автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация проектирования информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

На правах рукописи

САВИН Александр Никш ич

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПОТОКОВ ВНЕШНИХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ЗДАНИЯМИ И СООРУЖЕНИЯМИ

Специальность

05 13 12 - Системы автоматизации проектирования (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ООЗ162994

Москва - 2007

003162994

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования (ГОУ ВПО) Московском государственном строительном университете.

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Семечкнн Андрей Евгеньевич

доктор технических наук, доцент Павлов Александр Сергеевич

кандидат технических наук Паночкин Денис Владимирович

Ведущая организация

Открытое акционерное общество (ОАО) "Моспроект"

Защита состоится 29 октября 2007 года в 15 00 на заседании диссертационного совета Д212138 01 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу 115114, Москва, Шлюзовая набережная, д. 8, ауд 528

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета.

Автореферат разослан 28 сентября 2007 года

Ученый секретарь диссертационного совета

Куликова Е.Н.

-3-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность темы диссертации Сегодня во всем мире активно развивается направление автоматизации зданий и сооружений, те - их оснащения инженерно-техническими системами, позволяющими строить эффективные схемы энергосбережения, безопасности и экологичности современных строительных объектов Это направление получило название "функциональных систем управления зданиями и сооружениями" (А А Волков) или "интеллектуальных" зданий (Ю А Табунщиков, М М Бродач, В И Ливчак, Е О Шилькрот, В О Чулков и др )

В целом, современное здание может быть оснащено целым набором систем автоматизации, позволяющих решать задачи автоматизации систем и процессов, безопасности, управления информацией и коммуникациями, оптимизации использования ресурсов, функционального и технического соответствия и гибкости, экологии, эргономики и комфорта

Активное развитие обозначенной профессиональной области знаний в строительном проектировании, производстве и управлении находит сегодня отражение во многих практических решениях, предлагаемых, в большинстве случаев, в виде готовых систем автоматизации зданий известных зарубежных фирм-производителей подобного оборудования К сожалению, научные исследования в этом направлении не столь многочисленны и отличаются комплексным характером постановки задач управления зданиями и сооружениям, оставляя современному исследователю обширное поле деятельности по формированию теоретической базы конкретных инженерных решений Следует отметить, что объектом и предметом исследования становятся при этом, как правило, элементы (подсистемы, схемы, решения и проч) автоматизации непосредственно конкретных объектов, создаваемые в рамках инженерии самого здания

Между тем, как в теоретическом, так и в практическом плане, совершенно не охваченными остаются задачи взаимодействия систем автоматизации конкретного здания или сооружения с внешними системами жизнеобеспечения объекта, такими, например, как электро-, тепло- и водоснабжение, информационное окружение объекта и проч Речь идет о том, что никакая система автоматизации не будет работать достаточно эффективно без учета целого набора внешних факторов, определяющих процесс эксплуатации здания Например, невозможно строить эффективную схему энергосбережения зданий, не обладая информацией об особенностях подключения к городским тепло- и электросетям, штатных и аварийных режимах их работы, графиках профилактического обслуживания, ремонта и проч

Решение задач в подобной формулировке представляется эффективным только в случае возможности формализации и структуризации внешней информации, необходимой для использования в системах автоматизации зданий в описанном смысле Основой необходимой формализации может стать специализированная система автоматизации проектирования (САПР), ориентированная на использование в комплексе информационно-аналитического обеспечения процесса проектирования систем автоматизации зданий, сооружений

и комплексов Другими словами, такая САПР должна быть интегрирована в общий процесс проектирования инженерного обеспечения строительного объекта на стадии его разработки

Задачи в подобной формулировке до сих пор не решались Сказанное дает возможность позиционировать научную задачу разработки структуры и состава САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями как новую и актуальную

Содержание представленного исследования соответствует п.п. 2,3 Паспорта специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство).

