автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование процессов теплоснабжения зданий для прогнозирования температуры воздуха в помещениях

На правах рукописи

КИРИЛЛОВ Евгений Николаевич

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИЯХ

Специальность 05 13 18-Математическоемоделирование,

численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

А г 43 1 1

Воронеж - 2007

003174911

Работа выполнена в Международном институте компьютерных технологий

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Погодаев Анатолий Кирьянович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Мозговой Николай Васильевич, Воронежский государственный технический университет,

кандидат технических наук Назаркин Олег Александрович, Липецкий государственный технический университет

Ведущая организация Воронежский государственный

архитектурно-строительный университет

Защита состоится 15 ноября 2007 г в Ю00 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212 037 01 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп , 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан 15 октября 2007 г

Ученый секретарь .

диссертационного совета /у/х1^ Питолин В М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Системы водяного теплоснабжения общественных зданий в России в настоящее время имеют высокую степень износа и зачастую морально устарели. По этой причине проектные значения температуры воздуха внутри помещений здания в холодный период года могут существенно отличаться от своих фактических значений Проблема необеспеченности регламентированных тепловых условий значительно обостряется вследствие недостатка достоверной и своевременной информации о температуре воздуха в обслуживаемых помещениях, что приводит к организации управления температурным режимом зданий по косвенным данным о температуре выводимого из отопительной системы теплоносителя, но такое допущение не всегда является корректным В этой ситуации обоснованным становится максимально полное использование даже фрагментарной информации о фактической температуре воздуха в помещениях и построение математических моделей, которыми можно воспользоваться как для получения прогноза температуры воздуха в произвольный момент времени, так и для обоснованного выбора значений факторов управления, обеспечивающих необходимый тепловой комфорт в помещениях

При решении задачи моделирования температуры воздуха в помещениях жилых и общественных зданий на основе характеристик циркулирующего в отопительной системе теплоносителя получили развитие как формальные модели, так и классические - основанные на физической сущности протекающих процессов теплообмена Классические подходы редко дают возможность практической реализации, что обычно связано с неполнотой доступной информации об объектах теплопотребления С другой стороны, существующие формальные модели не всегда в достаточной степени используют такие важные свойства процессов теплопотребления, как многофакторность и нестационарность Для учета этих особенностей необходима разработка специализированных алгоритмов идентификации параметров, позволяющих использовать всю имеющуюся в распоряжении информацию и периодически адаптировать построенные модели по мере поступления новых данных о фактической температуре воздуха

Таким образом, актуальность диссертационного исследования продиктована необходимостью дальнейшего развития средств математического моделирования, предназначенных для анализа процессов теплоснабжения, с учетом свойств объектов теплопотребления, позволяющих повысить эффективность контроля и управления микроклиматом в помещениях общественных зданий.

Работа выполнена в рамках научного направления Международного института компьютерных технологий — «Математический анализ сложных систем»

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является построение математических моделей, характеризующих фактический температурный режим в помещениях общественных зданий на основе свойств цирку-

лирующего в отопительной системе теплоносителя, позволяющих повысить эффективность контроля и качество управления температурой воздуха

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи

- обзор существующих подходов к моделированию процессов теплоснабжения общественных зданий,

- разработка математической модели, характеризующей температуру воздуха в помещениях общественного здания на основе анализа системы теплоснабжения и свойств циркулирующего в ней теплоносителя,

- разработка алгоритма идентификации математической модели, характеризующей температуру воздуха в помещениях общественного здания, учитывающего специфику получения информации о фактической температуре воздуха и особенности процессов теплопотребления,

- разработка программного комплекса, предназначенного для реализации алгоритмов идентификации и прогнозирования температуры воздуха в помещениях общественных зданий с помощью построенных моделей

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, статистической обработки данных, теории оптимизации, вычислительной математики, объектно-ориентированного программирования

Научная новизна. К результатам работы, отличающимся научной новизной, относятся

- математическая модель температуры воздуха в помещении, отличающаяся включением в ее структуру оценок значений расхода и температур теплоносителя на вводах в исследуемое здание или группу зданий,

- математические модели температуры и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе на вводах в исследуемое здание или группу зданий, отличающиеся использованием свойств функционирующих на объекте теплопотребления средств автоматического регулирования подачи тепла,

- рекуррентно-итерационный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров модели температуры воздуха в помещении общественного здания,

- рекуррентный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров моделей температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах на вводах в исследуемое здание или группу зданий

Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертационной работы заключается в создании алгоритмических и программных средств моделирования процессов теплоснабжения, описывающих температурный режим помещений общественных зданий на основе параметров циркулирующего в отопительной системе теплоносителя. Данные средства позволяют существенно повысить эффективность контроля и управления температурой

воздуха с точки зрения качества микроклиматических условий в помещениях общественных зданий и рационального использования тепловой энергии

Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы реализованы в специализированном программном комплексе, который включает в себя автоматизированную систему коммерческого учета энергопотребления и программные модули, основанные на представленных в диссертационном исследовании алгоритмах и моделях, предложенных для прогнозирования температуры воздуха в помещениях общественного здания Программный комплекс используется в Липецком государственном техническом университете, о чем свидетельствует соответствующий Акт внедрения. Результаты диссертационной работы применяются в учебном процессе Липецкого филиала Международного института компьютерных технологий при обучении студентов специальности «230101»

Апробация работы. Основные результаты, полученные в процессе исследования, обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и энергоэффективные технологии" (Липецк, 2004), Международной научно-технической конференции "Современные сложные системы управления CCCY/HTCS" (Тупее, 2004, Воронеж, 2005), Всероссийской научно-технической конференции "Электроэнергетика и энергосберегающие технологии" (Липецк, 2004); III Всероссийской научно-технической конференции "Системы управления электротехническими объектами" (Тула, 2005); Международной научно-практической конференции "Теория активных систем" (Москва, 2005), интернет-конференции "Экономика, управление, информатизация регионов России" (Волгоград, 2007) Положения работы поддержаны грантом РФФИ № 06-07-89150 и грантом Липецкого государственного технического университета им С Л Коцаря по проекту «Разработка и реализация автоматизированной системы приборного контроля потребления энергоресурсов ЛГТУ» Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 научных работах, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит [1] — обоснование применения для адаптации моделей температуры воздуха в помещениях алгоритмов на основе блочных рекур-рентно-итерационных процедур, [2] - математическая модель температуры воздуха, описание вычислительного эксперимента по проверке адекватности модели, [3, 5, 8] — выбор технологических факторов, определяющих температуру воздуха в помещениях, [4, 11, 12] - основные требования к автоматизированной системе коммерческого учета энергопотребления, оценка возможности использования средств приборного контроля, [6] - пакет моделей, необходимых для описания температурного режима в помещениях общественного здания, [4, 7, 9] — концептуальная схема системы приборного контроля, анализ использования рекуррентно-итерационных процедур метода наименьших квадра-

тов для идентификации параметров моделей, [10] - подход к моделированию тепловой обстановки на базе многослойной нейросети

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 135 наименований, пяти приложений Основная часть работы изложена на 130 страницах текста, содержит 35 рисунков и 9 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, показаны новизна и практическая значимость работы, выделены основные защищаемые положения

В первой главе диссертации проанализированы современные подходы к моделированию и управлению процессами теплоснабжения, рассмотрены принципы организации систем контроля и регулирования подачи тепла, выполнен обзор существующих способов моделирования температуры воздуха в помещениях общественных зданий, описаны алгоритмы, которыми можно воспользоваться для идентификации моделей исследуемых процессов

Большое разнообразие в характеристиках ограждающих конструкций зданий требует разного времени остывания и обогрева помещений поэтому, одно из направлений иерархического деления системы теплоснабжения - создание центральных (ЦТП) и индивидуальных тепловых пунктов, на которых осуществляется управление температурными режимами отдельных зданий и групп зданий Там же устанавливаются средства регулирования подачи тепла и обычно узел автоматизированного приборного контроля параметров теплоснабжения Отмечено, что системы приборного контроля, входящие в состав систем коммерческого учета энергопотребления и являющиеся источником информации о фактическом состоянии системы теплоснабжения, обычно проектируются только для решения задач диспетчеризации, что снижает их технологические возможности по изучению регистрируемых параметров и вызывает необходимость разработки специализированной системы учета Отмечено, что управление температурой воздуха в помещениях общественных зданий, организованное на уровне ЦТП, зачастую опирается на температуру выводимого из отопительной системы теплоносителя, как на параметр, косвенно характеризующий температуру воздуха в помещении. В свою очередь, регулирование подачи тепла может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме, в зависимости от типа установленного оборудования На основании данных о температуре наружного воздуха и температурах циркулирующего теплоносителя определяются уставки регуляторов расхода, которые зачастую не обеспечивают требуемых значений температуры воздуха в обслуживаемых помещениях, а с учетом значительной изношенности и моральной старости отечественных систем теплоснабжения несоответствие фактических значений температуры воздуха проектным может быть значительным Сделан вывод, что для устранения

этого недостатка необходимо построение модели температуры воздуха, предназначенной как для предсказания её фактической величины, так и для обоснованного выбора значений факторов управления подачей тепла, позволяющего повысить тепловой комфорт в помещениях общественных зданий.

