Разработка автоматизированной системы управления микроклиматом жилых и общественных зданий
Особенности управления микроклиматом помещений, относящихся к административным зданиям. Необходимость организации управления микроклиматом. Разработка нечетких, нейронечетких контроллеров систем автоматизации зданий, их структурные и принципиальные схемы.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.09.2018 |
| Размер файла | 6,4 M |
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.
Внешний вид и технические характеристики частотного преобразователя Toshiba VF-FS1 приведены на рисунке 4.9, таблице 4.12.
Рис. 4.9- Внешний вид преобразователя частоты Toshiba VF-FS1
Таблица 4.12- Технические характеристики преобразователя частоты Toshiba VF-FS1
|
Технические характеристики |
Значение |
|
|
Диапазон мощностей |
0,4- 75 кВт |
|
|
Диапазон выходной частоты |
0,5-500 Гц |
|
|
Перегрузочная способность |
110%- 60сек, 180%-2 сек |
|
|
Управление |
Встроенный порт RS485 |
4.5 Структурная и принципиальная схемы
Структурная и принципиальная схемы системы управления приведены на рисунке 4.10 - 4.14.
Рис. 4.10 - Структурная схема системы управления
(ПЛК, измерительные модули и исполнительные механизмы системы управления)
Рис. 4.11 - Структурная схема системы управления
(ПЛК и измерительные модули системы управления)
Рис. 4.12 - Структурная схема системы управления
(ПЛК и исполнительные механизмы системы управления)
Рис. 4.13- Принципиальная схема системы управления
(ПЛК и измерительные модули системы управления)
Рис. 4.14 - Принципиальная схема системы управления
(ПЛК и исполнительные механизмы системы управления)
4.6 Внешний вид
Система автоматизация здания с элементами энергосбережения, представленная в данной работе, имеет существующие аналоги, разработка которых была осуществлена ООО НТП «Сервис», г. Москва.
Внешний вид аппаратной составляющей аналогов, внедренных в системы автоматизации зданий г. Москвы, представлен на рисунке 4.15.
/
Рис. 4.15 - Внешний вид аппаратной составляющей систем автоматизации зданий разработанных ООО НТП «Сервис» и внедренных в г. Москва
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
5.1 Маркетинговое исследование рынка
5.1.1 Актуальность проекта
В настоящее время существуют различные реализации автоматических систем эксплуатации зданий. В большинстве случаев их работа основывается на использовании математической модели процессов, что сказывается на адекватности управления, точности.
Целью проекта является разработка автоматизированной системы управления зданием на основе метода искусственного интеллекта, нечеткой логики. Применение данного решения эффективно, благодаря дешевизне принятых решений.
5.1.2 Описание изделия
Система предназначена для создания и поддержание комфортного микроклимата в помещении (здании) с учетом влияния внутренних и внешних факторов.
Разработка представляет собой набор датчиков, программируемый логический контроллер, устройство связи, объединенных в общую сеть. Датчики предназначены для сбора информации о температуре и уровне влажности в помещении. Устройство контроля использует полученные данные для выработки управляющих воздействий, а именно мощности компрессора и вентилятора.
Разработка позволяет существенно улучшить контроль за микроклиматом в помещении, эффективность использования электрической энергии и безопасность.
5.1.3 Сегментирование рынка
Перед использованием изделия необходимо произвести монтаж оборудования.Произведем сегментирование рынков на основе следующих факторов: разновидность конечных потребителей, весомость заказчиков, географическое местонахождение.
Географический фактор определяется климатическими и эксплуатационными условиями использования. Для автоматической системы управления микроклиматом географический фактор является определяющим. В странах с жарким климатом спрос на данный продукт будет гораздо выше, чем в странах с холодным климатом. Следовательно, при реализации продукта упор будет сделан на регионы с жарким климатом.
Среди потребителей можно выделить три основные категории: крупные компании, с большими офисными зданиями, более мелкие компании, с небольшими офисами и частные покупатели, приобретающие систему для частных домов и квартир.
С точки зрения величины объемов продаж предпочтительным потребителем являются крупные организации, т.к. они способны осуществлять покупку и монтаж данного устройства на каждый из используемых железнодорожных составов.
При выборе данного сегмента рынка необходимо учитывать конкуренцию со стороны собственных разработок предприятий и возможность резкого изменения спроса (в результате изменения предпочтений конечных потребителей).
Наиболее вероятными конечными потребителями будут являться небольшие компании в регионах с жарким климатом.
5.1.4 Конкуренция
У разработки существует немалое число конкурентов, выпускающих похожие устройства, к которым можно отнести системы «Elite-Systems», «Интелпрог», «Ecoprog». В процессе эксплуатации данных систем не происходит достаточной автоматизации зданий, степень энергосбережения относительно низкая [21].
В отличие от них предлагаемая разработка способна обеспечить качественное управления микроклиматом помещения.
К достоинствам разработки так же можно отнести возможность работы системы в условиях неопределенности, низкой точности поступающих данных. Использование разработки является выгодным с экономической точки зрения, поскольку позволит избежать износа оборудования эффективного использования энергоносителей, например, электрической энергии.
5.1.5 Ценообразование
В данный момент новым организациям не трудно проникнуть на рынок, поэтому задачей ценообразования будет завоевание рынка не только за счёт низкой цены, но и по показателям качества.