Научно-техническая гипотеза диссертации предполагает возможность повышения эффективности проектирования систем автоматизации зданий и сооружений на основе использования специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием

Цель диссертации разработка структуры и состава САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие основные задачи

« анализ процессов и результатов проектирования систем управления зданиями и сооружениями на уровне протоколов и схем информационного обмена,

■ анализ теории и практики построения автоматизированных процедур в области проектирования функциональных систем управления зданиями, включая техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое, методическое и организационное обеспечение систем автоматизации проектирования,

■ анализ и построение общей классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ разработка и анализ структуры и состава САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ анализ методов и процедур выбора протоколов обмена информацией уровня внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ комплексный анализ средств и методов практической программной реализации подсистем САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ обоснование направлений дальнейших научных исследований в рамках рассматриваемой научной предметной области

Объект исследования в диссертации, системы функционального управления зданиями, сооружениями и комплексами

Предмет исследования в диссертации САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием зданий и сооружений

-5В основу методологии исследования в диссертации положены теория и практика разработки САПР, системный анализ, общая теория функциональных систем, системотехника строительства, теория и практика проектирования функциональных систем управления зданиями и сооружениями, математическое моделирование, тематические работы отечественных и зарубежных авторов, современный опыт инженерных решений и знания в области проектирования и эксплуатации "интеллектуальных зданий"

Научная новизна исследования состоит в следующем и предложена общая иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

х разработана структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

» проведен анализ средств и методов практической программной реализации подсистем САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Практическая значимость диссертации заключается в разработке подхода к автоматизации проектирования информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, состава, структуры, алгоритмов и элементов программного обеспечения САПР информационных потоков внешних элементов систем управления строительными объектами и использовании полученных результатов в практике проектирования функциональных систем управления зданиями

Предложенный подход позволяет

■ строить общие и частные классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ выбирать структуру и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

■ осуществлять выбор протоколов обмена информацией уровня внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Практическая значимость диссертационного исследования подтверждается внедрением полученных результатов

Внедрение результатов Результаты диссертации (подход к автоматизации, структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, метод выбора протоколов обмена информацией уровня внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, а также ряд практических решений) внедрены в практику проектирования отдельных инженерных систем зданий и сооружений в рамках реализации проектов в организациях, входящих в "Ассоциацию по автоматизации зданий BIG-RU" и Ассоциацию KONNEX

Отдельные части диссертации использованы в процессе подготовки и переподготовки специалистов на кафедрах систем автоматизации проектирования (САПР) в строительстве и системного анализа в строительстве (САС), а так же при реализации локального проекта '"Качественное развитие созданного в МГСУ нового научного направления по проектированию, строительству и эксплуатации

"интеллектуальных зданий" и "умного города", отвечающих современным и перспективным требованиям безопасности, энергетической эффективности, экологии, эргономики и комфорта искусственной среды обитания человека на основе масштабно-инвариантной теории функционального управления зданиями, сооружениями и комплексами" Инновационной образовательной программы (ИОП) ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет (МГСУ) в 2007г

Использование результатов диссертации подтверждено соответствующими справками и актами о внедрении

Апробация Содержание и результаты диссертации неоднократно докладывались на российских и международных конференциях (Юбилейной X международной научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и докторантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности", Москва, МГСУ, 2007г и др ), обсуждались и одобрены на заседаниях и семинарах кафедр системного анализа в строительстве (САС) и САПР в строительстве (200б-2007гг) ГОУ ВПО Московский государственный строительный университет, секции "Строительство" Российской инженерной академии (2007г ), Научно-методическом 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

Публикации Основные результаты представленной диссертации опубликованы в 7 научных работах, общим объемом 2,75 п л, из них лично соискателем - 1,75 п л

Одна работа опубликована в журнале, входящем в перечень ВАК России для публикации результатов научных исследований для кандидатов наук

Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и предложений, библиографического списка из 115 наименований и приложений

На защиту выносятся положения, составляющие научную новизну диссертации

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ

Введение диссертации содержит обоснование актуальности темы исследования, новизны научно-технической гипотезы о возможности качественного повышения эффективности проектирования систем автоматизации зданий и сооружений на основе использования специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием, формулировку цели, задач, решение которых определяет достижение поставленной цели на системотехническом уровне, объекта и предмета научного исследования Сформулирована научная новизна и практическая значимость результатов диссертации

Методологическая схема, отражающая взаимосвязь основных составляющих исследования, представлена на рис 1

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА Возможность повышения эффективности проектирования систем автоматизации зданий и сооружении на основе использования специализированных САПР

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Системы функционального управления зданиями, сооружениями л комплексами

