автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями

На правах рукописи

Кузин Кирилл Сергеевич

МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ СИСТЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗДАНИЯМИ

Специальность:

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство)

- 8 ДЕК 2011

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2011

005004035

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»),

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Волков Андрей Анатольевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Коргин Андрей Валентинович кандидат технических наук Латышев Григорий Владимирович

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество (ОАО) «Моспроект».

Защита состоится 21 декабря 2011 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, КМК, НОЦ ИСИАС, зуд. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан 21 ноября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета ^ —1

/ / Куликова Е.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 (A.A. 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),

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, 2011 гг.), 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, 20092011гг.).

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).

ОСНОВНЫЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении диссертационной работы обоснована актуальность темы исследования, предложена научно-техническая гипотеза, определены цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость результатов исследования.

Проведенный в первой главе анализ коммуникационных стандартов и протоколов автоматизации зданий и сооружений, а также теории и практики проектирования сетей передачи данных показал, что, несмотря на определенный прогресс в области вычислительной техники, область построения моделей коммуникационных интерфейсов не в полной мере изучена.

Фундаментальные основы системотехники строительства (A.A. Гусаков), а также активное распространение персональной вычислительной техники и развитие современных технологий проектирования и моделирования открывает широкие возможности для решения задач автоматизации. В связи с этим функции автоматизированного проектирования существенным образом расширяются, появляются принципиально новые формы и методы организации этого процесса.

Анализ современного состояния области автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов целесообразно осуществлять в рамках теории функциональных систем (П.К. Анохин, К.В. Судаков). Данная теория не только объясняет те явления, которые уже произошли, но и способна достаточно точно предсказывать их развитие. Она позволяет выделить наиболее важные факторы, определяющие направления развития технологических систем, к которым в первую очередь можно отнести область автоматизации зданий, как в целом, так и отдельные ее составные части.

Изучение научных работ и современных достижений в области автоматизации зданий, наряду с достаточным вниманием к общим вопросам проектирования коммуникационных систем (В.Ф. Яковлев, Д. Дитрих, В. Кастнер, Т. Саутер, К. Бендер и др.) позволяет констатировать отсутствие предложенных в данном исследовании решений, ориентированных на повышение эффективности функционирования технических систем зданий и сооружений.

Анализ трудов ведущих специалистов в области автоматизации, опыта кибернетики, дает достаточные основания для решения задач автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями и позволяет строить дальнейшие рассуждения на основе предположения 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, что сформулировано в качестве научно-технической гипотезы диссертации.

В частности, область проектирования коммуникационных интерфейсов имеет самое прямое отношение к системам автоматизации и управления зданиями (САУЗ). Автоматизация процесса проектирования коммуникационных интерфейсов с учетом специфики и требований к инженерному оборудованию позволит существенно сократить сроки выполнения проектных работ и повысить эффективность проектных решений. Проектные решения в свою очередь определяют не только требования х структуре сети передачи данных, но и состав инженерно-технического оборудования, используемые техники и технологии, коммуникации и структуру данных.

Организация взаимодействия между устройствами в сети является сложной проблемой, она включает много аспектов, начиная с согласования уровней электрических сигналов, формирования кадров, проверки контрольных сумм, заканчивая вопросами аутентификации приложений. Для ее решения используется универсальный прием - разбиение одной сложной задачи на несколько частных, более простых задач. Средства решения отдельных задач упорядочиваются в виде иерархии уровней. Для решения задачи некоторого уровня могут быть использованы средства непосредственно примыкающего

нижележащего уровня.

В рамках данного исследования был проведен анализ модели взаимодействия открытых систем {англ. - Open System Interconnection, OSI) -теоретические аспекты которой были также положены в основу данной работы. Анализ показал, что в модели OSI (рис. 1) средства взаимодействия делятся на семь уровней: прикладной, представительный, сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств.

Иерархическая структура средств сетевого взаимодействия была выбрана не случайно. Такая структура не требует больших затрат, отличается быстрой реакцией и легко может быть восстановлена в случае сбоя. Кроме того система проста в описании и в исполнении.

Модель взаимодействия открытых систем OSI легла в основу большинства стандартов децентрализованного управления зданиями, среди которых в результате анализа были выявлены следующие лидирующие протоколы:

- BACnet, разработанный Американским обществом по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха (ASHRAE);

- протокол европейской инсталляционной шины EIB (European Installation

Bus);

Рис. 1. Структурная схема модели OSI

- протокол LonTalk, разработанный компанией Echelon, используемый преимущественно в области промышленной автоматизации.

Взаимодействие всех компонентов и их согласованная работа достигается за счет объединения в сеть и использования формализованного набора правил (протокола), определяющих последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах. При этом принципы построения таких сетей управления аналогичны принципам построения современных компьютерных сетей. В частных случаях сеть может иметь иерархическую структуру, это делается для того, чтобы разделить сеть на отдельные иерархические уровни, которым подчиняются менее масштабные блоки. Отдельные уровни, в свою очередь могут подразделяться на сети и домены.

-9В рамках проведенного исследования осуществлен анализ сетевых топологий в результате которого был определен ряд основных и вспомогательных форм, таких как кольцевая, шинная, и топология типа «звезда», каждая из которых имеет свои характерные особенности, рассмотренные в первой главе данного исследования.

Анализ сферы автоматизации зданий и изучение теоретических основ САПР позволил автору диссертационной работы на основе анализа структуры и состава технических подсистем зданий, а также существующих коммуникационных стандартов в области автоматизации, разработать схему информационно-логического взаимодействия технических подсистем здания, систематизировать требования и функциональные характеристики узлов технических подсистем, а также предложить метод обеспечения совместимости коммуникационного оборудования на основе анализа метаданных исследуемых информационных систем. Проведенные исследования также послужили основой для разработки модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями.

Обобщенная схема методологии исследования, проведенного в диссертации, представлена на рис. 2.

Вторая глава посвящена непосредственно модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов на основе предложенной автором схемы информационно-логического взаимодействия технических подсистем здания для использования в САПР, требований к таким подсистемам и их функциональных характеристик.

Как показывают исследования, сегодня современное здание сочетает в себе более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и проч. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля и управления.

Проведя анализ структуры систем автоматизации зданий можно предположить, что в целом, с точки зрения автоматизации проектирования, все эти системы классифицируются на механические инженерные системы, электрические инженерные сети зданий и слаботочные инженерные системы.

Рассматриваемые системы, с функциональной точки зрения, могут быть представлены в виде совокупности подсистем, отвечающих за выполнение специализированных задач обеспечения безопасности, обработки данных, управления инженерным оборудованием и проч. Так, в качестве таких подсистем могут быть приняты:

- комплексная система безопасности;

- информационно коммуникационная система;

- инженерные и технологические системы;

- специализированные системы.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА Возможность повышения эффективности проектирования инженерных систем зданий на основе создания моделей автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями р САПР,_11_

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Процессы и объекты функциональных систем управления зданиями.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ Методы и модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

анализ теории управления строительным объектом с точки зрения функционального, оперативного и стратегического подходов; анализ моделей 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; определение перспективных направлений дальнейших исследований.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ Системотехника строительства, теория и практика разработки САПР, теория проектирования интерфейсов, критерии и способы обеспечения коммуникации и совместимости технических устройств, тематические работы отечественных и зарубежных авторов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

разработана схема информационно-логического взаимодействия технических подсистем зданий для использования в САПР;

метод обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов при автоматизированном проектировании;

предложена модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов;

разработана структура данных САПР коммуникационных интерфейсов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Выявленные в результате анализа структура систем управления зданиями и особенности коммуникационных протоколов позволили сформулировать предметную область исследований. 2. Проведенные исследования децентрализованных систем управления зданиями позволили сделать вывод о применимости рассмотренных протоколов для решения задач эффективного управления функциональными подсистемами зданий. 3. Представление структуры объекта позволило предположить возможность повышения эффективности их функционирования путем описания логического и информационного взаимодействия таких подсистем. Сформирована структура системы управления зданием для целей автоматизированного проектирования в рамках теории функциональных систем. 4. Предложен метод обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов, основанный на анализе и использовании метамоделей информационных систем и их сущностей. 5. Предложена модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов. Полученная модель позволила сформулировать требования к техническому обеспечению, б. Предложенная структура данных обеспечивает минимизацию объемов информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика, исключит дублирование данных. Предложена структура данных САПР. 7. Предложены перспективные направления дальнейших исследований в рамках обозначенной предметней области.