В решении задачи прогнозирования температуры воздуха в помещениях применяются математические модели различных типов Отмечено, что выбор той или иной модели зависит от полноты информации об объекте теплопотреб-ления, целей и последующей точности моделирования Модели температуры воздуха в помещении, связывающие свойства теплоносителя, циркулирующего в системе теплоснабжения, были разработаны во Всесоюзном научно-исследовательском институте гидромеханизации, санитарно-технических и специальных строительных работ (ВНИИГС). Рассмотренные подходы к формальному моделированию температурных режимов в помещениях общественных зданий обладают рядом существенных недостатков, связанных как со сложностью протекающих теплообменных процессов, так и с их значительной стохастичностью и нестационарностью Для учета этих свойств исследуемых процессов и для сохранения адекватности применяемой впоследствии модели необходимо проводить процедуру адаптации по мере получения новых информационных блоков Обосновывается, что применение для адаптации модели рекуррентного метода наименьших квадратов наиболее предпочтительно в условиях зашумленности данных и нестационарности свойств моделируемых зависимостей, к которым относятся теплообменные процессы. Существующие подходы к моделированию и управлению процессами теплоснабжения обладают рядом недостатков, на основании чего поставлена цель работы и сделан вывод о ее актуальности

Во второй главе построена математическая модель температуры воздуха в помещении На примере строений, входящих в комплекс ЛГТУ, проведен пассивный эксперимент по изучению свойств циркулирующего в системе отопления теплоносителя, разработаны необходимые модели факторов

Формула для температуры воздуха в помещении, предложенная во ВНИИГС, интерпретирована в качестве модели температуры воздуха в помещении общественного здания. Заменив входящие в неё фактические значения расходов и температур циркулирующего теплоносителя их соответствующими оценками, получаем

ш=щш(А(I)

1 I. \Т)) где 4 (г) - оценка средней температура воздуха в помещении в момент времени

г, ТМ Тои1 (г) - оценки температур теплоносителя в подающем и обратном

трубопроводах соответственно; От (г) - оценка расхода теплоносителя в по-

дающем трубопроводе; /?,,/?2,/?3 - параметры модели, вычисляемые на основе экспериментальных данных.

Зная значения оценок Тт(г), Тош(г), Оы(т) и имея идентифицированную по параметрам /5х,/5г,Ръ модель (1), можно вычислить прогноз средней температуры воздуха в помещении ¿д(т) (рис. 1). Для получения значений оценок технологических параметров Т,„(т), Тои1(т), С,„(г), входящих в структуру модели (1) в произвольные моменты времени, необходимо исследование характера поведения этих параметров, то есть построение соответствующих математических моделей этих величин. Для этого необходимо проанализировать систему теплоснабжения объекта исследования и воспользоваться результатами пассивного эксперимента.

- потокданных доступный постоянно (с возможностью автоматизированного сбора) --> - нерегулярно получаемые блоки данных

■> - постоянно доступный потокданных. формируемый при моделировании

Рис. 1. Схема использования модели температуры воздуха в помещении

Теплоснабжение зданий комплекса осуществляется через два ЦТП, каждый из которых подключен к внешней тепловой сети и размещен на территории учебных корпусов. Выбранная в качестве объекта исследования система теплоснабжения является сложной распределенной системой. Практически в качестве единственного источника достоверной информации о характере её функционирования выступает система приборного контроля параметров теплоснабжения, позволяющая своевременно получать данные о свойствах циркулирующего теплоносителя. В результате структурного анализа участка исследуемой системы теплоснабжения, подключенного к центральному тепловому пункту №2, состоящему, в свою очередь, из двух теплосистем, сформирован перечень мо-

6

делей, необходимых для описания поведения объекта теплопотребления (рис. 2):

- модель средней температуры воздуха в исследуемом помещении-абоненте теплосистемы №1 на (МТВ-1);

- модель средней температуры теплоносителя в подающем трубопроводе (МТП);

- модель среднего расхода теплоносителя в подающем трубопроводе теплосистемы №1 (МРП-1);

- модель среднего расхода теплоносителя в подающем трубопроводе теплосистемы №2 (МРП-2);

- модель средней температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосистемы №1 на(МТО-1);

- модель средней температуры теплоносителя в обратном трубопроводе теплосистемы №2 на (МТО-2).

Теплосистема №2

МТО-2

МРП-2

Рис. 2. Структурная связь модели температуры воздуха в помещении и технологических параметров теплоснабжения

Для температуры теплоносителя в подающем трубопроводе, отражающего регулирование по температурному графику на уровне теплоподающей организации, предложена модель следующего вида

А7]„(г,0=

¿ДА7]„(г-/)+^ если ф-\)<-5°С\

ы\

±0АТш{т-1) + РЛя(т-\) + е, если ф-1)>-5°С,

и=1

где Р\,.~Рр+\ - параметры модели, ЛТШ - ряд первых разностей ряда Тш

7

Для диапазона наружных температур [штги,-5] начальные оценки параметров модели и их количество вычислим, учитывая то, что временной ряд, на основании которого строится модель — случаен, а его отдельные участки на интервале [тш/н,-5] стационарны и независимы от значений температуры наружного воздуха.

Частная автокорреляционная функция обрывается на задержке к = 5, отсюда структура МТП формулируется в виде авторегрессионной модели

АТт(г,ф^АГт(г-0+^Тт(т-1), если /я(г- 1)<-5°С, (2) /=1

где АТ1И{т -1) - ошибка прогноза на предыдущем шаге, а восстановленный прогноз выражается в виде Тт(т)= Тш(т -1)+ АТт(т- !,/„)

Средства автоматизации, установленные в теплосистеме №2 и в зависящей от неё теплосистеме №1, поддерживают режим, при котором величина расхода теплоносителя в подающем трубопроводе выбирается в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры в подающем трубопроводе и температуры в обратном трубопроводе После исследования линейных статистических связей и анализа выборочных взаимных корреляционных функций структуру МРП-1 можно записать в виде

<521и(т)= А + ЪР^гхои,(3)

1=1 у=1

где индекс 21 значит, что параметр связан с теплосистемой №1 на ЦТП-2

Оценка Т2]оип в свою очередь, также связана со значениями величин Тт,02\,„ Такая связь обусловлена тем, что при уменьшении температуры наружного воздуха воздух в помещениях остывает быстрее, и соответственно увеличивается тепловой напор, вызывающий ускоренное снижение температуры в обратном трубопроводе, а количественным регулированием значения расхода С2\ш система автоматического управления подачи тепла добивается поддержания заданного температурного графика, осуществляя управление тепло-подачей на уровне ЦТП. Отмечается, что кроме рассмотренных в (3) связей необходимо учесть коррелированность последовательных значений температуры в обратном трубопроводе, а также то, что значение Т21ш на самом деле определяется реальным теплопотреблением объекта, поэтому аддитивно включим в модель поправку, учитывающую среднюю скорость ветра Окончательное выражение для Т2Уои,{т) с учетом ветровой нагрузки в предыдущий интервал времени запишется в виде

1=1 ]=1 /Ы (4)

+ 0х(и(т -1)-0,0921н (Г -1)- 5,37X20 -ф-1))+£

Рассмотренный подход к построению модели температуры воздуха в помещении и моделей температур и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах с учетом специфики систем автоматического регулирования теплоснабжения может быть использован для описания поведения параметров на индивидуальных и центральных тепловых пунктах и теплосистемах других общественных зданий

