CC BY
73
УДК 681.5.015.23:658.264
В О. ЖЕЛеНКО, Н.В. ЛОЖЕЧН1КОВА
Одеський нацюнальний полггехшчний ушверситет
УДОСКОНАЛЕННЯ АВТОМАТИЧНО! СИСТЕМИ РЕГУЛЮВАННЯ М1КРОКЛ1МАТУ В ПРИМ1ЩЕНН1
Суттевий вплив на стан оргатзму пращвника, його працездаттсть чинить мгкроклшат (метеорологгчт умови) у виробничих примщеннях, nid яким розумтть умови внутршнього середовища цих примщень, що впливають на тепловий обмт працюючих з оточенням. Всесвтня оргатзащя здоров 'я (ВОЗ) ставить досить жорстт вимоги до додержання нормованих показниюв мжроклтату у виробничих примщеннях. Найбшьша увага придШеться додержанню у виробничому nримiщеннi показниюв температурного режиму. Не дотримання nараметрiв повтряного середовища у виробничому примщенш призводить до негативних явищ, як мають вплив на самопочуття i здоров'я працюючих: сонливкть, швидка втомлюванкть, роздратоватсть, послаблення шунтету i т.д. Це, в свою чергу, негативно впливае на продуктивтсть пращ як окремого робтника, так i всього тдприемства в цшому.
Впровадження системи автоматизовано'1' niдтримки оптимального мжро^мату, яка б функцюнувала на базi вiдnовiдного программного забезпечення, дозволить контролювати i регулювати змти температурних nараметрiв мжро^мату у виробничому nримiщеннi.
У статтi розглянуто систему автоматизовано'1 niдтримки оптимального мжро^мату виробничого nримiщення, головним завданням яко'1 е тдтримка заданих nараметрiв мжро^мату у нормованих межах. В якостi основного параметра мжро^мату прийнята температура повтря. Запропонована система е замкнутою системою i виконуе тформацшну, управляючу та доnомiжну функци. Зокрема, у статтi запропонований алгоритм роботи даноi системи, який включае в себе два блоки: блок проектування та, власне, саму систему оптим1зацИ мжро^мату виробничого nримiщення. Блок проектування призначений для видачi рекомендацш щодо встановлення у заданому nросторi кiлькостi кондицiонерiв. Результати роботи е основою для подальшо'1'розробки програмного забезпечення для системи автоматизовано'1' niдтримки оптимального мжро^мату виробничого примщення, за допомогою якого система без втручання людини сама забезпечуватиме показники nараметрiв мжро^мату у нормованих межах.
Ключовi слова: система, мжро^мат, температура, температурний режим, управляючий вплив, програмне забезпечення, алгоритм, виробниче примщення..
В.А. ЖЕЛЕНКО, Н.В. ЛОЖЕЧНИКОВА
Одесский национальный политехнический университет
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИИ
Существенное влияние на состояние организма работника, его работоспособность оказывает микроклимат (метеорологические условия) в производственных помещениях, под которым понимают условия внутренней среды этих помещений, влияющие на тепловой обмен работающих с окружением. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) ставит достаточно жесткие требования к соблюдению нормируемых показателей микроклимата в производственных помещениях. Наибольшее внимание уделяется соблюдению в производственном помещении показателей температурного режима. Несоблюдение параметров воздушной среды в производственном помещении приводит к негативным явлениям, которые влияют на самочувствие и здоровье работающих: сонливость, быстрая утомляемость, раздражительность, ослабление иммунитета и т.д. Это, в свою очередь, негативно влияет на производительность труда как отдельного рабочего, так и всего предприятия в целом.
Внедрение системы автоматизированной поддержки оптимального микроклимата, которая функционировала на базе соответствующего программного обеспечения, позволит контролировать и регулировать изменения температурных параметров микроклимата в производственном помещении.
В статье рассмотрена система автоматизированной поддержки оптимального микроклимата производственного помещения, главной задачей которой является поддержание заданных параметров микроклимата в нормированных пределах. В качестве основного параметра микроклимата принята температура воздуха. Предложенная система является замкнутой системой и выполняет информационную, управляющую и вспомогательную функции. В частности, в статье предложен алгоритм работы данной системы, который включает в себя два блока: блок проектирования и, собственно, саму систему оптимизации микроклимата производственного помещения. Блок проектирования предназначен для выдачи рекомендаций по установлению в заданном пространстве
количества кондиционеров. Результаты работы являются основой для дальнейшей разработки программного обеспечения для системы автоматизированной поддержки оптимального микроклимата производственного помещения, с помощью которого система без вмешательства человека сможет обеспечивать показатели параметров микроклимата в нормированных пределах.
