Кабачій В. В. Інформаційно-вимірювальні системи теплопостачання житлових будинків. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 – інформаційно-вимірювальні системи. – Вінницький державний технічний університет, Вінниця, 2001.
Дисертація присвячена розробці та дослідженню інформаційно-вимірювальних систем теплопостачання житлових будинків. Проведено аналіз існуючих методів побудови ІВС обліку тепловитрат будинку між його мешканцями. Запропоновано класифікацію квартирних теплолічильників-розподілювачів. Одержано нові математичні моделі системи опалення будинку як об’єкта вимірювання, сенсора теплового потоку як квартирного теплолічильника-розподілювача, що дозволяє вимірювати тепловіддачу опалювальних приладів, та вимірювального каналу ІВС теплопостачання багатоквартирних житлових будинків. Досліджено метрологічні характеристики вимірювального каналу ІВС теплопостачання житлових будинків та запропоновано методику дослідження його похибок. Розроблено алгоритм контролю коректності даних, що надходять від сенсорів теплового потоку. Розроблено структуру ІВС ТЖБ та програмне забезпечення для неї. Також розроблені методика експериментального дослідження інформативних параметрів опалювальних приладів та система для дослідження теплолічильників-розподілювачів.
У дисертації наведено теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової задачі підвищення якості визначення і розподілення витрат тепла між мешканцями багатоквартирних будинків, що є результатом створення ІВС теплопостачання житлових будинків на основі сенсорів теплового потоку.
У дисертаційній роботі отримала подальший розвиток методологія створення ІВС теплопостачання житлових будинків в напрямку розробки теоретичних та метрологічних засад побудови її вимірювальних каналів для підвищення точності визначення кількості тепла, спожитого мешканцями багатоквартирних житлових будинків, та достовірності отриманої інформації при зменшенні вартості ІВС. Зокрема, у дисертаційній роботі отримано такі основні наукові та практичні результати:
Отримано математичну модель нагрівального приладу як об’єкта вимірювання для методів одного, двох і трьох сенсорів. Для цього розглянуто три основних способи передачі теплової енергії від тепловіддаючого елемента в навколишнє середовище: теплообмін теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням. Зроблено висновок, що для отримання рівняння перетворення процес передачі тепла теплопровідністю необхідно враховувати при вимірюваннях температури повітря, що проводяться на відстанях менших 30 см від опалювального приладу.
Розроблено нову математичну модель сенсора теплового потоку, який дозволяє отримати значення кількості тепла, що віддає у приміщення опалювальний прилад, та загальну теплогідравлічну модель системи опалення багатоквартирного будинку.
Запропоновано новий спосіб розподілення тепла з визначенням витрати тепла ділянкою системи опалення та вперше розроблено модель вимірювального каналу визначення кількості тепла окремим приладом ІВС ТЖБ. Аналіз моделі вимірювального каналу дозволить прогнозувати його метрологічні характеристики, в тому числі й оцінювати похибки при розподіленні кількості тепла, що споживається кожним приміщенням.
Розроблено методику та алгоритм контролю коректності даних, що надходять з сенсорів теплового потоку, які ґрунтуються на аналізі співвідношення вихідних даних сенсорів, встановлених на одній гідравлічній системі. Враховуючи алгоритм контролю коректності даних розроблено методику і алгоритм обробки даних в ІВС ТЖБ, які дозволяють визначати кількість спожитого мешканцями (приладами) будинку тепла, використовуючи дані, що надходять від будинкового теплолічильника та сенсорів теплового потоку.
Досліджено метрологічні характеристики ІВС ТЖБ. Запропоновано методику дослідження похибок визначення складових математичної моделі сенсора теплового потоку та загальної похибки вимірювання кількості тепла, що споживається опалювальним приладом. Встановлено, що найсуттєвішою (3/4) складовою загальної похибки є методична похибка, яка виникає при застосуванні сенсора теплового потоку.
Розроблено загальну структурну схему інформаційно-вимірювальної системи теплопостачання житлових будинків та синтезовано її функціональну структуру. На основі теорії графів вирішено задачу оптимізації топологічної структури ІВС ТЖБ за критерієм мінімізації загальної довжини ліній зв’язку, що з’єднують елементи системи.
Розроблено методику експериментального дослідження інформативних параметрів опалювального приладу для перевірки адекватності математичної моделі і визначення її параметрів для конкретного типу опалювальних приладів, а також методику дослідження метрологічних характеристик розробленої ІВС. Розроблено систему для дослідження теплолічильників-розподілювачів, яка дозволяє на сучасному рівні досліджувати їх за різних умов експлуатації опалювальних приладів.
На підставі висунутих вимог, запропонованої методики обробки даних і алгоритму контролю їх коректності розроблено програмне забезпечення, що дозволяє визначати кількість спожитого окремими мешканцями (приладами) будинку тепла та контролювати достовірність отриманих даних, використовуючи інформацію, яка надходять від будинкового теплолічильника та сенсорів теплового потоку. Програму написано за використанням сучасного програмного середовища Microsoft Visual C++.
Публікації автора:
Дубовой В. М., Кабачій В. В. Інформаційно-вимірювальні системи теплопостачання житлових будинків // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 1998. – № 2. – С. 160-163.
Дубовой В. М., Кабачій В. В., Албул О. В. Проблеми створення систем контролю теплопостачання будинків в Україні // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2000. – № 2. – С. 9-12.
Кабачій В. В. Алгоритм контролю коректності даних інформаційно-вимірювальної системи теплопостачання житлових будинків // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2001. – № 1. – С. 133-138.
Дубовой В. М., Кабачий В. В. Оптимизация систем контроля теплоснабжения зданий // Ученые записки Симферопольского университета. Приборостроение. – 1998. – С. 220-223.
Дубовой В. М., Кабачій В. В., Албул О. В. Метрологічні проблеми створення систем контролю теплопостачання будинків // Книга за матеріалами п’ятої міжнародної науково-технічної конференції КУСС-99. – м. Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 1999. – Т. 3. – С. 148-152.
Комп’ютерна програма “Контроль теплопостачання житлових багатоквартирних будинків”: А. с. № 4871 ПА. Україна / В. В. Кабачій, С. А. Войцех. (Україна) – Заявлено 19.10.2001; Видано 21.11.2001.
Кабачий В. В. Оценка эффективности систем сбора информации с датчиковых полей // Сборник тезисов докладов Всероссийской молодежной научной конференции «XXIV Гагаринские чтения». – Москва. – 1998. – Часть 4. – С. 75-76.
Золотавкін Є. А., Кабачій В. В., Погонець Л. П. Структурні методи підвищення ефективності інформаційно-вимірювальної системи теплопостачання житлових будинків // Контроль і управління в складних системах (КУСС-2001). Тези доповідей шостої міжнародної науково-технічної конференції: м. Вінниця, 8-12 жовтня 2001 р. – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 2001. – 286 с. – С. 121.
Кабачій В. В. Математична модель вимірювального каналу інформаційно-вимірювальної системи теплопостачання житлових будинків // Контроль і управління в складних системах (КУСС-2001). Тези доповідей шостої міжнародної науково-технічної конференції: м. Вінниця, 8-12 жовтня 2001 р. – Вінниця: “УНІВЕРСУМ-Вінниця”, 2001. – 286 с. – С. 120.