АПРОБАЦИЯ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основные теоретические и методические положения диссертации докладывались и апробированы на Международных научно-практических конференциях «Строительство - формирование среды жизнедеятельности», секции НМС по информационным системам и технологиям науки и образования в области строительства при УМО и АСВ, Международной научной конференции «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании», заседаниях и научных семинарах кафедр САС и ИСТАС ФГБОУ ВПО «МГСУ», 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»), Результаты диссертационного исследования опубликованы в б научных работах.

Рис. 2. Методологическая схема исследования

Функции каждой подсистемы и ее состав определяется исходя из требований, предъявляемых к конкретному проектному решению. При этом для обмена информацией между всеми подсистемами и сигнальными устройствами необходимо не только согласование их друг с другом, но и эффективная работа их интерфейсов. Обмен данными таким образом представляет связующее звено, необходимое для описания интерфейсов устройств и автоматизации систем жизнеобеспечения зданий. В рамках поставленной задачи была разработана схема информационно-логического взаимодействия технических подсистем зданий для использования в САПР (рис. 3) на основании результатов полученных в ходе исследования таких коммуникационных стандартов как BACnet, EIB и LonTalk, а также состава и структуры систем управления зданиями.

Рассматривая процесс обмена данными в системах функционального управления зданиями можно отметить, что в таких системах имеют место однородные события, следующие по каналам общей связи друг за другом в произвольные (случайные моменты времени) - потоки событий.

Как показывают наблюдения, интенсивность потока событий Л может быть как числом постоянным (например, в моменты штатной работы системы управления в режиме мониторинга), так и величиной, зависящей от времени t.

Следует отметить, что большинство потоков в системах функционального управления не стационарны и имеют ярко выраженные повторения группы событий.

Потоки событий следует разделять на входящие и выходящие. При этом очевидно, что для обслуживания любой входящей заявки потребуется некоторое время То6с.

В среднем число входящих событий за единицу времени равно среднему числу выходящих событий и оба потока имеют одну и ту же интенсивность:

Обозначив через Х(1) количество вошедших событий за время Т, а через У (г) - количество выходящих событий, рассмотрим следующую ситуацию.

В момент времени ^ и обслуживается одно событие. В момент времени 12 обслуживается два события. В момент времени ¡3 заявок нет, и каналы обслуживания простаивают. Обе функции Х(1) и У(!) имеют ступенчатый характер.

Можно сделать вывод, что 2(!) =Х(1) - У(0 есть не что иное, как количество событий, которые обслуживаются в момент времени t.

Графически функция на рис. 4 представлена заштрихованной областью и ограничена с двух сторон функциями Х(1) и

При этом если г—> со, то среднее число входящих событий можно определить по формуле:

о

г! хг 14 Т

Рис. 4. Хронология работы коммуникационного интерфейса

„т

Геометрическая интерпретация интеграла j0 - есть площадь

закрашенной фигуры. Но сама фигура состоит из совокупности прямоугольников, каждый из которых имеет единичную высоту (обслуживается только одно событие) и длину, равную времени обслуживания события (время пребывания события внутри системы управления). Таким образом:

| 2 (С) Л = ^ Ц

(2)

Равенство (2) справедливо при достаточно большом значении Т и последним прямоугольником (или прямоугольниками) можно пренебречь, т.е. в интеграл включены все события, обслуженные системой управления за время Т. Разделив левую и правую части выражения (2) на Т получим:

1V

^СИСТ — т / . '' ~

2Л

I

правую часть разделим и умножим на Л

7Г

где АТ - это среднее время пребывания события внутри системы, т.е. среднее время обслуживания события:

^сист ~ ^

Го6с — ^ ¿сист

(3)

Таким образом, был сделан вывод, что среднее время обслуживания события равно среднему числу событий в системе управления, делённому на интенсивность входного потока. Основываясь на приведенных расчетах можно сказать, что чем меньшее время T0s,. требуется для обработки события, тем большее время остается системе для обработки новых входных потоков событий, следовательно производительность системы будет выше.

Для создания комплексной системы управления, кроме автоматизации систем жизнеобеспечения, таких как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, водоснабжение и канализация, необходима функциональная интеграция прочих систем (например, систем электроснабжения, освещения, безопасности, подъемно-транспортного оборудования и комплексного управления зданием). Такая интеграция дает возможность использовать преимущество согласованного взаимодействия различных систем.

В рамках проведенного исследования систем}' управления зданием можно представить состоящей из следующих компонент:

- технических средств;

- функций, создаваемых с помощью программного обеспечения;

- услуг (работ), реализуемых исполнителем АСУЗ в процессе создания и ввода в действие системы.

При этом для каждой системы управления могут быть определены свои требования, которые в последующем реализуются с использованием комбинации различных программно-технических средств. Как правило, для всех технических средств в системах функционального управления зданиями определяют различные функциональные характеристики, связанные с механическими, электрическими свойствами и влиянием на окружающую среду. При этом каждое такое техническое средство обладает рядом базовых характеристик, структура которых и предложена во второй главе.

Объединение таких базовых характеристик в единый структурированный информационный массив, обеспечит требуемый интерфейс между САПР и конечным пользователем, в итоге предоставив гибкий механизм поддержки и моделирования проектных решений.

Исследование показывает, что систему управления зданием можно описать как совокупность устройств (датчики, контроллеры, рабочие станции и т.д.) и связей между ними. Совокупность всего оборудования здания, обеспечивающего его эффективную эксплуатацию, будем называть системой, необходимым условием существования которой является подчиненность функций отдельных элементов системы функциям системы в целом, т.е. единство цели функционирования и согласованная периодичность взаимодействия элементов -единство режима функционирования.

В рамках теории функциональных систем и данного исследования понятие системы как совокупности узлов и связей между ними тесно связано с понятием информационной системы как набора правил и стандартов, отвечающих за правильное представление информации. В процессе построения модели автоматизации проектирования было замечено, что в связи с тем, что множество производителей определяют свои стандарты обмена информацией и требования к

набору передаваемых данных, служащих для управления одним и тем же объектом (узлом) в системе управления, проблема объединения в единое целое систем, обеспечивающих работу одного объекта управления стоит особенно остро. Для решения задачи обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов автором был предложен метод, в основу которого были положены принципы анализа схем данных, рассматриваемых информационных систем.

Суть метода заключается в описании метаданных информационной системы в рамках разработанной методологии и осуществления отображения сущностей и связей информационных систем друг в друга в терминах общего информационного поля, задаваемого онтологией предметной области. В свою очередь онтология представляет собой словарь данных, включающий в себя как терминологию, так и модель поведения системы. Исходя из этого, задача интеграции информационных систем сводится к задаче объединения метамоделей информационных систем, то есть построения отображений между этими метамоделями, в терминах онтологии. Для определения метаданных и правил преобразования данных при переходе от одной интегрируемой информационной системы к другой информационной системе было предложено использовать XML (англ. eXtensible Markup Language - расширяемый язык разметки) вместе с другой моделью данных, например, моделью семантической сети, которую возможно определить при помощи модели RDF (англ. — Resource Description Framework - технология описания ресурсов), разработанной специально для решения задач, связанных с описанием семантики. Суть технологии XML заключается в формализации структуры и отношений в информационной системе. В свою очередь RDF используется для выделения и формализации семантических единиц в конкретных предметных областях использования данных информационной системы. Построенные таким образом концептуальные модели информационных систем могут использоваться для создания общей метамодели, объединяющей в себе представления сущностей двух и более хранилищ данных. Используя адаптированный алгоритм интеграции информационных систем, впервые предложенный И.С. Михайловым, из информационных систем извлекаются их схемы данных, и затем, при помощи анализа схем данных в отдельности, возможно установление структурной совместимости, то есть правил преобразования типов полей и сущностей информационных систем друг в друга. Для обеспечения семантической совместимости, необходимо использовать вторую составляющую часть метаданных - концептуальную модель предметной области, которая является надстройкой над схемой данных и задаёт систему связей между концептами предметной области, установленную в данной информационной системе.