В третьей главе описаны алгоритмы предварительной обработки технологической информации, получаемой от систем приборного контроля параметров теплоснабжения, разработаны алгоритмы блочной адаптивной идентификации моделей, на основании экспериментальных данных оценена адекватность построенных моделей. Предложен алгоритм восстановления искаженных или ошибочно принятых значений технологических параметров, входящих в структуру модели температуры воздуха Одним из простейших способов восстановления поврежденных данных является получение рассчитанных при помощи линейной интерполяция значений величин между известными значениями без учета связи с синхронно получаемыми данными

Для вычисления параметров моделей температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах на вводах в исследуемое здание или группу зданий разработан алгоритм блочной адаптивной идентификации Алгоритм используется для расчета параметров моделей линейного вида, к которым относятся МРП-1, МРП-2, МТО-1, МТО-2. Механизм алгоритма базируется на идентификации при помощи блочных рекуррентных процедур рекуррентного метода наименьших квадратов с псевдообращением Минимизируется функционал вида

11=1

где е Ят - вектор откликов; Ф'"'' - векторная функция (в общем случае -

1

2

(»>

»1

(5)

нелинейная) векторного аргумента факторов х^ е Ят%к и параметров модели /3{т) в Я", где обозначение {т) используется для указания объема выборки экспериментальных данных Для МРП-1 (5) в соответствии с (3) можно запи-

->/ихА

сать в виде / = — X

2Г=6

А + 2 - 0+ ЪР^гюик - з) '=1 1

«

„(г)

Обозначим линейную векторную функцию Фх входящую в (5) в виде

фИ =

'»(и-5) •

'21 ош

(0

'2Гош

(6)"

тх13

Тц ош(и~5) Т21ош{и) где т = и-5 - блок экспериментальных данных Соответствующий ему блок откликов и вектор параметров модели можно записать в виде

дующим образом =

У

.zRm+q

У"т) = lG2bn{7\ >G21,„(m + 1)], /? = [#, fÄ,r Задача параметрической идентификации решается относительно за один шаг при помощи

Начальный этап идентификации МРП-1 можно выполнить исходя из (6), сформировав первый "обучающий" блок факторов на основании измерений, выполненных в интервале re[l, м\ В процессе накопления измерительной информации в архивах средств приборного контроля формируется новый блок измерений технологических величин размером q строк, поэтому возможно выполнение процедуры адаптации Такую процедуру можно проводить один раз в сутки В течение этого времени будет накоплен блок измерений, обозначенный

Добавление блока Ф^' вызовет изменение Ф'т'1 и у^ еле-Ф<»>"

фШ

В целях увеличения эффективности использования вычислительных ресурсов (за счет использования матриц ф''-т'1+, рассчитанных в ходе процедуры первоначальной идентификации) целесообразно воспользоваться формулой Клайна псевдообращения блочных матриц и записать решение (6) для нового блока данных в виде

ß(">+9) = ß(™) + £(»+?} |д/(?)> _ ф{(я))^Wj (7)

Модель МТО-1является нелинейной по факторам, так как содержит величины tl(r-1), но линейной по параметрам, поэтому можно применить метод

расчета и ß><m+q\ аналогичный разработанному для МРП-1 Расчет по описанному алгоритму позволяет эффективно использовать новую информацию о значениях параметров циркулирующего в отопительной системе теплоносителя Повторные адаптации могут проводиться как периодически, например один раз в сутки - в момент ежедневного запуска программного комплекса, без учета оценки адекватности идентифицированной модели, так и на основании некоторого анализа Такой анализ может заключаться в исследовании временного ряда, образованного фактическими ошибками предсказанных значений величин и их действительными значениями

Для вычисления параметров модели температуры воздуха в помещении также разработан специализированный алгоритм блочной адаптивной идентификации Модель МТВ-1 является нелинейной по параметрам, поэтому методика алгоритма базируется на блочных рекуррентно-итерационных процедурах рекуррентного нелинейного метода наименьших квадратов с псевдообращением С учетом (1) функционал (5) можно записать в виде

/=i s

Обозначим

'T2iem(f)+Îa(f)

- A-

A

2 Г g2Iw(0J

функции Ф^

% 0«

компоненту

{

-huk)

в виде

^ТГ^Ли^ггошФпЖ G2bn{1))

значений технологических

»

tn(m) T2ïou,(m) G2bn(m)

параметров

еГ3, =[r21e(l),. ,г21в(т)]еГ - блок

обозначим

(8)

(!*[], ,т\) Блок оценок в виде

откликов-значений средних температур воздуха в исследуемом помещении,

Р~\р1Р2Рз^ ' вектор параметров модели, вектор-функция невязок -

дМ^И^И^ф {•») _у{т) Для минимизации (8) можно воспользоваться

методом Ньютона-Гаусса с псевдообращением для нелинейной задачи наименьших квадратов. Получение ц строк новой экспериментальной информации

приведет к увеличению компонент и на д новых строк е Ктх" -

матрица Якоби функции Ф'"1-*) В контексте применения процедуры адаптивной идентификации для МТВ-1 невозможно говорить о регулярном получении новых блоков и неизменной величине д Блок может быть сформирован в произвольный момент времени, например в зависимости от поступления нового массива экспериментальных данных о температуре в помещении, таким образом решена задача эффективного использования всей доступной информации о фактической температуре воздуха После формирования новых блоков технологической информации, в соответствии с выражением (7), получаем новые

оценки параметров

Построенные в исследовании модели проверены на адекватность после каждого цикла блочной адаптивной идентификации Вычислительный эксперимент базируется на следующих основных положениях

- Все модели в качестве исходных данных используют усредненные по трем часам значения технологических факторов

- Соответствующие интервалы усреднения параметров имеют сквозную нумерацию, начиная с 1

- «Обучающая» выборка экспериментальных данных, сформированная для начальной идентификации МТО и МРП, начинается 23 06 00 00, заканчивается

30 06 02.00 и содержит, таким образом, 57 интервалов усреднения параметров [1. 57]

- После идентификации моделей во время формирования второй выборки данных с 30.06 03 00 по Об 02 02 00 рассчитываются значения прогнозов соответствующих технологических параметров

- Вторая выборка увеличивает общий объем данных на 56 строк и является «обучающей» для MTB, так как уже сформированы прогнозы технологических факторов По той же выборке проводятся процедуры адаптивной идентификации моделей МТО и МРП

- Затем каждые сутки проводятся процедуры адаптивной идентификации МРП, МТО, MTB, расчет значений автокорреляции первого порядка ряда ошибок и критерия Дарбина-Уотсона Общая выборка экспериментальных данных регулярно увеличивается на 8 строк

Модель МТВ-1 идентифицируется по спрогнозированным на один шаг вперед значениям технологических факторов Матрица х'т\ сформированная для проведения регулярных процедур идентификации МТВ-1 примет вид

Тт(106 + к*Н) T21oul(l06 + k*8) G2bri(m + k*sj Гш(113 + **8) f21oJU3 + k*S) С21и(113 + А*8)

а вектор у® =[*21в(Ю6 + к*В), ,г21в(113 + /с*8)]е Л8, где к> 0 - порядковый номер адаптации, Тт(), Тош(), ¿,„() - спрогнозированные на один шаг вперед, с помощью построенных моделей, оценки значений следующих величин расхода в подающем трубопроводе, температуры в обратном трубопроводе и температуры в подающем трубопроводе. Рассчитаны значения выборочного коэффициента автокорреляции первого порядка ряда ошибок предсказания г\, критерия Дарбина-Уотсона для соответствующих выборочных ошибок предсказа- • ния й и допустимые интервалы значений критерия <1 (таблица, рис 3)

Результаты проведения адаптивных идентификаций модели температуры воздуха

Порядковый номер процедуры адаптивной идентификации MTB

1 2 3 4 5

Дата 06 02 2006 07 02 2006 08 022006 09 02 2006 10 02 2006 1102 2006

п -0,08 -0,21 0,03 -0,20 -0,23 0,19

d 1,66 1,60 1,84 2,36 2,34 1,78

d [1,33,2,67] [1,33,2,67] [1,33,2,67] [1,33,2,67] [U3,2,67] [1,33,2,67]

21

20

19

18

17

Аг.

л /ы ц

1л. чЛ N

06.02.2006 07.02.2006 08.02.2006 09.02.2006 10.02.2006 11.02.2006

Время

■-■ - прогнозтемпературы воздуха в помещении

--- - фактическая температура воздуха

Рис. 3. Графики спрогнозированных и фактических значений температуры воздуха в помещении

Параметры модели температуры воздуха /?, входящие в (1) после проведения последней процедуры блочной адаптации приняли окончательные значения: Д = -3,89; рг = 1,57 ; Д, = 0,38.