Это потребует расходов по проведению исследований различных систем автоматизации зданий, привлечению специалистов по ремонту и обслуживанию, что приведет к увеличению цены разработки и увеличению стоимости изделия.
Таким образом, цена устройства должна покрывать расходы на проведение исследований. Однако из-за сравнительно невысокой себестоимости изделия цена данной системы контроля не будет превышать стоимость аналогов и, учитывая отличительные качества товара, он будет конкурентоспособным.
5.2 Выбор аналога
Аналоги разработки выбирались исходя из выполняемых ими функций, а также они должны иметь наиболее похожую техническую реализацию с разработкой. Выбранными аналогами являются микроконтроллерные и микропроцессорные системы автоматизации зданий, однако, работающие без применения методов искусственного интеллекта, с более высокими экономическими затратами в процессе эксплуатации, меньшей точностью.
К ним относятся автоматические устройства управления «Интелпрог» (проблема с установкой и обслуживанием), «Elite-Systems» (высокая стоимость комплектующих),«Ecoprog»(очень чувствительна к неточности входных данных).
Эти системы отличаются от разработки составом приборов, количеством потребляемой электроэнергии, вырабатывают управляющие воздействия по различным алгоритмам, соответственно, с разными экономическими затратами. Отличительной особенностью разработанной системы является использование аппарата искусственных нейронных сетей, обеспечивающих возможность работы регулятора в условиях недостаточной информационной обеспеченности.
5.3 Расчет интегрального критерия качества
В результате анализа технических характеристик и наиболее значимых факторов составим таблицу 5.1, которая даёт сравнительную оценку проекта и аналога.
Сравнение качественных показателей разработки и рассматриваемых аналогов позволяет более наглядно продемонстрировать преимущества первой.
Таблица 5.1 _ Сравнительная оценка проекта и аналога
|
Характеристики |
i |
Оценка в характеристики баллах |
||||||||
|
Разработка |
Интелпрог |
Elite-Systems |
Ecoprog |
|||||||
|
Габариты |
0.05 |
5 |
0.25 |
5 |
0.25 |
6 |
0.3 |
4 |
0.2 |
|
|
Срок службы |
0.2 |
7 |
1.4 |
5 |
1 |
7 |
1.4 |
6 |
1.2 |
|
|
Универсальность |
0.05 |
4 |
0.2 |
2 |
0.1 |
2 |
0.1 |
2 |
0.1 |
|
|
Стоимость |
0.2 |
7 |
1.4 |
7 |
1.4 |
3 |
0.6 |
7 |
1.4 |
|
|
Отказоустойчивость |
0.2 |
5 |
1 |
5 |
1 |
5 |
1 |
7 |
1 |
|
|
Производительность работы |
0.3 |
8 |
2.4 |
5 |
1.5 |
6 |
1.8 |
6 |
1.8 |
|
|
Итого: |
6.65 |
5.25 |
5.8 |
5.7 |
где - весовой коэффициент важности i - го параметра, , - значения данного параметра соответственно нового изделия и изделия-аналога, оцененные в баллах (от 0 до 10 баллов).
Разработкой была улучшена работа системы управления микроклиматом, обеспечена большая точность ее работы.
Интегральный показатель рассчитываем по формуле [21]:
;(5.1)
, (5.2)
.(5.3)
(5.4)
Как видно из таблицы 5.1, основным улучшаемым параметром является производительность работы системы.
Анализируя полученный результат можно сделать вывод о том, что производство разрабатываемой системы является экономически обоснованно, так как устройство является более универсальным. Это обусловлено тем, что аналог может реализовывать только законы управления, основанные на обычном подходе, а создаваемая система использует методологию искусственного интеллекта.
5.4 Расчет капитальных вложений
Для расчета затрат на этапе проектирования определяем продолжительность каждой работы (начиная с составления технического задания (ТЗ) и до оформления документации включительно).
Продолжительность работ рассчитывается на основании экспертных оценок по формуле:
(5.5)
где Тож - ожидаемая длительность работы, Тmin и Тmax - соответственно наименьшая и наибольшая по мнению эксперта длительность работы [21]. Этим способом рассчитаем ожидаемую длительность для каждой работы. Все расчеты сведем в таблицу 5.2.
Таблица 5.2 _ Ожидаемые длительности работ на этапе проектирования
|
Этапы разработки |
Длительность Т, дни |
||||
|
Tmin |
Tmax |
Tожид |
|||
|
1. |
Разработка и анализ технического задания |
1 |
2 |
2 |
|
|
2. |
Разработка структурной схемы |
1 |
2 |
2 |
|
|
3. |
Разработка алгоритмов работы |
3 |
5 |
4 |
|
|
4. |
Разработка принципиальной схемы |
1 |
3 |
2 |
|
|
5. |
Разработка программных модулей |
1 |
2 |
2 |
|
|
6. |
Разработка документации |
1 |
2 |
2 |
Для определения продолжительности этапа проектирования ТП по данным таблицы 5.1 строим график организации работ во времени, рисунок 5.1.
Рис. 5.1 _ График организации работ во времени
Капитальные затраты на этапе проектирования определяются по формуле:
(5.6)
где: ZП - заработная плата на этапе проектирования, MП - затраты на использование ЭВМ на этапе проектирования, НП - накладные расходы.
