Содержание к диссертации
Введение
1. Автоматизация проектирования систем теплоснабжения Л2
1.1 Комплексная автоматизация проектного производства 12
1.2 Инженерные сети - связующее звено в автоматизации технологического проектирования 21
1.2.1 Классификация сетей. Инженерные сети - особый класс сетевых систем 21
1.2.2 Проектирование и развитие инженерных сетей., 24
1.23 Математический аппарат описания инженерной сети и ее элементов 27
1.3 База данных оборудования, изделий и материалов инженерного проектирования 32
1.4 Процесс проектирования систем теплоснабжения как объект автоматизации 35
1.4.1 Тепловое потребление - основная статья топливно-энергетического баланса 36
1.4.2 Классификация систем теплоснабжения и тепловых сетей 39
1.4.3 Особенности проектирования систем теплоснабжения 45
1.5 Анализ существующих программных продуктов для решения задач проектирования и эксплуатации систем теплоснабжения...49
Цели и задачи исследования 51
2. Математические модели расчетных задач проектирования систем теплоснабжения 53
2.1 Математическое представление графа инженерной сети и его элементов 54
2.1.1 Матрицы и множества для ориентированного графа. Алгоритмы взаимосвязи 54
2.1.2 Постулаты инженерных сетей 56
2.2 Математическая модель установившегося процесса потокораспределения 58
2.3 Гидравлические расчеты трубопроводов 61
2.3.1 Цели и задачи гидравлического расчета тепловых сетей...61
2.3.2 Метод гидравлического расчета систем теплоснабжения..63
2.3.3 Основные положения и расчетные зависимости 65
2.3.4 Определение расчетных расходов воды водяных тепловых сетей 73
2.3.5 Определение удельных потерь давления на трение в паропроводах 76
2.3.6 Удельные потери давления при гидравлическом расчете конденсате проводов 78
2.3.7 Порядок гидравлического расчета участка трубопровода 80
2.4 Тепловой расчет систем теплоснабжения 81
2.4.1 Основные расчетные зависимости 82
2.4.2 Определение толщины изоляционного слоя по заданной потере тепла , 83
2.4.3 Расчет толщины основного теплоизоляционного слоя при воздушной прокладке трубопровода 84
2.4.4 Расчет толщины основного теплоизоляционного слоя при подземной прокладке трубопровода 86
2.4.5 Прокладка трубопровода в канале 89
2.4.6 Алгоритмизация расчета толщины многослойной теплоизоляционной конструкции трубопроводов... 90
2.4.7 Алгоритмизация расчета толщины многослойной теплоизоляционной конструкции оборудования... 96
Выводы главы , 100
Информационное обеспечение автоматизированной системы проектирования тепловых сетей 101
3.1 Формирование единой информационной среды для решения задач проектирования инженерных сетей 101
3.2 Унифицированное представление и хранение описания инженерной сети как пространственного объекта, обладающего топологическими свойствами 105
3.2.1 Модель пространственных данных ИС 106
3.2.2 Топологическая модель данных ИС 112
3.2.3 Атрибутивный(тематический) слой модели ИС. 119
3.3 Методы визуализации графического представления модели 123
3.4 Структура информационного обеспечения системы: концептуальная, физическая модель данных 125
Выводы главы 128
4. Проектирование программного обеспечения автоматизированной системы проектирования систем теплоснабжения 129
4.1 Требования к системе 130
4.1.1 Требования к системе в целом и функциям, выполняемым системой 130
4.1.2 Требования к видам обеспечения 138
4.2 Модель программной системы 141
Выводы главы 146
jb Заключение 147
Список литературы
- Классификация сетей. Инженерные сети - особый класс сетевых систем
- Математическая модель установившегося процесса потокораспределения
- Унифицированное представление и хранение описания инженерной сети как пространственного объекта, обладающего топологическими свойствами
- Требования к системе в целом и функциям, выполняемым системой
Введение к работе
Актуальность темы.
