Система оценки экономической эффективности внедрения автоматизированных комплексов инженерных систем в жилые объекты
Главное звено интеллектуального здания - система управления. Экономическая эффективность постройки интеллектуального здания. Анализ, сравнение и выбор технических решений. Определение основных функциональных возможностей системы, интерфейс пользователя.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.06.2011 |
Размер файла | 243,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Введение
Многие слышали про «умный» дом или офис, способный подстраиваться под привычки своих обитателей. Большинству непосвященных он до сих пор представляется игрушкой, без которой вполне можно обойтись. Однако, по прогнозам специалистов, скоро «интеллектуальное» здание будет таким же привычным, как компьютер или мобильный телефон. Неслучайно в последнее время отмечается повышение интереса к «интеллектуальным» зданиям, причем в рамках актуализации энергосберегающих технологий.
«Интеллектуальный» дом -- американское изобретение. Концепция «интеллектуального» здания (Intellectual Building) появилась в США в середине 70-х годов XX века, во время энергетического кризиса. История «умного» здания началась с автоматизации офисов крупных корпораций, где необходимо было увязать в одну систему большое количество разнообразного оборудования. «Интеллектуальная» система управления зданием обеспечивала максимально эффективную и комфортную среду для работы и отдыха.
К сожалению, до сих пор у некоторых людей словосочетание «интеллектуальное здание» ассоциируется с казусами из разряда холодильника, подключенного к Интернету, или чайника, закипающего по команде хозяина, пока тот еще нежится в постели. В действительности реальный потенциал интеллектуальной инженерной системы, что и представляет собой «умное» здание, гораздо значительнее.
Сегодня перед «умным» зданием ставятся серьезные задачи, среди которых энергосбережение, обеспечение безопасности здания и его обитателей, экономия времени и средств, увеличение комфорта. «Умный» дом не сможет принимать все решения за своего хозяина, но он объединит и «интеллектуализирует» всю инженерно-информационную инфраструктуру здания.
Современное здание (будь то промышленное предприятие, торговый центр, банк, офис, спортивный или развлекательный комплекс) не может существовать без многочисленных систем: освещения, отопления, климат-контроля, бесперебойного электропитания, систем безопасности и т.д. Для современных офисных зданий большое значение имеют информационные системы (локальные вычислительные сети, структурированные кабельные сети, телефония, Интернет, телевидение), презентационные системы, многозонные аудио/видео системы. В результате инженерная начинка здания может насчитывать более 20 систем, при этом все они абсолютно разнородны. В своей работе я сделаю упор на то, как «интеллектуальное» здание помогает экономить. В целом затраты на этапах жизненного цикла здания состоят из двух основных этапов:
- затраты на проектирование и строительство
- затраты на эксплуатацию Ранее затраты на проектирование и строительство существенно перевешивали затраты на эксплуатацию. В настоящее время, как показывают оценки специалистов, вложения в создание «интеллектуального» здания на этапе строительства окупаются через 3-5 лет, после чего здание начинает приносить своему владельцу реальную прибыль, точнее, сокращать эксплуатационные издержки. Чтобы не быть голословными, приведем несколько цифр, иллюстрирующих преимущества системы «интеллектуального» здания в отношении энергосбережения:
снижение платежей за электроэнергию -- до 10% за счет внедрения системы учета и электроснабжения с использованием электронных счетчиков;
сокращение энергопотребления за счет оптимизации работы тепловых машин -- до 30%;
продление срока службы осветительных приборов -- в 2 раза. Добавьте к этому значительное снижение затрат на работу специалистов, т.к. в «интеллектуальном» здании нет необходимости держать целый штат обслуживающего персонала. Оператор системы справится с большинством функций, находясь при этом на своем рабочем месте.
1. Анализ и разработка технического задания
1.1 Тема дипломной работы
Темой выпускной квалификационной работы бакалавра является «Система оценки экономической эффективности внедрения автоматизированных комплексов инженерных систем в жилые объекты».
1.2 Основание для разработки
Основанием для выпускной квалификационной работы бакалавра является приказ по НГТУ на дипломное проектирование № 925/27 от 13.04.09 г.
1.3 Цель и назначение работы
Основное направление данной работы - это расчет прогнозируемой экономической эффективности для интеллектуальных систем, экономических показателей, срока окупаемости проекта с учетом эксплуатационных издержек.
Результатом данной работы станет система, выдающая отчет прогнозируемой экономической эффективности той или иной инженерной системы.
1.4 Анализ предметной области
Тема моей работы выбрана не случайно. Она представляет большой интерес и прогрессирующее направление движения развития инженерной мысли. Учитывая тот факт, что доля стоимости систем жизнеобеспечения современного здания составляет в общей стоимости объекта от 30 до 50%, принципиальное и своевременное решение этого вопроса будет отражаться на текущих расходах по обслуживанию, ремонту инженерных систем, на стоимости эксплуатации здания в будущем, а также на степени комфортабельности.
Главным звеном интеллектуального здания является система управления зданием (Building Management System - BMS). Именно благодаря ей все инженерные системы работают в едином комплексе, осуществляют между собой обмен данными, контролируются, управляются из единой диспетчерской.
В современном здании устанавливается более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля и управления.
Система управления зданием, которую в России называют еще системой автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования, является ядром интеллектуального здания. Она представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий сбор, хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работой этих систем через сетевые контроллеры (процессоры). Интеллектуальные сетевые контроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данных LonWork и BACNet, осуществляют контроль и управление работой подведомственных им инженерных систем, а также обмен данными с другими сетевыми контроллерами системы управления зданием. На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.