Заработная плата составляет:
(5.7)
где: Zд - дневная заработная плата разработчика задачи на этапе проектирования в день (Zд=10000/25=400 руб.); ТП - длительность этапа проектирования (ТП =14 дн.); Ac - процент отчислений на социальные нужды (Ac=30,2%); AП- дополнительная заработная плата (AП=20%).
Подставляя в формулу данные получим: Zп=400*14*1.302*1.2 =8736 рублей.
Затраты на машинное время определим по формуле:
.(5.8)
где С - стоимость 1 часа машинного времени; t - необходимое для решения задачи машинное время (в днях) (t=6 дней) [21].
Тариф за один час машинного времени составляет С=15 руб. Тогда затраты на машинное время на этапе проектирования МП равны:
рублей.
Накладные расходы составляют 80-120% от основной заработной платы:
HП =10483,2 рублей (120%).
Теперь можно рассчитать капитальные затраты:
КП =8736+720+10483,2=19939,2 рублей.
Капитальные затраты на этапе проектирования составили 19939,2 рублей.
5.5 Расчёт эксплуатационных расходов
При определении экономической эффективности новых изделий необходимо установить размер расходов на эксплуатацию этого изделия в сфере потребления. Эксплуатационные расходы включают в себя статьи затрат: амортизационные отчисления, расходы на электроэнергию, затраты на гарантийное обслуживание, заработную плату обслуживающего персонала и рассчитывается по формуле [21]:
(5.9)
Затраты на электроэнергию вычисляются по следующей формуле:
руб., (5.10)
где _ потребляемая мощность разработки (800 Вт), _ потребляемая мощность аналога (1000 Вт), - время действия в течении года (5000 ч), - тариф за 1 кВт/ч.
Эр=5000*0,8*4=16000 руб.(5.11)
ЭА=5000*1*4=20000 руб.(5.12)
Поскольку в процессе работы изделия обслуживающий персонал не требуется, то заработная плата обслуживающего персонала отсутствует.
Затраты на проведение текущего ремонта составляет 5% от стоимости устройства - Tpp=5%*30660.72=1533 руб . и Tpp=5%*46000=2300 руб.
Амортизационные отчисления учитывают износ объекта эксплуатации, и рассчитывается по формуле :
,(5.13)
где - первоначальная стоимость проекта, 30660,72руб.;
- первоначальная стоимость аналога, 46000 руб.
_ норма амортизации, 20%, так как срок службы разработанного устройства составляет также как у аналога 5 лет - =20%.
Ap=30660.72*0.2=6132 руб., AA=46000*0.2=9200 руб.
Следовательно, затраты на эксплуатацию равны:
Эр=16000+6132+1533=23665 (руб./год) - для разработки,
ЭА=20000+2300+9200=31500 (руб./год) - для разработки.
При внедрении разрабатываемой системы взамен аналога можно существенно сократить расходы на эксплуатацию.
5.6 Стоимостная оценка разработки
Стоимостная оценка разработки может быть осуществлена лишь приблизительно ввиду использования новых технологий при производстве предполагаемого устройства. При этом все затраты на изготовление системы управления подразделяются на следующие составляющие: затраты на сырье и основные материалы, затраты на покупные изделия, таблице 5.3, основная заработная плата производственных рабочих, накладные расходы, внепроизводственные расходы.
Таблица 5.3 _ Затраты на покупные изделия
|
Наименование |
Количество, шт. |
Цена, руб./шт. |
Сумма, руб. |
|
|
1. ПЛКОВЕН с модулями расширения |
1 |
12500 |
12500 |
|
|
2. Thermokon Sensortechnik WRF04 |
2 |
15000 |
30000 |
|
|
3.Газоанализатор стационарный ЭГС |
2 |
7800 |
14600 |
|
|
4. Электрические двигатели, Toshiba VF-FS1 |
1 |
1250 |
5000 |
|
|
5. ОВЕН ТРМ12 |
5 |
320 |
1600 |
|
|
Транспортно-заготовительные расходы (10%) |
6370 |
|||
|
Итого |
70070 |
Для расчета фонда основной заработной платы рабочих за единицу изделия сведем все расходы в таблице 5.4.
Таблица 5.4 _ Расчет основной заработной платы производственных рабочих
|
Вид работ |
Трудоемкость, чел./час. |
Средняя часовая тарифная ставка, руб. |
Сумма, руб. |
|
|
Входной контроль |
5 |
65 |
325 |
|
|
Монтажные работы |
25 |
51 |
1275 |
|
|
Сборочные работы |
25 |
51 |
1275 |
|
|
Настройка |
15 |
51 |
765 |
|
|
Выходной контроль |
10 |
65 |
650 |
|
|
Тесты |
10 |
65 |
650 |
|
|
Итого |
4940 |
При выполнении калькуляции полной себестоимости разрабатываемого устройства сгруппируем дополнительно затраты по способу их отнесения на себестоимость единицы продукции: прямые материальные затраты, прямые трудовые затраты, накладные расходы и внепроизводственные расходы (таблица 5.5). Величина дополнительной заработной платы составляет 40%, а отчисления на социальные нужды, в соответствии с действующим законодательством - 30,2% к основной заработной плате производственных рабочих. Накладные расходы определены в процентном отношении к основной заработной плате производственных рабочих, исходя из конструктивных и технологических особенностей разработки. Внепроизводственные расходы принимаем в размере 5% к производственной себестоимости.
