СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ СЕТЕЙ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ ОБЪЕКТОВ И СПОСОБ РАБОТЫ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК G08C13/00 G05B13/00 G05B17/00 

Система может быть использована в локальных и глобальных сетях для создания сложного производственного или торгового комплекса, в котором необходимо обеспечить комфортное и безопасное нахождение людей, а также эффективную работу оборудования, размещенного в этом замкнутом пространстве. Замкнутым пространством может быть как магазин, торговый центр, так и цех предприятия, административно-производственные здания, система электроснабжения или снабжения иными ресурсами, а также иными коммуникационными и, маркетинговыми системами, требующими интерактивного взаимодействия частей этих объектов. Система может использоваться при моделировании реальных режимов работы этих объектов с соблюдением требований по экологии.

Назначением системы автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов является обеспечение контроля и автоматизации управления комфортного нахождения на данном объекте с учетом условий воздействия внешней среды, например, погодных условий, а также обеспечение норм предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ на производстве. Кроме того, система предназначена для выработки оптимальных режимов работы систем жизнеобеспечения, например, экономии электроэнергии отдельными группами оборудования, взаимодействия оборудования по кондиционированию и отоплению и так далее. Система является инструментом управления эффективностью жизнеобеспечения многоуровневых объектов, таких как магазины, кафе, общественные места и производственные объекты.

Система позволяет управлять удаленно всеми устройствами, расположенными на объекте, менять режимы их работы, следить за изменением параметров оборудования и среды и анализировать как отражается на эффективности управления работа оборудования с учетом факторов внешней среды и работы другого оборудования, принимать соответствующие меры, направленные на получение оптимальных режимов, обеспечивающих наибольшую эффективность работы многоуровневых объектов и экологически оптимального режима работы оборудования.

Из уровня техники известно изобретение «Аппаратно-программный комплекс диспетчерского контроля», патент RU 47123, опубл.: 10.08.2005, МПК G08C 19/00, содержащий устройства контроля, устройства съема информации, узлы ввода-вывода данных нескольких уровней в виде центрального и периферийных концентраторов, через которые передают поток информации, проходящий через концентратор, как в режиме мониторинга, так и дискретно, в виде сигналов. Применяется для диспетчеризации сложных систем, например, в системах железнодорожной автоматики. Однако назначением этой системы является обеспечение более полного и надежного контроля технических средств и устройств автоматики и связи, что очень важно на железной дороге. В данной системе возможность оперативного принятия решения диспетчером требует участия человека. Эти системы не решают задачу обеспечения наиболее экологически оптимального режима работы оборудования и не позволяют автоматизировать процесс регулирования параметров среды на объекте.

Известно изобретение «Интерактивная интегральная автоматизированная система для передачи и приема информации о состоянии контролируемых объектов», заявка RU 2000 132 776, опубл. 20.12.2002, МПК G08C 19/00, содержащая узел клиента, который связан, по крайней мере, с одним узлом передачи информации более высокого уровня или непосредственно с узлом ввода-вывода первого уровня. В данном техническом решении управление подчиненными фрагментами системы и их контроль может осуществляться только относительно, например, счетчиков электроэнергии, контролирующих потребление энергии, или только датчиков температуры, контролирующих температуру среды, но не решает задачу автоматического регулирования многоуровневой системы в целом, увязывание влияния работы одного вида оборудования на другой вид оборудования.

Наиболее близким техническим решением, которое взято за прототип является изобретение «Устройство в системе операционного контроля», патент RU 2 341 827, опубл. 20.12.2008, MIIK G08C 13/00, к.п. 25.06.2002 FI 20021241, содержащее управляющее оборудование и исполнительный механизм, центр управления управляющего оборудования, который содержит средство для обработки данных, выполненный с возможностью генерирования цепочки импульсов синхронизации и управления исполнительным механизмом посредством переключения сетевого напряжения в соответствии с цепочкой импульсов. Предназначено для операционного контроля, в которой информация синхронизации управления передается в исполнительное устройство для выполнения операций в заданное время. Техническим результатом этого изобретения является создание устройства, которое обеспечивает простым образом варьирование разнообразных систем операционного контроля без увеличения объема монтажных работ по прокладке электропроводников. Однако метод генерирования цепочки импульсов не позволяет системе вырабатывать режимы оборудования на основе прогнозных данных, которые с упреждением будут передаваться на функциональное оборудование для реализации заложенных требуемых параметров.

В известных системах контроля и автоматизации каждый существующий контроллер управляет только одним функциональным модулем, например, модулем вентиляции, содержащим двигатели притока и вытяжки, нагреватели в каналах притока и т.д., электрическим модулем отопления, содержащим конвекторы, электрические печи и т.п, модулем контроля потребления тепловой энергии. Однако каждый функциональный модуль существует отдельно от других и эти модули не связаны функционально между собой (не находятся в функциональной зависимости друг от друга). Также системы не предоставляют возможность применять технологии с искусственным интеллектом.