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка структуры и состава САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ анализ процессов и результатов проектирования систем автоматизации управления зданиями, анализ теории и практики построения автоматизированных процедур в области проектирования функциональных систем управления зданиями,

анализ и построение классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

разработка и анализ структуры и состава САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, анализ методов и процедур выбора протоколов обмена информацией уровня внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

комплексный анализ средств и методов практической программной реализации подсистем САПР,

обоснование направлений дальнейших научных исследований в рамках рассматриваемой научной предметной области

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием зданий и сооружений

; —

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Системный анализ, теория разработки САПР, теория функциональных систем, системотехника, теория и практика проектирования функциональных систем управления, математическое моделирование, тематические научные работы и практический опыт

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

предложена иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

разработана структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями,

проведен анализ средств и методов практической программной реализации подсистем САПР

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Выполнен общий анализ процессов и результатов проектирования современных систем управления зданиями и сооружениями, выдвинута и обоснована научно-техническая гипотеза, предложена общая иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, адаптивной логикой, с учетом общей математической базы конструкций и структуры пространства ситуаций в моделях функционального управления зданиями и сооружениями формализовано в общем виде понятие "информационный лото*", разработаны структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями в соответствии с классическим подходом к определению подсистем, исследованы вопросы формирования технического, математического, программного, информационного, лингвистического, методического и организационного обеспечения предложенной САПР, а также вопросы расширения САПР, исследованы общие и частные вопросы практики программной реализации подсистем САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, разработку специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями необходимо строитель на основе средства CASE, сформулированы и обоснованы направления дальнейших научных исследований в рамках рассматриваемой научной предметной области

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Результаты диссертации внедрены в практику проектирования отдельных инженерных систем зданий и сооружений в "Ассоциации по автоматизации зданий BIG-RU" и KONNEX Отдельные результаты использованы в процессе подготовки и переподготовки специалистов на кафедрах САПР в строительстве и САС, при выполнении Инновационной образовательной программы ГОУ ВПО МГСУ

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ Доклады на российских и международных .конференциях, симпозиумах, форумах, коллоквиумах и семинарах Обсуждение на заседаниях и семинарах кафедр САПР в строительстве и САС ГОУ ВПО МГСУ, секции "Строительство" Российской инженерной академии, НМС ИСТ

Результаты диссертационного исследования опубликованы в 7 научных работах

Рис 1 Методологическая схема исследования

-8В первой главе диссертации выполнен общий анализ процессов и результатов проектирования систем управления зданиями и сооружениями Внимание уделяется собственно анализу современных систем управления зданиями и сооружениями, повышению эффективности проектирования систем управления зданиями и сооружениями на основе автоматизации процесса проектирования

Современные системы управления зданиями и сооружениями рассматриваются в диссертации в контексте функционального управления инженерным оборудованием строительных объектов При этом, под "управлением зданием (сооружением.)" понимается управление процессами изменения действительных функциональных и/или технических характеристик здания (сооружения) и/или его элементов Кроме прочего, в зависимости от характера ситуации и типа системы, управление в этом смысле подразделяется на два основных типа (А А Волков) ■ адаптивное, = оперативное

Адаптивное управление строительным объектом - управление, инициированное объективной необходимостью выявленного несоответствия наблюдаемых функциональных и/или технических характеристик здания (сооружения) и/или его элементов области допустимых значений, и/или устойчивой динамике их изменения, могущей привести к такому несоответствию Оперативное управление строительным объектом - управление в режиме реального времени в условиях, когда его недостаток может существенно ограничить процессы изменения действительных; функциональных и/или технических характеристик здания (сооружения) и/или его элементов, и/или сделать управление таковыми невозможным

Таким образом, в целом, системы управления зданиями (сооружениями) эффективно решают сегодня задачи автоматизации систем и процессов, безопасности, управления информацией и коммуникациями, оптимизации использования ресурсов, функционального и технического соответствия и гибкости, экологии, эргономики и комфорта на уровне включения в проект технически и экономически обоснованного набора оригинальных систем автоматизации инженерного оборудования конкретного объекта