В настоящее время энергосбережение стало одним из приоритетов государственной политики Российской Федерации. В значительной мере задачи ресурсе- и энергосбережения решаются на стадии проектирования тех или иных сооружений и инженерных сетей.
В связи с этим в последние годы в России одной из областей, в которой повышается спрос на автоматизированные средства проектирования, является энергосбережение в промышленной и коммунальной сферах.
Областью применения данной работы является автоматизация процесса проектирования систем теплоснабжения.
Неэффективное теплоснабжение приводит к огромному перерасходу энергетических, материальных и финансовых ресурсов. По материалам международного семинара "Проблемы теплофикации в странах с переходной экономикой", проходившей в Москве в марте 2004 года, теплоснабжение — самый энергоемкий и самый энергорасточительный сегмент национальной экономики - сегодня находится в критическом состоянии на всех этапах от производства тепла до его потребления.
Для выбора оптимальных режимов работы систем теплоснабжения на этапах проектирования, эксплуатации и реконструкции необходимо выполнять значительное количество расчетов. Усложнение структуры, увеличение протяженности и возрастание энергоемкости инженерных сетей, а также динамика их развития делают эти расчеты практически невыполнимыми без использования быстродействующих средств автоматизации.
В то же время, сокращение сроков и повышение качества проектных решений требуют от используемых информационных технологий не только оперативности, точности и надежности решения задач (т.е. простой автоматизации отдельных этапов проектирования), но и интеграции смежных между собой задач. В современных условиях четко выявлена тенденция востребованности комплексных решений, в том числе и при проектировании систем теплоснабжения.
Таким образом, на сегодня актуальность получила комплексная автоматизация данной предметной области. В настоящей работе предложены математические модели основных инженерных расчетов, необходимых при проектировании систем теплоснабжения.
Работа выполнена в рамках "Программы разработки унифицированных проектных решений и отраслевой нормативной документации на 2001-2003гг.", утв. ОАО "Газпром" 22.08.2000 г., и одного из основных научных направлений ВГТУ "Интеллектуальные информационные системы".
Цель и задачи исследования.
Целью диссертационной работы является разработка компонентов комплексной автоматизированной системы проектирования сетей теплоснабжения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
провести анализ всех стадий существующего процесса проектирования систем теплоснабжения, определить цели процесса, перечень и очередность работ, взаимосвязи между ними, выявить основные потоки информации, состав проектной документации, критерии оценки качества проектных решений;
оценить степень формализации отдельных задач и методы их решения;
выполнить анализ существующих программных средств, применимых для расчета и проектирования систем теплоснабжения и использовать опыт их применения;
разработать структуру системы с учетом требований системного подхода к процессу проектирования систем теплоснабжения в целом;
формализовать представление структуры и параметров тепловой сети с математической точки зрения;
разработать математические модели и алгоритмы решения основных задач проектирования систем теплоснабжения;
на основе предложенных моделей и алгоритмов разработать информационное и программное обеспечение;
внедрить в опытную, а затем в промышленную эксплуатацию, автоматизированную систему проектирования систем теплоснабжения. Методы исследования.
При выполнении работы использованы основные положения системного анализа, принципы теории автоматизированного проектирования, элементы теории графов, математического моделирования и оптимизации, аппарат вычислительной математики, методология объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения, основы реляционного исчисления.
Научная новизна.
В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
модель синтеза тепловой сети, основанная на использовании математической модели потокораспределения, учитывающая требования нормативных документов, регламентирующих проектирование систем теплоснабжения;
унифицированный алгоритм решения задачи конструирования тепловой изоляции, учитывающий способ прокладки, взаимное влияние трубопроводов в случае многотрубной прокладки, а также наличие нескольких теплоизоляционных слоев;
модель совмещенного хранения топологического и пространственного представления инженерной сети, описанная средствами СУБД Oracle;
структура компонентов комплексной автоматизированной системы проектирования систем теплоснабжения, учитывающих взаимосвязь последовательных этапов проектирования систем теплоснабжения.
Практическая значимость работы.
