Edificios inteligentes: de la práctica a la teoría.
Autor: Volkov A.A. Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor, Decano de la Facultad de ISTAS MGSU
El artículo continúa una serie de publicaciones que presentan los fundamentos de la prometedora ciencia del diseño de edificios «inteligentes», directamente enfocados a eliminar la brecha metodológica existente. entre la práctica y la teoría de la creación de sistemas y estructuras de automatización de edificios de todos los niveles (ver Boletín AZ, No. 5, 2006; No. 6, No. 7 2007).
El paradigma original de Se considera un diseño homeostático innovador de edificios y estructuras.
Consideremos los conceptos básicos de la metodología para el diseño homeostático innovador de edificios y estructuras. De acuerdo con la definición dada en el artículo anterior y su interpretación en el aspecto de una hipótesis científica y técnica aceptada, las funciones del diseño homeostático se pueden clasificar en la resolución de problemas en dos direcciones principales: el diseño del objeto de construcción en sí y el diseño. de sistemas funcionales para el control homeostático de este objeto (Fig. 1)
El diseño homeostático de una obra implica el diseño de estructuras, equipos de ingeniería, soluciones técnicas, tecnológicas y de otro tipo de un edificio (estructura) y/o sus elementos, enfocados a apoyar las funciones de automatización inteligente y seguridad activa de las obras en todos los niveles. .
El diseño de sistemas de control homeostático funcionales implica el desarrollo de elementos de control automático de una amplia gama de los existentes y la creación de originales sistemas de automatización inteligente y seguridad activa de edificios y estructuras, así como un sistema de monitorización integrado.
El diseño homeostático es la base de la metodología para modelar situaciones y analizar un proyecto, que representa un enfoque analítico integrado para identificar elementos del proyecto que pueden, de una forma u otra, iniciar y/o prevenir la supresión de la dinámica de una situación de emergencia. y desarrollar esquemas para generar soluciones para optimizar dichos elementos. En el marco de la metodología propuesta, se llevan a cabo modelos matemáticos preliminares, análisis y evaluación multicriterio de posibles (probables) perturbaciones, su dinámica y consecuencias sobre la base de un modelo de información formal de un sitio de construcción, creado en la etapa de diseño homeostático.
El modelo de información de un sitio de construcción es un conjunto de conocimientos sobre estructuras, equipos de ingeniería, soluciones técnicas, tecnológicas y de otro tipo de un edificio (estructura) y sus elementos, formalizados en términos de describir un proyecto de construcción como objeto de gestión focalizada.
La formación de decisiones para optimizar el proyecto de acuerdo con los criterios de seguridad de operación de edificios y estructuras se construye en el contexto de fundamentos matemáticos relevantes, el uso de una base de información de analogías de soluciones de diseño y evaluaciones de expertos. Este enfoque tiene como objetivo aumentar la objetividad de la evaluación independiente del proyecto según los criterios especificados.
La base del soporte de información para los procesos y resultados del diseño homeostático es un complejo de soporte de información para sistemas de diseño automatizados (CAD) de edificios (estructuras) y sus elementos. De hecho, los sistemas exclusivamente CAD son una fuente de datos formalizados sobre soluciones de diseño, técnicas, tecnológicas y de otro tipo utilizadas en la construcción de una instalación específica. Software de aplicación original basado en CAD, que amplía las capacidades de las soluciones utilizadas en el diseño de equipos de ingeniería y otros sistemas de un edificio o estructura, utiliza y complementa datos CAD. Otro argumento a favor de este enfoque es la disponibilidad de formatos estables para la presentación y clasificación de datos CAD, cuyo uso ampliado y conversión es una tarea que hoy se resuelve con éxito a nivel de construcción de complejos de software. Por lo tanto, los datos CAD son la base de información para construir un modelo formal de un sitio de construcción, así como para crear nuevos y diseñar elementos de control automático de los sistemas existentes en un complejo de medios de automatización inteligente y seguridad activa de un sitio de construcción. Cabe señalar que existen perspectivas obvias para el uso de sistemas y tecnologías de automatización existentes en nuevas prácticas de diseño.
Además, muchas tareas de preparación de documentación y datos de diseño, operativos y de otro tipo, y creación de estructuras para describir áreas temáticas , almacenamiento y uso de información temática ya se han resuelto de acuerdo con los estándares existentes.