Требуется разработать систему, в которой будет осуществляться подбор и анализ возможных вариантов работы системы при заданных условиях. Иными словами, требуется внедрить систему с искусственным интеллектом, способным прогнозировать и перебирать возможные варианты, воображать последствия выбранных вариантов. Например, на карту памяти (запоминающее устройство) записывать параметры с датчиков обратной связи и параметры работы оборудования и потом перебирать возможные варианты, воображая (анализируя) последствия выбранных вариантов. Это позволяет построить графики зависимости и далее соответствующим образом отреагировать, воздействуя на систему в целом. Например, включать контроллеры, контролирующие накопление в аккумуляторных батареях и отдачу ими электроэнергии для работы оборудования в заданном режиме. Вместо множества щитов с отдельными контроллерами для многоуровневой системы требуется иметь один щит управления и контроля. Это позволит автоматизировать многоуровневый объект целиком не производя "дробление" систем. Вместо множества щитов управления будет работать на объекте один щит управления, в котором всеми процессами управляет один контроллер. Таким образом, требуется создать универсальную автоматическую систему, функционально связывающую и управляющую множеством щитов управления, обеспечивающих работу многоуровневого объекта при заданных характеристиках окружающей среды, в которой этот объект расположен. Кроме того, устройство с картой памяти может быть легко установлено в другую подобную же систему при условии смены требований к параметрам функционирования этой системы. Одновременно необходимо предоставить возможность участия оператора при форс-мажорных обстоятельствах, которые система не сможет спрогнозировать, например, стихийные бедствия, изменение законодательства и тому подобное.

Предложенное техническое решение позволяет достичь следующего технического результата, достигаемого этой системой, а именно:

- возможность контроля и автоматического регулирования сложных сетей жизнеобеспечения, состоящих из множества частей;

- обеспечение работоспособности этой системы в заданных режимах среды;

- обеспечение функциональной зависимости друг от друга отдельных частей системы;

- обеспечивать максимально возможное использование сторонних (разнообразных) ресурсов, например, в альтернативной энергетике, с помощью эталонных наборов (пакетов) параметров.

Технический результат достигается за счет того, что система автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов, состоит из модулей первого уровня: функциональных модулей (Ni), включающих оборудование, поддерживающее жизнедеятельность объекта, оборудование каждого функционального модуля охарактеризовано своим рабочим набором параметров оборудования; контрольных модулей параметров оборудования (ПОi), характеризующих исправность и режимы работы оборудования, контрольного модуля среды (ОС i), содержащего датчики контроля как окружающей среды, так и среды внутри объекта; модулей управления (Ki) функциональными модулями (Ni) и базу данных системы диспетчеризации.

Новым является то, что дополнительно в систему вводится модуль формирования набора параметров в виде центрального контроллера, являющегося контроллером высшего уровня, и снабженного программным обеспечением (ПО), использующим набор языков программирования, включающих Cscript, PascalScript, С++, С, CoDeSys, а также картой памяти (фактической памятью), хранящей параметры с результатами обработки (анализа) рабочего набора параметров (Mi р) и полученных из базы данных системы диспетчеризации эталонных наборов параметров (Mi).

База данных системы диспетчеризации соединена посредством интерфейса по протоколу стандарта МЭК с модулем формирования набора параметров, и содержит Supervisory Control and data Axquisition (SCADA), набор параметров функциональных модулей для конкретных параметров среды при условии оптимальной и экономной работы системы, являющейся статистическими наборами параметров (Mi с), набор графиков работы функциональных модулей первого уровня, построенных на основе статистических наборов параметров (Mic) функциональных модулей (Ni), полученных от центрального контроллера и представляющих возможные усредненные варианты наборов текущих наборов параметров (Mip), набор графиков зависимости работы каждого функционального модуля (Ni) от выбранного рабочего набора параметров (Mi) и интерфейс пользователя.

При этом модуль формирования набора параметров через соответствующий интерфейс соединен: с каждым функциональным модулем (Ni), с каждым контрольным модулем параметров оборудования (ПOi), соответствующего функционального модуля (Ni), с каждым модулем управления (Ki) соответствующего функционального модуля (Ni) и с контрольным модулем среды (ОС i).

Посредством специального ПО, вшитого в SCADA, обеспечен расчет отклонения параметров модулей (Ni) и (ПOi) от заданного SCADA эталонного набора параметров (Мiэ), который выбран из пакета рабочих параметров (Mi) для каждого функционального модуля (Ni) и для контрольного модуля среды (ОС i), а также обеспечен расчет рабочего набора параметров (Mi р) для каждого функционального модуля(Ni) для заданного эталонного набора параметров, и передача посредством интерфейса расчетных величин со SCADA. При этом центральный контроллер посредством интерфейса, по которому осуществляется передача сформированного в SCADA пакета параметров (Mip) через соответствующий модуль управления (Ki) связан с соответствующим функциональным модулем (Ni).