Современная система управления инженерным оборудованием, например, дает возможность соблюсти энергетические и иные лимиты по расходам внешних ресурсов, установленные муниципальными службами города Это особенно актуально для крупных объектов (общественных зданий торговых и/или офисных центров) Кроме прочего, такие системы позволяет полностью использовать функциональный потенциал оборудования за счет гибкой настройки взаимодействия между внешними и внутренними элементами системы

Снижение, т н "человеческого фактора" позволяет существенно сократить расходы на эксплуатацию и ремонт инженерного оборудования в течение всего жизненного цикла здания, а также исключить (минимизировать) его поломки (аварийные и проч нештатные ситуации)

Проектирование систем управления зданиями и сооружениями - сложная проблема, относящаяся, в общем случае, как к задачам микро-, так и к задачам макропроектированш систем

Практика показывает, что при разработке эффективных функциональных систем управления зданиями и сооружениями возникают проблемы, относящиеся не только к свойствам их составных частей (элементов, подсистем), но также и к закономерностям функционирования системы управления в целом - т н общесистемные проблемы

Появляется широкий круг специфических задач макропроектирования, таких, как определение общей структуры системы управления, организация взаимодействия между подсистемами и элементами, учет влияния внешней, в том числе - информационной, среды, выбор оптимальных режимов функционирования, оптимальное управление системой и т д

Макропроектирование систем автоматизации зданий начинается с формализации проблемной области, которая включает в себя, по крайней мере, три основных раздела

■ определение целей создания системы управления и круга, решаемых ею задач в контексте автоматизации систем и процессов, безопасности, управления информацией и коммуникациями, оптимизации использования ресурсов, функционального и технического соответствия и гибкости, экологии, эргономики и комфорта,

■ оценка действующих на систему факторов и определение их характеристик,

" выбор и описание показателей эффективности функционирования системы

К сожалению, на практике, нередко приходится сталкиваться с ситуацией, когда реализация подобного подхода к проектированию оставляет желать лучшего Это приводит к тому, что в распоряжение проектировщиков по разным причинам попадают готовые решения в области автоматизации управления инженерным оборудованием по отдельным направлениям "под ключ", предлагаемые, как правило, иностранными производителями посредством российских фирм-интеграторов, "доступными" заказчику (инвестору) на момент реализации проекта Не охваченными, в большинстве случаев, остаются задачи взаимодействия систем автоматизации конкретного здания (сооружения) с внешними инженерными системами объекта, такими, например, как электро-, тепло- и водоснабжение, информационное окружение объекта и проч Очевидно, что никакая система автоматизации не будет работать достаточно эффективно без учета целого набора внешних факторов, определяющих процесс эксплуатации здания Так, скажем, невозможно строить эффективную схему энергосбережения зданий, не обладая информацией об особенностях подключения к городским тепло- и электросетям, штатных и аварийных режимах их работы, графиках профилактического обслуживания, ремонта и проч

Повышение эффективности проектирования систем управления зданиями и сооружениями достигается в описанном смысле обязательным учетом (формализацией и моделированием) информационных потоков тн внешних элементов систем управления инженерным оборудованием, что, в свою очередь,

предлагается реализовать на основе создания и использования специализированных САПР Именно специализированные САПР могут стать той аналитической средой проектирования информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, которая, обладая выраженной предметной ориентацией, достаточно интегрирована в общий (традиционный) процесс создания проектирования

Резюмируя содержание первой главы, выдвигается научно-техническая гипотеза о возможности и целесообразности повышения эффективности проектирования систем автоматизации зданий и сооружений на основе использования специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием

Вторая глава диссертации посвящена исследованию предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями Внимание акцентировано на внешних элементах систем управления зданиями и сооружениями, предметно-ориентированных информационные потоки в системах управления зданиями и сооружениями, а равно и построению классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Под внешними элементами систем управления зданиями и сооружениями в диссертации подразумеваются используемые объекты (ресурсы) и инициируемые процессы в рамках системы управления зданием (сооружением), внешние по отношению к самой системе Необходимо отметить, что такие объекты (ресурсы) и процессы могут, в зависимости от их типа, позиционироваться как вне, так и внутри зданий (сооружений), являясь внешними по отношению к системе управления

Управление подобными объектами (ресурсами) и процессами строится на основе сопровождающих их предметно-ориентированных информационных потоков, формализующих порядок использования объектов (ресурсов) и инициирования процессов в рамках систем управления зданиями (сооружениями)