El concepto de sistemas funcionales de control homeostático implica el modelado situacional de los procesos que determinan la dinámica de la perturbación. Formalmente, el problema de controlar un hipersistema en su conjunto puede reducirse a construir, en cierto sentido, secuencias apropiadas de perturbaciones globales y controles globales asociados. Obviamente, no todos los controles son aplicables en una situación arbitraria: es imposible elegir una secuencia de controles que puedan usarse independientemente de la secuencia de perturbaciones. Por lo tanto, no se debe buscar coherencia, sino una estrategia de control (para la base formal, ver arriba), es decir determinar sin ambigüedades qué control se debe utilizar en cada situación cuando esa situación surja. La estrategia elegida implica construir un determinado conjunto de escenarios de control homeostático.
Un escenario de control homeostático es una secuencia dirigida de acciones (estrategia) que implementa las funciones de control homeostático, un cambio en las características funcionales y/o técnicas reales del objeto de control como reacción a tales acciones. Los escenarios para el control homeostático de una obra de construcción se forman en la etapa de diseño homeostático.
La implementación práctica de las funciones de gestión de edificios y estructuras en el sentido descrito anteriormente es un problema resuelto mediante y sobre la base de sistemas funcionales de control homeostático de una obra de construcción, que representan un complejo de información interrelacionada, analítica, técnica, tecnológica y otras soluciones que implementan las funciones de control homeostático de un edificio (estructura) y sus elementos. Los sistemas funcionales para el control homeostático de una obra de construcción se diseñan basándose en la integración de sistemas de soluciones estándar y originales. La base de dicha integración son los entornos CAD, un conjunto de software de aplicación auxiliar basado en CAD, sistemas de documentación electrónica, sistemas automatizados de gestión de procesos y construcción y otras tecnologías modernas de información y telecomunicaciones.
Obviamente, la metodología presentada determina la necesidad de crear componentes únicos de sistemas de control homeostático funcional. Los componentes únicos de tales sistemas son bloques de modelado de situaciones y análisis de proyectos, modelado de situaciones, formación de estrategias y escenarios de control homeostático, así como soluciones que implementan el concepto de monitoreo homeostático de edificios (estructuras) y sus elementos: control analítico permanente de el cumplimiento de las características funcionales y/o técnicas observadas del objeto y/o sus elementos para establecer valores y procesos de cambio de características reales, realizados en tiempo real.
A partir del concepto propuesto se forma la estructura y composición de un sistema de monitoreo integrado, cuyo diseño se realiza mediante y en la etapa de diseño homeostático de edificios y estructuras, lo que permite tener en cuenta las características de un objeto determinado. La tarea principal de un sistema de monitoreo integrado para un proyecto de construcción es apoyar los procesos de aferenciación de información (un flujo permanente de información temática proveniente de los elementos del objeto de control a los elementos del sistema de control) y elementos de los sistemas que implementan la retroalimentación. procesamiento, es decir aferenciación de información inversa (flujos de información que reflejan la reacción del objeto de control a los elementos de las acciones del sistema de control y la dinámica de perturbación iniciada por estas acciones).
Los conceptos de aferenciación de información «directa» y «aferenciación inversa» se definen de acuerdo con los conceptos de «aferenciación directa» y «aferenciación inversa» propuestos por el académico P.K. Anokhin en el marco de la teoría de los sistemas funcionales. Destaca especialmente que “ni un solo intento de comprender la arquitectura general de los dispositivos, y mucho menos de modelar las manifestaciones de la vida, puede considerarse suficiente si no tiene en cuenta adecuadamente los principios de organización de los sistemas funcionales del cuerpo: aferente síntesis, formación de acción y retroalimentación sobre sus resultados” (P.K. Anokhin, “Obras seleccionadas: Cibernética de sistemas funcionales”).
La metodología de monitoreo homeostático de edificios (estructuras) y sus elementos implica control dinámico de las estructuras y composición de los componentes de información de los sistemas funcionales de gestión homeostática en términos de una evaluación objetiva de los principales parámetros de los flujos de información.
Cabe enfatizar que uno de los principios básicos del diseño de sistemas funcionales para El control homeostático de una obra es la integración del sistema de componentes estándar y originales (únicos) en todos los niveles. El diseño de flujos de información basados en soluciones estándar permite aumentar la eficiencia de la creación de un complejo de sistemas técnicos y de información, lo que contribuye a la implementación práctica del concepto teórico presentado.