Такая архитектура системы управления зданием позволяет:
- в автоматическом режиме управлять работой систем вентиляции, кондиционирования, отопления, освещения и др., обеспечивая в каждом помещении наиболее комфортные условия для персонала по температуре, влажности воздуха, освещенности;
- получать объективную информацию о работе и состоянии всех систем, своевременно сообщать диспетчерам о необходимости вызова сервисных специалистов в случае отклонения параметров от штатных показателей;
- контролируя максимально возможное число параметров оборудования и показателей загруженности систем, перераспределять энергоресурсы между системами, обеспечивая их эффективное использование и экономию;
- вводить оптимальный режим управления инженерным оборудованием с целью сокращения затрат на использование ресурсов, потребляемых инженерными системами здания (горячей и холодной воды, тепла, электроэнергии, чистого воздуха и т.д.);
- обеспечивать централизованный контроль и управление при нештатных ситуациях;
- осуществлять своевременную локализацию аварийных ситуаций;
- оперативно принимать решения при аварийных, нештатных ситуациях (пожаре, затоплении, утечках воды, газа, в охраняемые помещения);
вести объективный анализ работы оборудования, действий инженерных служб, подразделений охраны при нештатных ситуациях на основе информации автоматизированных баз данных, документирующих все принятые решения и многое другое. Применение системы управления зданием удорожает общую стоимость инженерии здания на 20-50 долларов США на 1 квадратный метр общей площади здания. Конкретная стоимость зависит от размеров здания и технических требований к работе инженерных систем. Для зданий площадью 15 000 кв. м. и более удорожание составляет $20 на 1 кв. м. Для зданий с меньшей площадью эта цифра увеличивается. Все приведенные оценки сделаны без учета стоимости самого инженерного оборудования, которое использует открытые протоколы обмена данными и будет установлено в здании. Однако не следует забывать, сто совокупная стоимость здания представляет собой сумму затрат на строительство и эксплуатационных затрат в течении всей «жизни» здания. Стоимость эксплуатации «усредненного» здания в России превышает стоимость строительства в десятки раз! Все деньги мы тратим на эксплуатацию. В Европе все наоборот: больше вкладывают в строительство, чтобы существенно экономить в период эксплуатации здания. Пора и нам последовать этому примеру. Формирование в здании инженерной инфраструктуры типа Интеллектуального здания существенно повышает его ликвидность. Интеллектуальное здание - это эффективное инвестиционное решение, позволяющее существенно снизить расходы на обслуживание и развитие. Такое здание соответствует современным международным требованиям и является привлекательным рыночным товаром.
Построение Интеллектуального здания позволяет:
- Вписаться в ограниченные энергомощности и исключить расходы на строительство дополнительной подстанции и прокладку силовых кабелей, особенно в центральных частях города, где муниципальные власти ограничивают владельцев зданий в объемах энергопотребления;
- Сократить расходы на дорогостоящие ремонт и замену вышедшего из строя оборудования, продлить срок его службы за счет постоянного мониторинга параметров инженерных систем и своевременного проведения наладочных работ при выявлении отклонений параметров систем от нормы.
- Снизить на 20% ежемесячные коммунальные платежи (вода, тепло, канализация, электроснабжение) за счет работы систем в наиболее экономном режиме и автоматического перевода инженерии здания из дневного в ночной режим работы (когда автоматически отключается освещение, кондиционеры, снижается температура отопительных батарей в комнатах, персонал которых покинул здание).
- Сократить в 3 раза расходы на службу эксплуатации, поскольку большинство систем будет работать в автоматическом режиме, что снижает расходы на ремонт или замену дорогостоящего оборудования, вышедшего из строя по причине халатности персонала или ошибок оператора.
- Исключить расходы на интеллектуальную надстройку систем здания при расширении числа инженерных систем и их модернизации за счет использования возможностей открытой архитектуры системы управления здания.
- Снизить заболеваемость сотрудников за счет создания комфортных условий для их работы и, как следствие, сократить расходы на реабилитацию сотрудников и страховые выплаты.
Помимо значительного снижения численности персонала, обслуживающего инженерные системы здания, за счет максимальной автоматизации процессов управления и контроля работы систем жизнеобеспечения, владелец интеллектуального здания может рассчитывать на получение следующих выгод:
- Увеличится в 2 раза срок бесперебойной работы инженерных систем за счет автоматического поддержания оптимальных условий работы оборудования.
- При возникновении аварийных ситуаций операторы, осуществляющие контроль работы оборудования, будут иметь полную информацию о работе каждой системы и рекомендации BMS по выбору оптимального и наиболее безопасного выхода из ситуации. При этом большая часть задач будет решать автоматика здания.
- При появлении сбоев в работе оборудования BMS будет своевременно информировать службы эксплуатации, отвечающие за работу данного оборудования, а также главную службу эксплуатации и смежные подразделения. Иными словами, если оператор системы электроснабжения уснул на рабочем месте и BMS не видит его реакции на тревожные сообщения, то она отправляет тревогу главному диспетчеру.
- Расходы на техническое обслуживание оборудования и инженерных систем будут минимальными; поскольку мониторинг параметров всех систем осуществляется круглосуточно и при своевременном вызове сервисных бригад, случаи серьезного ремонта оборудования будут исключены.
- Все действия автоматики и операторов систем протоколируются КИС, поэтому вероятность возникновения ситуаций коллективной безответственности за остановку или сбой в работе оборудования близка к нулю.
Таким образом, на лицо значительная экономическая эффективность.
