ЗАМАНАУИ ҒИМАРАТТЫҢ ТІРШІЛІКТІ ҚАМТАМАСЫЗ ЕТУ ЖҮЙЕСІН ӘЗІРЛЕУ ЖӘНЕ ЗЕРТТЕУ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЕ СОВРЕМЕННОГО ЗДАНИЯ

АННОТАЦИЯ

Заманауи ғимараттар өмір сүруге, жұмыс істеуге және демалуға қолайлы жағдайларды қамтасыз ететін күрделі және технологиялық жағынан жетілдірілуде. Дегенмен, мұндай ғимараттардың тұрақты және тиімді жұмысын қамтамасыз ету үшін қазіргі заманғы тіршілікті қамтамасыз ету жүйесі қажет. Ғимаратты автоматтандыру инженерлік жүйелерді құру және басқару саласындағы маңызды салалардың бірі болып табылады. Ғимаратты автоматтандыру жүйесін пайдалану жарықтандыру және жылыту жабдықтарының, желдету мен ауаны баптау, сумен жабдықтау тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді. Тұрғын және әкімшілік ғимараттардың инженерлік жүйелерін автоматтандырылған басқаруды қамтамасыз ету үшін кешенді шешімдердің өсіп келе жатқан танымалдығын екі негізгі аспект анықтады: ғимараттың энергия тиімділігіне қойылатын талаптарды күшейту және жеке жайлылық деңгейін арттыру.

Бұл мақалада заманауи ғимараттың өмірін қамтамасыз ету жүйесін  дамыту және зерттеу сондай-ақ оның жайлылыққа, қауіпсіздікке және энергияны үнемдеуге әсері қарастырылады.

Түйінді сөздер: Процесті басқару жүйесі, автоматика, энергия үнемдеу, диспетчерлік басқарудың автоматты жүйесі.

1. Ғимараттың тіршілікті қамтамасыз ету жүйесінің түсінігі мен құрамы

Ғимараттың тіршілік әрекетін қамтамасыз ету жүйесі – ғимарат ішінде жайлы және қауіпсіз өмір сүруді және жұмыс істеуді қамтамасыз ететін инженерлік-техникалық жүйелер кешені. Ол қажетті өмір сүру жағдайларын қамтамасыз етуде, сондай-ақ ғимараттың қоршаған ортаға теріс әсерін азайтуда маңызды рөл атқарады. Заманауи тіршілікті қамтамасыз ету жүйелерінің маңызды сипаттамасы оңтайлы өнімділік пен тиімділікке қол жеткізу үшін олардың интеграциясы және өзара әрекеттесуі болып табылады.

Ғимараттың тіршілігін қамтамасыз ету жүйесінің құрамы ғимараттың түрі мен мақсатына, оның көлеміне, климаттық жағдайларына және пайдаланушының қажеттіліктеріне байланысты өзгеруі мүмкін. Дегенмен, жалпы алғанда, өмірді қамтамасыз ету жүйесі келесі негізгі компоненттерді қамтиды:

• Жылыту жүйесі: Ол ғимарат ішіндегі температураның қолайлы температурада сақталуын қамтамасыз етеді. Әдетте қазандық жабдықтары, радиаторлар немесе еденді жылыту жүйелері, жылыту құралдары және басқару жүйелері кіреді.
• Желдету және ауаны баптау жүйесі: Бұл жүйе үй ішіндегі ауаның тұрақты жаңаруын қамтамасыз етеді және ылғалдылық пен ауа сапасының оңтайлы параметрлерін сақтайды. Оған желдету жүйелері, кондиционерлер, сүзгілер және басқару жүйелері кіреді.
• Электрмен жабдықтау: электр жүйесі ғимараттағы барлық электр құрылғылары мен жүйелерін энергиямен қамтамасыз етеді. Бұған электр сымдары, коммутаторлар, генераторлар (қажет болған жағдайда) және энергияны басқару жүйелері кіреді.
• Сумен жабдықтау және кәріз: Бұл жүйелер ғимаратқа таза ауыз су беруді және пайдаланылған суды шығаруды қамтамасыз етеді. Су және кәріз жүйелері, сорғылар, сүзгілер және сантехникалық жабдықтар кіреді.
• Қауіпсіздік жүйесі: Оған дабыл жүйелері, бейнебақылау, кіруді басқару және түтін мен газ детекторлары кіреді. Бұл жүйелер пайдаланушының қауіпсіздігін және төтенше жағдайлардан қорғауды қамтамасыз етеді.
• Басқару және автоматтандыру жүйесі: Қазіргі заманғы ғимараттар өмірді қамтамасыз ету жүйесінің барлық компоненттерінің жұмысын оңтайландыратын басқару жүйелерімен жиі жабдықталған. Бұл орталық басқару жүйелерін, сенсорларды және бақылау және басқару бағдарламалық құралын қамтиды.
• Байланыс жүйесі: телефон желілері, интернет және ішкі радиобайланыс сияқты ғимарат ішіндегі байланыс құралдарын қамтиды.
• Энергия тиімділігі мен экологиялық тұрақтылықты арттыру жүйелері: Қазіргі заманғы ғимараттар энергия мен ресурстарды тұтынуды азайтуға, сондай-ақ зиянды заттардың шығарындыларын азайтуға үлкен мән береді. Бұл күн панельдері жүйелерін, жарықтандыруды басқару жүйелерін және т.б.