Основываясь на проведенном в данном исследовании анализе области коммуникации в системах функционального управления зданиями и полученных результатах, автором предложена модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов (рис. 5), основные элементы которой рассмотрены в третьей главе.

Рис. 5. Модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов (в схеме по А.Л. Волкову)

В третьей главе диссертации в рамках автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов предложена структура данных на основе анализа базовых функциональных характеристик, а также методика оценки совместимости проектируемых информационных систем, основанная на расчете средних рангов критериев оценки интероперабельности системы и определения на их основе совокупного взвешенного ранга.

Использование базы данных в процессе проектирования обусловлено необходимостью обеспечения требуемого уровня информационной поддержки процесса проектирования.

Предложенная структура данных представляет собой совокупность сущностей, атрибутов и связей между ними. Каждая сущность определяется фиксированным набором атрибутов, один из которых является первичным или внешним ключом соответствующей сущности.

За основу структуры принята реляционная модель данных, использование которой обусловлено тем, что подобная модель данных является логической, то есть отношения являются логическими (абстрактными), а не физическими (хранимыми) структурами, что в свою очередь обеспечивает уменьшение

объемов информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика, и исключение дублирования данных. Для исключения дублирования данных в рамках предложенной структуры были предусмотрены следующие сущности (рис. 6): NODES (для описания базовых функциональных характеристик устройств), CS_TYPES (для описания используемых в рамках исследования коммуникационных протоколов), NODEJTYPES (для описания типов устройств), NODE_MFS (для хранения информации о производителях), SUBSYSTEMS (для описания подсистем, включающих те или иные устройства).

NODE

Рис. б. Структура данных САПР коммуникационных интерфейсов

Как было отмечено ранее, взаимодействие коммуникационных интерфейсов как информационных систем возможно обеспечить путем описания метаданных информационных систем и отображения сущностей и связей информационных систем друг в друга в терминах общего информационного поля, задаваемого онтологией предметной области. Задача проектирования коммуникационных интерфейсов в системах функционального управления зданиями подразумевает не только обеспечение собственно интероперабельности информационных систем, но и предоставление возможности оценки коммуникационной совместимости таких интерфейсов.

Предложенный метод оценки совместимости базируется на анализе каждой системы путем выделения набора свойств, в той или иной степени характеризующих рассматриваемые системы как более или менее интероперабельные. Каждое выделенное свойство системы представляется через совокупность его составляющих, при этом каждая составляющая именуется детализированной единицей данного свойства:

где X; - свойство системы, определяющее интероперабельность, Р^ -детализированная единица данного свойства.

Используя метод интервальной и экспертной взвешенной оценки, становится возможным проведение анализа совместимости любых групп систем при определенной адаптации к их особенностям. Все детализированные единицы оцениваются интервалами значений. При этом для каждого интервала, помимо количественных значений, необходимо определить и качественные параметры. Однако следует учесть, что не все детализированные единицы могут быть оценены в количественных единицах. В таких случаях предлагается вместо количественных значений вводить физические интервалы оценки (например: детализированная единица «уровень совместимости набора функций, реализуемых исследуемой системой с рядом других систем»). Использование такой системы оценок позволяет всесторонне произвести оценку системы и дальнейшее ее ранжирование согласно принятым ограничениям. Принцип ранжирования заключается в том, что максимальный ранг «№> присваивается тому интервалу значений, который более всего характеризует совместимые системы, а самый низкий ранг «/» - интервалу значений, более всего характеризующему неинтероперабельные системы по данной детализированной единице.

Приведенный в исследовании метод предполагает расчет средних рангов свойств характеризующих степень интероперабельности для каждой рассматриваемой системы.

Отметим, что средний ранг по каждому свойству вычисляется по формуле:

где Яср- средний ранг свойства;

П, г2, ... гп - ранги детализированных единиц данного свойства; п - количество детализированных единиц данного свойства. Принятие взвешенного решения о совместимости систем осуществляется на основании расчета (6) совокупного взвешенного ранга оцениваемой системы, путем выставления весовых значений, отражающих степень влияния каждого свойства на определение степени интероперабельности системы и суммирования произведений данных весовых значений и средних рангов соответствующих свойств системы.

где Явзв- совокупный взвешенный ранг системы; Rcp - средние ранги свойств системы; £i £2i ... £„- веса свойств системы.

Таким образом, используя методику сравнительной оценки совместимости коммуникационных интерфейсов в рамках предложенной модели автоматизации проектирования, существующая на сегодняшний день задача рационального

(5)

(6)

выбора проектных решений может быть решена еще на этапе постановки задачи и определения требований к проекту, что существенным образом скажется на проектных сроках и готовом проектном решении в целом.

Четвертая глава посвящена представлению практического подхода реализации поставленных в данном исследовании задач.

Так с точки зрения технического и программного обеспечения процесса автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов, реализацию поставленной задачи можно представить как совокупность ЭВМ, периферийных устройств с одной стороны и сервера с другой стороны, в сочетании с базовым, общесистемным и специализированным программным обеспечением. Представленная совокупность реализуется на базе клиент-серверной технологии, - вычислительной или сетевой архитектуры, в которой задания или сетевая нагрузка распределены между поставщиками услуг (сервисов), называемыми серверами, и заказчиками услуг, называемыми клиентами.

Анализ теории разработки САПР с учетом специфики предметной области позволяет сформулировать требования к техническим характеристикам рабочей станции, представленные в данном исследовании.

Проведенные аналитические исследования области использования серверного оборудования в рамках реализации клиент-серверной технологии, позволили выявить ряд классификаций серверов, в первую очередь по типам решаемых задач, а во вторых по типу исполнения. Однако следует отметить, что реализация решения поставленной задачи в рамках автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов подразумевает использование комбинированных классов серверов, применение которых обусловлено необходимостью обеспечения пользователя возможностью быстрого извлечения и оперирования данными, предоставления пользователю возможности решения различного рода организационных задач, а также обеспечение возможности структурированного хранения данных.

Таким образом, для реализации поставленных задач было предложено использовать в качестве стандартного пакета приложений сервер приложений, сервер баз данных, сервер электронной почты и web-сервер. Предложенный пакет серверного программного обеспечения обеспечит эффективную работу рабочих станций, главной задачей которых является выполнение групповых приложений, с использованием электронных почтовых служб, а также для реализации функций сервера баз данных (рис. 7).

Поскольку реализация клиент-серверной технологии предполагает наличие выделенного сервера, становится очевидным, что на таких серверах целесообразно устанавливать операционные системы, специально оптимизированные для выполнения тех или иных серверных функций. Было определено, что в сетях с выделенными серверами чаще всего используются сетевые операционные платформы, в состав которых входит нескольких вариантов системы, отличающихся возможностями серверных частей. Так, например, операционной системой, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, является операционная система класса Windows NT.

Рис. 7. Структура программного обеспечения

Подобные операционные системы обеспечивают больше возможностей для предоставления ресурсов распределенным пользователям сети, так как могут выполнять более широкий набор функций, поддерживают большее количество одновременных соединений с клиентами, реализуют централизованное управление сетью, имеют более развитые средства защиты.