2. Анализ, сравнение и выбор технических решений
Система оценки экономической эффективности должна содержать базу данных, в которой будет заноситься, обрабатываться, и хранится информация об экономических показателях систем. На сегодняшний день существует достаточное количество систем автоматизации деятельности предприятий и управления базами данных. Наиболее распространенные - это системы Oracle, MySQL, MS Access. Перед разработчиками информационных систем, основой которых являются базы данных, часто стоит непростой выбор в сторону той или иной системы создания и управления базами данных.
Microsoft Access - это более дешевая, по сравнению с рассмотренными выше, система управления базами данных (СУБД), которая входит в пакет прикладных программ Microsoft Office, что является достаточно большим и признанным ее достоинством.
Microsoft Access - это система визуального моделирования баз данных. Многими специалистами она признана как одна из лучших на сегодняшний день СУБД для Windows. Система включает в себя удобные средства создания, хранения, обработки и
защиты информации. MS Access может поддерживать одновременно до пяти пользователей, работающих с системой по электронной сети. Количество пользователей можно увеличить до 7 - 10 человек, если блоки данных, перекачиваемые по электронной сети для обработки, имеют небольшой размер (порядка 10 Mb) и интенсивность трафика сети невысока.
В пакет прикладных программ Microsoft Office также входит полезная и удобная программа Microsoft Excel. Она позволяет производить практически любой математический анализ данных, размещая их в своих электронных таблицах. MS Excel можно использовать для создания живых отчетов, в которых вся информация, получаемая запросами из баз данных MS Access, может обновляться и автоматически пересчитываться, необходимо лишь настроить свойства процессов обновления и заложить необходимые расчетные алгоритмы.
Недостатками системы MS Access являются снижение скорости работы при больших количествах обрабатываемой информации (более 150 Mb), максимальный размер базы данных ограничен 2 Gb, поддержка ограниченного количества пользователей локальной сети.
По согласованию с заказчиком проекта выбор останавливаем на программном продукте Microsoft Access. Лицензионные версии пакетов Microsoft Office 2000/XP уже приобретены и используются на объекте, поэтому заказчик понесет меньше затрат, вводя в строй проектируемую информационную систему. На предприятии есть специалисты, частично освоившие прикладные программы пакета Microsoft Office. Поэтому людям, работающим с системой, используя эксплуатационную документацию и дополнительные консультации разработчиков, будет несложно овладеть навыками работы с проектируемой информационной системой, а заказчику не нужно будет дополнительно нанимать квалифицированных сотрудников для работы с информационной системой.
В прикладные программы пакета MS Office 2000/XP встроен язык программирования VBA. Он довольно сильно расширяет функциональность программных продуктов, предоставляя разработчикам практически неограниченные возможности разработки. Так как у меня уже есть опыт программирования на VBA срок разработки системы уменьшается.
Разработка информационной системы будет производиться под операционной системой Windows ХР Professional, а продукт Office 2000/XP адаптирован для работы в операционных системах Windows 98, Windows Millennium, Windows NT с пакетом обновления 6, Windows 2000 и Windows XP. Поэтому не потребуется никакой дополнительной перенастройки при переносе информационной системы на другую платформу. Следовательно дешевле будет разработать информационную систему на платформе Windows ХР Professional, а потом в случае необходимости перенести готовую информационную систему на любую платформу Windows.
3. Проектирование системы оценки экономической эффективности
3.1 Определение основных функциональных возможностей системы
Исходя из назначения разрабатываемой системы, руководствуясь требованиями технического задания, сформулируем ряд организационно-функциональных особенностей системы:
1) Система должна обеспечивать расчет экономических показателей инженерных систем жилых комплексов;
2) Система должна обеспечивать расчет экономической эффективности, окупаемость и эксплуатационные издержки комплекса инженерных систем, учитывая затраты на разработку и внедрение;
3.2 Построение модели процессов
3.2.1 Построение контекстной диаграммы
Контекстная диаграмма является вершиной диаграммы процессов. Она представляет собой самое общее описание проектируемой системы и ее взаимодействия с внешней средой.
Контекстная диаграмма отражает процесс (работу), который необходимо автоматизировать. Как видим из данных рисунка 1, необходимо автоматизировать работу по оценке экономической эффективности инженерных систем жилого объекта.
На рисунке 3.1 на входе системы контроля располагается сбор данных от датчиков по заданному алгоритму.
На выходе материал или информация, которые производятся работой. Полученные данные анализируются, затем на основании результатов анализа создается отчетная документация, по работе систем и рекомендации по работе систем.
Механизм - ресурсы, которые выполняют работу, например пользователи системы, вычислительные устройства и т. д. Стрелка механизма рисуется как входящая в нижнюю грань работы.
Далее предстоит детализировать контекстную диаграмму. Это необходимо для более детального рассмотрения процессов, подлежащих автоматизации.
3.2.2 Детализация контекстной диаграммы. Диаграмма декомпозиции AS-IS
Диаграмма декомпозиции - это второй уровень диаграммы процессов. Декомпозиция необходима для более детального рассмотрения процессов, происходящих при осуществлении мониторинга профессиональных заболеваний персонала предприятия. Из технического задания и анализа технического задания было определено, что первоначально производится постоянный сбор показаний элементов инженерных систем объекта; данные регистрируются в базе данных системы; далее производится сортировка, анализ полученной информации, результатом которого является разнообразная статистическая, отчетная и аналитическая документация. На основании этих данных составим второй уровень диаграммы процессов, представлен в Приложении А.
Проведя экспертизу на соответствие диаграммы декомпозиции реальным процессам, осуществим её дальнейшую детализацию и сделаем анализ, результатом которого будут объекты будущей информационной системы, представлено в Приложении Б.