В результате проведенных исследований разработаны и внедрены в эксплуатацию модули автоматизированной системы проектирования и эксплуатации сетей теплоснабжения, выполняющие гидравлические и тепловые расчеты, и выдачу результатов в форме, соответствующей нормативам Российской Федерации.
Результаты проведенных исследований внедрены в деятельность ДОАО «Газпроектинжиниринг».
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях: на семинарах в Воронежском государственном техническом университете (г.Воронеж, 2002, 2003, 2004); Всероссийской конференции "Интеллектуальные информационные системы" (г.Воронеж, 2002, 2003); Всероссийской конференции молодых специалистов "Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах" (г.Воронеж, 2003); V конференции "'Информационные технологии в проектировании" (г.Тюмень, 2005).
Публикации
По теме диссертации опубликованы 8 печатных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: в [73] — разработка интегрированного подхода к автоматизации проектирования и эксплуатации систем теплоснабжения; в [72J — унифицированный алгоритм расчета толщины тепловой изоляции систем теплоснабжения по нормированной плотности теплового потока; [75] - особенности проектирования базы данных инженерного проектирования; в [78] - унификация хранения пространственной и топологической модели инженерной сети в реляционной СУБД,
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами и заключения, изложенных на 166 страницах, списка литературы (99 наименований), 5 приложений и содержит 31 рисунок.
Содержание работы
Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены цель и задачи работы, отмечены основные результаты исследования, выносимые на защиту; определена их научная новизна и практическая значимость; приведены сведения о внедрении результатов работы.
Первая глава посвящена анализу состоянию проблемы комплексной автоматизации проектного производства, включающего в себя все этапы проектирования, начиная от разработки принципиальной схемы технологического процесса, до выдачи комплекта рабочих чертежей.
Па основе общего круга задач, решаемых в процессе проектирования различных промышленных объектов, в отдельный выделяется класс тру-
бопроводных систем, называемый инженерными сетями, которые, несмотря на различие [{елевых продуктов (гаї, нефть, тепло, вода), характеризуются рядом общих специфических особенностей.
Приводится формализация описания инженерных сетей с математической точки зрения, обусловленная необходимостью решения ряда сложных взаимосвязанных технических проблем по проектированию и эксплуатации таких систем.
Для систем теплоснабжения, являющихся частным случаем инженерных сетей, с позиций системного подхода проведен анализ отдельных этапов процесса их проектирования, показана необходимость перестройки последовательности отдельных операций с целью их формализации и последующей комплексной автоматизации.
Рассмотрены основные функциональные возможности программных продуктов, применимых к различным расчетам систем теплоснабжения.
Во второй главе описано математическое обеспечение разрабатываемой системы.
Приведены математические модели основных расчетных задач проектирования систем теплоснабжения, для решения которых рассмотрены различные способы математического представления графа инженерной сети и его элементов, а также представленные в соответствующей математической форме два закона Кирхгофа, определяющих распределение потока (целевого продукта) в рассматриваемой сети.
Рассмотрена математическая модель потокораспределения в инженерной сети, на основе которой разработана математическая модель синтеза (гидравлического расчета) тепловой сети, учитывающая ограничения нормативных документов по проектированию систем теплоснабжения, а также специфику протекающих в них процессов.
Разработаны унифицированные алгоритмы расчета многослойной теплоизоляционной конструкции для трубопроводов и оборудования, учитывающие тип теплопровода, его месторасположение (надземная прокладка, подземная прокладка в канале, подземная бесканальная прокладка), а также количество трубопроводов (однотрубная, многотрубная прокладка). В третьей главе рассматривается интегрирующая роль информационного обеспечения автоматизированной системы, заключающаяся в
создании информационной модели, инвариантной к типу инженерной сети: тепловой, электрической, газовой и т.д.
Описана абстрактная модель представления и хранения структуры
* инженерной сети как пространственно-топологического объекта, вклю-
чающая в себя три основных составляющих: пространственную, топологическую и атрибутивную (тематическую).
Четвертая глава охватывает процесс проектирования программного обеспечения, использующий объектно-ориентированный подход, стандартизированный на основе технологии UML.