С другой стороны, для обеспечения пользователя необходимыми средствами визуализации и представления данных, программное обеспечение клиента должно быть организовано совокупностью приложений, обеспечивающих процесс проектирования, к числу которых сегодня могут быть отнесены такие программные продукты как, например, ArchiCAD, разработанный компанией Graphisoft, или 3DSMax компании AutoDesk.

Как было отмечено в исследовании, сегодня, при использовании системы автоматизированного проектирования, одним из существенных показателей, влияющих на эффективность работы, является наличие обширных, тематических и строго структурированных баз данных, обеспечивающих комплексную информационно-справочную поддержку специалиста при разработке проектного решения. Базы данных предлагают мощный механизм упорядочения и сопровождения информации, а также возможность использования SQL-запросов для поиска требуемой информации.

В качестве механизма описания структуры данных была выбрана методология семантического моделирования IDEF1X. Используемая в CASE (англ. - Computer-Aided Software/System Engineering) средствах методология IDEF1X предназначена непосредственно для построения концептуальной схемы реляционной базы данных, обеспечивая при этом независимость такой базы данных от программной платформы ее реализации.

Как отмечается в исследовании, широкое распространение CASE-технологий и методологий семантического моделирования структур данных в частности, позволяет говорить о возможности обеспечения автоматизированного проектирования структур данных на основе использования современных программных средств, поддерживающих язык реляционной алгебры.

Сегодня в процесс автоматизированного проектирования может быть включено достаточно продуктов на основе CASE-технологий, которые предоставляют средства проектирования баз данных, обеспечивающие моделирование данных и генерацию схем баз данных (как правило, на языке SQL) для наиболее распространенных СУБД (ERwin от Logic Works, S-Designer (SDP) и DataBase Designer / ORACLE), средства разработки приложений (4GL, JAM, PowerBuilder, Developer/2000 и пр.), средства реинжиниринга, обеспечивающие анализ программных кодов и схем баз данных, а также средства планирования и управления проектом (SE Companion, Microsoft Project и проч.).

В рамках проведенного исследования автором рассмотрен процесс автоматизированного проектирования базы данных в соответствии с предложенной в третьей главе диссертации структурой данных, с использованием средств программного обеспечения ERWin и методологии семантического моделирования IDEF1X.

Полученная в результате проектирования структура данных в дальнейшем может быть использована в рамках модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями для обеспечения структурированного хранения данных и предоставления пользователю возможности быстрой обработки и извлечения данных с использованием языка реляционных баз данных SQL.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Проведенный в исследовании анализ технологий в области систем автоматизированного управления зданиями и сооружениями в рамках теории функциональных систем показал, что вопросам обеспечения эффективного функционирования и эксплуатации строительных объектов уделяется особое внимание. Выявленные в результате анализа структура систем управления зданиями и особенности коммуникационных протоколов позволили сформулировать предметную область исследований, в рамках которой предполагается решение поставленных задач в области автоматизации строительного проектирования.

2. Проведенные исследования децентрализованных систем управления зданиями и выявленные особенности существующих сегодня стандартов в области коммуникаций и техники передачи данных позволили автору сделать вывод о применимости рассмотренных протоколов для решения задач эффективного управления функциональными подсистемами зданий в рамках единой концепции автоматизации функционального управления объектами.

3. Представление структуры объекта автоматизации в виде совокупности подсистем комплексной безопасности, информационной и технологической

подсистем, а также специальных подсистем, позволило, основываясь на анализе узлов и их функциональных характеристик, предположить возможность повышения эффективности их функционирования путем описания логического и информационного взаимодействия таких подсистем. Использование полученной информационно-логической схемы взаимодействия технических подсистем, позволило сформировать структуру системы управления зданием для целей автоматизированного проектирования в рамках теории функциональных систем.

4. Проблема обеспечения совместной работы ряда систем, обеспечивающих работу объекта управления актуальна по причине значительного различия применяемых для таких целей коммуникационных стандартов. Производители, как правило, определяют собственные требования к набору передаваемых данных, служащих для управления одним и тем же объектом. Полученные в рамках исследования результаты позволили предложить метод обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов, основанный на анализе и использовании метамоделей информационных систем и их сущностей, что позволит разнородным системам управления осуществлять взаимодействие на взаимно интероперабельном языке.

5. Предложенная в исследовании модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов реализована за счет четкого структурирования всех составных элементов как самого процесса проектирования, включая информационное методологическое и программное обеспечение, так и за счет разработанных ранее методик и функциональных схем. Полученная в итоге модель позволила сформулировать требования к техническому обеспечению, соблюдение которых сделает возможным автоматизировать процесс проектирования коммуникационных интерфейсов на базе современных аппаратных платформ, обеспечив при этом качественный уровень информационной поддержки в рамках предметной области.

6. Предложенная в рамках решения задачи автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями структура данных минимизирует объемы информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика, исключает дублирование данных. Применение технологий реляционных баз данных позволило реализовать предложенную структуру данных САПР, что в свою очередь обеспечит пользователю возможность быстрого управления данными для достижения целей не только автоматизации проектирования, но и решения комплекса смежных вопросов, связанных с обеспечением совместимости коммуникационных интерфейсов.

7. В качестве перспективных направлений дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области предложены следующие:

- интеграция созданной модели с конструктивным проектированием в САПР;

- подключение к САПР внешних информационных приложений по предусмотренным моделью расширениям системной среды.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах автора:

1. Кузин, К.С. Проектирование коммуникационных интерфейсов и протоколов в системах управления зданиями [Текст] // Сб. науч. тр. «Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве». - Вып. №2. - М.: МГСУ, 2009. -0,5 п.л.

2. Кузин, К.С. САПР систем управления зданиями и комплексами [Текст] // Сб. науч. тр. «Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве». - Вып. №1. -М.: МГСУ, 2010. - 0,25 п.л.

3. * Кузин, К.С. К вопросу построения коммуникационных стандартов АСУ зданий [Текст] // Вестник МГСУ. - 2010. - №4. - 0,5 п.л.

4. * Кузин, К.С. К вопросу передачи данных в системах автоматизации и управления зданиями [Текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - К»6. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад-0,25 п.л.).

5. * Кузин, К.С. Методы теории вероятностей при сценарном моделировании режимов эксплуатации зданий и комплексов в САПР [Текст] // Вестник МГСУ. - 201!. - №6. - 0,5 п.л, (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

6. * Кузин, К.С. Повышение энергоэффективности инженерных систем жилищно-коммунального комплекса [Текст] // Вестник МГСУ. - 2011. - №6. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0.25 п.л.).

* - работы, опубликованные 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.

Лицензия JIP №020675 от 09.12.1997 г.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» Подписано в печать: 07.11.2011. Формат: 60x841/16 Печать: XEROX Объем: 1,0 п.л._Тираж: 100_Заказ б/н

НОЦ ИСИАС, 129337, г. Москва, Ярославское ш., 26, ФГБОУ ВПО «МГСУ»

введение.

глава 1. анализ состояния и перспектив автоматизации проектирования функциональных систем управления зданиями.:.и

1.1. функциональный, оперативный и стратегический подход в построении систем управления зданиями.

1.2. анализ архитектуры сетей передачи данных систем функционального управления зданиями и их иерархий.

1.3. анализ моделей, стандартов и схем существущих коммуникационных интерфейсов и коммуникации здний в целом.

1.4. автоматизация проектирования систем функционального управления зданиями. выводы по главе 1.

глава 2. модель автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов.

2.1. информационно-логическая схема взаимодействия технических подсистем.

2.2. классификация требований, предъявляемых к структуре и составу системы управления зданием

2.3. математическая модель потоков событий систем функционального управления зданиями.

2.4. метод обеспечения совместимости коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями.

2.5 МОДЕЛЬ АВТОМАТИЗАЦИИ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ СИСТЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЗДАНИЯМИ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ СИСТЕМ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЗДАНИЯМИ.