3.3 Разработка структуры информационный системы
На основании диаграмм AS-IS и TO-BE попытаемся представить структуру будущей информационной системы. Данная структура должна отражать все процессы, которые необходимо будет автоматизировать. Из технического задания и анализа технического задания можно выделить следующие компоненты, которые составят основу проектируемой информационной системы:
1) система учета показаний и состояний элементов инженерных систем - база данных информационной системы;
2) система сортировки, фильтрации и анализа хранимой информации;
3) система создания отчетной документации.
Из данных технического задания известно, что информационная система является многопользовательской с разграничением прав доступа и совместной работой с данными системы.
На основании всего вышеизложенного будет создана организационная структура информационной системы, представленная на рисунке 4.
Данная структура отражает составные компоненты информационной системы и их взаимодействие. Каждый блок структуры - это компоненты, реализовав которые, получится единая информационная система. Кроме того, структура информационной системы отражает использование программного продукта, который выбран для создания информационной системы при анализе технического задания.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 3.2 - Структура информационной системы
3.4 Построение модели данных ИС. Реализация «ядра» БД
Цель моделирования данных состоит в обеспечении разработчика ИС концептуальной схемой базы данных в форме одной модели или нескольких локальных моделей, которые относительно легко могут быть сопоставлены любой системе баз данных. Первый шаг моделирования - извлечение информации из технического задания и анализа технического задания, из личных консультаций с заказчиком, и выделение
объектов, подлежащих автоматизации (сущностей).
Каждая сущность должна обладать уникальным идентификатором. Каждый экземпляр сущности должен однозначно идентифицироваться и отличаться от всех других экземпляров данного типа сущности. Каждая сущность должна обладать некоторыми свойствами:
- каждая сущность должна иметь уникальное имя, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация. Одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами;
- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через связь;
- сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности;
- каждая сущность может обладать любым количеством связей с другими сущностями модели.
Сущности взаимодействуют друг с другом по средствам связей.
Связь (Relationship) - поименованная ассоциация между двумя сущностями, значимая для рассматриваемой предметной области. Связь - это ассоциация между сущностями, при которой, как правило, каждый экземпляр одной сущности, называемой родительской сущностью, ассоциирован с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, называемой сущностью-потомком; а каждый экземпляр сущности-потомка ассоциирован в точности с одним экземпляром сущности-родителя.
Атрибут - любая характеристика сущности, значимая для рассматриваемой предметной области и предназначенная для квалификации, идентификации, классификации, количественной характеристики или выражения состояния сущности.
Атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных с множеством реальных или абстрактных объектов (людей, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т.д.). Экземпляр атрибута - это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. В ER-модели атрибуты ассоциируются с конкретными сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута.
Атрибут может быть либо обязательным, либо необязательным. Обязательность означает, что атрибут не может принимать неопределенных значений (null values). Атрибут может быть либо описательным (т.е. обычным дескриптором сущности), либо входить в состав уникального идентификатора (первичного ключа).
Уникальный идентификатор - это атрибут или совокупность атрибутов и связей, предназначенная для уникальной идентификации каждого экземпляра данного типа сущности. В случае полной идентификации каждый экземпляр данного типа сущности полностью идентифицируется своими собственными ключевыми атрибутами, в противном случае в его идентификации участвуют также атрибуты другой сущности-родителя.
На основании данных технического задания и анализа технического задания при моделировании базы данных были выделены основные сущности базы данных, определено взаимодействие между сущностями, и определены атрибуты каждой сущности. В результате была получена схема логического представления модели данных, фрагмент которой представлен в Приложении B. Данная схема составляет ядро базы данных, которое в целом определяет функционирование информационной системы.
В системе описаны следующие сущности: инженерные системы, технические параметры инженерных систем, датчики, место установок датчиков.
Таблица «Инженерные системы» хранит информацию о установленных системах жизнеобеспечения жилого комплекса. В нашем случае это системы кондиционирования вентиляции, отопления, освещение, водоснабжение. Это полный комплекс данных о каждой конкретной системе в отдельности: наименование системы, описание системы, ID параметры, производитель системы, дата установки системы, ответственный за установку, дата последней проверки, результаты проверки и комментарии. В данной таблице в качестве уникального идентификатора (ключа) используется поле «ID_Системы» для однозначной интерпретации и идентификации данных. Таблица связана связью «один- ко многим» с таблицей «Датчики».
Таблица «Технические параметры» хранит информацию о режиме работы (полный, частичный), о состоянии активности (включено, выключено), о наименование параметра, для системы отопления это температура и давление, для вентиляции это температура и влажности воздуха, скорость воздушного потока, для водоснабжения это также температура и давление воды, единицы измерения параметра минимальное и максимальное значения, и допустимый шаг значения..
Таблица «Датчики» включает в себя идентификационный номер датчика, себя идентификационный номер системы , название датчика , производителя , ID места
установки , дата установки , срок службы, единицы измерения параметров В данной таблице в качестве уникального идентификатора (ключа) используется поле ID датчика . Таблица связана связью «Один к многим » с таблицей «Места установки».
Таблица «Места установки» содержит идентификационный номер места установки, наименование места установки, расположение и краткое описание. В качестве уникального ключа является ID_МестоУстановки.
Все таблицы, созданные в базе данных информационной системы, подвергались тщательному анализу и соответствию требованиям нормализации баз данных, представляющих собой процесс оптимизации хранения и использования информации в таблицах, что гарантирует сохранение целостности, однозначности, непротиворечивости и обновляемости данных, и использование содержащейся в таблицах информации наиболее эффективным образом.
