемы, наглядно иллюстрирующий этапы построения геометрической 3D-модели бассейна с системой водоподготовки (рис. 3).

5. Разработка базового лингвистического обеспечения системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов

Базовое лингвистическое обеспечение является языковой основной программного обеспечения. В рамках разработки системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов были использованы два типа языков высокого уровня, или проблемно-ориентированных языков.

Первый - компилируемый статически типизированный язык программирования общего назначения C#.

Второй - язык SQL. SQL - формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных [1].

Базовое лингвистическое обеспечение, представленное в виде выбранных языков, может быть использовано для реализации расчетных алгоритмов, структур данных и т.д.

Основные параметры: -бассейна -насосов -фильтров

-балансного резервуара

-теплообменника

-ультрафиолетовой

установки

-трубопровода

Чертеж опоры бассейна от заказчика

Начало

Ввод исходных данных

Создание чаши бассейна

1

Добавление отверстий в чаше бассейна для оборудования

I

Создание опоры для чаши бассейна

Добавление необходимых элементов для чаши

Расстановка оборудования водоподготовки

1

Согласование с заказчиком

Требуются пи изменения?

Чертеж расстановки

оборудования водоподготовки от

заказчика

Внесение изменений

-Да—

Внесение изменений

Да

Обвязка оборудования ВОДОПОДГОГОЕКИ

Согласование с заказчикам

Нет-

-Нет

Требуются ли изменения?

Комплект чертежей

Формирование технических заданий на бетонные изделия

Нет

Геометрическая 3D-модель бассейна с

системой водоподготовки

Разработка чертежей по 3D-_ моделям_

Внесение изменений

Согласование с заказчиком

Да-

Требуютсяли изменения?

Согласование с заказчиком

Требуются ли изменения?

-Нет-

MS Excel

Создание спецификации

Спецификация

Конец

Отправка комплекта файлов заказчику

Для бригады рабочих, выполняющих бетонные работы

Внесение изменений

-Да-

ехнические задания на бетонные издел:

:ия ия

-Геометрическая ЗЭ-модель бассейна с системой водоподготовки -Комплект чертежей -Технические задание на бетонные изделия -Спецификация

Рис.3. Алгоритм проектирования системы водоподготовки бассейна

6. Разработка структуры САПР водоподготовки плавательных бассейнов

Для разработки системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов, целесообразной является разработка структурно-функциональной схемы работы программы (рис. 4).

Рис.4. Структурно-функциональная схема работы программы

С помощью разработанной структурно-функциональной схемы можно показать взаимодействие модулей разрабатываемого программного обеспечения.

Из данной схемы видно, что разработанная САПР состоит из следующих модулей:

1) управляющий модуль;

2) расчетный модуль, состоящий из:

• модуля расчета рециркуляции системы;

• модуля расчета фильтров;

• модуля расчета объема балансного резервуара;

• модуля расчета мощности теплообменника;

• модуля расчета дозирования флокулянта;

• модуля дозирования дезинфицирующего раствора;

• модуля расчета основных трубопроводов;

3) модуль работы с SQL Server, состоящий из:

• модуля работы с API SQL Server;

• модуля чтения данных из таблиц базы данных;

• модуля выполнения запроса;

4) модуль работы с СУБД SQL Server, включающий:

• модуль базы данных оборудования;

5) модуль работы с Autodesk Inventor, состоящий из:

• модуль ввода данных для параметризации 3D-модели;

• модуль ввода данных для соответствующего блока параметризации;

• модуля работы с API Autodesk Inventor;

• модуля работы перестроения 3D модели;

• модуля работы перестроения 3D сборки.

Управляющий модуль САПР водоподготовки плавательных бассейнов является главным модулем системы. Он контролирует работу всех модулей, входящих в состав САПР.

После ввода данных управляющий модуль подает управляющее воздействие на расчетный модуль.

В расчетном модуле его составляющие модули передают исходную и выходную информацию между собой.

Модуль работы с СУБД отправляет запрос напрямую СУБД и получает извлеченные из БД данные. Данные передаются из модуля работы с SQL Server.

Через управляющий модуль проходят все управляющие воздействия, тем самым, данный модуль всегда производит контроль работы системы автоматизированного проектирования.