Техническое решение иллюстрируется чертежами.

На Фиг. 1 - показана обобщенная схема системы жизнеобеспечения, включающая i- тые модули;

Система устроена следующим образом.

Модули первого уровня.

1. функциональные модули (Ni) - (1) - это оборудование. Оборудование каждого функционального модуля (Ni) охарактеризовано своим рабочим набором параметров оборудования; например:

- наружного освещения (Ni), охарактеризовано ТВ - текущего времени (часы, минуты), ТО -время открытия магазина (часы, минуты), ТЗ -время закрытия магазина (часы, минуты), ТОСР - смещение включения освещения относительно ТО (минуты) ТЗСР - смещение выключения освещения относительно ТЗ (минуты), ТВС- время восхода солнца, ТЗС-время заката солнца, времени смещения включения и выключения наружного освещения.

- тепловой завесы торгового зала (N₂), охарактеризовано параметрами ТТЗМИН-минимальная температура торгового зала, ТТЗМАКС-максимальная температура торгового зала, ТТ3-текущая температура торгового зала, ТО, ТЗ, ТВ,

- вытяжки печи (N₃), охарактеризовано параметрами ТО, ТЗ, ТВ, сигнал с датчика тока печи,

- вытяжки гриля (N₄), охарактеризовано параметрами ТО, ТЗ, ТВ, сигнал с датчика тока гриля,

- вентиляции помещения центральной холодильной машины (ЦХМ) - (N₅), охарактеризовано ТТекЦХМ - Текущая температура в ЦХМ, ТЦХММАКС - максимальная температура в ЦХМ,Т1ГХММИН - минимальная температура в ЦХМ, КИГколичество инертного газа в помещении ЦХМ, КИГМАКС- максимальное количество инертного газа в помещении ЦХМ,

- тепловой завесы дебаркадера (N₆), охарактеризовано параметрами ТУЛ - текущая температура на улице, ТУЛ МАКС- максимальная температура улицы,

- кондиционера главной кассы (N₇), охарактеризовано параметрами температура торгового зала,температура в главной кассе, время работы магазина

и остальные подобные модули, обозначенные (Ni).

2. контрольные модули параметров оборудования (ПOi) - (2) - это, например, модули контроля напряжения, тока, интенсивности работы каждого функционального модуля - оборудования, счетчики электроэнергии. Эти параметры характеризуют исправность и режимы работы оборудования.

3. контрольного модуля среды (ОС I) - (3) - это, например, модули, содержащие датчики контроля как окружающей среды, так и среды внутри объекта; охарактеризованы показаниями датчиков - уличной температуры, температуры в тамбуре главного вход, температуры в торговом зале, температуры в подсобных помещения, температуры в помещении ЦХМ, температуры в помещении главной кассы, температуры обратного теплоносителя, концентрации углекислого газа.

4. модулей управления (Ki) - (4) - это, например, заряд накопителя энергии, разряд накопителя энергии(слив), и тому подобное оборудование для соответствующего функционального модуля.

5. база данных системы диспетчеризации - (5) -, в которой есть база текущих фактических параметров; база воображаемых параметров, полученных при подборе и анализе возможных вариантов выходных параметров функциональных модулей; база набора готовых параметров, рассчитанных по определенному правилу или алгоритму в базе данных воображаемых параметров с заключениями о энергопотреблении и тому подобное.

6. модуль формирования набора параметров - (6) -, который выполнен в виде центрального контроллера и является контроллером высшего уровня типа ПЛК323-24.03.01-ТЛ. Этот модуль снабжен программным обеспечением (ПО), использующим набор языков программирования, включающих Cscript, PascalScript, С++,С, CoDeSys, а также картой памяти - (7) - (фактической памятью), хранящей параметры с результатами обработки (анализа) рабочего набора параметров (Mi р) и полученных из базы данных системы диспетчеризации (5) эталонных наборов параметров (Mi).

База данных системы диспетчеризации (5) соединена посредством интерфейса (8), например, RS-485/COM 5 через внутренний порт ПЛК по протоколу стандарта МЭК с модулем формирования набора параметров (6), и содержит Supervisory Control and data Axquisition (SCADA) (9), набор параметров функциональных модулей (1) для конкретных параметров среды при условии оптимальной и экономной работы системы, являющейся статистическими наборами параметров (Mic), набор графиков работы функциональных модулей (1) первого уровня, построенных на основе статистических наборов параметров (Mi с) функциональных модулей (Ni) (1), полученных от центрального контроллера (6) и представляющих возможные усредненные варианты наборов текущих наборов параметров (Mip), набор графиков зависимости работы каждого функционального модуля (Ni) (1) от выбранного рабочего набора параметров (Mi) и интерфейс пользователя (10).

