Китайцева Е.Х., кандидат технических наук, профессор Ферстер А.В., аспирант (Московский государственный строительный университет)
АНАЛИЗ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ОТОПЛЕНИЯ В КОРПУСЕ УЛК МГСУ
В статье описывается анализ данных системы мониторинга и управления систе-мой отопления. Приводится характеристика их значений, а также обращается внимание на особенности значений количества отпущенной теплоты. Формулируются критерии для исключения «аномальных» значений. Описан вывод коэффициента с заранее известным табличным значением, при вычислении которого используются все собираемые параметры. Приводится статистический анализ вычисленных значений этого коэффициента. Описан процесс определения общей достоверности данных с помощью этого коэффициента. С помощью алгоритма Йетса определено влияние погрешностей параметров на погрешность значений этого коэффициента. Сделан вывод о причинах обнаруженной высокой погрешности.
Ключевые слова: Система отопления. Отпуск теплоты. Статистический анализ. Погрешность. SCADA. Алгоритм Йетса. Критерии обнаружения выбросов.
FUNCTIONAL MODELING OF OPERATION AND SERVICE OF MEANS OF MECHANIZATION AND TRANSPORTATION IN CONSTRUCTION PROCESSES
IN CAD SYSTEMS
This paper describes analysis of data gathered from heating system's SCADA. Presented in this paper is a summary of gathered data, also specifics of heat values are noted. Data abnormality criteria are introduced. Also introduced in this paper is a coefficient with known value, which can be calculated using all of the measured parameters. Statistical analysis of calculated values of this coefficient is presented. The process of data validation using this coefficient is described. Using Yates's algorithm, it was determined which of the measured parameter's errors has the most influence on error of this coefficient. In conclusion, causes of high error are listed.
Keywords: Heating system. Heat distribution. Statistical analysis. Measurement error. SCADA. Yates's algorithm. Detection of data outliers.
В период отопительного сезона температура наружного воздуха в Москве может варьироваться в весьма широком диапазоне. Такая вариация, разумеется, требует повышенное внимание к системе отопления, которая должна обеспечивать комфортную температуру пребывания в помещении независимо от температуры наружного воздуха [1, 2].
В корпусе УЛК МГСУ температура в аудиториях часто выходит за пределы комфортного уровня, что приводит к повышению уровня усталости преподавателей и студентов.
Цель работы - изучить систему сбора и хранения данных о параметрах системы отоплении корпуса УЛК МГСУ и определить возможность создания математической модели регулирования отпуска теплоты по собранным данным.
В четырех аудиториях корпуса УЛК установлены датчики, измеряющие температуру в подающем и обратном трубопроводах, температуру внутреннего воздуха в помещении и количество отпущенной теплоты.
Данные с датчиков поступают в систему SCADA, которая обеспечивает их хранение в собственном формате в файлах базы данных [3]. Эти данные использовались при анализе системы.
Для определения общей погрешности данных всех хранимых величин, требовалась константа с заранее известным значением, при вычислении которой были бы задействованы все
измеряемые параметры. Эта константа была взята из документации к установленным в аудитории тепловым приборам [4], ее величина характеризует тепловую мощность радиатора:
( М Л"
/п
где (1)
Ф = Ф^ *
v 49,83 J
Ф - тепловая мощность радиатора при рабочих условиях, Вт;
- нормативная тепловая мощность, Вт; п - показатель степени, зависящий от модели радиатора; Л^я - рассчитывается по формуле:
Atn = )°д Кбр , (2)
t - t
п°д вн
\t б -1 V обр вн J
tn°d - температура в подающем трубопроводе, С; t°6p - температура в обратном трубопроводе, С; teH - температура внутреннего воздуха, С;
49,83 - значение Atin для значений температур, соответствующих стандарту DIN: tn°d = 75°C, t°6p = 65°C, tgH = 20°C.
Из формулы (1) была выражена константа, характеризующая теплоотдачу радиатора, обозначаемая далее как Апр:
A = Ф = (3)
пр At 1П (49,83)"
Для установленных в аудиториях нагревательных приборов параметр Апр = 3,6.
При вычислениях были использованы значения наружной температуры, полученные с сайта «Погода и Климат» [5].
С помощью критерия согласия Пирсона было установлено, что Апр подчиняется нормальному распределению, что позволило исключить выбросы с помощью правила 3. После этого к значениям был применен критерий, предложенный Анскомбом [6]. Этот критерий также позволил обнаружить некоторые "выбросы".
В ходе вычислений было установлено, что полученные в результате обработки значения Апр отличаются от каталожного в среднем на 27%.
Требовалось определить причину такого высокого отклонения. Вначале были рассчитаны инструментальные погрешности на основе руководства по эксплуатации теплосчетчиков [7]. Затем был использован алгоритм Йетса, описанный в [8]. Использование этого алгоритма позволило определить, что главным параметром, влияющим на погрешность вычислений, является погрешность количества теплоты.
В результате исследования был сделан вывод, что хранящиеся значения весьма неточны, и это сильно осложняет создание достоверной математической модели регулирования отпуска теплоты на их основе. Однако эти значения все же позволяют оценить состояние отопления помещений в общем. Тем не менее, система мониторинга и сбора данных системы отопления нуждается в доработке и усовершенствовании.
Раб°та вып°лнена при п°ддержке Министерства °браз°вания и науки Р°ссийск°й Федерации (грант Президента Р°ссийск°й Федерации № 14^57.14.6545-НШ).
ЛИТЕРАТУРА
1. Системы автоматизации проектирования в строительстве: учебное пособие под ред. А.В.Гинзбурга / - М.: МГСУ, 2014. - 664 с.
2. Лёгкий Н.М., Широков Л.А. Программная коррекция данных при вводе непрерывной информации в микропроцессорных системах управления. // Приводная техника. 2003. № 3. С. 52.
3. Сошников А.А., Блохина Н.С. Формирование структуры и состава банка данных системы эксплуатационного мониторинга уникальных строительных объектов. //Вестник МГСУ. 2012.№11. с.288-292.
4. Каталог Кегш1 [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.kermi-ru.ru/teh_info/kermi_catalog.pdf
5. Погода и Климат [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.pogodaiklimat.ru.
6. Д. Химмельблау. «Анализ процессов статистическими методами». Издательство «МИР». Москва, 1973.
7. Уралтехнология. «Теплосчетчик Карат-Компакт. Руководство по эксплуатации». Екатеринбург, 2004.
8. Н. Джонсон, Ф.Лион. «Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы планирования эксперимента». Издательство «Мир». Москва, 1981.
9. Каган П.Б. Разработка многомерной модели анализа ключевых показателей инвестиционно-строительных программ // Вестник МГСУ. 2009. № 4. С. 306-309.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.