3.1. АСПЕКТЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

3.2. СТРУКТУРА ДАННЫХ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

3.3. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА СОВМЕСТИМОСТИ

КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ПРАКТИКА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

4.1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

4.2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САПР

КОММУНИКАЦИОННЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ.

4.3. РЕАЛИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

СРЕДСТВ СТРУКТУРНОГО АНАЛИЗА.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Рассматривая любой объект строительного комплекса сегодня, можно отметить, что такой объект, как правило, представляет собой совокупность систем, отвечающих за выполнение определенных функций, направленных на обеспечение эффективного функционирования здания во всех аспектах его жизненного цикла. По мере того как такие системы усложняются и растет количество выполняемых ими функций, управлять ими становится все сложнее, стремительно возрастают и расходы на содержание, обслуживание пер-, сонала, ремонт и обслуживание таких систем.

Появление технических средств, обеспечивающих эффективное функционирование здания на всех этапах его жизненного цикла, образовало новое направление в области автоматизации - автоматизацию зданий, и в частности новое понятие - интеллектуальное здание.

В последнее время ведется немало дискуссий и дебатов относительно концепции «интеллектуального здания» (ИЗ). В рамках предметной области ведется активная работа по нахождению качественной оценки значения этого термина. Конечным итогом всех усилий может служить вывод, что понятие интеллектуального здания не может быть отнесено к какому-то одному определению.

В то время, пока специалисты в области автоматизации ломали головы над концепцией интеллектуального здания, строители и инвесторы спешили объявить таковым практически любую постройку, где имела место система контроля доступа или пожарная сигнализация. Примечательно, что признаки интеллектуальности сегодня присущи практически любому строению. Однако интеллектуальное здание - понятие совсем иного масштаба. Создание оптимальной среды для бизнеса, обеспечение комфортных условий деятельности, снижение расходов на эксплуатацию - вот основные критерии концепции интеллектуального здания.

Таким образом, 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 (A.A. Волков и др.).

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.

Однако в общем под интеллектуальным зданием следует понимать сооружение, определенным образом способное реагировать и приспосабливаться к изменяющимся условиям, внутри которого, в свою очередь, созданы идеальные климатические и профессиональные условия труда персонала, обеспечивается необходимый уровень защиты от стихийных бедствий и несанкционированного доступа, максимально рациональным образом расходуются имеющиеся энергетические и коммунальные ресурсы. Достижение таких результатов осуществляется за счет специальных технических средств, отвечающих за работу всех подсистем объекта управления.

Вопросы оснащения объектов строительного комплекса оборудованием различных производителей приобретают особо острый характер по мере того, как растут требования к функциям, выполняемым каждой подсистемой в отдельности. Сегодня практика показывает, что в таких случаях высока вероятность возникновения конфликтов на аппаратном уровне и уровне представления данных.

Переход к открытым информационным системам существенно ускорил научно-технический прогресс в области проектирования комплексных систем управления зданиями. Открытость подразумевает выделение в системе интерфейсной части, обеспечивающей сопряжение с другими системами или подсистемами, причем для компенсирования достаточно располагать сведениями только об интерфейсных частях сопрягаемых объектов. Проблема создания новых сложных систем упрощается, если все производители открытых систем выполняют интерфейсные части в соответствии с заранее оговоренными правилами и соглашениями.

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 являющаяся 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), основанных на передовых информационных технологиях, направленных на повышение качества проектных решений, увеличение объемов б проектных работ без привлечения дополнительных трудовых ресурсов, сегодня представляют 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.

Анализ современных достижений и разработок в данном исследовании 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, 2011 гг.), 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, 2011 г.), заседаниях и научных семинарах кафедр Системного анализа в строительстве (САС) и

Информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве (ИС9

TAC) ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (г. Москва, 2009 - 2011 гг.).

Внедрение результатов исследования. Экспериментальная проверка и практическое внедрение результатов работы осуществлялись 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 шести научных работах, в том числе в четырех 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.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Как показали проведенные исследования, сегодня вопросам обеспечения эффективного функционирования и эксплуатации строительных объектов уделяется достаточно большое внимание. Достигнутые успехи в области систем автоматизированного управления зданиями и сооружениями свидетельствуют о бурном развитии отрасли интеллектуальных зданий в целом и технологий автоматизации в частности. Выявленные в результате анализа структура систем управления зданиями и особенности коммуникационных протоколов позволили сформулировать предметную область исследований, в рамках которой предполагается решение поставленных задач в области автоматизации строительного проектирования.

2. В индустрии коммуникационных систем для автоматизации зданий долгое время доминировали централизованные системы, построенные вокруг единого вычислительного узла, выполняющего функции управления всеми контрольными точками в здании. Однако появление децентрализованного подхода позволило распределить функции управления между несколькими контроллерами и использование механизмов передачи информации по общей шине данных. Отсутствие до недавнего времени в области коммуникации единых стандартов совместимости компонентов и высокая стоимость интегрированных решений сдерживали повсеместное внедрение подобных систем. Сегодня в данной отрасли произошел коренной поворот к открытым технологиям и принципам всеобщей совместимости оборудования, что позволяет прогнозировать рост инсталляций систем автоматизации.

В результате проведенного анализа особенностей децентрализованных систем управления зданиями и основанных на таких системах стандартов в области коммуникаций и техники передачи данных позволили сделать вывод о применимости рассмотренных протоколов для решения задач эффективного управления функциональными подсистемами зданий в рамках единой концепции автоматизации функционального управления объектами, что в итоге послужило серьезной основой для всего исследования. 3. Поскольку проведенные исследования предполагают рассмотрение объекта автоматизации в виде совокупности ряда подсистем, каждая из которых отвечает за конкретную область жизнеобеспечения здания, было предложено состав таких систем представлять в виде совокупности подсистемы комплексной безопасности, информационной и технологической подсистем, а также специальных подсистем. Рассмотрение объекта автоматизации в таком виде позволило выдвинуть предположение о возможности повышения эффективности процессов и результатов проектирования современных инженерных систем зданий. Работу таких подсистем было предложено рассматривать с точки зрения их функционирования как живого организма. Такое допущение позволило говорить о возможности объединения подсистем рядом коммуникационных интерфейсов, каждый из которых, в свою очередь, отвечал бы за коммуникацию непосредственно самих узлов.

Так, в рамках поставленной задачи было осуществлено построение информационно-логической схемы взаимодействия подсистем, в совокупности образующих систему управления всем объектом автоматизации. Использование полученной информационно-логической схемы позволило сформировать структуру системы управления зданием для целей автоматизированного

174 проектирования в рамках теории функциональных систем.

4. Исследование показало, что наряду с вопросами обеспечения эффективного функционирования и эксплуатации строительных объектов с использованием современных средств вычислительной техники в рамках теории функциональных систем вопросы обеспечения совместимости используемого коммуникационного оборудования также представляют особый интерес. Подобный вывод оказался не случайным, поскольку, как правило, производители определяют собственные требования к набору передаваемых данных, служащих для управления одним и тем же объектом. Поэтому решение такой задачи было предложено осуществлять в рамках рассмотрения коммуникационных интерфейсов с позиции информационных систем. В результате был предложен метод, основанный на анализе и использовании метамоделей коммуникационных интерфейсов как информационных систем и их сущностей, использование которого позволит разнородным системам управления осуществлять взаимодействие на взаимно интероперабельном языке.

5. Поскольку целью данного исследования служит разработка модели ав-1 ' томатизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями, проведенный анализ как области коммуникации, так и теории и практики внедрения систем автоматизации и полученные результаты позволили предложить структуру такой модели. Формулировке подобной модели также способствовало четкое структурирование как самого процесса проектирования, так и его составных элементов наряду с аспектами информационного, технического и программного обеспечения, а также с учетом ранее предложенных методик и функциональных схем. Полученная в итоге модель позволила сформулировать требования к техническому, программному и информационному обеспечению, соблюдение которых сделает возможным автоматизировать процесс проектирования коммуникационных интерфейсов на базе современных аппаратных платформ, обеспечив при этом качественный уровень информационной поддержки в рамках предметной области.

