Алгоритм сценарной верификации инженерных решений зданий и комплексов в системах автоматизации проектирования

АЛГОРИТМ СЦЕНАРНОЙ ВЕРИФИКАЦИИ ИНЖЕНЕРНЫХ РЕШЕНИЙ ЗДАНИЙ И КОМПЛЕКСОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ALGORITHM OF SCENARY VERIFICATION OF BUILDINGS AND COMPLEXES ENGINEERING DECISIONS IN CAD-SYSTEMS

А.А. Волков, П.Д. Челышков

A.A. Volkov, P.D. Chelyshkov

ГОУ ВПО МГСУ

В статье рассмотрены вопросы построения алгоритмов сценарной верификации инженерных решений зданий и комплексов в строительных системах автоматизации проектирования.

In article questions of construction of algorithms of scenary verification of buildings and complexes engineering decisions of in building computer aided design (CAD)-systems are considered.

Исследование поддержано Грантом Президента Российской Федерации

МД-2968.20П.8

В современных условиях дефицита энергоресурсов крайне важно уже на стадии проектирования проводить оценку потребления ресурсов зданиями и комплексами в процессе эксплуатации [1-4].

При этом необходимо учитывать неоднородность внешних условий, невозможность описания одним набором параметров всех возможных режимов эксплуатации объекта.

Возможность рассмотрения динамического воздействия на объект различных комбинаций внешних факторов дает сценарное моделирование. Используя математическую модель инженерных систем такое моделирование в системах автоматизации проектирования (САПР) позволяет проводить верификацию инженерных решений зданий и комплексов в широком диапазоне внешних воздействий.

Алгоритм такой верификации имеет следующий вид:

1) составление сценариев;

2) определение ограничений;

3) формулирование инженерных решений;

4) определение круга рассматриваемых инженерных систем;

5) выбор инженерных решений с помощью САПР.

Структурная схема, включающая описанные этапы, приведена на рис. 1.

Для того чтобы составить адекватные реальности сценарии внешних воздействий необходимо определить предопределенные элементы и ключевые неопределенности.

5/2011 ВЕСТНИК

_МГСУ

Рис. 1. Структурная схема алгоритма сценарной верификации инженерных решений

Комбинирование этих совокупностей лежит в основе любого сценария. К внешним условиям относятся:

1) климатические параметры (температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость ветра, освещенность);

2) параметры глобальных инженерных систем (температура теплоносителя в централизованной системе теплоснабжения, напряжение питания, температура холодной воды в централизованной системе водоснабжения);

3) параметры, характеризующие человеческое присутствие - количество людей в помещении и род их занятий (род занятий численно выражается количеством выделенного тепла и влаги).

Относить тот или иной параметр к предопределенным элементам или к ключевым неопределенностям зависит от характера сценария. Так, например, если речь идет о штатном режиме эксплуатации большинство параметров будет отнесено к предопределенным элементам. К другой группе будут отнесены лишь параметры, характеризующие человеческое присутствие. Если же речь идет о сценарии природных или техногенных катастроф, большая часть, соответственно, природных или технологических параметров будет отнесена к группе ключевых неопределенностей.

Следующим важным этапом является определение ограничений. К ограничениям при рассмотрении инженерных систем зданий и комплексов относятся:

1) предельно допустимые значения параметров микроклимата (температура, относительная влажность и скорость воздуха, температура ограждающих конструкций);

2) Предельно допустимые значения аварийных запасов (объем резервуаров системы пожаротушения);

3) Предельно допустимые значения потребления энергетических ресурсов (лимиты тепла, газа, воды, электроэнергии).

Разумеется, выбор области ограничений, зависит от характера анализируемых инженерных решений. Так, если не ставится вопрос об анализе решений в системе пожаротушения, нет необходимости дополнения совокупности ограничений её показателями.

После установления ограничений необходимо сформулировать инженерные решения. Это означает выделение отличительных черт различных проектов (инженерных решений) в виде конкретных числовых значений используемых в данной САПР показателей. Например, перевод числа радиаторов в значение площади радиаторов и

Далее следует определить круг рассматриваемых инженерных систем. Это следует делать для сокращения времени вычислений и объема вносимой вручную информации. Круг рассматриваемых инженерных систем ограничивается анализируемыми инженерными решениями. Например, как уже отмечалось, если среди анализируемых инженерных решений нет решений относящихся к системе пожаротушения, её целесообразно исключить из рассмотрения для сокращения времени работы.

