Главная Научный журнал Жилищно-коммунальное хозяйство как объект ИСО

Жилищно-коммунальное хозяйство как объект ИСО

от Редакция

В статье рассмотрены отраслевые особенности сферы жилищно-коммунального хозяйства (далее ЖКХ).

  • Производство жилищно-коммунальных услуг относится к производству, требующему существования в единичном варианте и исключающее дублирование производства. Например, нет необходимости и смысла прокладывать и устанавливать в дом несколько электросетей, трубопроводов. Услуги отличаются массовым характером потребления и высокой степенью однородности. Предоставление услуг предприятиями ЖКХ жителям может выступать в форме доведения материальных носителей с определенными качественными показателями – электроэнергия, вода, топливо, так и в виде исполнения работ на объекте – обслуживание жилых домов, санитарная очистка и так далее.
  • Важной характерной особенностью отрасли ЖКХ является общедоступность услуг. Потребление коммунальных услуг требует, чтобы они были равнодоступны всем, когда в них возникает потребность. Полная или общая доступность услуг (общедоступность) – показатель комфортности и качества современного жилья. Чем эффективнее функционирование инженерных систем города, тем городская среда воспринимается более удобной, комфортной для проживания граждан в городе и функционирования различных организаций [25]. В связи с этим необходимо улучшать качество жилого фонда и обслуживание коммунальными услугами населения городов.
  • Рассмотрим системные связи объектов ИСО. Инженерные системы и МКД (многоквартирный дом) непосредственно связаны между собой, зависят друг от друга и имеют системные связи. Инженерные системы представляют собой комплекс элементов, поддерживающих в МКД параметры среды и удовлетворяющих потребности в ресурсах в нужных количествах и необходимых параметрах. Элементами инженерных систем являются температура, скорость движения, влажность, чистота воздуха, а параметрами — горячая, холодная вода, приточный воздух и так далее. Элементами МКД на основании типовой номенклатуры конструктивных элементов являются: фундаменты, стены, фасады, кровли (крыши), подвалы и технические подполья, подъезды, внутренние инженерные системы, прочие конструктивные элементы здания. Инженерные системы домов включают в себя: холодное водоснабжение, горячее водоснабжение, канализацию и водоотведение, теплоснабжение, газоснабжение, вентиляцию и кондиционирование, электроснабжение, наружные инженерные сети, лифтовое оборудование, мусоропроводы [25]. На основании вышеперечисленных разнообразных конструктивных элементов, которые функционируют по собственным алгоритмам, возникает задача объединения этих конструктивных элементов в единый комплекс. Требуется, чтобы осуществлялся не только контроль работоспособности элементов, но и оптимальное управление ими с целью оперативного реагирования жилищно-коммунальных служб в случае возникновения внештатных ситуаций, обеспечения профилактических и аварийных ремонтных работ и предотвращения воздействия элементов инженерных систем на объекты МКД. Отклонение элементов инженерных систем от норм функционирования повлияет на объект ИСО – МКД. Влияние может происходить как мгновенно, так и на протяжении долгого времени. В процессе влияния возникают проблемы, связанные, например, с наступлением неблагоприятных климатических факторов, катастроф, форс-мажорных обстоятельств [14]. Примерами служат протечка труб в подвале дома, которая непосредственно влияет на состояние фундамента, неплотно закрытая дверь в подвале приводит к утечкам тепла, вследствие чего зимой может произойти прорыв труб. Из вышеизложенного можно сделать вывод, что проблемы, возникающие при взаимодействии одного объекта на другой объект, а так же субъекта на объект, кроются в таких аспектах, как устаревшие технологии и человеческий фактор.
  • На данный момент осуществляется стандартный контроль, а также уже внедряется во многие МКД автоматический (или полуавтоматический) дистанционный контроль над работой всех систем и технологическими процессами. Эффективность функционирования инженерных систем (оборудования) может достигаться путем внедрения различных периферийных устройств и интеллектуальных средств анализа измеряемых параметров для принятия управляющих решений и автоматического воздействия на объекты.
  • В сфере ЖКХ имеется ряд проблем, такие как ненадлежащее качество состояния объектов ИСО и оказания услуг, отсутствие полной информации о текущем состоянии объектов ИСО, а также отсутствие инструментов по управлению объектами ИСО для мониторинга, прогнозирования, оценки эффективности, качества, надежности объектов ИСО, поддержки принятия решений.