6. Проводя исследования в рамках поставленных задач и предложенной модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями было определено, что при использовании системы автоматизированного проектирования одним из существенных показателей, влияющих на эффективность работы всей системы в целом, является наличие обширных, тематических и строго структурированных баз данных, обеспечивающих комплексную информационно-справочную поддержку специалиста при разработке проектного решения. Базы данных предлагают мощный механизм упорядочения и сопровождения информации, а также возможность использовать 8С)Ь-запросы для поиска требуемой информации. Так, в рамках решения задачи автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями была предложена структура данных, целью разработки которой служила минимизация объемов информации, требуемой в процессе проектирования от разработчика, а также возможность исключения дублирования данных. Особенности языка реляционной алгебры и широкие возможности технологий реляционных баз данных позволили реализовать предложенную структуру данных САПР. В свою очередь, использование предложенной структуры обеспечит пользователя возможностью быстрого управления данными для достижения целей не только автоматизации проектирования, но и решения комплекса смежных вопросов, связанных с обеспечением совместимости коммуникационных интерфейсов.

7. Таким образом, полученные результаты исследований позволяют сделать предположение, что применение модели автоматизации проектирования коммуникационных интерфейсов систем функционального управления зданиями в сочетании с современными средствами и возможностями вычислительной техники может обеспечить возможность повышения эффективности процессов и результатов проектирования современных инженерных систем зданий. Проведение дальнейших исследований в рамках обозначенной предметной области будет предполагать интеграцию созданной модели с конст

176 руктивным проектированием в САПР, а также подключение к САПР внешних информационных приложений по предусмотренным моделью расширениям системной среды.

1. Анохин П.К. Теория функциональной системы. Успехи физиол. наук., 1970, т. 1.

2. Анохин П.К. Избранные труды. М.: Наука, 1978.

3. Анохин П.К. Функциональная система как методологический принцип биологического и физиологического исследования. В кн.: Системная организация физиологических функций. - М., 1968.

4. Агальцов В.П., Волдайская И.В. Математические методы в программировании: Учебник М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М., 2006 - 224 е.: ил.

5. Брауде-Золотарев М., Гребнев Г., Ермаков Р., Рубанов Г., Сербина Е. Интероперабельность информационных систем. М.: INFO-FOSS.RU -128 с.

6. Бурдуковская A.B., Ведерникова Т.И., Деревяшкина Н.М., Пешкова О.В. Компьютерные информационные технологии: учеб. пособие. Иркутск.: Изд-во БГУЭП, 2002. - 168 с.

7. Васильева С.Ц. Базы данных в процессе автоматизированного проектирования объектов строительства; под науч. ред. Ковалева А.Г. М.: Экон. Новости, 1999.

8. Васильков Ю.В., Василькова H.H. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по экон. специальностям. М.: Финансы и статистика, 2002. -254 е.: ил.

9. Вендеров A.M. CASE-технологии. Современные методы и средства проектирования информационных систем. М.: Финансы и статистика, 1998. - 176 с.

10. Волков A.A. Методология проектирования функциональных систем управления зданиями и сооружениями: Гомеостат строительных объектов. -диссертация . доктора технических наук : 05.13.01. Москва, 2003. - 350 с.

11. Волков А.А, Кузин К.С., Зинков А.И., Разин М.И. К вопросу передачи данных в системах автоматизации и управления зданиями // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ». Вып. 6/2011. - М.: МГСУ, 2011.

12. Воронин Г.П., Копейкин М.В., Осмоловский Л.Г., Петухов O.A. Проектирование объектно-реляционных баз данных / под ред. О.А.Петухова. Л.: Судостроение, 1986. - 180 с.

13. Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: ПИТЕР, 2000.

14. Горбатов В.А., Павлов П.Г., Четвериков В.Н. Логическое управление информационными процессами. М.: Энергоиздат, 1984. - 304 с.

15. ГОСТ 34.001-90. Основные положения.

16. ГОСТ 34.003-90. Термины и определения .

17. ГОСТ 34.201-89. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем.

18. ГОСТ 34.601-90. Стадии создания .

19. ГОСТ 34.602-89. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

20. ГОСТ 34.603-92. Виды испытаний автоматизированных систем.

21. Грей П. Логика, алгебра и базы данных. М.: Машиностроение, 1989. -360 с.

22. Гусаков A.A. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993.

23. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных 8-е изд. - М.: Вильяме, 2006. - 1328 с.

24. Джексон Г. Проектирование реляционных баз данных для использования с микроЭВМ. М.: Мир, 1991.-252 с.

25. Джугели Т.П., Меламед А.Я. Информационные технологии и компьютерные сети: учеб. пособие. М.: Моск. гос. акад. ветеринар, медицины и биотехнологии им. К.И.Скрябина, 2002, - 108 с.

26. Дитрих Д., Кастнер В., Саутер Т., Низамутдинов О. EIB система автоматизации зданий / Пер. с нем. под ред. Низамутдинова О.Б., Гордеева М.В. - Пермь, 2001. - 378 с.

27. Дрибас В.П. Реляционные модели баз данных. Минск: БГУ, БССР, 1982. - 297 с.

28. Евдокимов А.Г., Тевящев А.Д., Дубровский В.В. Моделирование и оптимизация потокораспределения в инженерных сетях. 2-е изд. - М.: Строй-издат, 1990. - 368 с.

29. Йордан Э., Аргила К. Структурные модели в объектно-ориентированном анализе и проектировании. М.: ЛОРИ, 1999. - 264 с.

30. Кокотов В.З. Автоматизированное конструирование средств информационной и вычислительной техники: учеб. пособие. М.: Изд-во МАИ, 2003.

31. Колоскова Г.П., Медведева М.В., Кореневский H.A. Автоматизированное проектирование информационных систем в среде современной СУБД: учеб. пособие. Курск, 2003.

32. Коннолли Т, Бегг К. Базы данных. Проектирование, реализация и сопровождение. Теория. 3-е изд. - М.: Вильяме, 2003. - 1436 с.

33. Копейкин М.В., Спиридонов В.В., Шумова Е.О. Базы данных. Объектно-реляционный подход: Учеб. пособие. СПб.: СЗПИ, 1998. - 96 с.

34. Кузин, К.С. Проектирование коммуникационных интерфейсов и протоколов в системах управления зданиями Текст. // Сб. науч. тр. «Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве». Вып. №2. -М.: МГСУ, 2009.

35. Кузин, К.С. САПР систем управления зданиями и комплексами Текст. // Сб. науч. тр. «Системный анализ, управление и обработка информации в строительстве». Вып. №1. - М.: МГСУ, 2010.

36. Мамаев Е. MS SQL SERVER 2000. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 1280 с.

37. Мастаченко В.Н. Проектирование САПР из типовых компонентов: учеб. пособие для студентов специальности 220300 САПР направления 654600 - Информатика и вычисл. техника. - М.: МИИТ, 2001. - 95 е.: ил.

38. Мейер М. Теория реляционных баз данных. М.: Мир, 1987. - 608 с.

39. Неклюдова Е.А., Цаленко М.Ш. Синтез логической схемы реляционных баз данных // Программирование. 1979. №6. С. 58 - 68.

40. Норенков И.П., Маничев В.Б. Основы теории и проектирования САПР: учебник для втузов по спец. «Вычислительные машины комплексы, системы и сети». М.: Высш. шк., 1990. - 335 с.

41. Норенков И.П. Автоматизированное проектирование: учеб. пособие для вузов. М. 2000.

42. Нудлер Г.И., Тульчин И.К. Автоматизация инженерного оборудования жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат, 1988. - 223 е.: ил.