Ключевые слова: система, микроклимат, температура, температурный режим, управляющее влияние, программное обеспечение, алгоритм, производственное помещение.
V.O. ZHELENKO, N.V. LOZHECHNIKOVA
Odessa National Polytechnic University
IMPROVEMENT OF THE AUTOMATIC SYSTEM OF REGULATION OF MICROCLIMATE
IN LOCATION
Significant influence on the worker, his ability to work is microclimate (meteorological conditions) in the production premises, which is understood by the conditions of the internal environment of these premises, affecting the heat exchange of working with the environment. The World Health Organization (WHO) is imposing rather stringent requirements for observing the normalized microclimate in production facilities. The greatest attention is paid to keeping the temperature conditions in the production premises. Failure to comply with the parameters of the air environment in the production premises leads to negative phenomena that have an effect on the health and well-being of workers: drowsiness, rapid fatigability, irritability, weakening of immunity, etc. This in turn negatively affects the productivity of labor as an individual worker and the entire enterprise as a whole.
The introduction of an automated support system for an optimal microclimate, which would function on the basis of the corresponding software, will allow to control and regulate changes in the temperature parameters of the microclimate in the production premises.
The automatic system for support of optimum microclimate at industrial area is described in this article. Principal task of system is support of optimum parameters in standardized limit. Temperature is a primary parameter of air. Proposed is the closed system, which realizes the information, control and auxiliary functions. The order of work of system is presented in this article. System consists of two block: block ofproject and system of optimum of microclimate at industrial area. Block ofproject gives recommendations for number of conditioners, which it is necessary to put at industrial area. Results of work are base for further elaboration ofprogram security for system for support of optimum microclimate at industrial area.
Keywords: system, microclimate, temperature, temperature regime, control influence, order of work, industrial area.
Постановка проблеми
Суттевий вплив на стан оргашзму пращвника, його працездаттсть чинить мшроктмат (метеоролопчн умови) у виробничих примщеннях, тд яким розумшть умови внутршнього середовища цих примщень, що впливають на тепловий обмш працюючих з оточенням. Всесвгтня оргатзащя здоров'я (ВОЗ) ставить досить жорстк вимоги до додержання нормованих показнишв мшроктмату у виробничих примщеннях. Найбшьша увага придшяеться додержанню у виробничому примщенш показниюв температурного режиму. Значення цих параметров повпряного середовища робочого примщення визначаються Саштарними Нормами Укра!ни [1]. Не дотримання параметрiв повпряного середовища у виробничому примщенш призводить до негативних явищ, яю мають вплив на самопочуття i здоров'я працюючих: сонливють, швидка втомлюванiсть, роздратоватсть, послаблення iмунiтету i т.д. Це, в свою чергу, негативно впливае на продуктивтсть пращ як окремого робиника, так i всього шдприемства в цшому [2]. Зниження негативного впливу мшроктмату у виробничому примщенш можна досягти за рахунок вжиття таких заходав: впровадження рацiоналъних технолопчних процесiв; мехатзацп та автоматизаци виробничих процесiв; захист пращвнишв рiзними видами екранiв; рацюнальна теплова iзоляцiя устаткування; рацiоналъне розмщення устаткування; впровадження системи автоматизованого забезпечення оптимального мшроктмату виробничого примiщення [3].
Впровадження системи автоматизовано! пiдтримки оптимального мшроктмату, яка б функцiонувала на базi вiдповiдного програмного забезпечення, дозволить контролювати i регулювати змiни температурних параметрiв мiкроклiмату у виробничому примщенш.
Анат останшх досл1джень i публшацш
Постiйно зростаюча тенденцiя до подорожчання енергоресурсiв призводить до необхiдностi зниження енергоспоживання, тобто до економи енергоресурав. З точки зору виробничих примщень, впровадження систем мшроктмату необхiдне для оргашзацп комфортних умов перебування суб'екпв i економного використання енергоресурсiв [4].