Логическое представление фрагмента модели базы данных представлено на в Приложении В.
3.5 Основные технические показатели инженерных систем жилого комплекса
Площадь объекта
Количество элементов КИС систем -100 (устройства приема-передачи информации)
Виды Инженерных Систем
- Система освещения
- Система водоснабжения
- Система кондиционирования
- Система вентиляции
- Система отопления
Типы элементов Инженерных Систем Системные датчики:
- датчики освещенности, электропотребления
- датчики давления, протечки воды
-датчики температуры и влажности Управляемые элементы (задвижки, краны, переключатели)
- устройства приема, передачи информации (передатчики) контроллеры взаимодействия с компьютерной системой, системам хранения данных
3.6 Алгоритмы расчета экономической эффективности
3.6.1 Синхронизация температурных установок систем водяного радиаторного отопления, воздушного кондиционирования и локальных кондиционеров
В современном здании предусматривается как минимум две системы отопления - водяная радиаторная и воздушная приточная. Первая означает нагрев помещений посредством батарей отопления, вторая - предварительный нагрев воздуха, подаваемого в помещения. При проектировании стараются рассчитывать производительность радиаторного отопления так, чтобы оно покрывало чуть больше половины теплопотребления здания. Остальное теплопотребление удовлетворяется за счет нагрева подаваемого воздуха в центральных приточных установках. Однако, невзирая на все расчетные ухищрения, периодически возникают ситуации как недостатка обогрева в части помещений, так и его избытка. В случае недостатка приходится включать электрообогреватели, что обходиться примерно в 2 раза дороже штатного режима. В случае избытка обогрева - люди открывают окна, чтобы сбросить избыток тепла на улицу. Дополнительно к перечисленным двум, в части помещений установлены системы локального кондиционирования (всевозможные SPLIT, VRV, и т.д.), которые начинают действовать по своему усмотрению, как только температурные параметры контролируемого помещения выходят за допустимые рамки. Кроме этого, в случае интеграции в единую систему локальных кондиционеров, ИЗ может использовать информацию о температуре в помещениях, которую измеряют средства автоматики локальных кондиционеров. Таким образом, нет необходимости ставить отдельные датчики температуры воздуха в этих помещениях. Особо следует отметить ситуацию, когда в целях экономии в ночное время и/или в праздничные дни (для офисных помещений) системы отопления переводятся в энергосберегающий режим с пониженными установками. Должного экономического эффекта в этом случае можно добиться только при синхронном изменении режимов работы всех трех перечисленных систем обогрева. По мнению большинства отечественных и западных специалистов, система синхронизации температурных установок и индивидуальной регулировки по помещениям дает экономический эффект до 30% среднегодового теплопотребления здания.
3.6.2 Своевременное отключение систем локального кондиционирования при открытии окон или отсутствии людей в охлаждаемом помещении
Благодаря интеграции систем охранной сигнализации и контроля доступа, ИЗ определяет факт наличия людей в охлаждаемом помещении и своевременно выключает локальный кондиционер, позволяя тем самым избежать нецелевого расхода электроэнергии и ресурса кондиционера. Наиболее ярко экономическая эффективность такого решения проявляется в системах гостиничного сервиса. Оценим экономический эффект как 25% суммарного потребления электроэнергии локальными кондиционерами здания.
3.6.3 Перевод систем жизнеобеспечения ряда помещений в энергосберегающий режим на основании анализа информации от систем охранной сигнализации и контроля доступа
При постановке помещения на охрану можно сделать однозначный вывод об отсутствии в нем людей даже в дневное рабочее время. Аналогично можно вычислить отсутствие людей в тех или иных помещениях на основании анализа информации системы контроля доступа. Наоборот, при снятии помещения с охраны, необходимо переводить системы жизнеобеспечения в рабочий режим. Будем считать, что такая интеграция позволяет увеличить время «экономичного режима» до 12 часов в сутки. Снижение уставки на 4 градусов позволяет снизить теплопотребление в среднем на 18%. Итого имеем эффект около 9% среднегодового теплопотребления здания. Своевременное выключение освещения в помещениях и зонах на основании датчиков движения и/или анализа информации систем охраны и контроля доступа Благодаря интеграции с системой охранной сигнализации и системой контроля доступа возникает возможность оперативно выключать и включать свет, снижая отрицательное влияние «человеческого фактора». Специалисты давно вычислили экономическую эффективность подобных решений как 25% годового потребления электроэнергии системами освещения здания.
интеллектуальный здание инженерный автоматизированный
3.6.4 Прямое снижение расходов на содержание службы эксплуатации здания
Благодаря Интеграции, на Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора АСУ (Автоматизированной Системы Управления) здания стекается информация о работе всех систем здания, охваченных интеграцией. Автоматически происходит не только сбор и протоколирование информации и тревожных сообщений, но и их анализ. В большинстве случаев достаточно одного оператора, круглосуточно дежурящего на АРМ. Этого достаточно чтобы своевременно находить причину неполадки и вызвать специализированную службу для ее устранения. В противном случае, необходимо держать одного человека на каждые 20 технологических узлов здания. Таким образом, прямой эффект экономии будет равен:
Q = (N / 20 -1)* S (1)
где N- количество технологических узлов здания, охваченных системой ИЗ; S - годовой ФОТ инженера.