43. Острейковский В.А. Теория систем. М.: Высш. шк., 1997.

44. Семашко В.А. Графическое программирование в среде AutoCAD на языке AutoLISP: учеб. пособие. Иваново.: Иван. гос. энерг. ун-т, 2003.

45. Рейнгольд Э., Нивергельд Ю., Део Н. Комбинаторные алгоритмы. Теория и практика. М.: Мир, 1980. - 476 с.

46. Рыбанов А.А. Инструментальные средства автоматизированного проектирования баз данных. ВолгГТУ, Волгоград, 2007. - 96 с.

47. Скворцов В. И., Щукин Б.А. Реляционная модель данных. М.: МИФИ, 1983. - 92 с.

48. Хансен Г., Хансен Д. Базы данных: разработка и управление. М.: ЗАО Издательский дом БИНОМ, 1999. - 704 с.

49. Филимонов А. Построение мультисервисных сетей Ethernet. М.: BHV, 2007.

50. Цаленко М.Ш. Моделирование семантики в базах данных. М.: Наука, 1989.-287 с.

51. Цикритзис Д., Лоховски. Ф. Модели данных. М.: Финансы и статистика, 1985. - 334 с.

52. Шапиро Д.М. Математическое и информационное обеспечение САПР объектов строительства: учеб. пособие. Воронеж: Воронеж, гос. архит.-строит. акад., 1999. - 82 е.: ил.

53. Эшби У. Р. Общая теория систем как новая научная дисциплина. В кн.: Исследования по общей теории систем. - М., 1969.

54. ANSI/ASHRAE Standard 135:2004, BACnet A data communication protocol for building automation and control networks

55. BACnet A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks, ANSI/ASHRAE Std. 135, 2004.

56. Building Automation and Control Systems (BACS)—Part 2: Hardware, ISO Std. 16 484-2, 2004.

57. Building Automation and Control Systems (BACS)—Part 5: Data Communication Protocol, ISO Std. 16 484-5, 2003.

58. Bushby S. T. BACnet: a standard communication infrastructure for intelligent buildings, Autom. Construction, vol. 6, no. 5-6, pp. 529-540, 1997.

59. CEBus-EIB Router Communications Protocol The EIB Communications Protocol, EIA/CEA Std. 776.5,1999.

60. Cisco Systems. Руководство по технологиям объединенных сетей. 4-е изд. — M.: Вильяме, 2005.

61. Codd Е. F. Extending the database relational model to capture more meaning. ACM Trans, on Database Systems, 1979, N4. - pp. 397 - 434.

62. Codd E.F. A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Communications of the ACM, Volume 13, Number 6, June, 1970.

63. Control Network Protocol Specification, ANSI/EIA/CEA Std. 709.1, Rev. A, 1999.

64. Data Communication for HVAC Applications—Automation Net—Part 2: EIBnet, Eur. Pre-Standard 13 321-2, 2000.

65. Data Communication for HVAC Applications—Field Net—Part 2: Protocols, Eur. Pre-Standard 13 154-2, 1998.

66. DIN EN ISO 10628:1997 Flow diagrams for process plants- General rules (ISO 10628:1997) (ИСО 10628: 1997 ).

67. DIN EN ISO 16484-X:XXXX Building automation and control systems -BACS.

68. DIN EN ISO 16484-2:2004 Building automation and control systems -BACS. P.2. Hardware (ISO 16484-2:2004).

69. DIN EN ISO 16484-3:2005 Building automation and control systems -BACS. P.3. Functions (ISO 16484-3:2005) .

70. DIN EN ISO 16484-5:2007 Building automation and control systems -BACS. P.5. Data communication protocol (ISO 16484-5:2007).

71. Engineering manual of automatic control for commercial buildings. Honeywell, 1997.

72. Echelon Corp. Online. Available: http://www.echelon.com.

73. Extensible Markup Language (XML). Online., Available: http://www.w3 .org/XML.

74. Fagin R. Multivalued dependencies and a new normal form for relational databases. ACM Trans, on Database Systems. 1977, v2, N3. - pp. 262 - 278.

75. Fischer P. Comparison of fieldbus systems in a room automation application, in Proc. 4th IF AC Conf. Fieldbus Systems and Their Applications (FET'2001), 2001.

76. Hong S., Song W., Study on the performance analysis of building automation network, in Proc. 2003 IEEE Int. Symp. Industrial Electronics (ISIE '03), vol. l,pp. 184-188.

77. Kastner W., Neugschwandtner G., Soucek S., Newman M. Communication Systems for Building Automation and Control.

78. Kastner W., Neugschwandtner G. EIB: European Installation Bus, in The Industrial Communication Technology Handbook, R.Zurawski, Ed. Boca Raton: CRC, 2005, vol. 1.

79. Konnex Association. Online. Available: http://www.konnex.org.

80. International Alliance for Interoperability. Online. Available: http://www.iai-international.org.

81. IEC 60050-351:2006 International electrotechnical vocabulary. P.351. Automatic control.

82. ISO/IEC 7498-1:1994 Information technology Open systems interconnection - Basic reference model. P.l. The basic model.

83. ISO/IEC 7498-2:1989 Information processing systems Open systems interconnection - Basic reference model. P.2. Security architecture .

84. ISO/IEC 7498-3:1997 Information technology Open systems interconnection - Basic reference model. P.3. Naming and addressing .

85. ISO/IEC 7498-4:1989 Information processing systems Open systems interconnection - Basic reference model. P.4. Management framework.

86. ISO 3511-1:1977 Process measurement control functions and instrumentation Symbolic representation. P.l. Basic requirements.

87. LonMark International. Online.Available: http://www.lonmark.org.

88. Newman H. M., Direct Digital Control of Building Systems: Theory and Practice. New York: Wiley, 1994.

89. Method for Test for Conformance to BACnet, ANSI/ASHRAE Std. 135.1, 2003.

90. Miskowicz M. Analysis of the LonTalk/EIA-709.1 channel performance under soft real-time requirements, in Proc. 2003 IEEE Int. Conf. Industrial Technology (ICIT 2003), vol. 2,2003.

91. Parker D.S., Delobel C. Algorithmic application for a new rezult on multivalued Dependencies. In: proccedins of 5-th Conference on very large Data bases. -London, 1979. - pp. 67-74.

92. Plonnings J., Neugebauer M., and Kabitzsch K. A traffic model for networked devices in the building automation, in Proc. 2004 IEEE Int. Workshop Factory Communication Systems (WFCS 2004).

93. Tanenbaum Computer networks.

94. Wang S.W. Intelligent Buildings and Building Automation Spon Press, 2010.

95. Wong J. K.W., Li H., Wang S.W. Intelligent building research: a review, Autom. Construction, vol. 14, no. 1, pp. 143-159, 2005.

96. Underwood С. P., HVAC Control Systems: Modeling, Analysis and Design. London, U.K.: Routledge, 1999.

97. Петров A.B. Разработка САПР: В 10 кн. M.: Высш. шк., 1990.

98. Петров А.В., Черненький В.М. Проблемы и принципы создания САПР 1990. - 144 с.

99. Михайлов И.С. Исследование и разработка методов и программных средств обеспечения структурной и семантической интероперабельности информационных систем на основе метамоделей.

100. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Интеллектуальные информационные технологии: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - 304 с.

101. Когаловский М.Р. Перспективные технологии информационных систем. М.: ИТ-Экономика, 2003. - 288 с.

102. W3C Recommendation 10 February 2004, RDF/XML Syntax Specification, http://www.w3 .org/.

103. Петров А.Б., Стариковская H.А. Методика сравнительной оценки интероперабельности информационных систем.

104. Калиниченко JI. Архитектуры и технологии разработки интероперабельных систем. Институт проблем информатики РАН http://www.citforum.ru.