Интерфейс пользователя (10) представляет собой клиентский интерфейс пользователя, который предоставляет оперативную информацию из базы данных диспетчера и связан с компьютером пользователя. В качестве резервного варианта связи при отсутствии Канала Ethernet Протокол МЭК 60870-5-104, канал связи GPRS, порт 2404 центральный контроллер (6) соединяется с Коммуникационным Сервером (11). Основным каналом связи центрального контроллера (6) по Протоколу МЭК 60870-5-104, является канал связи Ethernet, порт 2404, соединенный с Сервером SCADA и через него с Базой данных MS SQL Firebird 2, а затем с Клиентским интерфейсом предоставления оперативной информации из базы данных диспетчеру от пользователя.

В контексте данной заявки использованы следующие понятия.

SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) - программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т.д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например на С++), так и сгенерирован в среде проектирования. Ссылка на источник https://tecrmical_translator_dictionary.academic.ru/281751/SCADA.

МЭК - стандарт «Коммуникационные сети и системы подстанций», описывающий свод правил для организации событийного протокола передачи данных. Ссылка на источник http://cons-systems.ru/m-k-61850.

В качестве центрального контроллера (6) может быть взят, например, программируемый логический контроллер ПЛК 323-24 ТЛ.

Описанная выше система работает следующим образом.

В самом начале принимают определенный набор параметров с стандартными значениями (Mic), а так же набор параметров с значениями, собранными с датчиков обратной связи (Mip). Следующим шагом создается новый объект- строка базы данных, которая наполняется информацией о том, когда и на сколько были включены определенные потребители, и какие показатели при работе данных потребителей были зафиксированы с помощью датчиков обратной связи (Mip₊₁).

К примеру, начиная с 6 утра на конкретном объекте был подан сигнал о необходимости включения отопления для достижения температуры в торговом зале границы в 16 градусов, данная температура была достигнута при температуре уличного воздуха -20 за 1.5 часа. Данная температура должна была достигаться 2 часа-к открытию магазина, а успела за полтора, из этого следует, что в следующий раз, когда придут те же самые входные параметры температур, команда на начало отопления придет не за 2, а за 1.5 часа. При условии, что это понизит расход электроэнергии, т.е. Будут выстроены (Miэ).

Продвижение к самому низкому электропотреблению должно быть ограничено нормами СанПин и ПДК, так как их нельзя переходить в угоду экономии.

Второй пример, случай с электроотоплением. За полтора часа до закрытия магазина при температуре наружного воздуха -20 было отключено отопление и к тому моменту, как покупатели покинули торговый зал, температура была выше нижней границы, которая разрешена, если покупатели находятся в зале, после этого запускается отсчет, и, к примеру, если температура упадет ниже данной отметки через пол часа, то система отопления в следующий раз, при этих же входящих параметрах отключится на пол часа раньше чем в прошлый раз, а именно за 2 часа.

В случае, если входные параметры сильно отличаются от тех, данные по которым уже были получены, необходимо взять эталонные параметры для конкретного сезона.

К примеру, в базе данных хранятся наборы параметров для отопления при температуре на улице -20, а температура опустилась до -35, алгоритм принимает в себя эталонный набор, который ближе всего к входным параметрам, проходит с ним полный цикл и вычисляет следующий эталон для данной температуры.

В качестве примера реализовывают следующую схему работы. Модули связываются в следующей последовательности: получение входного набора параметров от OCi, ПОi, Ni, запись его в на карту памяти, отправка полученного набора параметров в SCADA, обработка параметров с подбором оптимального набора выходных параметров на основании таблиц энергоэффективности, хранящихся в SCADA, отправка набора выходных параметров в центральный контроллер, передача сигнала о включении или выключении оборудования на модули Ki.

Работа системы автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов осуществляется способом, который использует функции, присущие искусственному интеллекту. Для выбора требуемых наборов параметров, которые включают параметры всех функциональных модулей для конкретных параметров среды при условии оптимальной и экономной работы системы, необходимо в способе работы системы реализовать функции, которые реализуют восприятие информации, и сохраняемые в системе данные всех элементов. Также функции, которые реализуют способность к обучению системы. Также необходимо организовать хранилище и обмен данными для того, чтобы система могла запоминать, анализировать и выбирать наиболее оптимальный набор параметров системы в целом и каждого модуля в отдельности, но с учетом работы остальных модулей. Эти операции в системе должны осуществляться на основе информации, полученной как в процессе получения текущих данных, так и в процессе обучения. На основе этих функций необходимо реализовать функцию воображения или прогнозирования. Эти функции должны выполняться для моделирования ситуации с использованием имеющихся данных и добавлять в память имеющиеся данные с новой информацией, например, новыми наборами параметров и правил, рассчитанными закономерностями, например, на основе статистического расчета.