7. Проработка алгоритмов работы САПР водоподготовки плавательных бассейнов

Основа для разработки программного обеспечения - написание алгоритмов функционирования модулей программы.

Алгоритм - набор инструкций, описывающих порядок действий исполнителя для достижения результата решения задачи за конечное число действий. [2]

В ходе работы по проектированию системы автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов был разработан алгоритм функционирования программы.

Алгоритм включает в себя весь ход работы программы, начиная с ее запуска и заканчивая закрытием.

Так как САПР водоподготовки плавательных бассейнов работает с базами данных SQL, находящихся под управлением СУБД целесообразно разработать алгоритм взаимодействия с СУБД (рис. 5).

Исходными данными для работы алгоритма является наименование базы данных и хранящихся в ней таблиц.

На первом этапе производится попытка подключения к базе данных. Если не удалось открыть базу данных, то выводится сообщение об ошибке.

Если удалось открыть базу данных, то производится передача расчетных данных и выполнение запроса для подбора каждого из оборудований. После выполнения запроса результат ответа от СУБД сохраняется и выводится в информационную таблицу.

Последним шагом является закрытие подключения к базе данных.

Реализация подключения к SQL Server в среде разработки Visual Studio 2017 представлена на рисунке 6.

8. Краткая аннотация САПР водоподготовки плавательных бассейнов

Разработанный программный комплекс «Система автоматизированного проектирования водоподготовки плавательных бассейнов» предназначена для автоматизации расчетов и проектирования чаш бассейнов в компаниях, занимающихся проектированием систем водоподготовки.

Результатом работы данной САПР является автоматизация расчетов для системы водоподготовки, подбор необходимого оборудования и построение 3D модели чаши бассейна.

Разработанная САПР позволяет производить расчеты, подбирать необходимое оборудование и строить 3D модель чаши бассейна, за считанные минуты, тем самым ускоряя процесс проектирования систем водоподготовки плавательных бассейнов.

Рис.5. Алгоритм взаимодействия с базой данных SQL

private asyrc void buttonPP_Clkk(objert sender, EventArgs e) // подбор центробежных насосов {

string connectionString = @"Data Source=DESKTOP-D271RQH;Initial Catalog=06opyflpBaHHejIntegrated Security=True"; // подключение к SQL Server sqlConnection = пей SqlConnection(connectionString); // создание нового подключения await sqlConnection.OpenAsyncQ; // асинхронное подключение к 6д SqlDataReader sqlReader = null; // обнуление чтения БД

SqlCoimand command = new SqlComandf'IF 0Поток>=27 Select top 1 * from Maxim WHERE " +

"[Поток при 14 н.в.с., мг/ч]>@Поток ELSE Select top 1 * from [Victoria Plus] WHERE [Поток при 14 м.в.с., м!/ч]>^Лоток", sqlConnection); // выполнение запроса comtiand.Parameters.Add("gn0T0K", SqlDbType.Int, 255).Value = Q; // передача рассчитаного потока в запрос]

Рис.6. Подключение к SQL Server в среде разработки Visual Studio 2017

Данная САПР имеет простой и доступный пользовательский интерфейс, поэтому не требуется дополнительных затрат времени на изучение данного продукта.

После запуска программы должно появиться главное окно ввода исходных данных (рис. 7).

4 САПР водоподготоки ппавлтечьнык бассейнов — Э X

Основиыг pj<iггы Подбор цгатро&млъи и.

Dajtof фя-tbrfDB По J iop уju¡ i раф ныл а Пибер тгплоо4чпии,1 По лбар viruponai ргвл luich Пос трмшн