3.6.5 Снижение ущерба от аварий благодаря своевременному их обнаружению и устранению последствий
Для простоты расчетов будем считать, что интенсивность аварий (вероятность возникновения аварии в единицу времени) у обычного и Интеллектуального Здания одинаковы. Стоимость устранения - тоже. Таким образом, отличается время, необходимое для правильного нахождения (диагностирования) причины аварии. Время вынужденного простоя части здания (невозможности выполнять свое функциональное назначение) состоит из времени обнаружения факта аварии, времени диагностирования (нахождения причины аварии) и времени устранения аварии и ее последствий. Пусть Dc - средневзвешенная цена одного часа простоя аварии C, dTc - выигрыш во времени обнаружения. Тогда годовой экономический эффект будет равен
Qобнар=Sc*(Dc)dTc (2)
Невзирая на точность самой формулы, она не позволяет реально оценить экономическую эффективность данного фактора, поскольку цена часа простоя может быть оценена от нескольких рублей для вспомогательных систем (например часофикации) так и многомиллионными суммами (охлаждение серверной комнаты крупного банка). Приведем следующее упрощение:
- будем оценивать цену простоя только самой дорогой системы в здании;
- Будем считать, что ИЗ позволяет сократить время простоя в 2 раза.
3.6.6 Экономия на «больничных листах» благодаря снижению заболеваемости наемных сотрудников
Будем считать, что болезнь любого работающего в здании человека ударяет по карману владельца здания. Тот факт, что непосредственную оплату больничного листа сотрудника фирмы - арендатора производит сам арендатор, а не владелец здания, нивелируется относительным снижением рыночной стоимости арендной платы и/или встречным иском арендатора к владельцу здания, если буде выявлено что причиной болезни явились условия труда в здании. Выпишем несколько причин, влияющих на заболеваемость людей в здании, и которые легко устраняются средствами ИЗ:
Таблица 3.1
Причина заболевания в базовом здании |
Способ предотвращения причины в ИЗ |
|
Сквозняки из-за открытых окон |
Синхронизация установок, предотвращение «перетопа» |
|
Выключенная вентиляция |
Своевременная диагностика, снижение времени простоя |
|
Холодные струи воздуха от локальных кондиционеров |
Синхронизация установок, сведение к минимуму необходимости включения локальных кондиционеров |
|
Выключенное радиаторное отопление |
Синхронизация установок, автоматическое включение локальных систем на нагрев, повышение установок приточных воздушных систем. |
При расчете экономической эффективности будем исходить из того факта, что среднестатистический сотрудник проводит на больничном (официальном или неофициальном) 3 недели в год (6% времени). Если считать, что именно люди в офисном здании являются производственной силой, имеем экономический эффект 4% годовой прибыли от здания, если считать что заболеваемость снижается в 3 раза. Реальные цифры могут быть гораздо больше (до 9-ти недель болезни в год, т.е. до 9-ти раз или 16% годовой прибыли)
3.6.7 Повышение сопротивляемости здания к отрицательным внешним и внутренним факторам
Благодаря интеграционным связям, здание может частично восполнять утерю функционала при выходе из строя одних систем за счет изменения параметров других. Так например при выходе из строя системы радиаторного отопления, ИЗ автоматически увеличит установку воздушных приточных установок, включит локальные кондиционеры помещений на режим электронагрева или инвертора. Это, например, может помочь спасти здание от размораживания во время зимней бури, разбившей часть окон. Другой пример - возможность обнаружения возгорания в помещении по градиенту нарастания температуры более 1 градуса за 10 минут на основании показаний датчика локального кондиционера. Экономическую эффективность будет рассчитывать с точки зрения снижения времени простоя работников в здании из-за выхода из строя той или иной системы. В некоторых случаях ИЗ способно вообще исключить простой сотрудников (см пример с радиаторным отоплением и приточной установкой). Положим экономическую эффективность равной 2-х кратному снижению времени простоя вызванных авариями для тех технологических узлов, где существует частичное перекрытие функционала другими узлами.
3.6.8 Избегание штрафных санкций по превышению температуры обратной воды ИТП
Для начала произведем небольшой экскурс в мир большой энергетики, на современную теплоэлектростанцию. КПД турбины зависит от разности температур до и после турбины. Чем больше разность - тем выше КПД. Температура до турбины обуславливается паровым котлом, после - температурой теплоносителя, вернувшегося от городских потребителей. Таким образом, если потребители недорасходовали тепло, это отрицательно сказывается на КПД. При вводе в эксплуатацию каждого ИТП, специалисты энергонадзора составляют специальный график, где указано какое должно быть ограничение на температуру обратной воды в зависимости от температуры наружного воздуха. Параметры температуры, давления, расхода прямого (От ТЭЦ к ИТП) и обратного (От ИТП к ТЭЦ) теплоносителя фиксируются специально установленным для этого компьютеризированным теплосчетчиком. В Москве штраф за разовое зафиксированное прибором превышение температуры «обратной» воды составляет 100 кратный среднемесячный тариф. Основная причина превышения температуры обратной воды - ошибки в теплофизических расчетах при проектировании здания. Эффективная борьба с такой ситуацией возможна только при наличии интеграции между системами отопления, вентиляции и кондиционирования. Например, один из приемов - единообразное ограничение максимального положения регулирующих клапанов сразу во всех центральных приточных установках и центральных кондиционерах. Для оценки экономической эффективности будем считать, что в базовом здании инцидент с превышением температуры обратной воды возникает один раз в год. Тогда эффективность ИЗ по данному аспекту будет равна 8,3 годового потребления тепла зданием. 3.6.9 Зависимость экономической эффективности ИЗ от его надежности
Для расчета экономической эффективности ИЗ необходимо каждый раз сравнивать эффективность базового здания и эффективность Интеллектуального Здания. По сути, мы оцениваем сам механизм интеграции систем жизнеобеспечения. Однако, как и все реально существующее, этот механизм может ломаться. В те периоды времени, когда он не работает, относительная эффективность ИЗ (а именно ее мы и ищем) равна нулю. Таким образом, необходимо учитывать надежность механизма интеграции при финальном расчете экономической эффективности. Надежность механизма интеграции согласно ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» и ГОСТ 27.003-90 «Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности» формулируется как коэффициент сохранения эффективности. Пусть Х1- годовое потребление тепла зданием;
Х2 - Годовое потребление электроэнергии локальными кондиционерами;
N - Количество технологических узлов в здании;
S - годовой оклад инженера;
X3 - годовая стоимость простоев наиболее критичной к простоям системы; X4 - годовая прибыль от здания; Х5 - годовая стоимость простоев для систем с частичным перекрытием функционала другими системами; Кэф - коэффициент сохранения эффективности механизма интеграции.