Исходя из назначения и области применения разработки, определим величину закладываемой прибыли в размере 40% к полной себестоимости, выбрав стратегию предприятия - завоевание доли рынка и максимизацию прибыли. Размер налога на добавленную стоимость (НДС) определяем, как 18% от продажной цены разработки за вычетом уже уплаченного НДС по приобретенным материалам и комплектующим
Таблица 5.5 _ Калькуляция полной себестоимости устройства
|
Наименование статьи калькуляции |
Сумма, руб. |
|
|
1. Покупные комплектующие изделия |
70070 |
|
|
Итого, прямые материальные затраты: |
70070 |
|
|
2. Основная заработная плата |
4940 |
|
|
3. Дополнительная заработная плата (40%) |
1976 |
|
|
4. Социальные отчисления (30,2%) |
1482 |
|
|
Итого прямые трудовые затраты: |
8398 |
|
|
Производственная себестоимость |
78468 |
|
|
8. Внепроизводственные расходы (5%) |
3923 |
|
|
Полная себестоимость |
82391 |
Таблица 5.6 _ Определение возможной рыночной цены
|
Наименование статьи калькуляции |
Сумма, руб. |
|
|
Полная себестоимость |
82391 |
|
|
Закладываемая прибыль (40%) |
32956 |
|
|
Итого, продажная цена без НДС |
115347 |
|
|
НДС, за вычетом уплаченного НДС по приобретенным материалам и комплектующим (18 %) |
20762 |
|
|
Итого, продажная цена с НДС |
136109 |
В следующей таблице 5.7 приведен расчет цены потребления аналога и разработки.
Таблица 5.7 _ Вычисление интегрального стоимостного показателя
|
Наименование статьи калькуляции |
Аналог Сумма, руб. |
Разработка Сумма, руб. |
|
|
Рыночная цена |
150000 |
136109 |
|
|
Полная себестоимость |
- |
82391 |
|
|
Итого, единовременные капитальные затраты К |
23000 |
82391 |
|
|
Итого, затраты на эксплуатацию за 1 год работы изделия |
31500 |
23665 |
|
|
Итого, интегральный стоимостный показатель (цена потребления) |
173000 |
106046 |
5.7 Расчет сравнительной технико-экономической эффективности разработки
Сравнительная технико-экономическая эффективность разработки вычисляется следующим образом:
,
где - интегральный технико-экономический показатель разработки, - интегральный технико-экономический показатель аналога.
Интегральный технико-экономический показатель определяется как:
,
где - интегральный технический показатель, - интегральный стоимостный показатель.
Интегральные стоимостные показатели (цена потребления) аналога и разработки выбираем из таблиц. При этом соответствующие значения аналога и разработки представляют в относительных единицах, то есть интегральный стоимостный показатель аналога принимается равным единице, интегральный стоимостный показатель разработки - соответствующее удорожание в разах.
Тогда, интегральные стоимостные показатели:
- для аналога; IСаналога=1
-для разработки. ICразработки=0,66
Таким образом, формула расчета сравнительной технико-экономической эффективности примет вид:
.
Следовательно,
Эср=1.19*1/0,66=1,8
из чего можно сделать вывод о целесообразности, разрабатываемой системы.
В данном разделе был произведен анализ технико-экономических показателей автоматизированной системы управления микроклиматом на основе искусственного интеллекта, на основании которого можно сделать вывод об экономической эффективности производства данного устройства и преимущества разработки по сравнению с аналогами. Разработка является дешевле аналогов и требует меньше затрат на эксплуатацию.
6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ РАБОТЫ
6.1 Системный анализ надёжности и безопасности автоматизированной системы управления микроклиматом
Рассматривается автоматизированная система управления зданием с мероприятиями энергосбережения.
Данная система используется для создания и поддержания комфортного микроклимата в помещении. К показателям комфортного микроклимата относятся температура, влажность и скорость движения воздуха.
Автоматизированная система управления работает по следующему принципу:
? датчики собирают информацию о параметрах климата в помещении;
? нейросетевой контроллер вырабатывает нелинейную зависимость на основе данных полученных с датчиков;
? вырабатывается то или иное управляющее воздействие.
В данном пункте рассмотрим вопросы надёжности и безопасности системы при эксплуатации, выявим причины, по которым может произойти поломка, несрабатывание системы, появится ложный сигнал, отказ, вредное или опасное воздействие на пользователя и т.д. [22, 23] Для этого выявим все возможные нежелательные события в данной системе. Перечислим события, которые должны быть предотвращены.
1. Технологические факторы (порядок сборки и эксплуатации).
2. Исполнительные факторы (факторы, связанные с исполнительными механизмами).
3. Поражение электрическим током.
Это примерный перечень нежелательных событий, которые могут произойти с данной системой. Здесь предполагается, что нет существенной разницы в серьёзности последствий каждого из перечисленных событий.
Все события обособленны могут рассматриваться отдельно. На рисунке 6.1 представлено дерево отказов для первых двух головных событий - технологические факторы и исполнительные факторы.
Рис. 6.1 _ Технологические факторы и исполнительные факторы
Рассмотрим второе головное событие - поражение электрическим током на рисунке 6.2 представлено дерево отказов для поражения электрическим током.
Рис. 6.2 _ Поражение электрическим током
Построим дерево причин для всей системы. Для этого объединим все полученные диаграммы в одну, общую для всей системы, рисунке 6.3.