П |ащздь lípiiii води, А =

Объем бксгйю, V -

Кмикти фнльгрив, g -Скорость фн итрзаян, Vf ■ Количество п acof он, ni =

T*un«-paiypi воды поив IF M ЛИ С) снстеч Ы BIHOTUIIÍKHi, TI -

Hmówjrmh кчяррл>ря юли в (зп«1н«, Т2 = Время полного всдоооченд. I = >Jf,lUU !«В.1НЧ1ЖТЬ волы. С -Пат ери тепла в час, Z =

lIpitaiTtnutCTi первичного вагрепэ воли r íwf*liií,T = Нн0№Д1чзя коиврпрзпня флокуляита в воле, Сфлок _ Концентрация флвктляпа в товарном продукте, I флок = Bnmiojiuu кинисн i рлини дешнфиинр) ювно раствора , Сдн -Концентрация де 1ннфвцнр> юще>о раствор» В товарном продукте, La« = Скорость течения воды в тру&оароводе во всасывающей ч л ни pj iH -Скорость течежня волы в трубопровод« в напорной магистрали -

мяч;

Вт ч

ЛЛи* H

л/м» %

Рис.7. Главное окно САПР водоподготовки плавательных бассейнов

После ввода всех исходных данных необходимо перейти на следующую вкладку «Основные расчеты» (рис. 8).

САПР водоподготовхи тавательньи бассейнов

В ПОД ИСШДКШ .lJMHhll Основные расчеты ЦцЦ UrJtTpöiiAHbtl UlMOt Oubf t*ttt Трои Doj(4p \ ,1b Ipá^riv.lFE i П*лбвр 1С1,1М(ч«ШШ Подбор МТМрОИЛГ fTBÍIf Лей ПоСТрФПШс 1UUI ítCCtlU

Расчет репвркуляпнн системы

Расчет филы ров

Расчет ооьема балансного

Расчет мощности

Расчет дозирования флоьч.и

Расчет я зешфяптрчошего раствора

Расчет основных трубопроводов системы реинрьл днинн

Рис.8. Основные расчеты

После расчета основных параметров системы водоподготовки бассейна необходимо произвести подбор оборудований. Подбор оборудования начинается с подбора насосов. Для

этого нужно перейти на следующую вкладку «подбор центробежных насосов» и выбрать любой насос для отображения необходимой информации (рис. 9).

САПР вплоподгото»о< плавательных бассейнов Ввод «сходны! jjRHBLi Освеыше расчеты Подбор тпрЛглвт м<о<е» фильтров Подбор таырафаодга Подбор

теп.нй^мс'шшк* Подбор мев ipo«nr pt ы i вас i Петре«tut •

Центробежные насосы

Насосы выбиранием из условия обеспечения расчетного пнркуля и ионного расхода (Q), при обеспеченном напоре не менее 14 Meipoe.

Расчетный анркгляпио!

н расход = 52 м*/ч

® Hatoí Victoria Plus О Насос Maxim 2.860 Мши«

Прочный короле с легкооткрываемон крышкой гаш Бестиюсть благодаря резиновым опора»!.

Защита jbhi а геля IP - 55.Кор1Нлка сетчатого фильтра большой емкости. Производительность приведена при иалоре S м для 1 ' 3 Jl.t., 1/2 л.с.в напоре 10 v

3 ■ 4 л.с.н более.

Проишолнтелъность — 3000 об ! мин.

Nulilit подходит ни морской воды 3.004 об I мин.

л Мша МММ». к™.™ it. В Поток при 14 нше.^/ч

» ^3*77« Victoria Phil 0,76 — 1 W400 11

г 3*77* Vltttril Flui 1,1 кВт 230400 14

3 3Í77Í VtaarU PLai 1,46 _ : Î30.'40Q 18

4 мтю Victoria Pirn« 2Л кВт 3 130-400 г?

•

dajolfinnck OwmiHMt

A|rnoo.i UajF-tk и-«..- Поток при 14 v»c,

► ИМИ UnaSiu. в,*_ S3 i

•

1 1

Рис.9. Подбор центробежных насосов

После подбора рециркуляционных насосов, необходимо перейти на следующие вкладки для последовательного подбора необходимого оборудования, а именно: подбор фильтров, подбор ультрафиолета, подбор теплообменника и подбор электронагревателей.

Для построения 3D модели чаши бассейна необходимо перейти на последнюю вкладку «построение чаши бассейна». После перехода на данную вкладку выводится поле ввода исходных данных для изменения основного эскиза чаши и дополнительных параметров (рис. 10).