Можно сделать вывод, что построенные модели адекватны по критерию Дарбина-Уотсона. Работоспособность предложенных в исследовании алгоритмов идентификации подтверждена экспериментально: с их помощью вычислены значения параметров /?. Регулярно проводимые процедуры адаптивной идентификации поддерживают низкие значения выборочного коэффициента автокорреляции первого порядка ряда ошибок предсказания температуры воздуха. Таким образом, выдвинутые изначально предположения о взаимосвязях технологических факторов подтверждены результатами эксперимента.

В четвертой главе приводятся результаты и этапы разработки программно-технического комплекса, реализующего накопление и хранение технологической информации о параметрах системы теплоснабжения, прогнозирования этих параметров, первоначального построения и регулярной блочной адаптивной идентификации моделей.

Построена концептуальная схема системы, описаны используемые протоколы передачи данных, интерфейсы взаимодействия отдельных устройств учета и диспетчерских узлов. На настоящее время опрос измерительной информации возможен с приборов типов «Взлет» ТСР-02х, ТСР-010 и аналогичных, работа с которыми организовывается с помощью функций промышленных интерфейсов передачи данных МосИшб и ВШшб. Технологическая информация о состоянии системы теплоснабжения (значения давлений, температур, расходов

в подающих и обратных трубопроводах) считывается и передается на коммуникационный компьютер, откуда после предварительной обработки поступает на верхний уровень автоматизированной системы в базу данных технологической информации, а далее используется вычислительными модулями.

Описана общая функциональная структура комплекса, определены подсистемы и комплекс решаемых ими задач. Разработано информационное обеспечение системы. Представлена инфологическая схема и физическая модель реляционной базы данных, описана система классификации и кодирования объектов. Рассмотрены особенности реализации программного комплекса, обусловленные спецификой используемого языка программирования, приведено описание комплекса с позиции объектно-ориентированного подхода, представлены результаты разработки алгоритмов решения отдельных функциональных подзадач, связанных с реализацией рассмотренных в диссертационном исследовании подходов. Программный комплекс «Автоматизированная система коммерческого учета энергопотребления ЛГТУ» включает в себя модуль «Теплоснабжение - монитор», модуль «Конфигуратор системы» и модуль «Конфигуратор моделей». «Теплоснабжение - монитор» - это основной модуль системы (рис. 4).

Рис. 4. Результат работы вычислительного комплекса

Модуль реализует функции получения, первичной обработки и архивирования технологической информации, отображения спрогнозированных значений тем-

пературы воздуха в обслуживаемом помещении, технологических факторов и фактических значений величин, описывающих свойства теплоносителя, циркулирующего в системе теплоснабжения объекта исследования В этом же модуле реализованы алгоритмы блочной адаптивной идентификации моделей С помощью перегрузки операторов языка и других методов объектно-ориентированного программирования на языке С++ реализован удобный интерфейс для выполнения матричных операций, включая сложение, умножение, транспонирование, вычисление квадратичной нормы, псевдообращение матриц Кроме вычислительного модуля работы с матрицами, реализован блок алгоритмов для решения задачи наименьших квадратов, включающий в себя функции вычисления матрицы Якоби, расчета функций невязок, с использованием алгоритма разбора арифметических выражений Для работы с устройствами по протоколам МосШш и ВйЬиэ также разработана специальная вычислительная библиотека

Модуль «Конфигуратор системы» не реализует никаких специфических алгоритмов, но обеспечивает необходимую для решения задач настройки системы функциональность «Конфигуратор моделей» предназначен для настройки моделей, для первоначальной адаптации параметров, изменения структуры моделей, задания точности расчета

В заключении описаны результаты работы Предложены направления дальнейшего исследования процессов теплоснабжения, на базе накапливающегося с течением времени информационного архива параметров

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Построена математическая модель температуры воздуха в помещении, отличающаяся включением в её структуру оценок значений расхода и температур теплоносителя на вводах в исследуемое здание или группу зданий

2 Построены математические модели температуры и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе на вводах в исследуемое здание или группу зданий, отличающиеся использованием свойств функционирующих на объекте теплопотребления средств автоматического регулирования подачи тепла

3 Разработан рекуррентно-итерационный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров модели температуры воздуха в помещении общественного здания

4 Разработан рекуррентный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров моделей температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах на вводах в исследуемое здание или группу зданий

5 Оценена адекватность построенных моделей на основе эксперимента по периодической адаптивной идентификации.

6 На базе системы приборного контроля параметров теплоснабжения разработан программный комплекс, реализующий алгоритмы адаптивной идентификации построенных в исследовании моделей, предназначенный для вычисления прогноза температуры воздуха в помещении и отображения фактического состояния системы теплоснабжения комплекса зданий Липецкого государственного технического университета

7 Результаты диссертационной работы в виде специализированной системы коммерческого учета энергопотребления внедрены и используются в Липецком государственном техническом университете

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Кириллов Е Н , Погодаев Д А Разработка математической модели теп-лопотребления общественного здания на основе данных коммерческого учета энергопотребления // Системы управления и информационные технологии научно-технический журнал. - 2007 -№1(27) - С 9-13

Статьи и материалы конференций

2 Кириллов Е Н , Погодаев А К Построение адаптивной модели тепловой обстановки в помещении общественного здания // Информационные технологии моделирования и управления — Воронеж Научная книга, 2007 - № 3(37) -С 325-330

3 Кириллов Е Н , Погодаев А К Система управления микроклиматом помещений // Теория активных систем сб тр междунар науч -практ конф - М. Изд-во ИПУ РАН, 2005. - С 123-124

4 Погодаев А К , Кириллов Е Н., Рыбченко М В Контроль и распределение потребления теплоресурсов на базе гетерогенных измерительных средств // Современные сложные системы управления (СССУ/НТС8'2004) . сб тр междунар науч-практ конф - Краснодар-Воронеж-Туапсе, 2004 - С 160-163

5 Погодаев А К , Кириллов Е Н Оптимизация управления тепловым состоянием помещения // Современные сложные системы управления (СССУ/НТС8'2005) сб тр науч-практ конф. - Воронеж ВГАСУ, 2005 -т2 -С 138-142

6 Погодаев А К , Кириллов Е Н, Погодаев Д А. Система идентификации объектов и управления технологическими величинами // Энергосбережение и энергоэффективные технологии — 2004 Сб докл всерос науч -техн конф — Липецк ЛГТУ, 2004 - Ч 2 - С 44-48

7 Погодаев А К , Правильников В А, Кириллов Е Н Задача оптимизации распределения теплоресурсов // Электроэнергетика и энергосберегающие технологии Сб докл всерос науч -техн конф - Липецк ЛГТУ, 2004. — Ч 2 — С 24-27

8 Кириллов Е Н., Погодаев А К Обеспеченность параметров микроклимата в математических моделях теплопотребления общественных зданий // Экономика, управление, информатизация регионов России. - интернет-конф -2007 —4с Режим доступа http //www volsuru/s_conf/tez_htm/018 htm

9 Погодаев Д А , Кириллов Е Н, Погодаев А К Система оптимизации распределения потребления тепловой энергии // Вести высших учебных заведений Черноземья научно-технический и производственный журнал - Липецк ЛГТУ, 2007 -№2(8) - С 67-70

10 Кириллов Е Н , Погодаев А К Нейросетевое управление параметрами системы теплоснабжения здания // Системы управления электротехническими объектами сб докл III всерос. науч -техн конф. - Тула ТулГУ, 2005 - С 8589

11. Кириллов Е Н , Погодаев А К Анализ требований к системе коммерческого учета энергопотребления ЛГТУ // Сб. материалов ежегодной науч -техн конф. студентов факультета автоматизации и информатики ЛГТУ - Липецк ЛГТУ, 2003 -С. 69-73

12. Погодаев А К , Кириллов Е Н , Рыбченко М В Эффективность внедрения автоматизированной системы коммерческого учета энергопотребления // Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации - Липецк ЛЭГИ,2003 -№1(10)-С 72-75

13 ОФАП ВНТИЦ, 2007 Гос per № 50200700424 Программный комплекс "Автоматизированная система коммерческого учета энергопотребления ЛГТУ" Св об отраслевой регистрации разработки N7777, выдано 19.03 2007 / Кириллов Е Н

Подписано в печать 11 10 2007 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 100 экз Заказ № /2/

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп, 14

Введение.