Рис. 6.3 _ Дерево отказов
6.2 Мероприятия по улучшению условий труда оператора
a) При эксплуатации устройства управления необходимо предпринимать следующие меры с человеком; проверка проводки на наличие повреждений перед запуском стенда;
b) пробой изоляции - использование проводов с изоляцией, выдерживающей токи, потребляемые стендом; визуальный осмотр перед запуском установки;
выход из строя силовых ключей - использование средств защиты от пробоя силовых транзисторов; подключение транзисторов согласно технической документации; предотвращения причин, повлекших за собой нанесение вреда здоровью:
2) поражение электрическим током
a) обрыв кабеля - укладка линий электропитания в защитные кожухи, исключающие контакт проводов
b) дефект пайки - использование более точной аппаратуры паяния; проведение осмотра мест пайки на наличие дефектов;
c) нарушение правил техники безопасности - своевременное ознакомление с правилами техники безопасности; контроль за соблюдением правил техники безопасности;
3) нанесение травмы движущимися частями механизма
a) нарушение правил эксплуатации установки - при работе на установке строго соответствовать правилам эксплуатации стенда; своевременно проводить профилактические работы.
6.3 Анализ напряжённости условий труда оператора
Согласно ГОСТ 121005-88 «ССБТ. Воздух рабочей зоны» температура в тёплый период года должна быть 18-22, а в холодный 17-22. Для поддержания оптимальной температуры в холодное время года применяется центральное отопление. Радиаторы батарей отопления расположены в нишах под окнами. Для поддержания оптимальной температуры в тёплое время года рекомендуется применять кондиционеры. Относительная влажность воздуха в лаборатории 60%, что соответствует ГОСТ 12.1.005-88. Вентиляция воздуха в лаборатории осуществляется общей приточно-вытяжной вентиляцией с кратностью воздухообмена равной двум. Уровень шума в лаборатории превышает 40 дБ, что не соответствует ГОСТ 12.1.003-83 «ССБТ шум. Общие требования безопасности».
Для понижения влияния шумового фактора необходимо ограничивать время работы со стендами. При работе в основном используется естественное освещение. Искусственное используется в пасмурные дни и вечернее время. Освещённость в лаборатории составляет 350-400 лк, что соответствует нормам [22] согласно литературе, согласно которым освещённость должна быть не менее 300 лк.
Необходимо оценить условия труда разработчика по факторам напряженности трудового процесса. Для обозначения класса условий труда используются следующие обозначения: оптимальные (класс 1.0); допустимые (класс 2.0); вредные с четырьмя степенями вредности: 1 (класс 3.1), 2 (класс 3.2), 3 (класс 3.3), 4 (класс 3.4) и опасные (экстремальные) условия труда (класс 4.0). Данный метод классификации позволяет при выставлении общей оценки учитывать комбинации и сочетания всех факторов производственной среды и трудового процесса. Такая система оценки позволяет прогнозировать риск развития профессиональных заболеваний или других нарушений здоровья.
Сведем результаты оценки напряженности трудового процесса оператора в таблице 6.1.
Таблица 6.1 _ Оценка напряженности оператора
|
№ |
Наименование фактора |
Заключение |
Оценка |
|
|
Интеллектуальная нагрузка |
||||
|
1 |
Содержание работы |
Эвристическая (творческая) деятельность, требующая решения сложных задач |
3.2 |
|
|
2 |
Восприятие сигналов (информации) и их оценка |
Восприятие информации и последующее ее сопоставление с заданием |
3.1 |
|
|
3 |
Степень сложности задания |
Обработка, проверка и контроль над выполнением задания |
3.1 |
|
|
Сенсорные нагрузки |
||||
|
5 |
Длительность сосредоточенного наблюдения (в % от времени смены) |
От 51 до 75 % |
3.1 |
|
|
6 |
Плотность звуковых, световых сигналов и сообщений в среднем за 1 час работы |
До 1000 |
3.1 |
|
|
9 |
Нагрузка на слуховой анализатор |
Минимальна |
1.0 |
|
|
10 |
Нагрузка на голосовой аппарат |
Минимальна |
1.0 |
|
|
Монотонность нагрузок |
||||
|
16 |
Число элементов (приемов), необходимых для реализации простого задания или в многократно повторяющихся операциях |
9 - 6 |
2.0 |
|
|
17 |
Время активных действий (в % к продолжительности смены). |
20 и более |
1.0 |
|
|
18 |
Монотонность производственной обстановки (в % от времени смены) |
менее 75 |
3.1 |
|
|
Режим работы |
||||
|
19 |
Фактическая продолжительность рабочего дня |
В пределах 8 часов |
2.0 |
|
|
20 |
Сменность работы |
Односменная работа без ночной смены |
1.0 |
|
|
21 |
Наличие регламентированных перерывов и их продолжительность |
Перерывы регламентированы, достаточной продолжительности: 7 % и более от рабочего времени |
1.0 |
При анализе таблицы 6.1 рассмотрим факторы с оценкой 3.1 и 3.2 более детально:
- содержание работы;
- восприятие сигналов (информации) и их оценка (при отладке программы обязательно отслеживание работы программы согласно разработанному алгоритму);
- степень сложности задания (необходимость разработки пакета программ с использованием разнообразных алгоритмов, сложность отладки программы в режиме реального времени работы аппаратуры, сопровождение пакета программ документацией);
- длительность сосредоточенного наблюдения в % от времени смены (необходимо сосредотачивать внимание в процессе работы, так как допущение даже малого процента ошибок заставляет применять длительную трассировку программ).
