Автоматизированная система управления микроклиматом жилых помещений. АС управления микроклиматом. Управления
 Скачать 2.26 Mb.
|
|
2.9. Автоматизированная система «Умный дом» Независимо от всевозможных погодных катаклизмов климатические условия внутри здания должны соответствовать комфортному для человека микроклимату в обитаемых помещениях. Вручную обеспечить создание благоприятной атмосферы практически невозможно, поэтому применяются различные инженерные системы. Вся эта автоматика должна функционировать как единый механизм, что гарантируется за счет применения системы контроля климата в рамках так называемого «Умного дома». Под умным домом (УД) понимается система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные задачи без участия человека. Наиболее распространенные примеры таких действий - автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды. Рассмотрим возможности применения технологии умного дома в управлении микроклиматом жилых помещений. Как известно, основное предназначение системы управления микроклиматом в жилых помещениях заключается в следующих функциях [4]: Достижимость метеорологических условий, комфортных для пребывания человека. Создание гетерогенной климатической среды, т.е. планомерное разделение здания на различные климатические зоны. Экономия ресурсов в случае отсутствия человека с обеспечением условий, оптимальных для хозяев. Контроль состояния работоспособности, износостойкости и безопасности оборудования и инженерных сетей. В системах с функцией климат-контроля заложена возможность управление различными характеристиками окружающей среды внутри здания. Эти наборы главных параметров, отвечающих за комфортность микроклимата, можно разнести по следующим условным группам в зависимости от их применимости: «Воздух»: температура, влажность, ионизация, загрязненность. «Вода»: температура, жесткость, кислотность, окисляемость. «Огонь»: температура, инсоляция (облучение), яркость. «Земля»: температура полов, влажность почвы. В здании может создаваться несколько климатических зон, оптимальных для обитателей и непротиворечивых к общей планировке помещений. Внутри любого такого выделенного микроклиматического пояса можно задать неограниченное количество погодных сценариев. Например, стандартные алгоритмы функционирования системы климат-контроля для дома: «Утро», «День», «Вечер», «Ночь». Для всех режимов смены метеорологических условий должны быть определены пороговые значения климатических параметров. При этом может быть заложено плавное изменение характеристик для мониторинга микроклимата с течением времени. Сценарий формирования климата в конкретной зоне внутри квартиры выбирается системно (обычно по сезону года или времени суток) или в зависимости от текущих потребностей человека. На рис. 2.9 показана схема управления микроклиматом в Умном доме, который разделен на четыре климатические зоны, по количеству комнат: гостиная, кабинет, спальная и детская. Любая современная система домашнего климат-контроля, как правило, состоит из объектов управления микроклиматом (непосредственно климатическая техника), элементов мониторинга климатических параметров (всевозможные датчики) и средств управления со стороны пользователей. Все приборы, устройства и механизмы, воздействующие на окружающую человека среду в помещении, необходимо отнести к основным элементам управления микроклиматом. Р  ис. 2.9. Управление микроклиматом в Умном доме. Классификацию данных объектов можно провести с точки зрения их участия в формировании комфортного пребывания внутри здания: Температурный режим: встроенное отопление, нагреватели/ обогреватели, отопительные приборы (котлы, конвекторы, теплые полы); Состояние воздуха: вентиляция (поточная, кондиционеры, локальные вентиляторы), увлажнители / осушители, ионизаторы, фильтры очистки, ароматизаторы; Яркость света: окна, шторы, жалюзи, ставни. В части управления данная климатическая техника подразделяется на оборудование с пассивным (без средств контроля) режимом, приборы с ручными настройками функционирования и системы с локальными (без единого центра) средствами управления. Управление микроклиматом возможно только при наличии показаний, которые снимаются с соответствующих датчиков: температуры, влажности и многих других, фиксирующих все метеорологические изменения. Данные сенсоры необходимо разместить не только в различных местах, соответствующих климатическим зонам внутри здания, но и на улице – для возможности сбора информации о внешних погодных условиях. Принцип взаимодействия датчиков слежения за климатом в доме с объектами управления реализуется через специальные контроллеры. Данные устройства сравнивают фактические и плановые значения по различным показателям мониторинга микроклимата. В зависимости от величины отклонений должны быть выработаны соответствующие корректирующие воздействия ‑ так называемая обратная связь в системе управления. Среда управления микроклиматом в УД является интеллектуальной двухзвенной системой. В части, ответственной за контроль параметров, функционирование датчиков и инженерного оборудования, выступает центральный контроллер. Со стороны человека, настраивающего микроклимат в здании, имеется удобный интерфейс администрирования комплекса в целом. Целесообразнее всего управлять системой климат-контроля в помещении с помощью средств управления УД (пульты, сенсорные панели и т.