Из уровня техники известно изобретение «Способ межмодульного информационного обмена», патент RU 2 481 642, опубл. 10.05.2013, MПK G08C 19/18, в котором магистральный канал связи соединяет центральный контроллер с модулями, определяется приоритет информации модулей, и синхронизация модулей проводится центральным контроллером, которую передает импульсами через общую для всех модулей шину, фиксирует поступающие от модулей сигналы и выбирает модули, от которых приняты сигналы готовности к передаче информации, после чего проводит сеанс информационного обмена. Используется в устройствах информационно-управляющих комплексов, использующих магистрально - модульную архитектуру. Позволяет упростить организацию информационных обменов. Межмодульный информационный обмен SPI (Serial Peripheral Interface) основан на передаче информационных сообщений по двунаправленной шине данных последовательными кодами, каждый сигнал которых синхронизируют тактовым импульсом от контроллера магистрали. Недостаток этого способа состоит в том, что требуются большие затраты времени на выявление модулей, подготовивших информацию для передачи, поскольку осуществляется последовательный опрос состояния модулей, а уменьшение времени достигается только за счет уменьшения объема информации после расстановки приоритетов. Этот способ нельзя применить в многоуровневых системах жизнеобеспечения, так как в них очень трудно и опасно с точки зрения экологии отказаться от учета любого фактора (параметра).

Известно изобретение «Способы создания, системы и архитектуры защищенных медиаканалов», Заявка RU 2003 118 755, к.п. 24.06.2002 US 10/178,256, опубл. 27.12.2004 MПК G06F 7/00, G08C 13/02, в которых принимают ведомость, связанную с информацией, создают первичный аутентификатор, уведомляют первичный аутентификатор об одном или более компонентов, находящихся дальше по цепочке, создают по меньшей мере один дополнительный аутентификатор и аутентифицируют один или более компонентов, считывая записанные на них инструкции, которые, при выполнении их одним или более процессорами, обеспечивают прием ведомости, связанной с информацией. В этом способе также осуществляют последовательный опрос состояния модулей, а, следовательно, невозможно установить зависимости работы одного модуля от работы другого модуля, а также весь процесс опроса занимает очень много времени.

Наиболее близким техническим решением, которое взято за прототип, является изобретение «Способ ведения распределенной базы данных в единой среде учета наподобие BITCOIN», заявка RU 2015 156 433, опубл. 04.07.2017, MПК G06F 12/00, заключающийся в ведении распределенной базы данных в единой среде учета и содержащей свою локальную цепочку данных, состоящую из блоков, в которых создают записи изменения данных, передают эти записи в среду учета и проверяют соответствие их согласно заданным правилам. Однако задачей данного изобретения является наиболее точное установление цепочек данных, которые обеспечат надежный контроль и отсутствие недостоверных данных об участнике цепочки. Не ставится задача контроля и автоматического регулирования сложных сетей жизнеобеспечения, состоящих из множества частей на основе постоянно пополняющейся базы данных эталонных, статистических и текущих наборов параметров множества этих частей системы. Не используется способ выбора на основе обучения системы индуктивным и/или дедуктивным методом подхода получения не только наборов данных, но и готовых правил. Иными словами, не устанавливаются функциональные зависимости друг от друга отдельных частей системы.

Технический результат предлагаемого способа состоит в том, что реализовывается возможность контроля и автоматического регулирования сложных сетей жизнеобеспечения, состоящих из множества частей; обеспечение работоспособности этой системы в заданных режимах среды; обеспечение функциональной зависимости друг от друга отдельных частей системы, постоянное пополнение системы наборами параметров, обеспечивающих максимально возможное использование сторонних (разнообразных) ресурсов.

Данный технический результат достигается за счет того, что способ работы системы автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов реализованный для системы, описанной выше, состоит в том, что все модули первого уровня системы объединены посредством контроллера высшего уровня и имеют периодическую связь с базой данных системы диспетчеризации, вследствие чего периодически снимают и строят рабочие наборы параметров (Mip), включающие графики работы оборудования функциональных модулей.

Новым в предложенном способе является то, что затем в каждом цикле построения статистических графиков работы оборудования функциональных модулей (Ni), формируют пакеты рабочих параметров (Mip) этих модулей в единицу времени, сравнивают пакеты рабочих параметров (Mip) с хранящимся в SCADA набором пакетов рабочих параметров (Mi), выбирают из пакетов рабочих параметров (Mi) один, который назначают эталонным пакетом параметров (Мiэ) с использованием пакетов статистических параметров (Mic), рассчитывают посредством SCADA отклонение каждого параметра из соответствующего полученного из центрального компьютера (ЦК) пакета рабочих параметра (Mip) от пакета параметров (Mi), соответствующего эталонному пакету параметров(Мiэ), передают на центральный контроллер выбранный эталонный пакет параметров (Miэ) как текущий рабочий пакет параметров (Mip₊₁) и расчетные отклонения, записывают их на карту памяти центрального контроллера, в центральном контроллере заменяют рабочий набор параметров предыдущего интервала времени (Mip) на полученный из SCADA рабочий пакет параметров (Mip₊₁) и через модуль управления (Ki) корректируют работу соответствующего функционального модуля (Ni), затем повторяют процесс корректировки работы соответствующего функционального модуля путем повторения цикла.