6.4 Анализ мер по снижению опасности труда оператора
Работа с вычислительной техникой по вредности относится к безопасным (риск смерти на человека в год составляет менее 0.0001). Тяжесть труда у операторов вычислительной техники также минимальна, так как уровень психической нагрузки по этому роду деятельности предусматривает энергозатраты 2000...2400 ккал в сутки [23].
Работа за компьютером связана с нагрузками на различные системы организма оператора. Напряженность умственного труда при работе на компьютере связана с функциями центральной нервной системы, предъявляющей особые требования к памяти, мышлению, вниманию человека, а также связана с высокой ответственностью оператора за выполняемую работу. Постоянное наблюдение за объектами на экране монитора приводит к напряжению органов зрения. Работа с вычислительной техникой связана с необходимостью длительно находиться в вынужденной рабочей позе, что ведет к различным формам заболеваний опорно-двигательного аппарата человека. Отсутствие физической нагрузки и неподвижность - явление не соответствующее естественному (физиологическому) состоянию человека.
Воздействие остальных факторов можно ослабить, если разработать мероприятия по устранению их вредного влияния, которые будут одинаковы как для разработчика, так и для пользователя и которые сводятся к разработке рационального режима труда и отдыха, введением в рабочий график дополнительных перерывов для психологической разрядки и снижения утомляемости зрительного аппарата:
- при восьмичасовом рабочем дне и уровне нагрузки в 5 часов непосредственной работы с терминалами суммарное время регламентированных перерывов должно составлять 70 минут;
- через каждые 15-20 минут следует проводить гимнастику для глаз, через 30-40 минут - комплекс физических упражнений с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии (пониженная подвижность вследствие уменьшения силы движений) и гипокинезии (вынужденное уменьшение объема произвольных движений вследствие характера трудовой деятельности - малая подвижность);
- необходимо выдерживать оптимальное расстояние глаз до экрана монитора - 60-70 см;
- регламентированные перерывы следует устанавливать через 1,5-2,0 часа от начала рабочей смены и через 1,5-2,0 часа после обеденного перерыва продолжительностью 20 минут каждый или продолжительностью 15 минут через каждый час работы. Рекомендуется также самостоятельно корректировать длительности перерывов и отдыхов и применять индивидуальный подход в организации времени работы с ЭВМ;
- продолжительность непрерывной работы с видеодисплеями без регламентированного перерыва не должна превышать 2-х часов;
- использовать прямой контраст;
- использовать рассеянный свет;
- экран дисплея располагать ниже уровня глаз с наклоном [22].
6.5 Пожаробезопасность
Пожарная безопасность предусматривает такое состояние объектов, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Пожары наносят большой материальный и моральный ущерб, ведут к разрушению промышленных зданий, гибели людей.
Независимо от причин пожара пожарная опасность характеризуется рядом опасных факторов пожара (ОФП). Открытое пламя и искры, наиболее часто встречающиеся ОФП, являются источником зажигания различной горячей среды за пределами очага пожара, причиной вторичных очагов.
Одной из основных мер предотвращения пожара в электроустановках является правильный выбор аппаратуры защиты. В помещениях должны быть установлены при токовых перегрузках в электросети плавкие предохранители и автоматические выключатели закрытого типа.
Для предотвращения пожара, а также для уменьшения ущерба в случае его возникновения, необходимо выполнять следующие мероприятия:
- проведение инструктажа по пожарной безопасности;
- обеспечение правильного режима эксплуатации устройства;
- проведение регулярного профилактического осмотра;
- недопущение использования электрических нагревательных приборов в непосредственной близости от устройства;
- проведение регулярных проверок работоспособности элементов системы автоматической пожарной сигнализации, а также средств тушения пожара, имеющихся в помещении.
Чрезвычайные ситуации могут возникнуть в результате нарушения правил эксплуатации устройства, нарушения технологических процессов на предприятиях или при стихийных бедствиях.
Наиболее вероятной чрезвычайной ситуацией в помещении может стать возникновение пожара. Возможными причинами пожара в помещении являются электрические искры, которые могут возникать в электрических схемах, устройствах электропитания, в результате различных нарушений, в частности из-за неправильной эксплуатации оборудования. В соответствии с СНиП 2-2-80 помещение относится к категории В пожарной опасности, так как в процессе работы не образуются горючие вещества и материалы.
Основные строительные конструкции имеют первую степень огнестойкости. При возникновении пожара необходимо покинуть помещение в течении минимального времени, которое определяется кратчайшим расстоянием от места нахождения до выхода из помещения. Поскольку на один эвакуационный выход число людей не превышает пятидесяти, а расстояние от наиболее удалённого места до эвакуационного выхода не превышает 25 метров, то расчётное время эвакуации людей, согласно литературе [23]. Поэтому для тушения пожара в помещениях, где будет устанавливаться устройство управления температурой теплоносителя, должен находиться ручной огнетушитель и, по возможности, должна быть установлена пожарная сигнализация.