Тогда годовой экономический эффект равен:
Qэф = Kэф * (Х1*0,3 + Х2*0,25 + ([N / 20] -1) * S + Х3*0,5 + Х4*0,04 + Х5*0,5 + Х1*8,3 ) (3)
При расчете по такой методике для административного здания Центрального Банка России в г. Рязани, период окупаемости составил 3,5 года. Расчет производился в 2004 году на основании действовавших тогда расценок на тепло, электроэнергию и среднюю зарплату инженерного персонала ЦБ России.
3.6.10 Расчет экономии электричества в системе освещения
Допустим, для освещения общей зоны типового этажа здания требуется 5 кВт/ч (сеть 220 В). 2. Имеются закрытые технические зоны, в которых освещение необходимо только во время работы персонала в этих зонах. Для их освещения требуется 1 кВт/ч; время работы персонала в сутки - 1 час; вероятность оставления включенного освещения после работы 10% (то есть 9 дней свет будет включен 1 час, 1 день свет будет включен 24 часа). В таком случае экономия происходит благодаря: диммированию света (днем [8 часов] уровень освещенности требуется 50% от полного номинала, благодаря естественному освещению, утром/вечером [8 часов] - 75%, ночью - 100% [8 часов] соответственно). В первую очередь используется годовой календарь восхода/захода солнца, по месту возможна установка датчиков освещенности; временному увеличению яркости освещения по датчикам движения (из охранно-пожарной сигнализации) или детектору движения цифровой системы видеоконтроля в случае появления в заданной зоне человека.
Произведем вычисления:
Расход электроэнергии без энергосбережения:
5 кВт х 24 ч = 120 кВт/сут.;
с энергосбережением:
5 кВт х 8 ч х 0,5 + 5 кВт х 8 ч х 0,75 + 5 кВт х 8ч х 1 = 20 + 30 + 40 = 90 кВт/сут.
Без энергосбережения:
(1 кВт * 1 ч * 9 + 1 кВт *24 ч * 1) / 10 = 3,3 кВт /сут.;
с энергосбережением: 1 кВт/сут. Выводы:
1. ИЗ в России экономически выгодно.
2. Желаемый короткий (до 4-х лет) период окупаемости достигается только при реализации всех вышеописанных механизмов, использующих интеграцию систем жизнеобеспечения здания
3. Эффективность здания зависит от надежности механизма интеграции, а следовательно от методологии построения ИЗ 3.7 Создание системы анализа и системы отчетной документации
Данные, занесенные пользователем в систему, а затем сохраненные в ней, подвергаются обработке и сравнительному анализу, целью которых является первичное обнаружение возникновения аварийных ситуаций.
Отчеты обеспечивают наиболее гибкий способ просмотра и распечатки итоговой информации. Они позволяют отображать данные с любой степенью детализации и практически в любом формате. В отчете получаются результаты многоуровневых итогов, статистических расчетов и сравнений, отчеты содержат рисунки и деловую графику.
На основании представленной информации составим подробный алгоритм создания отчетной документации, который реализуется соответствующей системой. Существует две возможность формирования отчета оценки экономической эффективности, первая - на этапе внедрения, т.е. прогнозируемая (теоретическая) экономическая эффективность, вторая - за определенный период времени, т.е. практическая экономическая эффективность.
4. Разработка интерфейса пользователя
В данном разделе рассмотрены особенности создания интерфейса работы пользователей с информационной системой. Будет подробно рассмотрены интерфейсы взаимодействия системы с пользователями, составлен граф вызова основных элементов управления информационной системы. Основными элементами управления информационной системы мониторинга, элементами ввода и отображения информации, диалогом пользователя с системой являются экранные формы. Формы обеспечивают максимальную гибкость для просмотра и ввода информации. Формы позволяют отображать одновременно все поля одной или нескольких записей. Оптимально созданная форма может содержать большое количество информации и элементов управления, формы даже можно распечатать со всеми визуальными эффектами.
Данная форма предоставляет возможность пользователю получить отчетные сведения о комплексе интересующих его инженерных систем.
Данная форма предоставляет возможность пользователю в появившейся форме заносить экономические показатели, получить отчет по данной ИС. Аналогично работа с формами «ИС Отопление», «ИС Кондиционирование», «ИС Вентиляция», «ИС Водоснабжение».
5. Разработка руководства пользователя
При запуске системы открывается главная форма «Система оценка экономической эффективности». На ней расположены кнопки с названиями имеющихся инженерных систем, а также кнопка Экономическая эффективность.