В заключении представлены основные результаты, полученные в ходе выполненного диссертационного исследования и перспективы даль-нейшего развития автоматизированного решения.
*
Классификация сетей. Инженерные сети - особый класс сетевых систем
В составе работ при проектировании различных промышленных объектов значительный объем составляют работы по классу трубопроводных систем, к которым относят системы газо-, нефте-, тепло-, и водоснабжения. Эти работы характеризуются: - многовариантностью возможных топологических схем; - необходимостью выполнения сложных инженерных расчетов (гидравлических, тепловых и др.); - разнообразием используемого оборудования, материалов; - учетом значительного количества ограничений.
В то же время, несмотря на различие целевых продуктов, трубопроводные системы характеризуются рядом специфических особенностей, позволяющих их объединять в отдельный класс систем, называемых сетевыми.
Сетью называется любая система, которую можно рассматривать как связный граф, элементам которого поставлены в соответствие веса, характеризующие некоторые величины (параметры, переменные и т.д.). Здесь под элементами графа понимают любое подмножество его вершин или дуг. К примеру, в виде сети можно представить сеть шоссейных дорог, совокупность трубопроводов, информационную систему и т.д. [с.З, 20]
В соответствии с классификацией, проведенной на уровне формальных аналогий, сети делятся на ряд классов, включающих в себя транспортные сети, логические, сети управления разработкой сложных комплексов и сетевые системы, одними из представителей которых и являются инженерные сета.
На рисунке 3 представлена классификация сетевых систем, предложенная А.Г. Евдокимовым[20].
К транспортным сетям сводится большое количество задач, которые формулируются в терминах потоков в сетях. Иными словами, под транспортной понимают такую сеть, для которой справедлив первый постулат сетей (закон неразрывности потока) и которую можно рассматривать как связный іраф. Каждой дуге такого графа в соответствие поставлена пропускная способность и некоторый поток.
Логические сети представлены в виде ориентированного графа без петель, каждой вершине / которого однозначно поставлена в соответствие некоторая логическая функция//.
Многие задачи на построение в графе путей, удовлетворяющих различным ограничениям, сводятся к сетям управления разработкой сложных комплексов.
Под сетевыми системами понимают такие сети, для которых справедливы первый и второй постулаты сетей (законы Кирхгофа для электрических сетей). Их можно рассматривать как ориентированный связный граф, каждой дуге которого поставлены в соответствие ряд пассивных и активных элементов и две переменные величины - параллельная и последовательная, связанные между собой определенной зависимостью [21]. Термины "последовательная" и "параллельная" переменные подчеркивают их основную характеристику, определяемую способом их измерения: последовательная переменная измеряется включением прибора последовательно с измеряемым объектом, а параллельная - параллельным подсоединением.
В работе рассматривается особый класс сетевых систем, получивших широкое распространение в различных областях народного хозяйства, - инженерные сети. Эти сети вклгочают в себя сети тепловые, газовые, водопроводные, вентиляционные, специальные электрические и ряд других, имеют много общего между собой, но (в силу иной физической природы и назначения) существенно отличающихся от сетей энергетики, электромеханических систем и других. Инженерные сети - это сетевые системы, эквивалентные в математическом отношении электрическим, как правило, нелинейным сетям постоянного тока [20].
В работе выделяются общие свойства, присущие инженерным сетям, и описываются методы решения некоторых инженерно-технических задач, характерных для сетей рассматриваемого класса.
Инженерные сети представляют собой сложный класс подсистем трубопроводов, основным назначением которых являются транспортировка и распределение между потребителями целевых продуктов в виде потоков, формируемых под воздействием разности давлений активных элементов.
