Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

лась по инициативе и под руководством префектуры СЗАО.

В зону территориального покрытия «СОТА» попали объекты

жилищного фонда, объекты ведомственного назначения, оборудование

ЖКХ, газовые магистрали, энергетические и связные узлы

(коммуникации), объекты частной собственности граждан и т.п.

Результаты эксплуатации системы в показали, что объем ущерба в

подконтрольных зонах практически сведен к нулю.

Система даже на этапе строительства представляла собой единый

организационно-технический комплекс, создаваемый путем интеграции

эффективных локальных систем безопасности и контроля на базе новых и

уже развитых современных информационных технологий.

Среда МГСБ «СОТА» может быть использована для:

· защиты городских районов и объектов от подготовки

террористических актов;

· своевременного (раннего) обнаружения утечек бытового или других

опасных газов, реактивов;

· эффективного контроля работы водоснабжения, теплоснабжения,

электроснабжения и других жизненно важных систем городского

хозяйства, быстрого оповещения коммунальных служб города о

возникающих сбоях и авариях;

· контроля над фактическими действиями и местонахождением техники

дорожных (или других) служб, должностных лиц;

· защиты граждан от криминальных проявлений, оказания им помощи

со стороны правоохранительных органов, экстренной медицинской

или другой (в зависимости от ситуации).

В процессе создания и опытной эксплуатации системы подтвердилось

предположение, что с ее помощью можно автоматизировать и

совершенствовать до современного уровня решение ряда задач. В

частности, она позволяет:

Ö максимально оперативно получать информацию и реагировать на

самые различные события (правоохранительного, техногенного,

экологического и т.п. характера), в том числе происходящие на

подвижных объектах, что не позволяет событиям развиваться дальше

уровня предпосылок к происшествиям;

Ö организовать независимый многоуровневый контроль со стороны

городских ведомств за событиями в районах города и результатами

реакции на них;

Ö снижать повседневную нагрузку на специализированные городские

службы;

Ö инициировать эффективное взаимодействие между специализи-

рованными службами и населением города;

Ö различным ведомственным и другим пользователям совместно

использовать возможности системы без ущерба для решения

основных задач;

Ö позиционировать события и действия по реагированию на них на

электронной карте районов (города в целом) в 2- и 3-мерной графике

с точностью 1 – 300 м;

Ö получать видео-, аудио- и другую информацию о событиях в

избранных зонах;

Ö осуществлять архивирование, статистическую и аналитическую

обработку информации.

Основной принцип построения системы «СОТА» – нейроинформа-

ционный. Его смысл состоит в покрытии территории сетью приемопере-

дающих микросот (узлов). В этом случае любой объект (ожидаемое собы-

тие) в районе (физическое лицо, помещение, транспортное средство и т.п.)

может быть снабжен скрытым сверхминиатюрным передатчиком сигнала и

(или) соответствующим датчиком. Каждый передатчик имеет свой уни-

кальный постоянный кодовый номер, который присваивается объекту (со-

бытию) в ведомственной электронной базе данных. Все датчики и пере-

датчики сигнала постоянно связаны с микросотами различными каналами

связи. В свою очередь все микросоты имеют постоянные магистральные

каналы связи с ведомственными центрами сбора и обработки информации.

Каждый центр имеет в своем распоряжении силы реагирования на собы-

тия, происходящие на обслуживаемой территории.

Появление сигнала зарегистрированного передатчика позволяет

получить из его локальной памяти всю информацию об объекте. После

обработки этих сведений оператор принимает решение: немедленно

отправить на место группу быстрого реагирования или принять иные

меры, предусмотренные инструкциями.

Так, например, если микропередатчиком оборудован коллектор ЖКХ,

кабель силового электрического напряжения, зона станции водозабора и

т.п. и будет зафиксирована их несанкционированное вскрытие, поврежде-

ние, появление воды, задымления, изменения газового состава и др., то

оператор системы «СОТА» немедленно будет оповещен об этом, причем

система зафиксирует появление как самого сигнала, так и все действия

дежурного.