Бұл жүйелердің әрқайсысы ғимаратта қолайлы өмір сүру және жұмыс жағдайларын қамтамасыз ету үшін басқалармен өзара әрекеттеседі. Заманауи ғимараттар тіршілікті қамтамасыз ету жүйелеріне кешенді тәсілді ескере отырып салынған, бұл ең аз шығынмен оңтайлы тиімділік пен тұрақтылыққа қол жеткізуге мүмкіндік береді.

1-сурет. Ғимаратты басқарудың автоматтандырылған жүйесінің функционалды схемасы

2. Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелеріне заманауи талаптар

Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелерін құруға қойылатын заманауи талаптар жоғары тиімділікке, экологиялық тұрақтылыққа, басқаруға және пайдаланушыға жайлылыққа қол жеткізуге бағытталған. Өмірді қамтамасыз етудің заманауи жүйелеріне қойылатын негізгі талаптардың кейбірі:

• Энергия тиімділігі: Энергияны үнемдеу негізгі талаптардың бірі болып табылады. Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелері электр және отын ресурстарын тұтынуды барынша азайту үшін жобалануы және конфигурациялануы керек. Бұған, мысалы, энергияны үнемдейтін жабдықты пайдалану, жүйелерді нақты уақыт режимінде оңтайландыру және күн панельдері мен геотермиялық жүйелер сияқты баламалы энергия көздерін пайдалану арқылы қол жеткізіледі.
• Қоршаған ортаның тұрақтылығы: Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелері экологиялық тұрғыдан неғұрлым тұрақты болуы керек. Бұл қоршаған ортаға ластаушы заттардың шығарындыларын азайту және экожүйеге кері әсерді азайту дегенді білдіреді. Экологиялық таза технологиялар мен материалдарды пайдалану, сондай-ақ қалдықтарды қайта өңдеу тұрақтылықтың маңызды аспектілері болып табылады.
• Пайдаланушылардың жайлылығы мен денсаулығы: Жүйелер ғимарат ішінде тұру және жұмыс істеу үшін қолайлы жағдайларды қамтамасыз етуі керек. Бұған оңтайлы температура, ылғалдылық және ауа сапасы параметрлерін сақтау кіреді. Пайдаланушылар ғимарат ішінде өздерін жайлы және қауіпсіз сезінуі керек.
• Басқару және автоматтандыру: Қазіргі өмірді қамтамасыз ету жүйелері оңай басқарылатын және автоматтандырылған болуы керек. Заманауи басқару технологияларын пайдалану жүйелердің жұмысын оңтайландыруға және сыртқы температураның өзгеруі немесе бөлмеде пайдаланушылардың болуы сияқты өзгеретін жағдайларға жауап беруге мүмкіндік береді.
• Сенімділік және қауіпсіздік: Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелері сенімді болуы және пайдаланушылардың қауіпсіздігін қамтамасыз етуі керек. Бұған қауіпсіздік стандарттарына сәйкес келетініне көз жеткізу үшін жүйелерге тұрақты техникалық қызмет көрсету және сынақтар кіреді.
• Интеграция және өзара әрекеттесу: бүкіл ғимараттың оңтайлы жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін жүйелер біріктірілген және өзара байланысты болуы керек. Бұл қажетсіз ресурстарды тұтынуды азайтуға және тиімділікті арттыруға көмектеседі.
• Заманауи технологиялармен үйлесімділік: Тіршілікті қамтамасыз ету жүйелері заманауи технологиялармен және желілік басқару жүйелерімен үйлесімді болуы керек. Бұл смарт құрылғылар мен қолданбаларды пайдаланып қашықтан бақылау және басқару мүмкіндігін қамтуы мүмкін.
• Норма мен стандарттарға сәйкестік: Жүйелер энергияны үнемдеу, тиімділік және қауіпсіздік талаптарын қоса алғанда, жергілікті және халықаралық кодтар мен стандарттарға сәйкес келуі керек.