Рассмотрим общий круг задач, возникающих в сфере применения компьютерных методов и технологий для инженерных коммуникаций. 1. Задачи, возникающие на стадии проектирования и последующего развития инженерных сетей; 2. Задачи оперативного диспетчерского управления в режиме эксплуатации; 3. Задачи стратегического планирования, прогнозирования и выявления потребностей в развитии инженерных сетей; 4. Задачи инвентаризации объектов распределенной производственной и вспомогательной инфраструктуры предприятий инженерных сетей, ведение технической документации; 5. Задачи помощи в организации обслуживания клиентов и расчетов с ними за предоставляемые ресурсы (электроэнергию, воду, газ);
Математическая модель установившегося процесса потокораспределения
Первый закон Кирхгофа утверждает, что алгебраическая сумма последовательных переменных, поставленных в соответствие дугам графа сети, инцидентным любому узлу или принадлежащим любому сечению, равна нулю. Закон может быть сформулирован в матричном виде: Ла ч=0 (5) или Qa 4=0. (6) где q- вектор последовательных переменных, соответствующих дугам графа.
Согласно второму закону Кирхгофа, алгебраическая сумма параллельных переменных, поставленных в соответствие дугам графа сети и принадлежащих любому замкнутому циклу, равна нулю.
Этот закон формулируется в матричном виде следующим образом: На 1г= 0. (7) где її - вектор параллельных переменных, соответствующих дугам графа.
Для более компактного математического представления законов Кирхгофа в матричной форме выберем дерево графа сети так: ветвям дерева присвоим номера от 7 до (v— 1), а хордам - от v до е. В результате такой нумерации векторы q и Л разобьются на два составляющих вектора к ] (8) A = (fti,A2J (9) где і-я компонента (v— 1)-мерных векторов ql иЛі соответственно последовательная и параллельная переменные /-и ветви дерева; г-я компонента ju-мерных векторов q, иЛ; - параллельная и последовательная переменные г-и хорды графа сети.
Подставляя выражения (8) и (2) в формулу (6) для первого постулата инженерных сетей получим следующую зависимость: 1=-0, 2 (Ю) Подставляя выражения (9) и (3) в формулу (7) для второго постулата получим: Лг=-ВиіЛі (11)
Эти зависимости показывают, что значение последовательной переменной в ветвях дерева сети является линейной комбинацией значений последовательных переменных в хордах, а значение параллельной переменной в хорде - линейной комбинацией значений параллельных переменных в ветвях дерева [с.26, 21]. С учетом выражения (4) первый и второй постулаты можно выразить только через матрицу Q
Как отмечалось выше, этапу автоматизации решения прямых и обратных расчетных задач на инженерных сетях предшествует математическое моделирование процесса потокораспределения его целевого продукта, то есть нахождение аналитических зависимостей, отражающих взаимнооднозначное соответствие между переменными, характеризующими состояние сети, параметрами ветвей сети и ее геометрической структурой.
По определению, инженерная сеть - это сеть, на которой даны первый и второй постулаты сетей (законы Кирхгофа) и которую можно представить как сильно связный фаф, содержащий е дуг (ветвей или участков с выбранным направлением) и vвершин(узлов). Каждой /-й дуге поставлены в соответствие ряд активных и пассивных элементов и две переменные величины: последовательная - я,- и параллельная - ft,-, связанные между собой зависимостью, определяемой параметрами этих элементов. Совокупность величии qt, Л/ (/- 1.2,..., е) образует е- мерных вектора: П {ЧиЧ2 qe), h = (hj,h2 he).
Векторы характеризуют состояние потокораспределения в инженерной сети, а их соответствующие компоненты связаны зависимостью, обусловленной параметрами активных и пассивных элементов соответствующей (г-й) ветви сети, но не зависящей от ее геометрической структуры. Первый постулат инженерных сетей позволяет установить зависимость, существующую между составляющим вектора q, второй - зависимость, имеющую место для компонент вектора 1г. Эти зависимости обусловлены только графом сети и не зависят от параметров ее ветвей.