Питаннями розробки систем забезпечення мжроммату у виробничих примiщеннях займаються багато вчених, серед яких можна видшити I.I. Мартиненко, В.П. Машевського, В.М. Писаренко. В основному, в роботах по забезпеченню комфортних умов на робочих мюцях розглядаються i дослвджуються системи, як1 направленi на шдтримку нормованих показникiв таких параметрiв
мшроммату як температура i волопсть в примщенш. Контроль температури i вологосп у системах автоматизованого управлшня мшроктматом вщбуваеться за допомогою датчикiв температури i вологосп, сигнал вщ яких передаеться на пристрiй управлiння, який в свою чергу видае вiдповiднi управляючi сигнали на виконавчi пристро1 [5]. В якосп виконавчих пристро1'в використовуються для забезпечення температурного режиму кондицюнери. Зазначимо, що питаниям забезпечення нормованих показнишв мжроктмату у виробничих примщеннях з допомогою ввдповщного програмного забезпечення присвячена порiвняно невелика кiлькiсть наукових робп, що обумовлюе актуальнiсть дано1 статтi.
Мета дослiдження
На основi результатiв дослвдження систем автоматизованого управлшня температурним режимом розробити програмне та шформацшне забезпечення для системи автоматизовано! щдтримки оптимальних параметрiв мiкроклiмату у виробничому примщенш, яке дозволило би виробляти i реалiзувати управляючi впливи на засоби забезпечення мiкроклiмату у ввдповщносп з прийнятими критерiями управлшня, в якосп яких використовуеться температура i концентращя вологостi в примщенш.
Викладення основного матерiалу дослiдження
Сучасш системи забезпечення мiкроклiмату виробничих примщень неможливо уявити без систем автоматизованого управлшня. Застосовуючи САУ можливо оптимiзувати роботу клiматичного обладнання, знижуючи витрати на експлуатацiю, наприклад, за рахунок зменшення енергоспоживання.
Необхiднiсть зниження енергоспоживання також обумовлена постшно зростаючою тенденщею до подорожчання, i, як наслвдок, економiï енергоресурсiв. У системах забезпечення мжроктмату примiщень, як результат, виникае необхщшсть використання сучасного енергозберiгаючого обладнання та проведення рiзних органiзацiйних заходiв.
З точки зору органiзацiï енергозбершаючих заходiв можна видiлити кероваиi процеси автоматичного регулювання температури в залежносп вiд часу доби, дня тижня, переривчастого опалення i т. д. Використання сучасного енергозберiгаючого обладнання е невщ'емною вимогою при органiзацiï систем автоматичного регулювання мiкроклiмату, що, в свою чергу, дозволяе забезпечити необхвдний i точний рiвень регулювання, наприклад, температури i вологосп повiтря.
Система автоматизованого забезпечення оптимального мшроктмату виробничого примiщения повинна виконувати такi функци: iнформацiйну, управляючу, допомгжну. Iнформацiйна функ^ системи полягае у зборi, збершанш i видачi шформаци про стан параметрiв повiтряного середовища виробничого примщення. Робочою зоною е проспр висотою два метри ввд рiвня шдлоги або площадки, на якiй знаходяться робочi мiсця. Вмiст управляючоï функци е розробка рiшень i реалiзацiя управляючих впливiв на технiчнi засоби забезпечення параметрiв мiкроклiмату. До управляючих функцш системи вiдносяться [6] :
- визначення рацiонального режиму проведення регулювання параметрiв мiкроклiмату;
- формування i передача на входи виконуючих пристро1'в управляючих впливiв, якi забезпечують реалiзацiю обраного режиму.
До допомiжних функцiй ввдносяться так1, якi забезпечують виршення внутрiшньо системних задач i призначенш для забезпечення власного функцюнування (забезпечення заданого алгоритму функцiонування, контроль стану тощо). Система автоматизоваиого забезпечення оптимального мжроктмату виробничого примiщения з урахуванням функцiональних вимог складаеться з двох модулiв: проектування i, власне, самоï системи (рис. 1).
Модуль проектування вiдповiдае за розрахунок шлькосп кондицiонерiв, якi необхвдно встановити у заданому примiщеннi або робочiй зош. Вхвдними параметрами у цьому блощ е геометричнi параметри примiщения (А - ширина, м; В - довжина, м). Вихщною iнформацiею блоку проектування е шльюсть кондицiонерiв N.
