Автоматизация процессов компенсационно-предиктивного управления климат-системами интеллектуального здания

Вестник Московского государственного строительного университета. 2019. Т. 14. № 6. С. 734–747.

Кычкин А. В., Дерябин А. И., Викентьева О. Л., Шестакова Л. В.

Введение. На основе накопленного опыта в области автоматизации зданий и технических возможностей IoT формируется новый подход к управлению инженерными подсистемами, обеспечивающий заданные параметры качества на протяжении всего периода эксплуатации. В рамках этого подхода исследуются компенсационные и предиктивные алгоритмы, обеспечивающие контроль параметров климата в здании, на основе контроллеров IoT. Цель — повышение эффективности управления инженерными подсистемами технического обеспечения интеллектуальных зданий на основе системы управления (СУ) с компенсацией возмущающих воздействий и предсказание их изменений на базе контроллера IoT и аналитического сервера.

Материалы и методы. С целью повышения качества управления используются различные алгоритмы, основанные на анализе собираемых с контроллеров данных. Накопленная информация об объекте за весь период эксплуатации может использоваться для построения модели здания, которая применяется для реализации предиктивного управления, позволяющего заранее прогнозировать параметры, действующие на объект, и компенсировать их заранее в условиях инертности. Постоянная адаптация модели СУ к реальности дает возможность непрерывно оптимизировать настройки алгоритма регулирования, обеспечивая эффективную работу локальных контуров регулирования.

Результаты. Предложена структура СУ подсистемами интеллектуального здания с предсказанием и компенсацией возмущающих воздействий на базе контроллера IoT. Алгоритм компенсации обновляется в зависимости от динамики свойств объекта, качества регулирования и наличия данных, наиболее подходящих для идентификации.

Выводы. Возможности СУ на базе контроллера IoT и выработки компенсационно-предиктивного управляющего сигнала с размещением алгоритма управления на сервере в «облаке» продемонстрированы на модели управления температурой в помещении. Рассмотрены имитационные модели процесса изменения температуры помещения: без СУ; модель с ПИ-регулятором с компенсацией возмущающих воздействий; модель с компенсацией возмущающих воздействий для СУ на базе контроллера IoT. Структурная и параметрическая идентификация моделей осуществлена методом активного эксперимента.

Ключевые слова: энергосбережение, система управления, predictive analytics, energy saving, интеллектуальный анализ данных, control system, smart house, предиктивная аналитика, интеллектуальное здание, Internet of Things, cyber-physical systems, intellectual data analysis, Интернет вещей, киберфизическая система, air conditioning and ventilation, кондиционирование и вентиляция