6.6 Влияние на окружающую среду
При изготовлении автоматизированной системы управления зданием наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы отходами производства. Такими отходами являются токсичные газы (оксид углерода, фтористый водород) и аэрозоли (свинец и его соединения), которые выделяются при проведении монтажных работ. В этом случае в рабочей зоне воздух находится в состоянии насыщения вредными элементами, а удаляемый из помещений вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха.
Для предотвращения этого используются различные методы защиты атмосферы. Основными из них являются: локализация токсичных веществ у источников загрязнения и очистка загрязненного воздуха. В свою очередь эти методы представляют целый набор мероприятий по очищению окружающей среды.
Устройства для локализации примесей представляют собой местные отсосы и укрытия с отсосами. В тех случаях, когда источник вредных выбросов заключен внутри пространства, огражденного жесткими стенками, отсосы выполняются в виде вытяжных шкафов, кожухов, витринных отсосов. Если по условиям технологии или обслуживания источник вредности нельзя заключить в кожух, то над таким источником или около него устанавливают вытяжной зонт. Очистка загрязненного воздуха может осуществляться пылеуловителями (сухими, электрическими, фильтрами), туманоулавливателями, аппаратами для улавливания паров и газов и аппаратами многоступенчатой очистки, методы, очистки которых основаны на различных физико-химических процессах [22].
Также на этапе изготовления существует опасность загрязнения гидросферы отходами производства. При травлении печатных плат в производстве используют различные химические составы (хлорное железо и т.д.), часть которых попадает в сточные воды, следовательно, необходимо разработать очистные мероприятия. В соответствии с видами процессов, происходящих при очистке, все существующие методы принято делить на механические, физико-химические и биологические. При механической очистке сточных вод от взвешенных веществ используют процеживание, отстаивание, фильтрование и т.п. В настоящее время существенно увеличилась роль физико-химических методов (флотация, экстракция, нейтрализация, ионообменная и электрохимическая очистки) в связи с использованием оборотных систем водоснабжения. Биологическая очистка сточных вод применяется для выделения из них тонкодисперсных и растворенных органических веществ, основана на способности микроорганизмов, использовать для питания, содержащиеся в сточных водах, органические вещества (кислоты, спирты, углеводы и т.п.). В нашем случае можно применить электрохимическую очистку и сорбцию для защиты водных ресурсов от загрязнения отходами производства.
На всех этапах изготовления изделия существует опасность загрязнения литосферы, т.к. данное производство не безотходное. При нарезке, пайке, травлении печатных плат, изготовлении и покраске корпуса остаются отходы, содержащие свинец, олово и их соединения, органические горючие (обтирочные материалы, ветошь, обрезки пластмасс, оргстекла, остатки лакокрасочных материалов), которые необходимо складировать в определенном месте и в дальнейшем отправлять на переработку на полигон. Переработку промышленных отходов производят на специальных полигонах, создаваемых в соответствии с требованиями СНиП 2.01.28-85 и предназначенных для централизованного сбора, обезвреживания и захоронения токсичных отходов.
Опасность литосфере грозит и на этапе утилизации. Но, с учетом того, что практически полностью разрабатываемая система может быть использована вторично: корпус можно использовать для размещения в нем другого устройства, печатная плата может быть разобрана на отдельные элементы и часть из них использована вновь для построения другого устройства.
Те элементы, которые не могут быть использованы, например, из-за поломки или истекания срока годности, необходимо утилизировать, а затем отправить на переработку на специальный полигон [22].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработка и исследование методов автоматизации систем управления микроклиматом административных зданий для обеспечения ресурсосбережения позволит добиться увеличения эффективности, экономичности при создании комфортного климата в помещениях здания. Это достигается за счет внедрения сравнительно новых, перспективных методик управления, методологии искусственного интеллекта, аппарата нечеткойлогики, нейро-нечетких сетей.
По сравнению с регуляторами, основанными на аппарате классической теории автоматического управления нечеткие, нейро-нечеткие контроллеры менее ч и количеству информации доступной об управляемом объекте, в связи с этим область их использования существенно шире.
Способность интеллектуальных контроллеров успешно оперировать недостаточно точной информацией позволяет отказаться от необходимости полного изучения внутренних и внешних факторов, оказывающих влияние на объект управления. Это положительным образом сказывается на стоимости и времени разработки нечетких систем управления.
Универсальность интеллектуальных контроллеров позволяет использовать их как основу решения различных задач, получать энергоэффективные и быстродействующие системы автоматизации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Методические указания по измерению и оценке микроклимата производственных помещений. МУК 4.3.2756-10
2. Инженерные системы современного здания, http://www.prite.ru.
3. Ярослав Е., Яковлев А. «Системы автоматизации зданий: комфорт плос экономия», С. 32-38, http://www.cta.ru.
4. Виктор Гутман. Климат-контроль в «умном доме» 2008 г, http://www.i-dom.ru.
5. Роман В.В. «Экономические обоснования автоматизации зданий», Автоматизация зданий, 2010.
6. Инженерные системы современного здания, http://www.prite.ru.
7. Сапожникова С.А. Микроклимат и местный климат. Учебное пособие. _ Л.: Гидрометеорологическое изд-во, 1999 _ 242 с.: ил.
8. Евстигнеева Н.А., Кузнецов Ю.М, Гогиберидзе О.Э. Микроклимат производственных помещений PDF. Методические указания к лабораторной работе по курсу «Безопасность жизнедеятельности» - М.: МАДИ, 2005 - 85 с.