Бұл талаптар өмір сүру сапасын жақсартуға, қоршаған ортаға әсерді азайтуға және құрылысты пайдалану шығындарын оңтайландыруға көмектесетін заманауи өмірді қамтамасыз ету жүйелерін әзірлеу және енгізу маңыздылығын көрсетеді.

3. Заманауи ғимараттың инженерлік желілерінің жай-күйін бақылаудың автоматтандырылған жүйесін (АСК) әзірлеу

Инженерлік желілер мен жабдықтар – бұл қазіргі заманғы ғимарат элементтерінің жиынтығы, олар ондағы жұмыс пен өмірді ыңғайлы етеді. Мұндай компоненттерсіз құрылымды толық және пайдалануға жарамды деп атауға болмайды. Олар ғимараттарды сумен, электр және жылу энергиясымен, дренажбен, желдетумен және кондиционермен, сыртқы жарықтандырумен, газбен жабдықтаумен, дабылмен және байланыспен қамтамасыз етеді.

Ғимараттың барлық инженерлік жүйелерін тіршілікті қамтамасыз етудің бірыңғай жүйесіне біріктіретін жүйе "интеллектуалды ғимарат" тұжырымдамасын жүзеге асырады. Осы тұжырымдамаға сәйкес жүйелердің бірі басқалардың мінез-құлқына алдын-ала жасалған алгоритмдер бойынша әсер етуі мүмкін. Бұл ретте ғимараттың инженерлік жүйелерінің функцияларын басқару бірыңғай ахуалдық орталық арқылы жүзеге асырылады, ал зияткерлік ғимарат инфрақұрылымының жұмыс қабілеттілігі оның тұрғындарының өмір сүру жағдайларына тікелей әсер етеді.

Зияткерлік ғимараттың барлық коммуникациялары мен құрылыстарын екі түрге бөлуге болады:

– көшелерде, магистральдарда, трассаларда орналасқан сыртқы инженерлік желілер. Бұл электр энергиясын беретін желілер; трансформаторлық қосалқы станциялар; жылу энергиясын беруді қамтамасыз ететін жылу желілері; гидротехникалық кешендер; тазарту, газ тарату, сорғы станциялары; жолдарды, трассаларды және т. б. сыртқы жарықтандыру;

– ғимарат ішінде орналасқан ішкі инженерлік жүйелер. Бұл үйдегі электр желілері; жылыту мен суды соңғы тұтынушыға жеткізуге арналған коммуникациялар; желдету; телефон және кабельдік жүйелер және т. б.

"Зияткерлік ғимарат" жүйесінің негізгі критерийлері: ғимаратты басқарудың ыңғайлы интерфейсін қамтамасыз ету, ресурстарды сауатты бөлу, пайдалану шығындарын азайту және нәтижесінде кәсіпорынның өмірі немесе бизнесі үшін оңтайлы орта құру.

Зияткерлік ғимараттың жобасы оның барлық басқару жүйелерінің интеграциясы минималды шығындармен жүзеге асырылатын және оған қызмет көрсетудің қарапайымдылығы мен ыңғайлылығы қамтамасыз етілетін етіп жасалуы керек. Мұндай жоба ғимаратта орнатылған жүйелердің конфигурациясын ұлғайту және өзгерту мүмкіндігін қамтамасыз етуі керек, мысалы, техникалық қауіпсіздік кешендері, кеңсе қызметтері, тіршілікті қамтамасыз ету жүйелері, өртке қарсы жүйелер, жергілікті есептеу желілері.

4. Заманауи ғимараттың инженерлік желілерінің жай-күйін бақылаудың автоматтандырылған жүйесін әзірлеудегі алгоритмдар

"Зияткерлік ғимарат" тұжырымдамасын қарапайым нұсқада – мониторинг және диспетчерлеу функцияларын жүзеге асыратын бірыңғай жүйеге біріктірілген датчиктер жиынтығы ретінде жүзеге асыруға болады. Тұжырымдаманы іске асырудың осы нұсқасының ерекшелігі-зияткерлік ғимараттың инженерлік желілерінің күйін бақылау және олардың параметрлерін орнату мүмкіндігі, бірақ бұл диспетчерге жабдықты тікелей басқаруға мүмкіндік бермейді.

Мақсатқа жету үшін келесі міндеттерді шешу қажет:

- инженерлік желілермен басқарудың автоматтандырылған жүйесінің жобасын әзірлеудің аспаптық жүйесін негіздеу және таңдау;

- автоматтандырылған бақылау жүйесінің архитектурасын әзірлеу;

- автоматтандырылған бақылау жүйесінің құрылымдық және принциптік схемаларын әзірлеу;

- автоматтандырылған бақылау жүйесінің бағдарламалық жасақтамасын әзірлеу;

- әзірленген автоматтандырылған бақылау жүйесін тестілеуді орындау.