Понятие "информационный поток" в диссертации формализуется в общем виде следующей адаптивной логикой, с учетом общей математической базы конструкций и структуры пространства ситуаций в моделях функционального управления зданиями и сооружениями (В Ф Яковлев, А А Волков)

Пусть у(г,х) - бинарный предикат "х есть имя возможного выходного сигнала (активного) объекта (процесса) по имени г" Следующие высказывания считаются истинными

(Зг)(Эх)у(г, х\

(Н/)(Уг)(г е I {Эх^(их)\

(Э^)0/х)(* е!в (Эг)у(г,х)) Единственные непустые множества / = (г|(3х)у(г,х)}, X = (х[(Эг)у(г,х)} и V = {х,|у(г,х)} названы соответственно множеством имен элементов

информационного потока, множеством имен их возможных выходных сигналов и множеством (всех) возможных выходных сигналов элементов информационного потока

Как видно,

Гс1хХ, К=и(КоЛ«)=иХ<>

1Е1 ге/

где Х1 = V о д - множество (локальных) выходных сигналов объекта г е I, очевидно, (X - разбиение множества V Каждому (дискретному) моменту времени соответствует единственное инъективное отображение / I -» V такое, что (\/г)0еI => /(1)еХ,), называемое конфигурацией выходных сигналов

информационного потока в данный момент = ]~[ X - множество всех

!€1

возможных конфигураций Предполагается, что элементы потока I обмениваются между собой сигналами из множества V выходные сигналы одних элементов участвуют в формировании входных сигналов других элементов Предполагается также, что каждый элемент г е I в каждый момент времени связан в своих действиях некоторой "установкой" д, сУ - совокупностью тех сигналов из V, которые он в состоянии воспринять в качестве входных воздействий в случае их появления в данный момент времени При этом считается, что всегда Х1 с. дг - обычное для теории управления предположение, не ограничивающее общности результатов Множество q-\J({l}xqt')a,Iy.V

(е/

названо [глобальным] информационным возмущением, действующим на поток в целом в данный момент времени, = с / х КД-1 с.д}, где Л = ^(Х, х{г}), -

I е/

множество всех возможных глобальных возмущений Это множество замкнуто относительно операции взятия дизъюнктного дс = ((/х¥)-д)'иЛ'1 для каждого конечных (счетно бесконечных) объединений и пересечений, частично упорядочено отношением включения, содержит наименьший (Я-1) и наибольший (/х К) элементы Если в данный момент /О) е для некоторых г,] е /, /еР, <7 е 0, то считается, что в этот момент сигнал /(у) <е X; подается на вход объекта г е /, так как /(/) ег/, <=> (г,_/) б /"' од, то у = о с / х / - бинарное отношение информационной связанности, информационная структура потока I, сложившаяся в данный момент времени, множество 11 = {А{3/)(3д)(/е Е д е (),г =/~1 °д)} - множество всех возможных

информационных структур потока Как видно, Я совпадает с множеством всех рефлексивных бинарных отношений на I, а потому является булевой (сигма-) алгеброй замкнуто относительно конечных (счетно бесконечных) объединений и пересечений, операции взятия дизъюнктного гс - ((1x1)-г)'и А, для каждого г е Я, частично упорядочено отношением включения, содержит наименьший (А,) и наибольший (7x7) элементы Если /е?и г е И произвольны,то

/огс/хК, (/огиЛГ^ей Г1°(/°гиХ1)=г, откуда следует, что при любой фиксированной конфигурации выходных сигналов элементов информационного потока подходящим выбором глобального возмущения можно реализовать любую информационную структуру потока

В диссертации предложена общая иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями (рис 2)

Рис 2 Общая иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Предметно-ориентированные информационные потоки внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями предлагается разделять по функциональному признаку на формальные логики (описания)

■ ресурсов,

■ мониторинга,

■ сигнализации (активации),

■ коммуникаций

Формальные логики (описания) ресурсов формализуют информационный обмен внешних элементов систем управления зданием (сооружением) в части использования внешних ресурсов (рис 3)

■ электроснабжение,

■ теплоснабжение,

■ газоснабжение,

■ водоснабжение (дифференцированное по температуре),

■ водоотведение (дренаж),

■ управление отходами

Рис 3 Ресурсы

Формальные логики (описания) мониторинг формализуют информационный обмен внешних элементов систем управления зданием (сооружением) в части восприятия информации извне системы (рис 4)