9. Кувшинов Ю.Я., Самарин О.Д. Основы обеспечения микроклимата зданий: учебник для вузов. Изд-во АСВ, 2012. - 200 с.
10. Бодров В.И., Бодров М.В. и др. Микроклимат зданий и сооружений. Бодров В.И., Бодров М.В., Трифонов Н.А., Чурмеева Т.Н. Под ред. В.И. Бодрова - Нижний Новгород: Арабеск, 2001. - 393 с. - ISBN 5-87941-033-1.
11. Мишуров Н.П., Кузьмина Т.Н. Энергосберегающее оборудование для обеспечения микроклимата в животноводческих комплексах. Научный аналитический обзор. Москва, 2004. - 94 с.
12. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/А.Н. Аверкин, И.З. Батырин, А.Ф. Блиншун, Б.В. Силаев, Б.Н. Тарасов. _ М.: Наука, 1986. _ 312 с
13. Заде Л. Понятие лингвистических переменных и его применение к принятию приближенных решений. - М.: Мир, 1976. - 165 с.
14. Пупков К.А., Егупов Н.Д. и др. Методы робастного, нейро-нечеткого и адаптивного управления/Под. ред. Н.Д. Егупова_ М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. _ 744 с.
15. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский Л. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы/Пер. с польского. И.Д. Рудинского. _ М.: Горячая линия _ Телеком, 2006. _ 452 c. - ISBN 5-93517-103-1.
16. Яхъяева Г.Э. Нечеткие множества и нейронные сети: Учебное пособие. - М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. - 316 с.
17. Деменков Н.П. Нечеткое управление в технических системах. _ М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. _ 200 с. _ISBN 5-7038-2742-6.
18. John Lygeros. A Formal Approach to Fuzzy Modeling//IEEE Transactions on Fuzzy Systems, Vol. 5, N. 3, August 1997, pp. 317.
19. Mohammad R., Emami, I. Burhan. Development of A Systematic Methodology of Fuzzy Logic Modeling// IEEE Transactions on Fuzzy Systems, Vol. 6, N. 3, August 1998.
20. Мелихов А.Н., Баронец В.Д. Проектирование микропроцессорных устройств обработки нечеткой информации. _ Ростов-на-Дону.: Изд-во Ростовского университета, 1990. - 128 с.
21. Брусницин Ю.В.. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов на тему "Экономическое обоснование инженерных разработок". Изд-во ТРТУ, 1997 г.
22. Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Части 1, 2. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001.
23. Бакаева Т.Н., Непомнящий А.В., Ткачев И.И. В помощь дипломнику: Методическая разработка к разделу "Безопасность и экологичность" в дипломном проекте (работе) для студентов всех специальностей. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001 г. Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка микропроцессорной системы управления микроклиматом в теплице. Требования пользователя в автоматизированной системе, алгоритм ее функционирования. Мониторинг и индикация температуры и влажности в соответствии с выбранным режимом работы.
курсовая работа [455,4 K], добавлен 21.12.2015Обзор системы управления микроклиматом FC-403-65. Разработка структурной схемы системы управления температурным режимом теплицы. Выбор датчиков и исполнительных механизмов, принципиальная схема их подключения. Разработка инструкций по эксплуатации.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 10.04.2017Разработка структурной схемы системы контроля микроклимата теплицы. Формирование выходных сигналов для запуска исполнительных устройств проветривания, нагрева, полива. Выбор температурного датчика. Пульт управления и устройство визуальной индикации.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.03.2015Общая характеристика электроэрозионного оборудования. Описание существующего проволочного станка AC Classic V2. Разработка структурной схемы автоматизированной системы управления. Техническая реализация проекта системы управления и диагностики параметров.
дипломная работа [7,1 M], добавлен 05.04.2012Разработка конструкции исполнительных механизмов платформы шагающего робота. Разработка универсальных контроллеров и системы управления высокого уровня. Проектирование базовых алгоритмов управления, обеспечивающих автономное и супервизорное управление.
дипломная работа [6,3 M], добавлен 07.07.2012Разработка проекта внедрения SAP CRM. Анализ организации, анализ процессов, подлежащих автоматизации. Решение SAP Best Practices в организации управления клиентами и продажами. Функции системы, основные вопросы предпосылки к внедрению ее на предприятии.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 12.05.2014Классификация (типы) бортовых систем автотранспортного средства. Система автоматического управления трансмиссией автомобиля. БИУС – вид автоматизированной системы управления, предназначенной для автоматизации рабочих процессов управления и диагностики.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 26.07.2017Изучение укрупненных характеристик системы, подлежащей автоматизации, как первый этап создания автоматизированной системы управления. Выявление глобальной цели исследуемой системы. Структура системы, таблица функций организации и рабочего процесса.
контрольная работа [470,2 K], добавлен 25.10.2010Разработка общей структуры промышленной сети программируемых контроллеров в рамках автоматизированной системы расчета технологии измерения размеров образца металла с использованием компьютерных сетей связи. Проведение технического контроля аппарата.
дипломная работа [96,3 K], добавлен 06.03.2010Сварочный автомат в среде аргона, его исполнительные устройства, датчики. Циклограмма работы оборудования. Перечень возможных неисправностей, действие системы управления при их возникновении. Построение функциональной электрической схемы блока управления.
курсовая работа [745,9 K], добавлен 25.05.2014