После завершения четырех рассмотренных этапов, необходимо ввести в САПР исходные данные: параметры сценариев, ограничения, параметры инженерных решений. Далее САПР последовательно моделирует работу инженерных систем соответствующих каждому инженерному решению при каждом сценарии. Так, при двух альтернативных решениях и двух сценариев САПР будет моделировать четыре различных варианта работы инженерных систем; при трех альтернативных инженерных решениях и двух сценариях - шесть вариантов и т.д.

Моделирование осуществляется с использованием математической модели инженерных систем, построенной по блочному принципу и содержащей модули всех рассматриваемых инженерных систем.

По результатам моделирования для каждого инженерного решения вычисляется объем потребленных ресурсов по каждому из сценариев.

Все полученные значения сравниваются с ограничениями, после чего из них отбирается по одному наименьшему для каждого сценария, которые выдаются как оптимальные для соответствующего сценария. В случае, если по какому-либо сценарию ни одно значение потребленных ресурсов не опустилось ниже предельно допустимых, в качестве решения выдаётся предписание об изменении инженерных решений.

Таким образом, описанная система позволяет проводить в сжатые сроки оценку инженерных решений в различных системах зданий и комплексов, учитывая при этом произвольно большое число возможных сценариев развития внешних факторов.

Литература:

1. Волков A.A. "Интеллект зданий ". Часть 1 //Вестник МГСУ. - 2008. - №4. - с. 186-190.

2. Волков A.A. "Интеллект зданий ". Часть 2 //Вестник МГСУ. - 2009. - №1. - с. 213-216.

5/2011 ВЕСТНИК

.МГСУ

3. Волков А.А., Челышков П.Д., Седов А.В. Теория оценки удельного потребления отдельных видов энергоресурсов // Автоматизация зданий. - 2010. - №7-8(42-43). - с. 26-27.

4. Volkov, A., 2010. General information models of intelligent building control systems. In Computing in Civil and Building Engineering, Proceedings of the International Conference, W. TIZANI (Editor), 30 June-2 July, Nottingham, UK, Nottingham University Press, Paper 43, p. 85, ISBN 978-1-907284-60-1.

The literature:

1. Volkov A.A. "Intelligence of buildings ". Part 1//Bulletin МГСУ. - 2008. - №4. - pp. 186-190.

2. Volkov A.A. "Intelligence of buildings ". Part 2//Bulletin МГСУ. - 2009. - №1. - pp. 213-216.

3. VolkovA.A., ChelyshkovP. D, SedovA.V. Theory of an estimation of specific consumption of separate kinds of power resources/Automation of buildings. - 2010. - №7-8 (42-43). - pp. 26-27.

4. Volkov, A., 2010. General information models of intelligent building control systems. In Computing in Civil and Building Engineering, Proceedings of the International Conference, W. TIZANI (Editor), 30 June-2 July, Nottingham, UK, Nottingham University Press, Paper 43, p. 85, ISBN 978-1-907284-60-1.

Ключевые слова: алгоритм, автоматизация проектирования, математическое моделирование, инженерные системы, параметры модели, адекватность модели, строительство.

Key words: algorithm, designing automation, mathematical modeling, engineering systems, model parameters, adequacy of model, building and construction.

Авторы:

Волков Андрей Анатольевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве (ИСТАС) ФГБОУ ВПО МГСУ; 129337, Россия, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26; тел. +7 (499) 929-52-29;

e-mail: volkov@mgsu.ru

Челышков Павел Дмитриевич, аспирант, инженер Научно-образовательного центра Информационных систем и интеллектуальной автоматики в строительстве (ИСИАС) ФГБОУ ВПО МГСУ; 129337, Россия, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26; тел. +7 (499) 929-5042; e-mail: chelvshkov@mgsu.ru

Рецензент: к.т.н. Латышев Г.В., ООО "СтройГруппАвтоматика".