Если гражданин, имеющий персональный передатчик системы,

нуждаясь в помощи, активирует его на обслуживаемой системой

территории, оператор немедленно получит на свой монитор информацию о

нем. Вызовы от граждан также могут быть произведены и в тех случаях,

когда они обнаружат признаки подготовки террористического акта или

акта вандализма. Среди отличительных особенностей системы «СОТА»

надо отметить ее компактность, защищенность от вандализма, воз-

можность работы в любых климатических условиях, долговечность.

Универсальность системы позволяет постепенно наращивать ее мощность.

Созданная на территории лишь одного микрорайона, она постепенно

может разрастаться до районного и общегородского уровней.

Экономический эффект от внедрения МГСБ «СОТА» достигается за

счет:

· общего сокращения числа правонарушений и преступлений против

граждан и имущества;

· уменьшения ущерба от аварий, возгораний, затоплений и т.п. за счет

оперативного реагирования;

· сокращения случаев вандализма и хищения приборов, кабелей,

имущества и т.п. в результате автоматизированного контроля их

состояния и состояния зон и помещений, в которых они находятся.

Если учесть высокую заинтересованность в пользовании системой

физических и юридических лиц (охрана личности, охрана личного

транспорта и имущества, охрана объектов юридических лиц), то на опреде-

ленном этапе развития система (в качестве использования своего ресурса

на вторичной основе) сможет самостоятельно обеспечить не только

покрытие расходов на свое содержание, но и на дальнейшее развитие.

Проект поддержан мэром г. Москвы, правительством столицы и

префектурами административных округов города, аппаратом

полномочного представителя Президента РФ в Центральном федеральном

округе РФ, НПО «Специальная техника и связь» МВД России, Главным

управлением по делам ГО и ЧС г. Москвы, другими ведомствами и

организациями.

По нашему мнению, найденные нами пути решения общих проблем

смогут послужить основой для начала построения аналогичных систем с

целью создания единой комплексной системы безопасности в интересах

граждан России.

4.7. Классификация, определения и функциональная

терминология в строительном мониторинге

Процесс мониторинга строительного сооружения – процесс

многопараметрический, сложно организованный, структурно

многоуровневый и может потребовать отслеживания многих текущих

характеристик и значений. В данной работе предпринята попытка дать

классификацию и определения основных понятий, связанных с

мониторингом строительных конструкций. Подобная классификация и

варианты качественного осмысления параметров мониторинга

представляются важными в свете разработки пакета норм, направленных

на мониторинг сооружений различного назначения, при контроле

разнообразных прочностных, деформационных и физико-химических

параметров строительных конструкций. [94]

Определение 1. Объект контроля – здание, сооружение, конструкция

или их элемент.

Определение 2. Параметры объекта контроля – физико-

механические параметры, описывающие текущее состояние объекта

контроля.

Определение 3. Эталонные пределы надежности – значения

параметров объекта контроля в режиме строительства или эксплуатации,

соответствующие действующим нормам и проектно-расчетному

обоснованию. Соответствие этим нормам не требует коррекции или

проведения восстановительных операций.

Определение 4. Безопасный режим – режим строительства или

эксплуатации объекта контроля, при котором значения параметров объекта

контроля не выходят за эталонные пределы надежности.

Определение 5. Опасный режим – режим строительства или

эксплуатации объекта контроля, при котором значения параметров объекта

контроля находятся в области, близкой к эталонным пределам надежности.

Диапазон этих областей определяется на стадии проектирования.

Определение 6. Аварийный режим – режим строительства или

эксплуатации объекта контроля, при котором значения параметров объекта

контроля вышли за эталонные пределы надежности.

Определение 7. Воздействие – процесс влияния физических полей

или химических сред на объект контроля.

Определение 8. Сопротивление воздействию – максимальный

уровень воздействия, при котором в объекте контроля не возникает

деструктивного события.

Определение 9. Контроль – процесс наблюдения, регистрации

параметров объекта контроля и определения степени отклонения этих

параметров от эталонных пределов надежности, а также формирование

сигнала тревоги в случае наступления опасного режима (рис. 4.45).

Определение 10. Область контроля – геометрически заданная часть

объекта контроля или объект контроля в целом, который подвергается

контролю.