При этом SCADA при формировании пакетов параметров работы как (Mi) так и (Mip₊₁) функциональных модулей (Ni) учитывает набор параметров среды, полученный посредством датчиков обратной связи от контрольного модуля среды (OCi) и набор параметров оборудования каждого функционального модуля (Ni), который характеризует режим работы этого оборудования, полученный от контрольно - измерительных приборов соответствующего контрольного модуля параметров оборудования (ПСМ) и в SCADA с помощью ПО выбирают эталонный набор параметров (Miэ) на основе полученных статистических наборов параметров (Mipc), рассчитанных в SCADA и/или полученных от внешних источников, а также графиков работы оборудования функциональных модулей с учетом графиков зависимости от параметров других функциональных модулей, полученных от контрольных модулей параметров оборудования и от контрольных модулей окружающей среды, при соблюдении условия наиболее приближенного соответствия параметров модулей первого уровня в эталонном наборе параметров окружающей среды и среды внутри многоуровневого объекта, необходимых для жизнеобеспечения этого объекта.

Представленный способ иллюстрируется чертежами.

На Фиг. 2 - показана обобщенная схема системы жизнеобеспечения с множеством модулей, каждый из которых имеет номер от 1 до 6 и несет самостоятельную функцию;

Способ реализовывается следующим образом.

Все модули первого уровня (1-5) системы объединены посредством контроллера высшего уровня (6) и имеют периодическую связь с базой данных системы диспетчеризации (5), вследствие чего периодически снимают и строят рабочие наборы параметров (Mip), включающие графики работы оборудования функциональных модулей (1).

Затем в каждом цикле построения статистических графиков работы оборудования функциональных модулей (Ni) (1), формируют пакеты рабочих параметров (Mip) этих модулей (1) в единицу времени, сравнивают пакеты рабочих параметров (Mip) с хранящимся в SCADA (9) набором пакетов рабочих параметров (Mi), выбирают из пакетов рабочих параметров (Mi) один, который назначают эталонным пакетом параметров (Miэ) с использованием пакетов статистических параметров (Mic), рассчитывают посредством SCADA (9) отклонение каждого параметра из соответствующего полученного из центрального контроллера (ЦК) (6) пакета рабочих параметра (Mip) от пакета параметров (Mi), соответствующего эталонному пакету параметров (Miэ), передают на центральный контроллер (6) выбранный эталонный пакет параметров (Miэ) как текущий рабочий пакет параметров (Mip₊₁) и расчетные отклонения, записывают их на карту памяти (7) центрального контроллера (6), в центральном контроллере (6) заменяют рабочий набор параметров предыдущего интервала времени (Mip) на полученный из SCADA (9) рабочий пакет параметров (Mip₊₁) и через модуль управления (Ki) (4) корректируют работу соответствующего функционального модуля (Ni) (1), затем повторяют процесс корректировки работы соответствующего функционального модуля путем повторения цикла.

При этом SCADA (9) при формировании пакетов параметров работы как (Mi) так и (Mip₊₁) функциональных модулей (Ni) (1) учитывает набор параметров среды, полученный посредством датчиков обратной связи от контрольного модуля среды (OCi) (3) и набор параметров оборудования, полученный из модуля (2) от каждого функционального модуля (Ni) (1), который характеризует режим работы этого оборудования, полученный от контрольно - измерительных приборов соответствующего контрольного модуля параметров оборудования (ПOi) (2) и в SCADA (9) с помощью ПО выбирают эталонный набор параметров (Miэ) на основе полученных статистических наборов параметров (Mipc), рассчитанных в SCADA (9) и/или полученных от внешних источников (10)(11), а также графиков работы оборудования функциональных модулей с учетом графиков зависимости от параметров других функциональных модулей (1), полученных от контрольных модулей параметров оборудования (2) и от контрольных модулей окружающей среды (3), при соблюдении условия наиболее приближенного соответствия параметров модулей первого уровня в эталонном наборе параметров окружающей среды и среды внутри многоуровневого объекта, необходимых для жизнеобеспечения этого объекта.

Примеры реализации способа.

Пример 1. - наружное освещение

Наружное освещение делится на два блока - освещение фасада здания и рекламы, а так же освещение прилегающей территории.

В начале происходит получение входного набора параметров, состоящего из графика работы магазина, таблицы графика работы наружного освещения, находится ли магазин в зоне, где солнце никогда не восходит, находится ли магазин в зоне, где солнце никогда не садится, круглосуточный ли магазин, а также его местоположения (широта и долгота).