105. Батоврин В.К., Васютович В.В., Гуляев Ю.В. Петров А.Б. и др./ под ред. Олейникова А .Я. Технология открытых систем М. :Янус-К, 2004. - 288 с.

106. Дитрих Д. и др. LON-технология. Построение распределенных приложений/Пер. с нем./Под ред. Низамутдинова О.Б.: ПГТУ, Пермь, 1999.

107. ANSI/ASHRAE Standard. (2001) BACnet a data communication protocol for building automation and control networks, Atlanta, Georgia: American Society108. of Heating, Refrigerating, and Air- Conditioning Engineers.

108. ASHRAE. Bacnets home page. Online, 2007. http://www.bacnet.org

109. BACnet Manufacturers Association. (2000) Interoperability: going beyond the standard, Maintenance Solutions, September, pp. 16-17.

110. Borer, J. R. and Reynolds, A. J. (1994) Building Management and Communication Systems, Uxbridge: Brunei University.

111. Butcher, K. and Yarham, R. (2000) CIBSE Guide H building control systems. Oxford: Butterworth- Heinemann.

112. Bushby, S. T. (1998) Communication gateways: friend or foe?, ASHRAE Journal, 40(4): 50-3.

113. Bushby, S. T. and Newman, H. M. (2002) 'BACnet today', ASHRAE Journal (Suppl.), 44(10): S10-18.

114. Chisholm, A. (1998) OPC Data Access 2.0 Technical Overview. Available at: www.opcfoundation.org/04 tech/opcae- short.ppt

115. Daniels K., Advanced Building Systems: A Technical Guide for Architects and Engineers. Basel, Switzerland: Birkhauser, 2003.

116. DEGW and Tekinibank. (1995) The Intelligent Building in Europe, London and Milan: British Council of Offices, The College of Estate Management.

117. Dorf, R. C. and Bishop, R. H. (1998) Modern Control Systems, 8th edn, Menlo Park, California: Addison- Wesley.

118. Echelon Copr. "Neuron Chips", Echelon Developers, 2009, http://www.echelon.com/developers/lonworks/neuron.htm.

119. Echelon Corporation. (2002) LonMark Application- Layer Interoperability Guidelines Version 3.3, San Jose, California: Interoperability Association.

120. EIA Standard. (2002) Control Network Protocol Specification, EIA/CEA-709.1- B (Revision of EIA- 709.1- A), Washington, DC: Energy Information Administration, US Department of Energy.

121. Endres H.-E., "Air quality measurement and management," in Sensors in Intelligent Buildings, O. Gassmann and H. Meixner, Eds. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2001, vol. 2, pp. 85-101.

122. Frank Capuano. Open systems: Lonworks technology and bacnet standard. White paper, 2001.

123. Frost & Sullivan. (2002) North American Building Automation Protocol Analysis, Frost & Sullivan Report A143-19, May.

124. Granzer W., Kastner W. and Reinisc C., "Gateway-free Integration of BACnet and KNX using Multi-Protocol Devices", Vienna University of Technology, Automation Systems Group, 2008.

125. Goossens, M.: A Survey of the EIB System. In: EIBA Proceedings 1997, p 49. EIBA 1997.

126. Goossens, M.: Communication and Addressing on EIB. In: EIBA Proceedings 1997 p59. EIBA 1997.

127. Goossens, M.: Object-based Distributed Application Design. In: Feldbutechnik in Forschung, Entwicklung und Anwendung (Dietrich, Ed.) p 152, Springer 1997.

128. Goossens, M.: Easy Installation and Home Management. In: Feldbutechnik in Forschung, Entwicklung und Anwendung (Dietrich, Ed.) p 387, Springer 1997.

129. Goossens, M.: Component-based Project Engineering. In: Feldbutechnik in Forschung, Entwicklung und Anwendung (Dietrich, Ed.) p 370, Springer 1997.

130. Heite, Ch., Rosch R.: A Powerline Carrier Communication System with Matched Filter

131. Himanen, M. (2003) The Intelligence of Intelligent Buildings, Finland: VIT Publications.

132. Honeywell Inc. (1989) Engineering Manual of Automatic Control for Commercial Buildings: heating, ventilating, air- conditioning, Minneapolis, Minnesota: Honeywell Inc.

133. Home and Building Electronic Systems (HBES), Eur. Family of Std. 50 090.

134. International Alliance for Interoperability. Online. Available: http://www.iai-international.org

135. Konnex Association, "KNX System-architecture", 2004.

136. Kranz, H. R. (2001) 'Standard protocols: what is their influence on the world of building automation?', Proceedings of Clima2000, Napoli, Italy, September.

137. Kell A. and Colerbrook P., "Open Systems for Homes and Buildings: Comparing LonWorks and KNX", 2003.

138. Kroner, W. M. (1997) 'An intelligent and responsive architecture', Automation in Construction, 6: 381-93.

139. Lechner D., Granzer W. and Kastner W., "Security for KNXnet/IP", 2008.

140. Li, T. (2001) 'Web Services technology'. Available at: www.acssnl.org/acssnlnews/liting.pdf

141. Loy D., Dietrich D., and Schweinzer H., Open Control Networks. Norwell, MA: Kluwer, 2004.

142. Lu, W. L. (2002) 'Asia situation and development of intelligent building', Engineering Design CAD and Intelligent Building, 67(6): pp. 34-6.

143. Piper J. (2001) 'Understanding open protocols', Building Operating Management, 48(8): 42-5.

144. Pfeifer T., Micklei A., and Hartenthaler H., "Internet-integrated building control: leaving the lab-robust, scalable and secure," in Proc. 26th Annu. IEEE Conf. Local Computer Networks (LCN 2001), 2001, pp. 306-315.

145. Reed, K. (1996) Data Network Handbook: an interactive guide to network architecture and operations, New York: Van Nostrand Reinhold.

146. Receiver Technology. In: GMM Fachbericht 17 Microelektronik 97, VDE Verlag Berlin 1997.

147. Reiss, L. (1987) Introduction to Local Area Networks with Microcomputer Experiments, Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice- Hall.

148. So, A. T. B. and Chan, W. L. (1999) Intelligent Building Systems, Boston: Kluwer Academic Publishers.

149. Scheepers, H. P. (1991) Supporting Technology for Building Management Systems, Woerden, The Netherlands: Uitgeverij De Spil BV.

150. Stallings, W.: Data and Computer Communications, 6th ed., Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2000.

151. Strata Resource Inc., "Investigating Open Systems Comparing LonWorks and BACnet", 2006.

152. Tamboli C. and Manikopoulos C. N., "Determination of the optimum packet length and buffer sizes for the industrial building automation and control networks," in Proc. IEEE Int. Symp. Industrial Electronics (ISIE '95), vol. 2, 1995, pp. 831-836.

153. The EIB Handbook Issue 2.21. EIBA 1996.

154. The EIB Handbook Issue 3 Vol. 2, Developer's Guide. EIBA 1997.

155. Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, ANSI/ASHRAE Std. 55, 2004.

156. Thomesse J. P., "Fieldbuses and interoperability," Control Eng. Practice, vol. 7, no. 1, pp. 81-94, 1999.

157. Thuillard M., Ryser P., and Pfister G., "Life safety and security systems," in Sensors in Intelligent Buildings, O. Gassmann and H. Meixner, Eds. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2001, vol. 2, pp. 307-397.

158. Toshiba Corporation, "Neuron Chip", 2006.

159. Wang, S. W., Xu, Z. Y., Li, H., Hong, J. and Shi, W. Z. (2004) 'Investigation on intelligent building standard communication protocols and application of IT technologies, automation in construction', Automation in Construction, 13(5): 607-19.

160. Winkelman P., "Sustainable BAS", Automated Buildings, 2009, http://www.automatedbuildings.com/news/mar09/articles/distech/09021902363 8diste ch.htm

161. Wong, J. K. W., Li, H. and Wang, S. W. (2005) 'Intelligent building research: a review', Automation in Construction, 14(1): 143-59.