Зависимость между параллельной и последовательной неременными /-й дуги графа инженерной сети - является одной из составляющих математической модели установившегося процесса потокораспределения. Зависимость / ,-( jr/), определяемая параметрами включенных последовательно активных и пассивных элементов /-й ветви может быть представлена в следующем виде: ht hftoJ-YihftoMi U-e) (16)
В уравнении (16) hj"} и 1\["} — параллельные переменныеу-го пассивного и активного элементов /-й ветви соответсвенно; т,- - число пассивных, а щ— число активных элементов этой ветви.
Зависимости /»,,( //) определяются видом инженерной сети. В частности, для систем теплоснабжения, зависимости между параллельной и последовательной переменными зависят от вида теплоносителя и подробно рассматриваются в разделах 2.3.3, 2.3.4, 2.3.5, 2.3.6.
Условимся считать, что последовательная переменная q, положительна, если направление расхода в /-й дуге совпадает с направлением этой дуги, и отрицательна в противном случае.
Унифицированное представление и хранение описания инженерной сети как пространственного объекта, обладающего топологическими свойствами
Обеспечение максимальной инвариантности информационных ресурсов, их независимости от конкретной области применения, простота настройки на отраслевую специфику - еще один из основополагающих принципов проектирования автоматизированных систем.
В данном разделе рассматривается унификация пространственного представления ИС и хранения топологии (схемы) независимо от вида инженерной сети: тепловая, газовая, электрическая или любая другая, в реляционной структуре данных.
Как говорилось ранее, с одной стороны, любая инженерная сеть представляет собой пример пространственного объекта, с другой стороны - в основу математической модели для расчетов инженерных сетей положен іраф.
Граф состоит из узлов, соединенных дугами.
В любой инженерной сети можно выделить свой набор узловых элементов. Так, в теплоснабжении - это источники, тепловые камеры, потребители, насосные станции, запорная арматура; в электроснабжении -источники, трансформаторы, потребители, выключатели и т.д. Дугами графа являются участки сети: трубопроводы, кабели. Участок обязательно должен начинаться в каком-то узле и заканчиваться узлом.
Основываясь на таких обобщениях можно унифицировать работу с любой инженерной сетью, как пространственно-топологическим объектом.
Исходя из всего вышеперечисленного, абстрактная модель представления и хранения структуры инженерной сети включает в себя три основных составляющих: пространственную, топологическую и атрибутивную (тематическую). модель пространственных данных И С топологическая модель данных ИС атрибутивпый(тематический) сдой
Пространственная составляющая модели связана с определением взаимного пространственного расположения элементов инженерной сети. Топологическая - определяется наличием совокупности взаимосвязей между объектами. Атрибутивная (тематическая) - обусловлена выделением набора признаков объекта для решения конкретной задачи.
Для определения местоположения используют один тип данных — координаты, для описания топологии - связи, для определения тематической направленности - третий тип данных - атрибуты.
Перейдем к отдельному описанию способов построения и хранения этих моделей.
Схема инженерной сети, точно нанесенная на план местности -пример двухмерной модели пространственных данных. На рисунке приведен фрагмент плана тепловой сети, полученной на этапе рабочего проектирования. Участки трубопроводов, идущие между бетонными стенками каналов, заканчиваются у стен зданий и стенок колодцев. ТК1 ГЇ=Л ТК2
П Такая схема, нанесенная на бумаїу или представленная на экране компьютера, представляет собой визусашсщию пространственной информации. Местоположение элементов ИС в пространстве отображается, сохраняя взаимное расположение и относительное расстояние между отображаемыми элементами. Данные, определяемые местоположением объектов - пространственные данные. Геометрически информация, содержащаяся в пространственной модели, может быть определена как совокупность графических примитивов и геометрических типові).
Основными элементами (примитивами) геометрической (про странственной) информации являются: - точки, - линии, - полигоны.
Модель пространственных данных может поддерживать ряд базовых 2х-мерных геометрических типову из которых создают все остальные, более сложные. Примером, основных геометрических типов являются (рисунок): - точки и наборы точек; - ломанные линии; - n-точечные полигоны, группы примыкающих к друг к другузамк-нутых участков; к - дуги и т.д.
