АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИЗ ЗАДАЧ И ПРОБЛЕМ КНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ 9
1.1 Задача контроля качества функционирования системы отопления
зданий с использованием сенсорных сетей 9
1.2 Обзор литературы 10
1.3 Постановка цели и задач исследования 13
2 МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЯ
НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ 15
2.1 Модель температурного режима помещений 15
2.2 Модель температурного режима помещения с учетом неизмеряемых
возмущений с неизвестными режимами действия 23
2.3 Контроль температурного режима помещения на основе нейронных
сетей 25
3 ОБЗОР СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЙ ЗДАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕНСОРНЫХ СЕТЕЙ 39
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЙ 45
4.1 Экспериментальные исследования модели температурного состояния помещений здания на основе основных факторов оказывающих влияние .... 45
4.2 Экспериментальные исследования модели температурного состояния помещений здания на основе основных и дополнительных факторов
оказывающих влияние 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
Перечень сокращений 63
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 64
ПРИЛОЖЕНИЕ A 74
Текст программы реализации искусственной нейронной сети на языке
Python 74
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 748
Схемы и чертежи 748
На сегодняшний день развитие систем теплоснабжения являются перспективным направлением и имеет большой потенциал. Развитие систем теплоснабжения влечёт за собой сбережение энергоресурсов. Наиболее рациональное решение энергосбережения имеет больший экономический эффект.
Большинство систем энергосбережения основаны на автоматизированных системах с "простыми" алгоритмами, где начальные условия и основные показатели задает человек(оператор). Например, достаточно часто при управлении тепловым режимом зданий по температурному графику для соблюдения требуемых температур помещений инженеры управляющих компаний экспериментально подбирают значения температуры подаваемого теплоносителя для указанных в графике температур наружного воздуха. Наша задача состоит в том, чтобы выполнить подготовительные работы для разработки передовой автоматизированной системы теплоснабжения здания - выполнить автоматизированный контроль температурного состояния помещений зданий на основе режимных карт.
В настоящее время, на эту проблему всё более часто обращают внимание. Так как в связи с развитием технологий появились новые возможности по реализации автоматизированных систем теплоснабжения. Опираясь на опыт других людей, выполним поставленную цель - построим модель температурного режима помещений здания с учетом наличия различных возмущающих воздействий при ограниченном количестве информации о степени влияния возмущающих воздействий. Для достижения поставленной цели требуется выполнить следующие задачи: проанализировать систему мониторинга основного параметра температурного режима - температуры помещения; создать модель температурного режима помещения, учитывающую наличие различных возмущающих воздействий, реализовать алгоритм сбора и обработки данных температурного режима здания.
Внедрение современных технологий, автоматизация
теплоснабжения имеет большую актуальность. В основе разработок автоматизированных систем теплоснабжения лежат исследования, направленные на повышение точности определения степени влияния факторов, оказывающих воздействие на температуру внутри помещения, для дальнейшего повышения точности управления температурным режима помещений.
В работе представлен вариант реализации автоматизированной системы контроля температурным режимом помещений здания с помощью сенсорной сети. Разработан алгоритм для реализации автоматизации идентификации температурного состояния помещений зданий на основе режимных карт. Построена модель температурного режима помещений на основе данных собранных с помощью использования сенсорной сети, о режимных характеристиках помещений и других особенностей здания, влияющих на режимные характеристики помещений. Выполнены экспериментальные исследования на реальном объекте. Обзор существующих материалов по данной тематике свидетельствует об актуальности работы.
Предложенный алгоритм готов к практическому применению. Обобщенный ход действий для автоматизации идентификации температурного состояния помещений состоит из 4-х действий:
1) сбор данных с помощью сенсорной сети;
2) построение модели температурного режима помещения на основе основных факторов оказывающих влияние;
3) обработка данных с помощью нейросети, для нахождения времени воздействия дополнительных факторов;
4) если обнаружено действие дополнительных факторов, то включение дополнительных факторов в модель температурного режима помещения и последующая их идентификация.
Предложенная модель позволяет идентифицировать температурный режим помещений на основании режимных характеристик, учитывающих расписание действия инсоляции и внутренних теплопоступлений, недоступных для непосредственного измерения. Применение индикаторных функций позволяет выполнять оценку степени воздействия этих возмущений на температуру воздуха
в помещении. При этом в модели учтено влияние температуры наружного воздуха по 2 канала: при тепловых потерях через ограждающие конструкции и при инфильтрации. Кроме того, в модели учитываются динамические характеристики протекающих тепловых процессов.
Также выявлена необходимость извлечения линейной составляющей зависимости температуры теплоносителя от температуры наружного воздуха для идентификации температурного режима помещений, особенно в случае применения управления по температурному графику с использованием контроллеров погодного регулирования.
Полученная точность прогноза температуры воздуха в помещениях (0,03 °С), что менее чем 5%. Анализ статистических показателей результатов
моделирования свидетельствуют о высокой точности предложенной модели, что позволяет применять её в системах управления отоплением зданий, в том числе с использованием MPC-регуляторов.