Глава 1. Анализ подходов к моделированию и управлению теплоснабжением общественных зданий.

1.1. Современные подходы к управлению системами теплоснабжения.

1.2. Принципы организации автоматизированных систем коммерческого учета энергопотребления.

1.3. Анализ факторов, определяющих тепловую обстановку в помещениях общественных зданий.

1.4. Анализ подходов к моделированию температуры воздуха в помещениях.

1.5. Постановка цели и задач исследования.

Глава 2. Математические модели процессов теплоснабжения общественных зданий.

2.1. Описание системы теплоснабжения объекта исследования.

2.2. Проведение пассивного эксперимента по определению температуры воздуха в помещениях.

2.3. Разработка математической модели температуры воздуха в помещении

2.3.1. Разработка модели температуры теплоносителя в подающем трубопроводе.

2.3.2. Разработка модели расхода теплоносителя в подающем трубопроводе

2.3.3. Разработка модели температуры теплоносителя в обратном трубопроводе.

Вывод.

Глава 3. Алгоритмы адаптивной идентификации модели температуры воздуха в помещении и моделей свойств циркулирующего в системе теплоснабжения теплоносителя.

3.1. Предварительная обработка технологической информации.

3.2. Разработка алгоритма адаптивной идентификации моделей свойств циркулирующего в системе теплоснабжения теплоносителя.

3.3. Разработка алгоритма адаптивной идентификации модели температуры воздуха в помещении общественного здания.

3.4. Проверка адекватности моделей.

Вывод.

Глава 4. Программное обеспечение для решения задач построения прогноза температуры воздуха в помещении и контроля свойств теплоносителя.

4.1. Характеристика системы отопления объекта исследования.

4.2. Описание комплекса программно-технических средств сбора, передачи и хранения технологической информации.

4.3. Функциональная структура программного комплекса.

4.4. Структура информационного обеспечения программного комплекса

4.5. Состав и структура программного комплекса для решения задач сбора технологической информации и прогнозирования температуры воздуха в помещениях.

Актуальность темы исследования. Системы водяного теплоснабжения общественных зданий в России в настоящее время имеют высокую степень износа и зачастую морально устарели. По этой причине проектные значения температуры воздуха внутри помещений здания в холодный период года могут существенно отличаться от своих фактических значений. Проблема необеспеченности регламентированных тепловых условий значительно обостряется вследствие недостатка достоверной и своевременной информации о температуре воздуха в обслуживаемых помещениях, что приводит к организации управления температурным режимом зданий по косвенным данным о температуре выводимого из отопительной системы теплоносителя, но такое допущение не всегда является корректным. В этой ситуации обоснованным становится максимально полное использование даже фрагментарной информации о фактической температуре воздуха в помещениях и построение математических моделей, которыми можно воспользоваться как для получения прогноза температуры воздуха в произвольный момент времени, так и для обоснованного выбора значений факторов управления, обеспечивающих необходимый тепловой комфорт в помещениях.

При решении задачи моделирования температуры воздуха в помещениях жилых и общественных зданий на основе характеристик циркулирующего в отопительной системе теплоносителя получили развитие как формальные модели, так и классические - основанные на физической сущности протекающих процессов теплообмена. Классические подходы редко дают возможность практической реализации, что обычно связано с неполнотой доступной информации об объектах теплопотребления. С другой стороны, существующие формальные модели не всегда в достаточной степени используют такие важные свойства процессов теплопотребления, как многофакторность и нестационарность. Для учета этих особенностей необходима разработка специализированных алгоритмов идентификации параметров, позволяющих использовать всю имеющуюся в распоряжении информацию и периодически адаптировать построенные модели по мере поступления новых данных о фактической температуре воздуха.

Таким образом, актуальность диссертационного исследования продиктована необходимостью дальнейшего развития средств математического моделирования, предназначенных для анализа процессов теплоснабжения, с учетом свойств объектов теплопотребления, позволяющих повысить эффективность контроля и управления микроклиматом в помещениях общественных зданий.

Работа выполнена в рамках научного направления Международного института компьютерных технологий - «Математический анализ сложных систем».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является построение математических моделей, характеризующих фактический температурный режим в помещениях общественных зданий на основе свойств циркулирующего в отопительной системе теплоносителя, позволяющих повысить эффективность контроля и качество управления температурой воздуха.

В соответствии с указанной целью в работе поставлены и решены следующие основные задачи:

- обзор существующих подходов к моделированию процессов теплоснабжения общественных зданий;

- разработка математической модели, характеризующей температуру воздуха в помещениях общественного здания на основе анализа системы теплоснабжения и свойств циркулирующего в ней теплоносителя;

- разработка алгоритма идентификации математической модели, характеризующей температуру воздуха в помещениях общественного здания, учитывающего специфику получения информации о фактической температуре воздуха и особенности процессов теплопотребления;

- разработка программного комплекса, предназначенного для реализации алгоритмов идентификации и прогнозирования температуры воздуха в помещениях общественных зданий с помощью построенных моделей.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, статистической обработки данных, теории оптимизации, вычислительной математики, объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна. К результатам работы, отличающимся научной новизной,относятся:

- математическая модель температуры воздуха в помещении, отличающаяся включением в её структуру оценок значений расхода и температур теплоносителя на вводах в исследуемое здание или группу зданий;

- математические модели температуры и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе на вводах в исследуемое здание или группу зданий, отличающиеся использованием свойств функционирующих на объекте теплопотребления средств автоматического регулирования подачи тепла;

- рекуррентно-итерационный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров модели температуры воздуха в помещении общественного здания;

- рекуррентный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров моделей температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах на вводах в исследуемое здание или группу зданий.

Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертационной работы заключается в создании алгоритмических и 6 программных средств моделирования процессов теплоснабжения, описывающих температурный режим помещений общественных зданий на основе параметров циркулирующего в отопительной системе теплоносителя. Данные средства позволяют существенно повысить эффективность контроля и управления температурой воздуха с точки зрения качества микроклиматических условий в помещениях общественных зданий и рационального использования тепловой энергии.

Реализация и внедрение результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы реализованы в специализированном программном комплексе, который включает в себя автоматизированную систему коммерческого учета энергопотребления и программные модули, основанные на представленных в диссертационном исследовании алгоритмах и моделях, предложенных для прогнозирования температуры воздуха в помещениях общественного здания. Программный комплекс используется в Липецком государственном техническом университете, о чем свидетельствует соответствующий Акт внедрения. Результаты диссертационной работы применяются в учебном процессе Липецкого филиала Международного института компьютерных технологий при обучении студентов специальности «230101».

Апробация работы. Основные результаты, полученные в процессе исследования, обсуждались на Всероссийской научно-технической конференции "Энергосбережение и энергоэффективные технологии"

Липецк, 2004); Международной научно-технической конференции

Современные сложные системы управления CCCY/HTCS" (Туапсе, 2004;

Воронеж, 2005); Всероссийской научно-технической конференции

Электроэнергетика и энергосберегающие технологии" (Липецк, 2004); III

Всероссийской научно-технической конференции "Системы управления электротехническими объектами" (Тула, 2005); Международной научнопрактической конференции "Теория активных систем" (Москва, 2005), интернет-конференции "Экономика, управление, информатизация регионов 7

России" (Волгоград, 2007). Положения работы поддержаны грантом РФФИ № 06-07-89150 и грантом Липецкого государственного технического университета им. C.J1. Коцаря по проекту «Разработка и реализация автоматизированной системы приборного контроля потребления энергоресурсов ЛГТУ».

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 научных работах, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежит: [1] - обоснование применения для адаптации моделей температуры воздуха в помещениях алгоритмов на основе блочных рекуррентно-итерационных процедур; [2] -математическая модель температуры воздуха, описание вычислительного эксперимента по проверке адекватности модели; [3, 5, 8] - выбор технологических факторов, определяющих температуру воздуха в помещениях; [4, 11, 12] - основные требования к автоматизированной системе коммерческого учета энергопотребления, оценка возможности использования средств приборного контроля; [6] - пакет моделей, необходимых для описания температурного режима в помещениях общественного здания; [4, 7, 9] - концептуальная схема системы приборного контроля, анализ использования рекуррентно-итерационных процедур метода наименьших квадратов для идентификации параметров моделей; [10] - подход к моделированию тепловой обстановки на базе многослойной нейросети.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы из 135 наименований, пяти приложений. Основная часть работы изложена на 130 страницах текста, содержит 35 рисунков и 9 таблиц.