■ мониторинг внешних сред,

■ мониторинг внутренних сред

Рис 4 Мониторинг

Формальные логики (описания) сигнализация (активация) формализуют информационный обмен внешних элементов систем управления зданием (сооружением) в области передачи информации внешним системам (рис 5)

■ сигнализация (активация) внешним системам,

■ сигнализация (активация) внутренним системам

Рис 5 Сигнализация (активация)

Формальные логики (описания) коммуникаций формализуют информационный обмен внешних элементов систем управления зданием (сооружением) в области использования информационных (в т ч - слаботочных) каналов внешних систем (рис 6)

■ сети данных,

■ телепередача (телеуправление)

« радиопередача (радиоуправление),

• сети связи

телепередача телеуправление

1 ....... * ____

коммуникации

сети данных сети связи

Рис 6 Коммуникации

На основе предложенной общей иерархической классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями можно строить любые частные, ориентированные на использование в средах специализированных САПР

Третья глава диссертации посвящена разработке САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями Рассмотрены вопросы разных аспектов проектирования информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями, автоматизации проектирования информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями в части структуры и состава профильных САПР Затронута проблема расширения подобных САПР по нескольким направлениям

На основе предложенных выше математических оснований формализации и общей классификации информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями в диссертации разработаны структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями в соответствии с классическим подходом к определению подсистем (по И П Норенкову), что существенно повышает возможность интеграции профильных САПР в процесс проектирования зданий (сооружений) в целом (рис 7)

В диссертации рассмотрены вопросы формирования технического, математического, программного, информационного, лингвистического, методического и организационного обеспечения предложенной САПР, а также вопросы расширения САПР по следующим направлениям

CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - непрерывность поставок продукции и поддержки ее жизненного цикла,

CAD (Computer Aided Design) - компьютерная поддержка проектирования, САМ (Computer Aided Manufacturing) - компьютерная поддержка производства,

CAE (Computer Aided Engmeermg) - автоматизированное конструирование (разработка);

ERP (Enterprise Resource Planmng) - планирование ресурсов предприятия, PDM (Product Data Management) - управление данными о продукте, SCM (Supply Cham Management) или CSM (Component Supplier Management) - управление цепочками поставок

Четвертая глава диссертации рассматривает общие и частные вопросы практики программной реализации подсистем САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями Внимание уделяется анализу средств и методов программной реализации САПР, вопросам выбор программно-аппаратной платформы и проблемам совместимости существующего и оригинального программного обеспечения

Рис 7 Укрупненная структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями

Анализ средств и методов программной реализации САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями выявил необходимость и целесообразность ориентации выбора программно-аппаратной платформы и собственно базового ядра САПР с учетом специфики автоматизации проектирования объекта (здания, сооружения) в целом В этом случае, удается минимизировать проблемы совместимости программного обеспечения в рамках разрабатываемого комплекса

Разработку специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями необходимо строитель на основе средства CASE (Computer Aided Software Engineering -автоматизированная разработка программного обеспечения), позволяющих проектировать комплекс программного обеспечения САПР в рамках единых информационных сред и средств дальнейшей поддержки и модернизации

-16-

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1 Выполнен общий анализ процессов и результатов проектирования современных систем управления зданиями и сооружениями, в том числе -собственно анализ современных систем управления зданиями и сооружениями, а также направлений повышения эффективности проектирования систем управления зданиями и сооружениями на основе автоматизации процесса проектирования

2 Выдвинута и обоснована научно-техническая гипотеза о возможности и целесообразности повышения эффективности проектирования систем автоматизации зданий и сооружений на основе использования специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления инженерным оборудованием

3 Предложена общая иерархическая классификация предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями Предметно-ориентированные информационные потоки внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями предлагается разделять по функциональному признаку на формальные логики (описания) ресурсов, мониторинга, сигнализации (активации), коммуникаций. На основе предложенной общей иерархической классификации предметно-ориентированных информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями можно строить любые частные, ориентированные на использование в средах специализированных САПР