Требования к системе в целом и функциям, выполняемым системой
Полное наименование системы и ее условное обозначение: Автоматизированная система проектирования и эксплуатации сетей теплоснабжения - "Те ил о Сеть" ("HeatNet").
Назначение. Разрабатываемая система проектирования и эксплуатации сетей теплоснабжения предназначена для автоматизации решения задач, возникающих на стадии их проектирования и эксплуатации. . Цель. Целью создания системы "ТеплоСеть" является: - повышение технико-экономического обоснования принимаемых решений; - снижение трудоемкости расчетов и сокращение времени их выполнения за счет использования средств вычислительной техники; - повышение качества проектной документации. Структура и функциональные возможности системы.
В состав автоматизированной системы проектирования и эксплуатации сетей теплоснабжения "ТеплоСеть" ("HeatNet") входят следующие подсистемы: - унифицированного графического представления и хранения пространственно-топологической модели инженерной сети -"EngNetGraph"; - конструктивного и проверочного гидравлического расчета- "Heat-NetHydr"; - расчета тепловой изоляции и подбора основных теплоизоляционных слоев "HeatNetlsol" ("ТеплИзол"); - ведения HCK"HeatNetNSI \
Укрупненная схема функционирования комплексной автоматизиро ф. ванной системы проектирования и эксплуатации сетей теплоснабжения представлена на рисунке 26.
Основными исходными данными для расчетов являются схема тепловой сети, которая для каждой подсистемы имеет набор соответствующих параметров и нормативно-справочная информация. На основе таких исходных данных решаются различные прикладные задачи: - конструктивный гидравлический расчет определение диаметров трубопроводов, падений давлений и расходов теплового продукта; - проверочный гидравлический расчет - расчет оптимальных гидравлических режимов сети исходя из тепловых нагрузок потребителей. Результатом расчета являются значения расходов и давлений для каждого потребителя; - расчет тепловой изоляции - подбор основных теплоизоляционных слоев с расчетом их толщины.
Задачу выбора и расчета тепловой изоляции можно разбить на несколько этапов, которые определяют структуру подсистемы проектирования тепловой изоляции для систем теплоснабжения (рисунок 28).
Выбор тепловой конструкции и расчет ее размеров зависит от типа теплопровода, его месторасположения (надземная прокладка, подземная прокладка в канале, подземная бесканальная прокладка), а также количества трубопроводов (однотрубная, многотрубная прокладка).
Графическая среда разрабатываемой подсистемы унифицированного представления и хранения топологии инженерной сети - "EngNetGraph" должна обеспечивать моделирование инженерной сети как связного ориентированного графа. Графическая среда должна обеспечивать: 1) Моделирование в двух уровнях: - пространственном (с помощью задания точных координат (X,Y,Z)); - топологическом (указанием связи между объектами).
При моделировании на основе пространственной модели топологическая модель должна формироваться в автоматическом режиме (на основании разработанных правила преобразования этих моделей). Реализация пространственного представления инженерной сети должна производиться на основании векторной модели для ее последующего приведения к топологической.
2) На уровне обработки и хранения - преобразование данных в унифицированные наборы, которые становятся элементами единой информационной модели (БД).
3) Подсистема должна обеспечивать динамическую привязку (ввод, редактирование, удаление) тематической/атрибутивной информации по объектам проектируемой инженерной сети.
4) Формирование технологической схемы, на которой показывают основные отношения между компонентами системы. Технологическая схема строится на первоначальном этапе проектирования до формирования пространственной модели инженерной сети и представляет собой разновидность топологической модели инженерной сети, строящейся ортогонально.
5) Функционирование в двух режимах: графическом, табличном. Эти режимы должны быть синхронизированы, т.е. действия, выполняемые пользователем в одном из них, должны отражаться в другом.
При проектировании данной подсистемы необходимо предусмотреть возможность дальнейшей интеграции с различными задачами, связанными с необходимостью выполнения сложных инженерных расчетов (гидравлических, тепловых, электрических и др.) для различных видов сетей. Информационный обмен между подсистемами должен производиться автоматически на основе использования системы управления базой данных.