Заключение

Построение моделей температуры воздуха и определение факторов, характеризующих тепловую обстановку в помещениях общественного здания, представляет собой нетривиальную задачу, даже в случае проведения специально спланированного эксперимента по изучению свойств системы теплоснабжения объекта исследования. Еще большую сложность для анализа представляет собой информация, изначально для детального исследования не предназначенная, но так или иначе характеризующая свойства объекта теплопотребления. К источникам такой информации относятся системы приборного контроля и учета параметров теплоснабжения, являющиеся частью автоматизированных систем коммерческого учета энергопотребления. Информационные потоки, получаемые от этих систем, характеризуют не только непрерывно протекающие теплообменные процессы в помещениях изучаемого здания или группы зданий, но и функционирование всего комплекса технических средств автоматизации и регулирования теплоснабжения, которые, работая в различных эксплуатационных режимах, существенно изменяют свойства объектов теплопотребления. В такой ситуации обоснованным становится применение формальных моделей температуры воздуха, вместо теоретических по причине неполноты и противоречивости доступной экспериментальной информации об объектах теплопотребления. С другой стороны, формальные модели не всегда в достаточной степени используют такие важные свойства процессов теплопотребления, как многофакторность, нестационарность и стохастичность. По отмеченным выше причинам, вспомогательные модели свойств циркулирующего в отопительной системе теплоносителя, включенные в структуру модели температуры воздуха в помещениях общественных зданий, разработаны с использованием их, во многом неопределенной, стохастической природы. Кроме того, учет нерегулярного поступления фактической информации о температуре воздуха и нестационарности лежащих в основе моделирования процессов, вынуждает исследователя использовать специально разработанные алгоритмы блочной адаптивной идентификации линейных и нелинейных по факторам моделей, к которым относятся и модель температуры воздуха в помещениях, и модели расходов и температур теплоносителя на вводах в здание.

Таким образом, к основным результатам диссертационного исследования можно отнести следующие положения:

1. Построена математическая модель температуры воздуха в помещении, отличающаяся включением в её структуру оценок значений расхода и температур теплоносителя на вводах в исследуемое здание или группу зданий.

2. Построены математические модели температуры и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе на вводах в исследуемое здание или группу зданий, отличающиеся использованием свойств функционирующих на объекте теплопотребления средств автоматического регулирования подачи тепла.

3. Разработан рекуррентно-итерационный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров модели температуры воздуха в помещении общественного здания.

4. Разработан рекуррентный алгоритм идентификации, отличающийся применением процедур блочной адаптации параметров моделей температуры теплоносителя в обратном трубопроводе и расходов теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах на вводах в исследуемое здание или группу зданий.

5. Оценена адекватность построенных моделей на основе эксперимента по периодической адаптивной идентификации.

6. На базе системы приборного контроля параметров теплоснабжения разработан программный комплекс, реализующий алгоритмы адаптивной идентификации построенных в исследовании моделей, предназначенный для вычисления прогноза температуры воздуха в помещении и отображения фактического состояния системы теплоснабжения комплекса зданий Липецкого государственного технического университета.

7. Результаты диссертационной работы в виде специализированной системы коммерческого учета энергопотребления внедрены и используются в Липецком государственном техническом университете.

Дальнейшая работа по развитию предложенных в диссертационном исследовании методик, на мой взгляд, должна заключаться в более глубоком исследовании свойств объектов теплопотребления на основе непрерывно накапливающегося архива технологических параметров. Так же важна разработка моделей, учитывающих в качестве критерия теплового комфорта не только температуру воздуха, но и другие, возможно, комплексные интегральные критерии. Не менее важно, на мой взгляд, продолжить дальнейшее изучение характера взаимовлияния уже рассмотренных технологических и климатических факторов, и, возможно, включить в уже построенные модели новые, еще не исследованные в контексте данной работы факторы, влияющие на температуру воздуха в помещениях общественных зданий.

1. Аверьянов В.К., Быков С.И. Теплообмен в помещениях при программном отпуске тепла // ИФЖ / 1982, Т. XIII, №3. с. 406-412.

2. Айвазян С.А., Енюков И.С., Мешалкин Л.Д. Прикладная статистика. Исследование зависимостей. М.: Финансы и статистика, 1985.— С. 487.

3. Алберт А. Регрессия, псевдоинверсия и рекуррентное оценивание / Пер. с англ. М.: Наука, 1977.- С.224.

4. Алиев Ф.Г. Приближенное моделирование воздействия ветра на здание // Водоснабжение и санитарная техника, 1983, №10 С.27.

5. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика.- М.: Евроклимат, 2001. С.416.

6. Аттетков А.В., Галкин С.В., Зарубин B.C. Методы оптимизации (Сер. Математика в техническом университете; вып.Х1У).- М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001 —С.440.

7. Афанасьев В.Н., Юзбашев М.М. Анализ временных рядов и пронозирование: Учебник-М.: Финансы и статистика, 2001.-С.228.

8. Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений. Перевод с венг. М.: Стройиздат, 1981.-С. 248.

9. Бахвалов Н.С. Численные методы.- М.: Наука, 1973.- С. 631.

10. Беляев B.C., Хозлова Л.П. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных гражданских зданий.-М.: Высш. шк., 1991. С.255: ил.

11. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок.- М.: Статистика: 1980. С. 263.

12. Блюмин С.Л., Миловидов С.П., Погодаев А.К. Нелинейный метод наименьших квадратов и псевдообращение: Учебное пособие.- Липецк: ЛипПИ, 1992,- С. 80.

13. Блюмин С.Л., Погодаев А.К. Блочные рекуррентно-итерационные процедуры решения нелинейной задачи о наименьших квадратах //

14. Журнал вычислительной математики и математической физики.— 1992.—Т. 32. №8.—С. 1180-1186.

15. Блюмин C.J1., Погодаев А.К. Рекуррентно-итерационные алгоритмы адаптивной идентификации нелинейных динамических сосредоточенных систем // Автоматика и телемеханика. 2003. N10. С.80-86.

16. Богословский В.Н. Тепловой режим зданий.-М.: Стройиздат, 1970.-С.248.

17. Богословский В.Н. Аспекты создания здания с эффективным использованием энергии // АВОК -2005. №1.- С.34-36.

18. Богословский В.Н., Крупное Б.А., Сканави А.Н., и др., под ред. Староверова И.Г, и Ю.И, Шиллера Внутренние санитарно-технические устройства зданий. 4-е изд.,перераб. и доп. М:Стройиздат, 1990.-С. 344.

19. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление,- М: Стройиздат, 91.-С.735.

20. Богословский В.Н., Строительная теплофизика.- М.: Высшая школа,1989.-С.415.

21. Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В.А, Нимич Г.В. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха.-Видавничий будинок-Аванпост-Прим, 2005.-С.560.

22. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++ / Пер. с англ. М.: Издательство Бином.-СПб.: Невский диалект, 1998. С. 560.

23. Вабинкин Р.Н., Проблемы обеспечения приборного измерения тепловой энергии и теплоносителя / Материалы IX Международной научно-практической конференции "Коммерческий учет энергоносителей" // СПб, Политехниска, 1999. С. 74-82.

24. Великанов В. П., Грудзинский М. М., Ливчак В. И., Требуков С. П., Махов JI. М. Нормы расхода тепловой энергии на отопление жилых зданий В.Н. // Водоснабжение и сантехника. 1987. № 9 С.23-24.

25. Вентцель Е.С. Теория вероятности.- М.: Наука, 1969. С. 576.

26. Вологдин С.В., Исследование и оптимизация параметров тепловой сети центрального теплоснабжения / В сб. тезисов докладов XXXIII НТК // Вологдин С.В., Машкин С.Д. -Ижевск, 2001 С.54-58.

27. Воробьева Ю.А., Теоретические исследования влияния трещин на воздухопроницаемость ограждений / Актуальные проблемы современной науки: Тр. 1 Междунар. ф-ма (6-й Междунар. конф. молодых ученых). Ч. 45.- Самар.гос. тех. ун-т.-Самара, 2005.-С.167-169.

28. Вороновский Г. К., Усовершенствование практики оперативного управления крупными теплофикационными системами в новых экономических условиях.- X.: 2002.— С. 240.

29. Вукалович М.П., Ривкин C.JL, Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.- М.: Издательство стандартов, 1969. С.408.

30. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц.- М.: Наука, 1988.— С.548.

31. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация,- М.: Мир, 1985.-С. 509.

32. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятности.- М.: Наука, 1988. -С.446.

33. Гныря А.И., Петров Е.В., Терехов В.И. Низовцев М.И. Влияние инфильтрации холодного воздуха на сопротивление теплопередачи стеклопакета // Изв. вузов. Строительство, 1999, №2-3. С. 81-85.

34. Головков М.В. Авторегулирование отпуска теплоты в общественых зданиях / Водоснабжение и санитарная техника, 1990. №10. С. 19.

35. Горяинов В.Б. Математическая статистика (Сер. Математика в техническом универсиете; вып. XVII). / Горяинов В.Б., Павлов И.В.,

36. Цветкова Г.М. и др. // М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.-С.424.133

37. ГОСТ 12.01.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

38. ГОСТ 30494-96. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

39. ГОСТ Р 51649-2000. Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия.

40. Грачев Ю.Г., Гришкова А.В., Красовский Б.М., Гаржий О.Р. К вопросу о выборе отопительных приборов и параметров теплоносителя в современной системе отопления // Изв. вузов. Строительство, 2001, №6. С. 84-87.

41. Грудзинский М. М., Ливчак В. И. Оптимизация режимов отпуска тепла на отопление жилых зданий при групповом и местном авторегулировании // Сб. трудов МНИИТЭП. Теплоснабжение и водоснабжение жилых микрорайонов и зданий,- М., 1985. С. 130-138.

42. ГСССД 98-86. Вода. Удельный объем и энтальпия при температурах 0.800С и давлениях 0,001. 1000 МПа.

43. Гусев В.М. Теплоснабжение и вентиляция.-Л.: Стройиздат, 1973.-С.262.

44. Дубров A.M., Мхитарян B.C., Трошин Л.И. Многомерные статистические методы: Учебник.-М.: Финансы и статистика,200.-С.352.

45. Дэннис Дж., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений,- М.: Мир, 1988.— С.440.

46. Зарецкий Е.Н., Доморацкий С.И. Строительные конструкции в системах кондиционирования воздуха и вентиляции.- М.: Стройиздат, 1974-С.86.

47. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением.- М.:Мир, 1975. С.934.

48. Иванов К. П. Основы энергетики организма. Т. 1. Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция.- Л.: Наука, Л.О., 1990.- С.307.

49. Изаков Ф.Я., Попова С.А. Энергосберегающие системы автоматического управления микроклиматом.-Челябинск, ЧИМЭСХ, 1988г.-С.128.

50. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий) Уч. пособие для инж.-строит. вузов.-М: Высш. школа, 1974.-С.321. ил.

51. Ионин А.А., Братенков В.Н., Хлыбов Б.М., Терляцкая Е.Н. Теплоснабжение.- М.: Стройиздат, 1982. С.406.

52. Исаченко В.П., Осипова В А., Сукомел А.С.Теплопередача.- М.: Энергия, 1975-С.487.

53. Ищенко В.Н., Черных Л.Ф., Ферт А.Р. Математическая модель и передаточные функции для расчета нестационарного теплового режима зданий // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1989, № 7. С. 99-102.

54. Калмаков А.А. Автоматика и автоматизация теплогазоснабжения и вентиляции / под ред. В.Н. Богословского. М.: Стройиздат,1975.-С.158.

55. Каменев П.Н., Сканави А.Н., Богословский В.Н. Отопление и вентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. 41. Отопление,- М: Стройиздат, 1975.-С.483.

56. Кандрор И. С. Физиология терморегуляции,- Л.: Наука, Л.О. 1984, с. 139-152.

57. Каталог автоматических регуляторов для систем теплоснабжения зданий / ЗАО "Данфосс",- М., 2001 г.- с.85.

58. Кириллов Е. Н., Погодаев А. К. Анализ требований к системе коммерческого учета энергопотребления ЛГТУ // Сборник материалов ежегодной научно-технической конференции студентов факультета автоматизации и информатики ЛГТУ. Липецк: ЛГТУ, 2003. - С. 69-73.

59. Кириллов Е. Н., Погодаев Д. А. Разработка математической модели теплопотребления общественного здания на основе данныхкоммерческого учета энергопотребления // Системы управления и информационные технологии. 2007. - №1 (27). - С. 9-13.

60. Клюев А.С., Лебедев А.Т., Клюев С.А., Товарнов А.Г. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: Справочное пособие / под ред. Клюева А.С. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - С.386. ил.

61. Ковальногов Н.Н. Автоматизация и управление процессами теплогазоснабжения и вентиляции: пособие для практических занятий.-Ульяновск, 1998.-С.24. ил.

62. Кононович Ю.В. Тепловой режим зданий массовой застройки.- М.: Стройиздат, 1986.-С. 158.

63. Константино М. Проектирование комфорта и внутренняя среда здания / Доклад на международной конференции в Италии "Healthy buildings -95". АВОК. 14. -с.67-70.

64. Костин В. И. Модель расчета температурного режима и воздухообмена помещений / Изв. вузов. Строительство, 2000, № 6. С. 77-81.

65. Костин В. И., Мухин А. И. Влияние лучисто-конвективного теплообмена внутри помещения на температурные поля ограждающих конструкций // Изв. вузов. Строительство, 2003, №6. С. 82-85.

66. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. 2-е изд. Стереотип.-М.Горячая линия Телеком, 2002. - С.382.

67. Кувшинов Ю.Я., Цыренкова С.С. Моделирование нестационарного теплообмена в помещении // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1991, №6. С. 86-90.

68. Ливчак В. И. Экспертиза энергоэффективности строительства зданий // АВОК. 2003. №7. -С.12-14.

69. Ливчак В. И., Чугункин А. А., Оленев В. А., Карасев В. Л. Энергоэффективность пофасадного автоматического регулирования систем отопления по результатам натурных испытаний // Водоснабжение и сантехника. 1986. № 5.- С. 32-39.

70. Лисенков А.И., Некоторые замечания по ГОСТ Р 51649-2000 на теплосчетчики // АВОК. 2003. № 9. С.22-23.

71. Лисенков А.И. Измерения энергии в системах теплоснабжения // Материалы IX Международной научно-практической конференции "Коммерческий учет энергоносителей".- СПб, Политехника, 1999.-С.90-92.

72. Лупей А.Г. О некоторых методах диагностики состояния систем отопления потребителей тепловой энергии // Сборник докладов 17 Международной научно-практической конференции "Коммерческий учет теплоносителей".- АВОК.2004. с.54-60.

73. Лыков А.В. Теория теплопроводности.- М. Высшая школа, 1967.-c.451.

74. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория пользователя.- М.: Наука. Гл. ред. физ. мат. лит. 1991. - С.432.

75. Малявина Е.Г. Оптимизация режима периодического отопления / Водоснабжение и санитарная техника, 1994, №5. С. 23-24.

76. Маркус Т. А., Моррис Э. Н. Здания, климат и энергия.- Л.: Гидрометеоиздат, 1985.- 544 с.

77. Мастепанов А.М, Коган Ю.М. Повышение эффективности использования энергии в жилищном секторе Дании,- М.:1998.- С. 121.

78. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В. Определение теплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий // Изв. вузов. Строительство, 2002, №7.- С.86-88.

79. Мелентьев А.И. Оптимальный закон качественно-количественного регулирования // Водоснабжение и санитарная техника, 1990, №1.- С. 24-26.

80. МИ 2164-91 ГСИ. Рекомендации. Теплосчетчики. Требования к испытаниям, метрологической аттестации, поверке. Общие положения.

81. МИ 2412-97 ГСИ. Водяные системы теплоснабжения. Уравнения измерений тепловой энергии и количества теплоносителя. Утверждена ВНИИМ им.Д.И.Менделеева и ВНИИМС, 1997.

82. Минаев Ю.Н., Филимонова О.Ю., Менамеур Лиес Методы и алгоритмы решения задач идентификации и прогнозирования в условиях неопределенности в нейросетевом логическом базисе.- М.: Горячая линия-Телеком, 2003.-С.205.: ил.

83. Минх А.А. Методы гигиенических исследований.- М.: 1971.-С.211.

84. Муковнин Н.И., Ушкова Е.А. Возможность экономии тепловой энергии при установке узлов коммерческого учета тепла // Тез. докл. обл. науч.-тех. конф. Теплотехника и теплоэнергетика промышленного производства ЛГТУ, 2003.- С. 22-24.