          Анализ российского и зарубежного опыта внедрения систем управления ИСО в сферу ЖКХ

  • На сегодняшнее время все больше предприятий в сфере ЖКХ внедряют и используют «умные» счетчики и датчики, которые регистрируют и показывают потребляемые ресурсы в реальном времени, а также отслеживают состояние объектов среды. Например, встроенные в конструктивные элементы многоквартирного дома датчики, дают возможность отслеживать срок эксплуатации здания, выявлять проблемные зоны и прогнозировать аварийные ситуации.
  • В города России внедряются различные решения для улучшения городской среды. Например, в Москве внедрена централизованная система управления, реализующая соответствующие алгоритмы анализа непрерывно собираемых показателей различных процессов управления городской среды и предоставляющая результат этого анализа в максимально удобном виде для принятия последующих решений. Внедрены счетчики, с помощью которых осуществляется автоматическая передача показаний. При обнаружении протечки система автоматически перекроет воду, а также покажет статистику за любое время (некоторые возможности системы).
  • Автоматизированная система учета потребления ресурсов (АСУПР) включает датчики давления в трубах. Планируется пилотная установка датчиков протечек воды в квартирах и помещениях общего пользования (подвал и технический этаж), чтобы контролировать протечки в сетях водоснабжения, а также датчиков концентрации СО2, СН4, температуры, влажности в квартирах и помещениях общего пользования. Ожидается, что это позволит снизить риск возникновения пожара, утечки газа, повышения относительной влажности в результате протечки кровли, порыва в системах водоснабжения или отопления [44].
  • Например, так предполагается реализовать проект «Смарт-квартал» района Люблино города Москвы. Проект представлен для граждан Москвы в интерактивном виде на выставке «Умный город». Основными направлениями реализации проекта являются: повышение энергоэффективности, контроль и учет потребления ресурсов, безопасность и диспетчеризация, экология и комфорт, инфраструктура и коммуникация. Каждое направление предполагает свои решения, которые приведут к ожидаемым результатам, таким как:
  • создание комфортных условий в помещениях, отсутствие «перетопов»;
  • снижение потерь тепла через стекла окон в зимний период до 30%;
  • дистанционный сбор данных с общедомовых и индивидуальных приборов учета электрической энергии, воды, газа;
  • предупреждений аварийных ситуаций;
  • возможность дистанционного ограничения предоставления энергоснабжения;
  • планирование проверок и замен приборов учета;
  • предотвращения несанкционированного доступа в подвалы, технические этажи, контроль доступа;
  • обнаружение нештатных ситуаций на внутридомовых инженерных сетях.
  • предупреждение травматизма связанного с образованием наледи, сходом снега и льда с кровель.

Техническими решениями проекта являются развертывание сетей LoRa (устройство, принимающее данные от конечных устройств с помощью радиоканала и передающее их в транзитную сеть), LTE (NB-IoT, LTE-M), дворовой и общедомовой Wi-Fi.

  • В Испании внедрена интегрированная система «Sentilo» – общая платформа для сбора показаний со всех датчиков. Система объединяет приборы наблюдения водоснабжения, света, энергетики, дорожной обстановки, уровня шума и т.д. Открытые данные помогают властям планировать городскую застройку, прокладку новых дорог и инженерных коммуникаций. В США внедрена интеллектуальная система «BigBelly», позволяющая коммунальным службам более эффективно управлять вывозом и утилизацией мусора. В контейнеры установлен механизм прессования мусора и датчики, отслеживающие наполнение мусорного бака [41].
  • Моделирование схемы процесса взаимодействия объектов и субъектов ИСО
  • В интеллектуальной среде обитания объекты и субъекты взаимодействуют и зависят друг от друга. Ниже представлена схема процесса взаимодействия объектов и субъектов ИСО посредством МТС МКД.

Рисунок 1. Взаимодействие объектов и субъектов ИСО
посредством системы МТС МКД

  • На втором этапе научной работы был смоделирован процесс учета и мониторинга технического состояния МКД. На данный момент осуществляется только процесс учета МКД в Санкт-Петербурге. Все данные собираются вручную жилищными агентствами районов (УО – управляющие организации, ТСЖ – товарищества собственников жилья) и передаются в МТС МКД. Для автоматического мониторинга состояния МКД предлагается использовать комплексную технологию по управлению ИСО в МТС МКД. Комплексная технология предполагает подключение модулей «Мониторинг», «Прогнозирование», которые позволят автоматически проводить мониторинг, прогнозировать состояние конструктивных элементов домов, процент износа домов с целью предотвращения аварийных ситуаций, повышения безопасности жильцов на основе данных, поступающих с датчиков. МТС МКД станет эффективным инструментом для отслеживания технического состояния многоквартирных домов в Санкт-Петербурге. На Рисунке 2 представлена контекстная диаграмма процесса управления ИСО посредством МТС МКД.