Определение 11. Измерительная система – комплекс приборов, с

помощью которых осуществляется контроль.

Определение 12. Деструктивное событие – процесс, вследствие

которого объект контроля из состояния безопасного режима переходит в

состояние аварийного режима. Деструктивное событие имеет три

основных стадии развития во времени:

· зарождение деструктивного события: отклонение параметров

объекта контроля, находящегося в пределах безопасного режима, в

сторону приближения к опасному режиму;

· развитие деструктивного события: наступление опасного режима;

· осуществление деструктивного события: наступление аварийного

режима.

Определение 13. Анализ – процесс обработки первичного сигнала; в

случае поступления сигнала тревоги – диагностика события с

привлечением дополнительных измерительных систем и обработкой

данных всех измерений.

Определение 14. Сопровождение – процесс прогнозирования и

выработки рекомендаций.

Определение 15. Мониторинг – комплексное и последовательное

осуществлении контроля, анализа и сопровождения.

Иллюстрация определения мониторинга приведена на рис. 4.44.

Следует отметить, что в определении мониторинга выделены 3 основных

последовательных этапа:

- контроль;

- анализ;

- сопровождение.

Содержательно мониторинг состоит из комплекса 12 операций:

· проверки наличия разрешительной документации;

· проверки соответствия производимых работ и используемых

материалов нормам и стандартам;

· изъятия образцов материалов с последующим лабораторным

анализом;

· наблюдения параметров объекта контроля;

· регистрации параметров объекта контроля;

· формирования сигнала тревоги;

· подключения дополнительных измерительных систем (ИС);

· обработки данных;

· диагностики;

· моделирования;

· прогноза развития ситуации;

· рекомендаций по принятию мер.

В соответствии с таким определением (см. рис. 4.44), разделим 12

операций на следующие функциональные блоки:

Ø операции 1 – 3: нормативный блок;

Ø операции 4 – 7: измерительный блок;

Ø операции 8 – 12: блок систематизации.

Особое внимание следует уделить тому факту, что во второй части

СТРОИТЕЛЬНЫЙ МОНИТОРИНГ

КОНТРОЛЬ АНАЛИЗ СОПРОВОЖДЕНИЕ

Образцы Сигнал тревоги Диагностика Рекомендации

Стандарты

Разрешения

Регистрация

Наблюдение Дополнительные ИС

Обработка данных

Моделирование

Прогноз

НОРМАТИ

НЫЙ

БЛОК

ИЗМЕР

НИЙ

БЛОК

СИСТЕМАТ

ЗАЦИИ

мониторинга («Анализ») возникает необходимость применения дополни-

тельных измерительных систем. Мониторинг организуется таким образом,

что в процессе контроля производится отслеживание фундаментальных,

общих или интегральных характеристик. Если в результате общего кон-

троля состояния объекта контроля формируется сигнал тревоги, то, для

уточнения вида деструктивного события и его места локализации следует

применить дополнительные измерительные системы, которые позволят

сделать правильные выводы и произвести точную диагностику.

Исходя из определения функциональных блоков мониторинга, есть

смысл выделить виды мониторинга в процессе его реализации, а именно:

§ нормативный мониторинг;

§ измерительный мониторинг;

§ мониторинг систематизации.

При этом мониторинг обладает рядом функциональных

характеристик, которые можно разделить на 3 основные группы.

1-я группа. Характеристики базовых физических принципов:

· мониторинг воздействия – мониторинг сопротивления воздействию.

2-я группа. Технико-экономические характеристики:

· мониторинг качественный – мониторинг количественный;

· мониторинг ресурсно-затратный – мониторинг экономный;

· мониторинг долговечный – мониторинг недолговечный.

Рис. 4.44. Определение мониторинга: основные части и содержательные операции

3-я группа. Характеристики организации контроля:

· мониторинг дискретный – мониторинг непрерывный;

· мониторинг базовый – мониторинг полный;

· мониторинг внутренний – мониторинг внешний;

· мониторинг монтажный – мониторинг эксплуатационный;

· мониторинг штатный – мониторинг специфический;

· мониторинг однопараметрический – мониторинг многопара-

метрический;

· мониторинг автоматический – мониторинг операторский;

· мониторинг одноуровневый – мониторинг многоуровневый;

· мониторинг моносистемный – мониторинг комплексный;

· мониторинг дистанционный – мониторинг локальный;

· мониторинг относительный – мониторинг абсолютный.