п.), поддерживающих комфортный, экономичный и безопасный уровень визуализации, мобильности и защиты. Разрозненные системы, отвечающие за определенные состояния климата внутри здания, не могут быть настроены в ручном режиме. В общепринятых терминах, можно выделить следующие категории автоматизированных систем управления УД: А. Основные средства – устройства для использования внутри помещений, такие как панели, пульты управления; стационарный персональный компьютер. Данные приборы предполагают тесное взаимодействие с пользователем в интерактивном режиме с отправкой команд и получением ответов на интуитивно понятный дисплей. Б. Вспомогательные средства – переносное портативное информационно-коммуникационное оборудование, главной функцией которого не является управление УД. Такие приборы (например, ноутбук, планшет, смартфон или мобильный телефон) за счет их косвенного использования комфортно применять для удаленного режима работы. На рис. 2.10 демонстрируется панель управления системой УД. Р  ис. 2.10. Панель управления системой УД. Любые компоненты климат-контроля должны функционировать в рамках заданных сценариев, что гарантирует поддержку наиболее благоприятной обстановки в УД. Системы климат-контроля должны охватывать следующие компоненты при конфигурировании микроклимата: температура, освещенность, влажность. Именно поэтому необходимо наладить качественное взаимодействие инженерно-технологических систем, отвечающих за отопление, кондиционирование, освещение, вентиляцию, чтобы иметь возможность регулировки климатических домашних условий. Система мониторинга и контроля микроклимата, используемая в жилых помещениях, обладает рядом характерных особенностей: Круглосуточный режим мониторинга климатических параметров во всех помещениях здания. Зонирование всей среды обитания на заданные микроклиматические области пребывания человека. Поддержание комфортных условий, определяемых как внешними погодными факторами, так и настроенными сценариями для среды обитания. Регулировка состояния домашнего микроклимата при отсутствии проживающих в здании людей. В комплексах микроклиматического контроля задается состояние внутренней окружающей среды в здании. Этим определяется, в основном, температурный и влажностный режим, а также вспомогательные параметры (такие, как яркость освещения, свежесть воздуха и проч.) микроклимата. Средства управления микроклиматом в УД выступают интеллектуальной средой для формирования оптимальных климатических зон в помещениях внутри здания. С одной стороны, климатическая техника позволяет задать заранее настроенные сценарии и режимы внутри такого микроклиматического пояса. С другой стороны, необходимо наличие грамотно продуманного взаимодействия между различными инженерно-технологическими системами обеспечения жизнедеятельности: Отопительная сеть, а также теплый пол. Данные средства предназначены для отопления здания в холодные периоды года. Кондиционирование. Модули этой системы обеспечивают охлаждение воздушных потоков при достижении заданной температуры. Вентиляция и удержание влажности. Комплекс приборов для притока свежего воздуха в здание и поддержания должной концентрации влаги в помещении. На рис. 2.11 приведен интерфейс одной из систем УД, построенной на основе приведенных выше требований. Возможности УД по созданию и сохранению микроклимата нацелены на организацию непротиворечивого взаимодействия всех перечисленных подсистем. Комплексом климат-контроля разрабатываются необходимые сценарии развития метеорологических условий внутри здания. Вмонтированные в помещениях погодные сенсоры и всевозможные улавливатели зададут наиболее подходящий режим функционирования климатических зон. Р  ис. 2.11. Интерфейс системы «Умный дом». Руководить процессами, отвечающими за контроль отопления, вентиляции, кондиционирования в УД, необходимо в соответствии с индивидуальными запросами проживающих в нем людей. Помимо этого часто требуется изменять заранее заданные климатические установки ввиду изменения созданной среды микроклимата за счет добавления новых устройств и систем. |