85. Мухин B.C., Саков И.А. Приборы контроля и средства автоматики тепловых процессов,- М.: Высш. шк., 1988. С.256.

86. Мухин О.А. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Учебное пособие для вузов.- Мн.: Выш.шк., 1986.-С.304.

87. Наумов А.Л., Трушинская Е.К. Динамические характеристики отопительных приборов // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1991, № 12.- С. 66-70.

88. Нефелов С.В., Давыдов Ю.С. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1984.-С.328.

89. Новиков И.И., Кружилин Г.Н., Ананьев Е.П. Использование топлива в энергетике России // Изв. Акад. наук. Энергетика. 1996. - №5. - С. 42147.

90. Погодаев А.К., Блюмин С.Л. Адаптация и оптимизация в системах автоматизации и управления: Монография // Липецк: ЛЭГИ, 2003. С. 128.

91. Погодаев А. К., Кириллов Е. Н. Построение адаптивной модели тепловой обстановки в помещении общественного здания // Информационные технологии моделирования и управления. 2007. -№3(37). - С.325-330.

92. Погодаев А. К., Кириллов Е.Н., Рыбченко М. В. Эффективность внедрения автоматизированной системы коммерческого учета энергопотребления // Экология Центрально-Черноземной области Российской Федерации. Липецк: ЛЭГИ, 2003. -№1(10)- С. 72-75.

93. Погодаев А. К., Правильников В. А., Кириллов Е. Н. Задача оптимизации распределения теплоресурсов // Электроэнергетика и энергосберегающие технологии : Сборник докладов всероссийской научно-технической конференции Липецк: ЛГТУ, 2004. - ч.2. - С.24-27.

94. Кириллов Е. Н., Погодаев А. К. Нейросетевое управление параметрами системы теплоснабжения здания // Системы управления электротехническими объектами: Сборник докладов третьей всероссийской научно-технической конференции Тула: ТулГУ, 2005. -С. 85-89.

95. Позин Г.М. Основы расчета тепловоздушного режима производственных помещений с механической вентиляцией: Дис. д-ра техн. наук.- С.Петербург: 1991 с.351.

96. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы,- М: Энергия, 1978.-С.704.

97. Пустовалов М.В. Методы снижения расхода тепловой энергии в системе теплоснабжения / Тез. докл. обл. науч.т-тех. конф. Теплотехника и теплоэнергетика промышленного производства ЛГТУ, 2003. С. 27-29.

98. Пустовалов М.В. Результаты гидравлического расчета системы теплоснабжения ЛГТУ / Тез. докл. обл. науч.-тех. конф. Теплотехника и теплоэнергетика промышленного производства ЛГТУ, 2003.- С. 26-27.

99. Пырков В.В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика,- М.: K.II ДП, 2005.-С.304.

100. РД 153-34.0-1 1.341-00 "Методика выполнения измерения количества тепловой энергии, отпускаемой в водяные системы теплоснабжения от источника тепла" / Утверждено Департаментом научно-технической политики и развития РАО "ЕЭС России", 2000.

101. РД 50-169-79 Внедрение и применение ГОСТ 8.417-81. ГСИ. Единицы физических величин.

102. Ржеганек Я., Яноуш А. Снижение теплопотерь в зданиях // Пер. с чеш. Поддубного В.П. под ред. Махова Л.М. -М.: Стройиздат, 1988. С.168.

103. Русланов Г.В. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий: Проектирование: Справочник.- Киев: 1983.- С.272.

104. Русяк И.Г., Вологдин С.В., Горохов М.М. и др. Разработкаинформационно-аналитической системы теплоснабжения зданий с140целью экономии топливных ресурсов и учета потребителей тепловой энергии //Отчет по НИР.-Ижевск, 1998.-С.122.

105. Савчук В.П. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория. 41: уч. пособие.- ОдессаЮНПУ, 2002.-С.54.

106. СанПиН 2.12.1002-00. Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям.

107. Сарманаев С.Р., Десятков Б.М., Бородулин А.И., Лебедев Р.В. Моделирование микроклимата жилых и производственных помещений // Изв. вузов. Строительство, 2002, №1-2.- С. 77-80.

108. Сибикин Ю.Д. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: уч. пособие.-2-е изд.стер.-М.:Издательский центр Академия,2006.-С.304.

109. Симиу Э., Сканлан Р. Воздействие ветра на здания и сооружения // пер. с англ. Маслова Б.Е., Швецовой А.В. М.: Стройиздат, 1984. - С.360, ил.

110. Сотников А.Г. Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции.- Л., Машиностроение, 1984.-С.23 5.

111. Спэрроу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением.- Л.: Энергия, 1971.-С.296.

112. Строй А.Ф. Регулирование системы отопления при стабилизации теплового режима в помещении // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1991, №4.-С. 79-83.

113. Строй А.Ф. Температурно-влажностный режим производственных зданий при произвольно изменяющихся нестационарных тепловых воздействиях // Изв. вузов. Строительство и архитектура, 1988, № 7.- С. 83-86.

114. Табунщиков Ю. А., Хромец Д. Ю., Матросов Ю. А.Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений ,-М.: Стройиздат, 1986.- с. 172.

115. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий,- М.: АВОК ПРЕСС. 2002.-с. 194

116. Терехов В. А. Нейроеетевые системы управления. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 2002. с. 183.

117. Титов В.П. Учет нестационарных тепловых процессов в помещении // Водоснабжение и санитарная техника, 1994, № 3.- С. 29-30.

118. Уонг X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров: Пер. с англ. Справочник. М.: Атомиздат, 1979.-С.216.

119. Фаликов B.C. Регулирование отпуска теплоты с применением микропроцессорных регуляторов // Водоснабжение и санитарная техника, 1991, № 6.- С. 18-23.

120. Фаликов B.C., Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов: уч. пособие.- М.: Энергоатомиздат, 1989. -С.220.

121. Фангер О. Качество внутреннего воздуха в XXI веке: в поисках совершенства.- АВОК. 2005. № 2. С.22-25.

122. Чистович А.С., Автоматическое регулирование расхода тепла в системах теплоснабжения и отопления.- JI: Стройиздат, 1975.-С.158.

123. Чистович С.А., Автоматизация установок и систем теплоснабжения и отопления.- М.: Стройиздат, 1964. С.250.

124. Чистович С.А., Аверьянов В.К., Темпель Ю.Я., Быков С. И. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления.- JL: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. С.248.

125. Чистович С.А., Мелентьев Н.А., Шаган И.Б. О внедрении программного отпуска тепла // Водоснабжение и санитарная техника, 1974, №8. С. 2528.

126. Шилькрот Е.О. Качество микроклимата и энергосбережение -стратегические задачи АВОК.-М.: АВОК. 2002, №4, с. 32-42.

127. Эгильский И.С. Автоматизированные системы управления технологическими процессами подачи и распределения воды.- Л.: Стройиздат, 1988-е. 216.

128. Anthony N. Michel, Derong Liu Qualitative analysis and synthesis of recurrent neural networks. // Marcel Dekker Inc., New York Basel, 2002,-pp.504.

129. ISO, 1984. International Standard 7730, Moderate Thermal Environments -Determination of PMV and PPD Ranges and Specification of the Conditions for Thermal Comfort Criteria, Switzerland; International Organisation for Standardisation.

130. Li Chunxiang, Zhong Biliang, Mao Zhongyuan Самоадаптивный нейросетевой контроллер пропорционально-интегрально-дифференциального регулирования температуры //III. Petochem. Univ., vol. 12. no. 2, 1999. (p. 78-80, 84).

131. Объектами внедрения являются:

132. Специализированный программный комплекс «Автоматизированная система коммерческого учета энергопотребления ЛГТУ».

133. Концептуальные подходы к разработке алгоритмов работы с устройствами приборного контроля параметров теплоносителя.

134. Настоящий акт составлен комиссией в следующем cqcjape:

135. Главный инженер (Правильников В.А.)

136. Главный энергетик У (Челядин В.Л.)

137. Главный механик ^^^"^^(Кретинин В.А.)

138. Инженер по энергосбережению "(Пустовалов М.В.)1. Соискатель1. J^C^cs, (Кириллов Е.Н.)1. УТВЕРЖДАЮ

139. Директор Липецкого филиала

140. Декан факультета Вычислительные машины

141. Липецкого филиала Международного института компьютерных технологий, кандидат технических наук1. Сараев П. В.