Рассмотрим наиболее важную 1-ю группу характеристик.

Мониторинг воздействия контролирует процесс влияния внешних

условий на объект контроля. Мониторинг сопротивления воздействию по-

казывает способность объекта контроля противостоять влиянию внешних

условий.

Необходимость такого деления мониторинга объясняется тем фак-

том, что информация, получаемая от мониторинга воздействия, является

односторонней и не позволяет сделать вывод о запасе надежности объекта

контроля. Аналогично мониторинг сопротивления воздействию предостав-

ляет данные только о возможности противостоять внешнему воздействию

без соответствующей оценки самого воздействия.

Аварийный режим

Опасный режим

Эталонные пределы надежности

Безопасный режим

Объект контроля

Измерительная система

Приборы контроля

Приборы регистр

ции

Система обработки

Деструктивное событие Процедура контроля

Изменение параметров объекта

Рис. 4.45. Иллюстрация принципа контроля в системе строительного мониторинга

В качестве примера, иллюстрирующего деление мониторинга на

такие два класса, рассмотрим монолитную железобетонную конструкцию с

двумя типами измерительных систем, которые входят в систему

мониторинга: волоконно-оптическую систему по типу оптического тестера

и акустическую систему на базе пьезокерамических датчиков. Волоконно-

оптическая измерительная система позволяет регистрировать деформации,

которые происходят в конструкции. Но если данная конструкция потеряла

свойства связности монолита не локально, а равномерно по всему объему и

постепенно в течение многих лет, в результате старения или равномерного

химического воздействия, то волоконно-оптическая система не зафик-

сирует глобальную деструкцию, т.к. концентрированного усилия не было.

В то же время акустическая измерительная система зафиксирует такого

вида деструкцию на основании изменения коэффициента поглощения

звукового сигнала. Таким образом, мониторинг воздействия в данном

примере представлен волоконно-оптической измерительной системой, а

мониторинг сопротивления воздействию – акустической измерительной

системой.

Здесь важно отметить, что классификация мониторинга по этим при-

знакам однозначно делит мониторинг на два вида, использующих принци-

пиально разные виды измерительных систем. Если принять, что все изме-

рительные системы, фиксирующие физические параметры, базируются на

волновой природе, то деление измерительных систем и мониторинга

соответствующих видов можно произвести следующим образом:

- измерительные системы, которые в качестве среды распро-

странения сигнала используют ограниченный объект-носитель (для

электромагнитных волн – электрокабель, для света – волоконно-

оптический световод и т.д.). Такие измерительные системы являются

доминирующими в системах мониторинга воздействия;

- измерительные системы, которые в качестве среды распро-

странения сигнала используют сам объект контроля (акустические,

магнитные волны). Такие измерительные системы являются

доминирующими в системах мониторинга сопротивления воздействию.

4.8. Автоматизация зданий: от теории к практике

За последние несколько лет, прошедших с начала объявленной в

стране всеобщей автоматизации, количественный поток теоретических

обоснований и выкладок начал материализоваться в качественные

реальные проекты. Первые попытки создать так называемое

интеллектуальное здание воспринимались, скорее, как экзотика, а вовсе не

как необходимый атрибут современного сооружения. Однако известные

события с отключениями электроэнергии с особой чёткостью показали,

что ни одно сколько-нибудь серьёзное здание не может, да и не должно

обходиться без более или менее развитой автоматизированной системы

диспетчерского управления (АСДУ) [93].

На примере ряда уже действующих объектов была доказана реальная

экономическая эффективность подобных систем. Причём эффективность

эта оценивается не в абстрактных единицах комфортности, а по вполне

осязаемым показателям, имеющим денежное выражение. Прежде всего,

это экономия электроэнергии, которая, кстати сказать, стремительно до-

рожает. Упомянем и такой показатель, как общие эксплуатационные рас-

ходы. Уже очевиден факт, что наличие системы АСДУ способствует суще-

ственному снижению этих расходов за счёт оптимального потребления

воды, тепла, холода и возможного уменьшения количества персонала, об-

служивающего здание.