Вимiрювальний блок вiдповiдае за вимiрювання параметрiв мiкроклiмату виробничого примiщення. 1нформащя тут отримуеться ввд вимiрювальних пристро1'в: температура вимiрюеться за допомогою датчиков температури. Iнформацiя з вимiрювального блоку надходить на блок управлiния, який видае управляючi сигнали на блок виконання. До блоку виконання ввдноситься кондицiонер повiтря.
Система автоматизоваиого забезпечення оптимального мжроктмату виробничого примiщення функцюнуе на базi програмного та шформацшного забезпечення [7]. Програмне та шформацшне забезпечення системи являе собою комплекс взаемопов'язаних програмних засоб1в, як1 повинш забезпечувати у вщповщгосп з вимогами, автоматичне виршення задач збору шформаци, ïï первинно1' обробки у форм^ зручнiй для реестраци, виробiтки управляючих вплив1в [8].
Програмне забезпечення системи автоматизованого забезпечення оптимального мшроктмату виробничого примщення реалзуе такi основнi функци:
- аиалiз i обробка шформаци про геометричш розмiри виробничого примщення;
- видача рекомендацiй про кшьшсть встановлених кондицiонерiв;
- введення шформаци ввд датчика температури повiтря;
- аналiз i обробка введено! шформацп;
- забезпечення спецiальними програмами необхвдне надходження тепла ввд прилащв опалення для пiдтримки заданого режиму мжроктмату;
- зв'язок користувача з системою збору i обробки шформацп;
- прийняття рiшень по заданому алгоритму;
- виввд управляючих впливш в канал управлшня;
- вивщ поввдомлення на дисплей термiналу;
- оргашзащя дiалогу з оператором [9].
Модуль А
В
В^р кшькосп кондицюнерiв
N
_______зл_______
Система
Рис. 1. Функцюнальна схема системи
На рис. 2 наведений алгоритм визначення кшькосп кондицiонерiв, як необхiдно встановити у заданому примщенш або робочш зонi, а на рис. 3 - алгоритм функцюнування системи автоматизованого забезпечення оптимального мшроктмату виробничого примiщення у виглядi блок-схеми. Вибiр кшькосл кондищонерш вщбувасться за таким алгоритмом.
Рис. 2. Блок-схема модулю проектування
Поточт значення геометричних розмiрiв порiвнюються з табличними величинами.
Biдпoвiднo дo oтpимaниx pезyльтaтiв poзpaxyнкy здшснюеться видача pекoмендaцiй щoдo кiлькoстi кoндицioнеpiв задаш1' сили, якi неoбxiднo встaнoвити y зaдaнoмy пpимiщеннi aбo poбoчiй зoнi.
Aлгopитм фyнкцioнyвaння системи aвтoмaтизoвaнoгo забезпечення oптимaльнoгo мiкpoклiмaтy мiститься y шс^птому.
Рис. 3. Блок-схема системи
Спoчaткy визначаються нopмoвaнi пoкaзники темпеpaтypи poбoчoгo пpимiщення. Дaлi цi шказники пopiвнюються з пoтoчними значеннями темпеpaтypи, якi нaдiйшли вiд вимipювaльниx пpилaдiв.
В зaлежнoстi вiд oтpимaниx pезyльтaтiв пopiвняння блoк yпpaвлiння видае yпpaвляючий вплив: включити (y paßi зниження темпеpaтypи нижче дoпyстимoï) aбo виключити кoндицioнеp (y paзi пiдвищення темпеpaтypи вище дoпyстимoï).
Пoтoчний стан пapaметpiв мiкpoклiмaтy i викoнaвчиx пpилaдiв (вкл./викл.) фiксyeться на тaблo.
Пoдaльшим кpoкoм y poзpoбцi системи aвтoмaтизoвaнoгo забезпечення нopмoвaниx пoкaзникiв мiкpoклiмaтy y виpoбничoмy пpимiщеннi aбo poбoчiй зoнi е poзpoбкa пpoгpaмнoгo забезпечення вiдпoвiднo дo зaпpoпoнoвaнoгo aлгopитмy.
Для poзpoбки ^orpa^oro забезпечення вибpaнo сеpедoвище poзpoбки Delphi 7. Delphi пpедстaвляe сoбoю aктyaльнy i легкy y викopистaннi ^orpaHy, яка неoбxiднa для генеpaцiï aвтoнoмниx пpoгpaм rpaфiчнoro iнтеpфейсy. Delphi е пеpшoю мoвoю пporpaмyвaння яка зaбезпечye знищення бap'epy мiж дoдaткaми кoмплекснoro та спpoщенoro xapaктеpy y викopистaннi [1G].