Пользователь должен определить для себя, что он хочет увидеть, если отчетность совокупности систем, нажимает кнопку экономическая эффективность, если показатели каждой системы в отдельности - кнопку соответствующей системы. Существует две возможность формирования отчета оценки экономической эффективности, первая - на этапе внедрения, т.е. прогнозируемая (теоретическая) экономическая эффективность, вторая - за определенный период времени, т.е. практическая экономическая эффективность. При выборе экономическая эффективность на экран выводится новая форма. На ней пользователь должен отметить галочками интересующие его системы. При нажатии кнопки Настройки, пользователь вводит экономические показатели систем, далее нажимает кнопку Готово, затем Сформировать Отчет. На экран выводится отчет, где рассчитаны экономическая эффективность, срок окупаемости, эксплуатационные издержки. Его можно также распечатать нажатием кнопки Печать. При выборе определенной ИС на экран выводится новая форма. На ней отображены общие показания системы, экономические показатели, а также кнопки Ошибки и Составление отчета. После просмотра данных о системе, нажатием кнопки Ошибки, на экран выводится таблица с сведениями о неисправностях. При нажатие кнопки Составление отчета, появится форма, где пользователь должен выбрать период. Нажатием кнопки Сформировать, на экран выводится готовый отчет.
Заключение
1) Задание выполнено в полном объеме и в установленные сроки.
2) Итогом работы стало:
- дана комплексная характеристика нововведения;
- определен состав и дана оценка реализации затрат;
- предоставлен прогноз результатов внедрения;
-создание системы расчета экономической эффективности для интеллектуальных систем;
- исследования внедрения интеллектуальных систем управления в России и за рубежом;
оценка внедрения интеллектуальных систем управления;
- перспективы развития интеллектуальных систем.
3) Недостатками работы стала избыточная теоретическая составляющая, от которой как ни старалась, уйти не получилось, т. к. в этой сфере ещё очень мало разработок, поэтому начинать пришлось практически с нуля. В перспективе данная работа может лечь в основу дипломного проекта.
Список литературы
1. Большаков, А. Интеллектуальные системы управления организационно-техническими системами./ А. Большаков.- М.:- Горячая линия -Телеком, 2006 -160 с.
2. Богданов С. В. Умный дом./ С. Богданов СПб., 2005 - 132 с. Дитмар, Д. EIB. Система автоматизации зданий./ Д. Дитрих, В. Кастнер, Т. Саутер, О. Низамутдинов.- Пермь:- Перм. гос. техн. ун-т, 2001 -378 с.
3. Ларичев, О.И. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы их развития. / О. И Ларичев, А. В. Петровский. - М.: -Юниор, 1987- 192 с.
4. Передовой опыт и знания управления ИТ: http://itilium.ru/
Приложение 1
Оценка экономической эффективности. Второй уровень диаграммы процессов
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 1 - Диаграмма декомпозиции AS-IS
Приложение 2
Логическое представление фрагмента модели базы данных
Рисунке 2 - Схема данных
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие умного (интеллектуального) здания. Системы обеспечения комфортных условий для жителей и быстрого реагирования на изменение потребностей. Интеграция в систему управления зданием систем жизнеобеспечения. Примеры интеллектуальных систем здания.
реферат [23,0 K], добавлен 01.12.2010Разработка приемов и методов монтажа конструкций здания, выбор транспортных средств, грузозахватных приспособлений, монтажных комплексов. Расчет затрат труда, сравнительный анализ монтажных комплексов, выбранных по технико-экономическим показателям.
курсовая работа [19,1 K], добавлен 17.08.2009Определение характеристик грунта, параметров котлована, объемов свайных работ. Технико-экономическое сравнение комплексов машин для производства земляных работ. Работы по устройству свайного основания здания. Расчет трудовых затрат, зарплаты и ТЭП.
курсовая работа [61,0 K], добавлен 11.11.2010Характеристика конструктивно-технологических решений здания. Возведение подземной части здания. Выбор монтажного крана для подземной и надземной части здания. Ведомость подсчета объемов работ по установке оконных, дверных блоков, окраске и остекленению.
курсовая работа [222,5 K], добавлен 14.06.2010Теплотехнические характеристики и методика расчета ограждающих конструкций здания. Сущность и особенности составления теплоэнергетического баланса здания. Сравнение технико-экономических показателей разных систем отопления в жилых многоквартирных зданиях.
курсовая работа [107,2 K], добавлен 28.02.2010Система отопления как ответственное звено в цепи построения современного дома. Знакомство с особенностями и основными этапами проектирования системы водяного отопления жилого пятиэтажного здания в поселке Вохтога Грязовецкого района Вологодской области.
дипломная работа [832,4 K], добавлен 22.03.2018Проект девятиэтажного жилого дома с пристроенным магазином. Характеристика расположения проектируемого здания по отношению к средствам коммуникации. Зонирование квартир жилого здания. Наружная и внутренняя отделка и архитектурно-композиционное решение.
курсовая работа [28,7 K], добавлен 17.12.2011Анализ конструктивных особенностей здания и характера нагрузок на основание. Состав грунтов, анализ инженерно-геологических условий и оценка расчетного сопротивления грунтов. Выбор технических решений фундаментов. Расчет фундаментов мелкого заложения.
курсовая работа [1023,2 K], добавлен 15.11.2015Разработка строительно-конструктивных решений основных элементов здания. Особенности объемно-планировочного решения здания. Расчеты благоустройства прилегающей территории и инженерное обеспечения здания. Определение стоимости строительства жилого дома.
дипломная работа [380,0 K], добавлен 18.07.2014Объемно-планировочное решение промышленного здания. Определение глубины заложения фундаментов. Спецификация железобетонных изделий. Стальные подкрановые балки. Система связей железобетонного каркаса. Железобетонные ребристые плиты покрытия здания.
курсовая работа [840,1 K], добавлен 18.07.2011