■tf САПР водоподготовки

Ввод неходких л:

Основные расчеты Подбор иентробежнъп к

Подбор фильтров Подборультрафиолет! Подбор теплообмен

Подбор электронагревателей Построение чаши бассейна

Параметры для построения чаши бассейна I Основные параметры чаши бассейна

О Параметры для создания отверстий под форсунки подачи воды С Параметры для создания отверстий пол форсунки пылесоса С Параметры для создания опорных колонн С Параметры для создания отверстий под форсунки перелива

Рис.10. Основные расчеты

Заключение

Данная разработка является инновационной и не имеет аналогов на рынке проектирования плавательных бассейнов. На данном этапе производится доработка функционирования программы, а также внедрение разработанной САПР в компанию АО «АСТРАЛ СНГ», одной из отраслью которой является проектирование плавательных бассейнов.

Список литературы:

1. SQL - Википедия [Электронный ресурс]. -Электрон. текстовые, граф. дан. - 2001- . - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/SQL, свободный. -Загл. с экрана. - Яз. рус., англ.

2. Официальный сайт «Аркулятор» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.interpro.dp.ua.

3. Мещерякова, П.С. Проектирование бассейнов: без права на ошибку // Строительство и эксплуатация спортивных сооружений, 6 (53), 22 июня 2010, стр. 2025 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://bmsi.ru/doc/fe791a44-4c50-4fff-b08d-d190bc3f85ca .

4. Математическое программирование: учебное пособие. 5-е изд., стереотип / В.Г. Карманов. М.: Физматлит, 2004. 264 с.

5. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования [Текст] : учеб. пособие для вузов / И.П. Норенков. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с. ; ил.

6. Свами М., Тхуласираман К., Графы, сети и алгоритмы. М.: Мир, 1984. 454 с.

7. Шкаберин ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения [Текст]. Введ. 199201-01. - М. : Изд-во стандартов, cop. 1990. - 14

References:

1. SQL - Wikipedia [Electronic resource]. - Electron. text, graph. Dan. - 2001-. - Access mode: http://ru.wikipedia.org/wiki/SQL, free. - Title from the screen. - Yaz. rus

2. Official site "Arculator" [Electronic resource]. - Access mode: http://www.interpro.dp.ua.

3. P Meshcheryakova, S. Basin design: without the right to make a mistake // Construction and operation of sports facilities, 6 (53), June 22, 2010, pp. 20-25 [Electronic resource]. - Access mode: http://bmsi.ru/doc/fe791a44-4c50-4fff-b08d-d190bc3f85ca.

4. Mathematical programming: study guide. 5th ed., Stereotype / VG Pockets. M .: Fizmatlit, 2004. 264 p.

5. Norenkov, I.P. Fundamentals of computer-aided design [Text]: studies. manual for universities / I.P. Norenkov. -Ed. 2nd, Pererab. and add. - M.: Publishing House of Moscow State Technical University. N.E. Bauman, 2002.

- 336 p. ; silt

6. Swami M., Tkhulasiraman K., Graphs, networks and algorithms. M .: Mir, 1984. 454 p.

7. Shkaberin GOST 34.003-90 Information technology. Set of standards for automated systems. Automated systems. Terms and definitions [Text]. Enter 1992-01-01.

- M.: Standards Publishing House, cop. 1990. - 14

Статья поступила в редколлегию 18.02.19. Рецензент: д.т.н., доцент Брянского государственного технического университета

Петрешин Д. И. Статья принята к публикации 27.03.19.

Сведения об авторах:

Игнатьев Сергей Сергеевич

Студент 2 курса магистратуры БГТУ

Тел.: +7 (999) 7053386

E-mail: signatiew9019@gmail.com

Аверченков Андрей Владимирович

д.т.н., доцент

Заведующий кафедрой «Компьютерные технологии и системы»

Тел..: +7 (4832) 58-83-62 E-mail: mahar@mail.ru

Information about authors:

Ignatiev Sergey Sergeevich

2nd year student of the BSTU graduate school

Tel.: +7 (999) 705 33 86

E-mail: signatiew9019@gmail.com

Averchenkov Andrey Vladimirovich

Doctor of Technical Sciences, Associate Professor Head of the department "Computer technology and systems"

Tel.: (4832) 58-83-62 E-mail: mahar@mail.ru