Не последнюю роль в признании безусловной полезности и эффек-

тивности систем автоматики сыграли

службы эксплуатации зданий,

принимающие на обслуживание не

просто комплект труб, кабелей, вен-

тилей и шкафов, а современную

управляемую систему, контроли-

рующую практически все параметры

сложнейшего инженерного оборудо-

вания в автоматическом режиме и

предоставляющую полную задоку-

ментированную информацию обо

всех эксплуатационных расходах.

Что касается стоимости самой

системы АСДУ, то она оценивается

обычно в 5–10% от стоимости строи-

тельства. Сроки окупаемости в зна-

чительной степени зависят от сложности и разветвлённости АСДУ: чем

больше инженерных систем включено в систему автоматики, тем больше

конечный экономический эффект. То, что система окупится в течение не-

скольких лет эксплуатации, ни у кого уже не вызывает сомнений.

Один из недавно реализованных в Москве проектов – система АСДУ

здания Банка России на улице Житной (рис. 4.46). Этот проект, не являю-

щийся, собственно говоря, классическим образцом системы автоматиза-

ции, тем и интересен, что на его примере можно проиллюстрировать гиб-

кость современных систем и возможность их использования для решения

самых неординарных задач.

Рис. 4.46. Здание Банка России

Следует заметить, что сложность внедрения любого проекта

автоматизации в значительной степени зависит от этапа строительства, на

котором он принимается как руководство к действию. Соответственно и

затраты на внедрение проекта тем выше, чем дальше продвинулось строи-

тельство без учёта системы автоматики. Самыми сложными специалисты

признают проекты по реконструкции зданий, особенно в тех случаях,

когда в здании уже имеется система автоматики, подлежащая модерниза-

ции и расширению. Именно так обстояли дела и в рассматриваемом

проекте автоматизации здания банка. Современное двенадцатиэтажное

здание располагало всем спектром инженерных систем: от центральных

кондиционеров до систем бесперебойного электропитания

вычислительной техники. Службы эксплуатации здания могли контроли-

ровать работу инженерных систем отопления, вентиляции,

кондиционирования, электропитания, лифтового оборудования и других,

но по отдельности. Инженер-диспетчер был не в состоянии отследить

ситуацию с энергопотреблением глобально, в комплексе, что при дефиците

мощности на вводе в здание приводило к постоянным отключениям то

одной, то другой инженерной системы. Отсутствовала также возможность

оперативного контроля параметров в режиме реального времени. Кроме

того, различное оборудование систем располагается в разных местах и на

разных этажах здания, а это ещё больше затрудняло быстрое реагирование

диспетчерской службы при возникновении нештатных ситуаций.

Перед создаваемой АСДУ стояла непростая задача не только обеспе-

чить полный мониторинг всего инженерного оборудования силами немно-

гочисленной диспетчерской смены, но также использовать ранжирование в

тех случаях, когда при остром дефиците мощности избежать отключения

части инженерных систем просто невозможно. В двух трансформаторных

подстанциях, имеющихся на вводе в здание, установлено по два силовых

трансформатора. На низковольтной стороне секционные автоматы глав-

ного распределительного щита (ГРЩ) обеспечивают питание нагрузок при

аварийном отключении одного из трансформаторов. На отводах ГРЩ ус-

тановлены автоматы ввода резерва (АВР), от распределительных панелей

(РП) которых запитаны нагрузки в здании. Таким образом, в каждый

момент времени любой фидер может быть запитан от любого из транс-

форматоров. Система включает в себя 10 АВР, 15 РП и более 150 фидеров.

Проблема заключалась в том, что при перегрузке мощности и

последующем отключении части фидеров служба эксплуатации была не в

состоянии контролировать, какие именно нагрузки будут отключены в

первую очередь, а какие в следующую. Поскольку здание находится в

самом центре города, спрогнозировать ситуацию с нагрузкой крайне

затруднительно, а сделать дополнительный ввод просто невозможно ввиду

отсутствия свободных мощностей.