4 Адаптивной логикой, с учетом общей математической базы конструкций и структуры пространства ситуаций в моделях функционального управления зданиями и сооружениями формализовано в общем виде понятие "информационный поток"

5 На основе предложенных математических оснований формализации и общей классификации информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями разработаны структура и состав САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями в соответствии с классическим подходом к определению подсистем (по И П Норенкову), что существенно повышает возможность интеграции профильных САПР в процесс проектирования зданий (сооружений) в целом

6 Исследованы вопросы формирования технического, математического, программного, информационного, лингвистического, методического и организационного обеспечения предложенной САПР, а также вопросы расширения САПР по следующим направлениям CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) - непрерывность поставок продукции и поддержки ее жизненного цикла, CAD (Computer Aided Design) - компьютерная поддержка проектирования, САМ (Computer Aided Manufacturing) - компьютерная поддержка производства, CAE (Computer Aided Engineermg)

автоматизированное конструирование (разработка), ERP (Enterprise Resource Planning) - планирование ресурсов предприятия, PDM (Product Data Management) - управление данными о продукте, SCM (Supply Cham Management) или CSM (Component Supplier Management) - управление цепочками поставок

7 Исследованы общие и частные вопросы практики программной реализации подсистем САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями Анализ средств и методов программной реализации САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями выявил необходимость и целесообразность ориентации выбора программно-аппаратной платформы и собственно базового ядра САПР с учетом специфики автоматизации проектирования объекта (здания, сооружения) в целом В этом случае, удается минимизировать проблемы совместимости программного обеспечения в рамках разрабатываемого комплекса

8 Разработку специализированных САПР информационных потоков внешних элементов систем управления зданиями и сооружениями необходимо строитель на основе средства CASE (Computer Aided Software Engmeermg -автоматизированная разработка программного обеспечения), позволяющих проектировать комплекс программного обеспечения САПР в рамках единых информационных сред и средств дальнейшей поддержки и модернизации

9 Сформулированы и обоснованы направления дальнейших научных исследований в рамках рассматриваемой научной предметной области

■ совершенствование модельной базы математического моделирования рассматриваемых информационных потоков в контексте их унификации,

1 исследование вопросов интеграции рассматриваемых информационных потоков с известными стандартными потоками данных в системах управления зданиями,

* анализ методов верификации рассматриваемых специализированных САПР в части обеспечений

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных работах

1 Савин А Н Информационные потоки в управлении инженерными системами в строительстве // Сб науч тр "Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве" - Вып №1 - М МГСУ, 2005 - 0,25 п л

2 Савин А Н Моделирование процессов обмена данными в строительстве // Сб науч тр "Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве" -Вып №1 -М МГСУ, 2006 -0,25пл

3 Савин А Н САПР информационных потоков и протоколов управления строительными объектами // Сб науч тр "Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве" - Вып №1 - М МГСУ, 2006 - 0,25 п л

4 Савин АН Автоматизация протоколов и схем обмена данными в системах функционального управления зданиями и сооружениями /У Сб науч тр каф ИСТУС МГСУ / Информационные системы и технологии управления строительством - Вып №1 - М МГСУ, 2006 - 0,5 п л (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п л)

5 Савин А Н Автоматизация потоков обмена данными в системах функционального управления зданиями и сооружениями // Труды Юбилейной X международной науч -практ конф "Строительство - формирование среды жизнедеятельности" - М МГСУ, 2007 - 0,5 п л (в соавторстве, авторский вклад

- 0,25 п л )

6 Савин А Н, Автоматизация обмена данными в системах функционального управления строительными объектами II Совершенствование экономического механизма функционирования инвестиционно-строительного и жилищно-коммунального комплексов / Сб науч тр МИКХиС / Под. общ ред С М. Яровенко - М МИКХиС, 2007 - 0,5 п л (в соавторсгве, авторский вклад -0,25 п л)

7 *Савин АН Автоматизация проектирования информационных потоков внешних систем управления зданиями и сооружениями // Вестник МГСУ - 2007

- №3 - 0,5 п л (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п л )

- работа опубликована в журнале, входящем в перечень ВАК России для публикации результатов научных исследований для кандидатов наук

КОШ-ЦЕНТР св 7 07 10429 Тираж 100 эхз Тел 185-79-54 г Москва, ул Енисейская д 36