Введение к работе
-3-
Актуальность темы исследования. С появлением технических средств, обеспечивающих более эффективное функционирование здания на всех этапах его жизненного цикла, возникло новое направление в области автоматизации -автоматизация зданий.
Сегодня термин «интеллектуальное здание» (англ. - intelligent building) означает, по сути, «здание, готовое к изменениям» или «приспосабливаемое здание, т.е. здание, способное определенным образом реагировать на изменения окружающей среды и приспосабливаться к ним. Иными словами это такое здание, инженерные системы которого способны обеспечить адаптацию к возможным изменениям в будущем (А.А. Волков и др.).
Необходимость обновления существующего технического обеспечения зданий, внедрение современных методов и моделей проектирования с использованием современных информационных технологий сегодня является предметом особого интереса как со стороны специалистов по проектированию, так и со стороны эксплуатирующих организаций.
С точки зрения кабельной системы интеллектуальное здание можно определить как здание, оснащенное единой кабельной архитектурой, обеспечивающей циркуляцию всего потока информации: телефонию, передачу данных в локальной сети, видео и других данных вплоть до больших систем жизнеобеспечения и управления зданием. При этом сегодня мало обеспечить работоспособность таких систем, необходимо обеспечить также их совместное функционирование за счет сопряжения групп устройств в управляемые комплексы. Обмен данными внутри системы в таком случае представляет связующее звено, необходимое для описания интерфейсов устройств.
Работу всех технических систем здания стоит рассматривать с кибернетической точки зрения теории их функционирования и управления ими как целостной системой. Основа такой теории была заложена П.К.Анохиным в теории функциональных систем, теоретические аспекты которой также положены в основу данного исследования.
С точки зрения инженерных систем, здание следует рассматривать как совокупность множества взаимосвязанных систем, таких как:
комплексная система безопасности, обеспечивающая как защиту человеческой жизни, так и сохранность материальных ценностей, информации и самого здания в целом;
информационно-коммуникационная система, обеспечивающая трансляцию сообщений между системами и являющуюся базисом, на котором строятся все компоненты информационно-вычислительных сетей интеллектуального здания;
комплекс систем жизнеобеспечения, предназначенный для организации управления системами жизнеобеспечения здания;
специализированные системы.
Задачи автоматизации проектирования таких систем с применением новых моделей и методов в составе систем автоматизации проектирования (САПР),
-4-основанных на передовых информационных технологиях, направленных на повышение качества проектных решений, увеличение объемов проектных работ без привлечения дополнительных трудовых ресурсов сегодня представляет особый интерес, как со стороны инженеров-проектировщиков, так и со стороны специалистов в области системной интеграции.
В свою очередь задача разработки модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов состоит в конкретном описании технических подсистем и устройств, их базовых функциональных характеристик в рамках анализа структур данных и разработок как в области коммуникаций в целом, так и в области техники управления строительным объектом, и обладает необходимыми признаками актуальности.
Проведенный анализ позволит сделать вывод о применимости того или иного подхода в области коммуникации технических систем здания, обеспечит необходимую информационную и нормативную базу для разработки схемы информационного и логического взаимодействия узлов здания, которая в дальнейшем может составить основу нового подхода в области автоматизации проектирования и эксплуатации технических систем управления зданиями.
Научно-техническая гипотеза диссертации состоит в предположении возможности повышения эффективности процессов и результатов проектирования современных инженерных систем зданий на основе создания и использования моделей автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями в САПР.
Цель работы состоит в разработке модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями на основе предложенной схемы взаимодействия функциональных подсистем здания и современных технологий в области коммуникации.
Достижение цели требует решения следующих основных задач:
анализ теории управления строительным объектом с точки зрения функционального, оперативного и стратегического подходов;
анализ моделей, протоколов и схем существующих коммуникационных интерфейсов и коммуникации зданий в целом;
анализ архитектуры сетей передачи данных и их иерархий;
разработка схемы информационно-логического взаимодействия технических подсистем зданий для использования в САПР;
разработка метода обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов при автоматизированном проектировании;
создание модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов;
разработка структуры данных САПР коммуникационных интерфейсов;
оценка возможностей внедрения модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов в системах функционального управления зданиями;
- определение перспективных направлений дальнейших исследований.
Объектом исследования являются процессы и объекты функциональных
систем управления зданиями.
Предмет исследования - методы и модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями.
Теоретические и методологические основы исследования определяются проблемной областью решаемых задач и включают в себя системотехнику строительства, теорию и практику разработки строительных САПР, функциональный подход, теорию и практику проектирования коммуникационных интерфейсов, критерии и способы обеспечения коммуникации и совместимости технических устройств, тематические работы отечественных и зарубежных авторов в области автоматизации проектирования инженерных систем зданий.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:
разработана схема информационно-логического взаимодействия технических подсистем зданий для использования в САПР;
разработан метод обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов при автоматизированном проектировании;
предложена модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов;
- разработана структура данных САПР коммуникационных интерфейсов.
Практическая значимость диссертации состоит в разработке модели
автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов с использованием современных технических и программных средств, позволяющей повысить эффективность процессов и результатов проектирования функциональных систем управления инженерными системами, качество проектных решений, увеличить объемы проектных работ без привлечения дополнительных трудовых ресурсов.
Апробация результатов исследования. Основные теоретические и методические положения диссертации докладывались и апробированы на Международных межвузовских научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (г.Москва, 2010, 2011гг.), секции Научно-методического совета по информационным системам и технологиям науки и образования в области строительства (НМС ИСТ) при Международной Ассоциации строительных вузов (АСВ) и Учебно-методическом объединении (УМО) вузов Российской Федерации в области строительства (2010, 2011 гг.), Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании» (г.Москва, 2011г.), заседаниях и научных семинарах кафедр Системного анализа в строительстве (САС) и Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве (ИСТАС) ФГБОУ ВПО «Московской государственный строительный университет» (г. Москва, 2009-2011гг.).
Внедрение результатов исследования. Экспериментальная проверка и практическое внедрение результатов работы осуществлялось в Некоммерческом партнерстве «Автоматизация зданий и системы управления инженерным оборудованием на базе протокола БАКнет» (НП «БИГ-РУ»).
Материалы диссертации опубликованы в 2009-2011 гг. в 6 научных работах, в том числе - в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, утвержденный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, основных выводов и предложений, библиографического списка и приложений.
Содержание диссертации соответствует п.п. 1, 3, 6 Паспорта специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство).