Автоматтандырылған бақылау жүйесін әзірлеуге кіріспес бұрын, оған қойылатын функционалдық талаптарды тұжырымдау, сондай-ақ жүйенің қатысушыларын, негізгі сценарийлерін және нұсқаларын (прецеденттерін) сипаттайтын оның тұжырымдамалық моделін әзірлеу қажет. Тұжырымдамалық модельді қолдану қажеттілігі барлық функционалдық талаптар пайдалану жағдайларының сипаттамаларында егжей-тегжейлі жазылуы керек екендігіне байланысты. Жүргізілген зерттеу аясында аса-ға қойылатын функционалдық талаптар анықталды, олар қатысушылардың өзара қарым-қатынасын және пайдалану жағдайларының диаграммасында ұсынылған прецеденттерді сипаттау кезінде пайдаланылды:

1. Жүйе компоненттерінің өзара әрекеттесуі үшін бірыңғай деректер кеңістігі қолданылуы керек.

2. Жүйе үздіксіз (тәулік бойы) режимде жұмыс істеуге арналған.

3. Жүйеде диагностиканың ішкі жүйелері болуы керек.

4. Жүйе жүйенің әрбір компоненті үшін кемінде 1000 жазба көлемінде ақпаратты сақтау және өңдеу мүмкіндігін қамтамасыз етуі тиіс.

5. Жүйе визуалды графикалық интерфейс арқылы пайдаланушылардың жүйемен өзара әрекеттесуін қамтамасыз етуі керек.

6. Жүйе деректерді енгізу-шығару, басқару командаларын қабылдау және олардың орындалу нәтижелерін нақты уақыт шкаласында интерактивті түрде көрсету мүмкіндігін қамтамасыз етуі керек.

7. Жүйе жөндеу-профилактикалық жұмыстарға, сондай-ақ жүйені басқару және пайдаланушыларды техникалық қолдау жөніндегі жұмыстарға қызмет көрсету және орындау мүмкіндігіне ие болуы тиіс.

8. Жүйе тиісті идентификатор/пароль жұбын пайдаланып кірген кезде қол жеткізу субъектісін (пайдаланушыны) аутентификациялау және сәйкестендіру рәсімін орындау мүмкіндігін қамтамасыз етуі тиіс. Бұл жағдайда пайдаланушыға парольді шексіз рет өз бетінше өзгерту мүмкіндігі берілуі керек.

9. Жүйедегі пайдаланушылардың барлық әрекеттері журналға жазылуы керек, оның мазмұнына тек жүйе әкімшісіне қол жеткізу керек.

10. Жүйенің бағдарламалық жасақтамасы аппараттық құралдарды дұрыс қайта іске қосқан кезде апаттан кейін автоматты түрде жұмысын қалпына келтіруі керек.

11. Жүйе деректердің автоматты немесе қолмен сақтық көшірмесін жасау мүмкіндігін қамтамасыз етуі керек.

3-сурет. Құрылғының құрылымдық схемасы

Қорытынды

Заманауи ғимараттың өмір сүруін қамтамасыз ету жүйесін әзірлеу және зерттеу ыңғайлылыққа, қауіпсіздікке және энергияны үнемдеуге әсер ететін маңызды міндет болып табылады. Заманауи технологиялар мен әдістер заманауи стандарттар мен талаптарға сәйкес келетін тиімді және тұрақты жүйелерді құруға мүмкіндік береді. Осы саладағы әрі қарай зерттеулер заманауи ғимараттар үшін тиімдірек және тұрақты шешімдерді жасауға көмектеседі.

Әдебиеттер тізімі:

1. H.R. Kranz. Коммуникационные системы для устройств автоматизации жизнеобеспечения зданий. // Вентиляция. Отопление. Кондиционирование. -М.№1. 2013.
2. Резник В.Г. Автоматизация проектирования систем и средств управления. Практические занятия и теория функционального моделирования. Учебно-методическое пособие. - Томск, ТУСУР, 2016.
3. Беляков Г. И., Пожарная безопасность: учеб. пособие для вузов —М.: Издательство Юрайт, 2017.
4. Верба В. С., Михеев В.А. Системный анализ методов проектирования многофункциональной информационной системы. М.: 2012
5. Буткина А.А., Гущина О.А., Сидорин А.С., Шамаев А.В. Разработка элементов автоматизированной системы контроля состояния инженерных сетей интелектуального здания // Современные наукоемкие технологии. – 2019. – № 10-1. – С. 27-31.