Следующим шагом проводится проверка, в каком режиме должно работать наружное освещение - график по таблице, или астротаймер.

При работе по графику, заданному таблицей, происходит включение и выключение наружного освещения фасада здания и рекламы, согласно полученному набору параметров из таблицы. Включение в утренние часы, к примеру, с 6.00 до 9.00, после чего наружное освещение фасада здания и рекламы отключается. Включение в вечерние часы, к примеру, с 21.00 до 23.30, после чего наружное освещение фасада здания и рекламы отключается. Управление освещением прилегающей территории обусловлено теми же временными параметрами, что и управление освещением фасада здания и рекламы, однако оно не выключается в ночное время, к примеру, включается в вечернее время вместе с освещением фасада здания и рекламы и выключается одновременно с отключением освещения фасада здания и рекламы в утренние часы (с 21.00 до 9.00).

При работе по астротаймеру:

1. Если солнце никогда не садится, все наружное освещение всегда выключено.

2. Если солнце никогда не восходит

a. Магазин круглосуточный, все наружное освещение включено.

b. Магазин не круглосуточный, все наружное освещение включается раньше открытия магазина на установленное время смещения и выключается с задержкой на установленное время смещения от времени закрытия магазина.

3. Если солнце садится и заходит

a. Магазин круглосуточный, все наружное освещение включается в утренний промежуток времени (к примеру в 9.00) и выключается в вечерний (к примеру в 00.00).

b. Магазине не круглосуточный, включение в утренние часы, к примеру, с 7.15 до 8.44, после чего наружное освещение фасада здания и рекламы отключается. Дынные о времени включения и выключения передаются из астротаймера. Включение и выключение в вечерние часы обусловлено так же временными рамками, полученными из астротаймера. Управление освещением прилегающей территории обусловлено теми же временными параметрами, что и управление освещением фасада здания и рекламы, однако оно не выключается в ночное время.

Пример 2 - вентиляции помещения центральной холодильной машины (ЦХМ).

В начале происходит получение входного набора параметров, состоящего из: температуры в помещении ЦХМ, состояния модуля управления приточно-вытяжной вентиляцией в помещении ЦХМ, температуры уличного воздуха, графика зависимости скорости понижения температуры в помещении ЦХМ от уличной температуры.

Набор параметров передается в аналитический модуль(воображение), где, учитывая все входные параметры в разрезе с выходными, выбирается оптимальный момент, когда необходимо включить приточно-вытяжную установку.

К примеру: температура в помещении ЦХМ поднялась до критического уровня +30 градусов. Уличная температура составляет +10 градусов, при подобном наборе параметров ранее была выявлена зависимость, что максимальный коэффициент полезной деятельности (КПД) достигался при включении приточно-вытяжной установки до тех пор, пока температура в помещении ЦХМ не опускалась до +24 градусов. После достижения данной температуры она спадала значительно медленнее. Следовательно, по достижении в помещении ЦХМ температуры +24 градуса, приточно-вытяжная система отключается, так как это не противоречит рабочим параметрам оборудования. В то время, как температура опускалась, была выявлена зависимость, что КПД выше, если включить приточно-вытяжную вентиляцию не по достижении +30 градусов в помещении ЦХМ, а при +28. Из этого следует, что в следующий раз, когда будет получен набор данных, который сигнализирует о повышении температуры в помещении ЦХМ, при совпадении входных и выходных параметров с статистическими, будет принято решение включить приточно-вытяжную вентиляцию при достижении в помещении ЦХМ +28 градусов, а не при +30 градусах.