Висновки
Сyттeвий вплив на стан opraнiзмy пpaцiвникa, йoro пpaцездaтнiсть чинить мiкpoклiмaт (метеopoлoriчнi yмoви) y виpoбничиx пpимiщенняx, пiд яким poзyмiють yмoви внyтpiшньoro сеpедoвищa циx ^имщень, щo впливають на теплoвий oбмiн пpaцюючиx з oтoченням. Цi yмoви визначаються пoeднaнням темпеpaтypи, вiднoснoï вoлoroстi та швидкoстi pyxy пoвiтpя, темпеpaтypи пoвеpxoнь, щo oтoчyють людину, та штенсившсп теплoвoro (iнфpaчеpвoнoro) oпpoмiнення.
Hopмaльний пеpебir фiзioлoriчниx пpoцесiв, а oтже, i xopoше сaмoпoчyття мoжливе лише тод^ кoли теплo, щo видшяеться opraнiзмoм людини, пoстiйнo вiдвoдиться в нав^лиш^ сеpедoвище. Мiкpoклiмaтичнi yмoви, яш зaбезпечyють цей пpoцес, вважаються най^ащими.
Зaпpoпoнoвaний y стaгтi aлropитм фyнкцioнyвaння aвтoмaтизoвaнoï системи забезпечення oптимaльниx
параметр1в мшроктмату у виробничому примщенш або робочш зош дозволяе шдгримувати температурю показники повпря в межах, визначених Державним Саттарними Нормами. Особливкть запрошновано! системи дае можливкть регулювання температурних показник1в.
Автоматизована система забезпечення оптимальних параметр1в мшроктмату являе собою замкнуту систему, тобто вона включае в себе вимрювання вказаних параметр1в повпряного середовища, в залежносп вщ результапв вишрювання вщбуваеться видача управляючих вплив1в на виконавч пристро!, як1 забезпечують вщповщний температурний режим. Представлений алгоритм е основою для подальшо! розробки програмного забезпечення для дано! системи.
Список використаноТ л^ератури
1. Санитарно-гигиенические нормы допустимых уровней ионизации воздуха. Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений»: СанПиН 22.2.4.1294-03. -[Введен в действие от 2003. 15.06]. - М.: Минюст РФ, 2003. - 10 с.
2. Саниарш норми м1крокл1мату виробничих примщень: ДСН 3.3.6.042-99. - [Чинний в1д 01.12.99]. - К.: МОЗ Укра!ни, 1999. - 10 с.
3. Ананьев В.А. Системи вентиляции и кондиционирования. Теория и практика / В.А. Ананьев и др. -М.:£вроклимат, 2001. - 416 с.
4. Пособие по проектированию учреждений здравоохранения (кСНиП 2.08.02-89).- М.: ГипроНИИздрава, 1990. - 65 с.
5. Бондарь Е.С. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха / Е.С. Бондарь, А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов, Г.В. Нимич. - Киев: Аванпост-Прим, 2005. - 560 с.
6. Краснов Ю.С. Системи вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию, эксплуатации и наладке / Ю.С. Краснов, А.П. Борисоглебська, А.В. Антипов. - М.: Термокул, 2004. -373 с.
7. Конох И.С. Разработка и исследование интеллектуальной системы регулирования параметров микроклимата помещения / И.С. Конох, И.С. Гула, С.В. Сукач // Электромеханические и энергосберегающие системы. - 2010. - №3 (11). - С. 80-85.
8. Мансуров Р.Ш. Экспериментальное исследование переходных процессов в системах обеспечения микроклимата / Р.Ш. Мансуров // Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции: Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции (г. Москва, 10-12 октября 2011 г.). -Москва: МГСУ, 2011. - С. 382-387.
9. Кувшинов Ю.Я. Динамические свойства помещения с регулируемой температурой воздуха / Ю.Я. Кувшинов // Известия вузов. Строительство и архитектура. - 1993. - № 4. - С. 201-210.
10. Управление микроклиматом [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.soliton.com.ua/pr/MA-2009-Feb-Produalsmall.pdf.