Рисунок 2. Контекстная диаграмма процесса управления ИСО посредством МТС МКД

Процесс управления ИСО включает в себя четыре подпроцесса:

  • Учет параметров МКД – год постройки, материал стен, материал перекрытий и т.д.
  • Мониторинг МКД – отслеживание технического состояния МКД в соответствие с факторами воздействия (внутренними – перепланировка, неправильная разводка труб, качество материалов стен, качество дверей парадных и на лестничных клетках и т.д.; внешними – расположение трамвайных путей (вибрации), ветровое воздействие, качество грунта (подземные воды), соседние строения, эксплуатационные нагрузки, коррозия, повышенная или пониженная температура в подвалах, излишняя влажность, человеческий фактор).
  • Прогнозирование – сверка текущих данных и параметров МКД с новыми параметрами и выявление уровня отклонений от базовых значений.
  • Применение комплексной технологии управления интеллектуальной средой обитания при модернизации МТС МКД.
  • Создание механизмов по управлению ИСО является сложной задачей. Функционирование различных периферийных устройств (датчиков) и обратная связь, позволяющая поддерживать в принятии решений, прежде всего зависят от данных, а точнее о «ценности точной информации». Специалисты по обработке данных ввели такой термин, который подразумевает под собой способность так располагать точки ввода данных, собирать и анализировать информацию, чтобы получать наиболее полную картину о состоянии интеллектуальной среды обитания. Для достижения цели необходимо собрать все данные воедино для идеальной картины, а затем выстроить алгоритм, который надлежащим образом будет учитывать все возможные переменные [25]. Необходимо также задействовать подходящие системы и программное обеспечение для точности данных на 100%.
  • Технологии, которые подразумевают четко выстроенный алгоритм, могут быть применены в государственных информационных системах. Множество государственных информационных систем можно модернизировать путем внедрения новых модулей, которые бы проводили точный мониторинг, прогнозирование и быстрое реагирование на любую ситуацию на основании данных, которых поступают с точек ввода данных. Данные могут служить целям общественной безопасности. Опираясь на структурированную информацию органы государственной власти, ведомства могут четко отслеживать ситуацию, рассчитывать реальные степень риска и расходы в случае ремонта объекта. Сэмюел Грингард в своей книге [13] описывает, что большую сложность представляет собой соединение всех цифровых точек воедино. Особенно трудно разрабатывать и строить системы, которые будут работать в реальном времени. Неотъемлемым аспектом при применении технологий является четкое понимание взаимодействия объектов и субъектов ИСО.
  • Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики совместно с Санкт-Петербургским информационно-аналитическим центром разработали комплексную технологию по управлению ИСО. На Рисунке 3 представлена информационная модель комплексной технологии по управлению ИСО.

Рисунок 3. Информационная модель комплексной технологии по управлению ИСО

  • Комплексная технология включает оптимизацию числа контролируемых параметров и выбор точек контроля включает в себя оценку состояния на нескольких иерархических уровнях. Иерархическая структура является менее затратной и допускает поэтапное проектирование и внедрение механизмов управления ИСО. На первом уровне производится общая оценка по интегральным параметрам. На втором уровне производится более детальная оценка по выбранным на первом уровне направлениям.
  • Поэтому задача создания ИСО включает общий и частный уровни рассмотрения. На общем уровне изучаются феноменологические модели и строится система получения интегральных оценок. Второй уровень подразумевает построение более детальных моделей отдельных объектов и создание механизмов управления ими. На различных этапах мониторинга проводятся экспертные обследования (обычно в начале каждого очередного цикла мониторинга) и фиксируется состояние объекта в соответствующий момент времени, а затем процесс периодически повторяется. Наборы параметров, получаемые одновременно с экспертными оценками, используются как «нулевые» точки отсчета для оценки текущих изменений состояния объекта относительно параметров начального состояния.
  • На каждом шаге мониторинга вычисляются прогнозируемые значения параметров, которые сравниваются с результатами измерений. В процессе мониторинга регистрируются статистически значимые отклонения оцениваемых параметров относительно прогнозируемого значения (используются методы робастной статистики, чтобы обеспечить возможность оценивания при малых выборках).

         ВЫВОДЫ

  • В результате проведения исследования была изучена ИСО, а также проанализированы интеллектуальные системы, внедряемые в сферу ЖКХ.
  • Изучено взаимодействие объектов и субъектов ИСО и создана схема процесса по их взаимодействию через систему МТС МКД, а также создана информационная модель комплексной технологии по управлению ИСО.

Похожие статьи

Оставить комментарий

Подписаться на новые комментарии на e-mail. Вы также можете подписаться без необходимости комментировать.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.