Группа изобретений относится к автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов и может быть использована в локальных и глобальных сетях для создания сложного производственного или торгового комплекса. Технический результат - возможность контроля и автоматического регулирования сложных сетей жизнеобеспечения, состоящих из множества частей; обеспечение работоспособности этой системы в заданных режимах среды; обеспечение функциональной зависимости друг от друга отдельных частей системы; обеспечивать максимально возможное использование сторонних (разнообразных) ресурсов. Для этого введена система автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов, которая состоит из модулей первого уровня; контрольных модулей параметров оборудования (ПОi); модулей управления (Ki) функциональными модулями (Ni) и базу данных системы диспетчеризации, дополнительно в систему введен модуль формирования набора параметров в виде центрального контроллера, являющегося контроллером высшего уровня и снабженного программным обеспечением (ПО), а также картой памяти (фактической памятью). 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов, состоящая из модулей первого уровня: функциональных модулей (Ni), включающих оборудование, поддерживающее жизнедеятельность объекта, оборудование каждого функционального модуля охарактеризовано своим рабочим набором параметров оборудования; контрольных модулей параметров оборудования (ПОi), характеризующих исправность и режимы работы оборудования, контрольный модуль среды (ОСi), содержащий датчики контроля как окружающей среды, так и среды внутри объекта; модулей управления (Кi) функциональными модулями (Ni) и базы данных системы диспетчеризации, отличающаяся тем, что дополнительно вводится модуль формирования набора параметров в виде центрального контроллера, являющегося контроллером высшего уровня, снабженного программным обеспечением (ПО), использующим набор языков программирования, включающих Cscript, PascalScript, С++,С, Codesys, CoDeSys, и картой памяти, хранящей параметры с результатами обработки набора параметров из базы данных системы диспетчеризации, база данных системы диспетчеризации соединена посредством интерфейса по протоколу МЭК-61 с модулем формирования набора параметров и содержит SCADA, набор параметров функциональных модулей для конкретных параметров среды при условии оптимальной и экономной работы системы, являющейся рабочими и/или статистическими наборами параметров (Mi), набор графиков работы функциональных модулей первого уровня, построенных на основе текущих наборов параметров (Mi р) функциональных модулей (Ni), полученных от центрального контроллера и представляющих возможные варианты наборов текущих наборов параметров (Mi р), набор графиков зависимости работы каждого функционального модуля (Ni) от выбранного рабочего набора параметров (Mi) и интерфейс пользователя; при этом модуль формирования набора параметров через соответствующий интерфейс соединен: с каждым функциональным модулем (Ni), с каждым контрольным модулем параметров оборудования (ПOi), соответствующего функционального модуля (Ni), с каждым модулем управления (Кi) соответствующего функционального модуля (Ni) и с контрольным модулем среды (ОС i), а посредством ПО, вшитого в центральный контроллер, обеспечен расчет отклонения параметров модулей (Ni) и (ПOi) от заданного SCADA эталонного алгоритма, которому соответствует пакет параметров (Mi) для каждого функционального модуля (Ni) и для контрольного модуля среды (ОС i), а также расчет рабочего набора параметров (Mi р) для каждого функционального модуля (Ni) для заданного эталонного алгоритма, и передача посредством интерфейса расчетных величин на SCADA, при этом центральный контроллер посредством интерфейса, по которому осуществляется передача сформированного в SCADA пакета параметров (Mip) через соответствующий модуль управления (Кi) связан с соответствующим функциональным модулем (Ni).

2. Способ работы системы автоматизации сетей жизнеобеспечения многоуровневых объектов по п. 1, состоящий в том, что все модули первого уровня системы объединены посредством контроллера высшего уровня и имеют периодическую связь с базой данных системы диспетчеризации, вследствие чего периодически снимают и строят рабочие, являющиеся статистическими, графики работы оборудования функциональных модулей, отличающийся тем, что затем в каждом цикле построения статистических графиков работы оборудования функциональных модулей формируют пакеты текущих параметров (Mip) этих модулей в единицу времени, записывают их на карту памяти центрального контроллера, рассчитывают отклонение каждого параметра из соответствующего пакета рабочих параметров (Mip) от пакета параметров (Mi), соответствующего эталонному алгоритму работы системы, выбранному посредством SCADA, передают рабочие и/или статистические графики и отклонения на SCADA, выбирают в SCADA эталонный алгоритм, соответствующий полученному набору параметров из контрольного модуля среды (ОС i), формируют набор параметров (Mi₊₁), соответствующий новому эталонному алгоритму с учетом соблюдения СанПин, ПДК и иных норм, рассчитывают в SCADA пакет рабочих параметров (Mip₊₁) каждого функционального модуля и поправку, которую необходимо внести в параметры работы функциональных модулей с помощью соответствующего управляющего модуля, получают от SCADA выбранный набор параметров функциональных модулей, соответствующий эталонному алгоритму, и корректируют работу соответствующего функционального модуля путем передачи на него пакета рабочих параметров (Mip₊₁) и поправки через модуль управления (Кi), при этом центральный контроллер при формировании пакетов параметров работы как (Mi₊₁), так и (Mip₊₁) функциональных модулей Ni учитывает набор параметров среды, полученный посредством датчиков обратной связи контрольного модуля среды ОСi, и набор параметров оборудования каждого функционального модуля Ni, который характеризует режим работы этого оборудования, полученный от контрольно-измерительных приборов соответствующего контрольного модуля параметров оборудования (ПOi), а в SCADA с помощью ПО выбирают эталонный алгоритм на основе полученных рабочих и/или статистических графиков работы оборудования функциональных модулей с учетом зависимости от параметров других функциональных модулей, полученных от контрольных модулей параметров оборудования и от контрольных модулей окружающей среды, при соблюдении условия наиболее приближенного соответствия параметров модулей первого уровня в эталонном алгоритме параметрам окружающей среды и среды внутри многоуровневого объекта, необходимых для жизнеобеспечения этого объекта, повторяют процесс корректировки работы соответствующего функционального модуля путем повторения цикла.