Технологии для Интеллектуальных Зданий |
Проблемы расчета надежности комплекса систем жизнеобеспечения здания09.01.2007 Проблемы расчета надежности комплекса систем жизнеобеспечения зданияВвиду нечеткости задачи приходится самостоятельно формулировать исходную постановку задачи, а затем решать ее исходя из принятых положений. Такими положениями являются перечень объектов оценки надежности и схема расчета надежности. Вся терминология и методы расчета соответствуют отечественному ГОСТ 27.003-90. В статье приведена классификация и показатели надежности для каждого из перечисленных объектов. Приняты критерии отказа для каждой из подсистем, делается вывод о типе искомого показателя надежности. Выбирается метод его расчета. Для реализации выбранного метода проводится приводятся схемы расчета надежности подсистем, после чего все полученные символьные результаты подставляются в формулу, предписанную выбранной методикой. Экономическое обоснование создания комплекса систем Интеллектуального Здания основано на экономии тепла и электроэнергии, снижении эксплуатационных затрат. Расчеты, показывающие окупаемость Интеллектуального Здания в течение 3-х лет впервые были опубликованы компанией Lucent почти 20 лет назад. Именно тогда было положено начало Интеллектуального Здания как самостоятельного продукта на рынке. Инвесторы с удовольствием восприняли новую идею, однако, реакция страховых компаний была неоднозначной. Суть проблемы заключалась в том, что с ростом сложности системы неизбежно возрастает вероятность отказа. Таким образом, совсем необязательно, здание, напичканное электроникой, окажется надежней и долговечней традиционного. Периодически появляются публикации о льготном страховании того или иного Интеллектуального Здания, однако никаких критериев и оценок, по которым страховая компания оценивала риски, не приводилось. Наши отечественные страховые компании наотрез отказываются страховать шедевры «Интеллектуального Зодчества», опасаясь их как огня. Тем не менее, именно страховой механизм может и должен стимулировать спрос, реально оценивать качество технического решения, подсказывать Инвестору правильный путь. Целью данной статьи является попытка создать методику оценки надежности, так необходимую для появления страхового регулирования рынка ИЗ. Тематика расчета надежности сама по себе является чрезвычайно сложной задачей, как у нас так и зарубежом. Она требует применения специфического математического аппарата и изобилует полуэмпирическими методиками оценки тех или иных параметров. Для начала определимся, что же является объектом оценки надежности и что, с точки зрения формального математического языка, мы хотим получить. В качестве отправной точки возьмем понятие Интеллектуального Здания и отечественные нормативные документы: ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» и ГОСТ 27.003-90 «Надежность в технике.Состав и общие правила задания требований по надежности» Прежде чем определить Интеллектуальное Здание, введем сначала понятие традиционного здания. Традиционным будем считать здание, в котором каждая из систем жизнеобеспечения автоматизирована отдельно, независимо от других. Взаимодействие систем либо отсутствует, либо существует, но прописано жестко, без возможности изменения в период эксплуатации. Теперь введем Интеллектуальное Здание, как традиционное здание, снабженное свободно программируемым механизмом задания межсистемного взаимодействия. Таким образом, порядок взаимодействия систем жизнеобеспечения Интеллектуального Здания легко модифицируем. Итак, как мы видим, ИЗ может быть представлено как совокупность систем жизнеобеспечения плюс механизм задания межсистемного взаимодействия. Пусть это будут для нас элементарные кубики, внутрь которых мы заглядывать не будем. Именно исходя из такой модели мы будем пытаться строить расчеты. Эти кубики, согласно вышеуказанным ГОСТ, будут именоваться «частными объектами расчета надежности». Итак, частными объектами расчета надежности (изделиями) Интеллектуального Здания (ИЗ) Будем считать:
2. Механизм интеграции систем жизнеобеспечения в единый комплекс 3. Элементы систем, носящие характер изделий общего назначения (контроллеры для систем автоматики) Наиболее простые изделия в процессе эксплуатации могут находится только в двух состояниях – работоспособном и неработоспособном. Такие Изделия относятся к I виду. Если изделие может иметь несколько степеней неработоспособности – оно относиться к II виду. Далее в зависимости от большого количества других признаков и параметров, ГОСТ предписывает оценивать те или иные показатели надежности. Для вышеперечисленных частных объектов расчета надежности, классификация а также формулировка критерия отказа приведены в таблице 1. При составлении таблицы были допущены некоторые допущения, поэтому саму таблицу будем считать неотъемлемой частью выбранной нами модели.
Было бы садизмом детально описывать и приводить здесь все пункты и формулы ГОСТа, однако следующие комментарии к приведенным обозначениям приложить к таблице необходимо. * Задают дополнительно к Kг или Kт.u при наличии ограничений на продолжительность восстановления. При необходимости с учетом специфики изделий вместо Тв допускается задавать один из следующих показателей ремонтопригодности: гамма-процентное время восстановления Твg, вероятность восстановления P(tв) или среднюю трудоемкость восстановления Gв. ** Задают для изделий, выполняющих ответственные функции; в противном случае задают второй показатель. Примечания: 1. Значение tб.р устанавливают исходя из выходного эффекта в принятой модели эксплуатации изделия и принимают равным заданному значению непрерывной наработки изделия (длительности выполнения одной типовой операции, длительности решения одной типовой задачи, объему типового задания и т. п.). 2. Для восстанавливаемых простых ИОН вида I, выполняющих в составе основного изделия частные технические функции, допускается по согласованию между заказчиком и разработчиком вместо показателей Kг, То (Kт.и; То) задавать показатели То и Тв, что с точки зрения контроля выполнения требований является более жестким случаем. 3. Для невосстанавливаемых простых высоконадежных ИОН вида I (типа комплектующих изделий межотраслевого применения, деталей, узлов) допускается вместо Тср задавать интенсивность отказов l. 4. Для восстанавливаемых ИОН вида II, выполняющих в составе основного изделия частные технические функции, допускается по согласованию между заказчиком и разработчиком вместо показателей Kт.и, с.ч и То,с.ч. задавать показатели То, с.ч и Тв, с.ч. Итак, двинемся дальше и зададимся вопросом, чего же мы хотим? Оперируя освоенной терминологией, скажем, что нам нужно определить показатель надежности Интеллектуального Здания и найти методику его расчета. Вооружимся еще одной специализированной книгой – «Испытания на надежность радио- электронных комплексов». Интеллектуальное Здание в целом согласно применяемой в этой книге терминологии, является многоканальным многофункциональным комплексом. А искомый показатель надежности – Коэффициент сохранения эффективности ИЗ. Теперь, когда мы уже знаем, что мы ищем, остается найти методику расчета вышеуказанного параметра. Та же книга рекомендует применить так называемый метод расчета по контурам. Для справки – кроме этого метода существуют и описаны метода расчета по траекториям и метод расчета по состояниям. Перечислим функциональности или говоря специализированным языком «контуры» ИЗ:
Назначим удельные веса вышеупомянутых систем в общей функциональности здания: 0,2 - Воздушное кондиционирование 0,2 - Водяное радиаторное отопление 0,05 – Горячее водоснабжение 0,1 - Разграничение доступа в охраняемые помещения 0,07 - Охранная сигнализация 0,1 - Видеонаблюдение 0,2 - Освещение, электроснабжение рабочих мест 0,1 - Лифтовое оборудование Системы пожарной сигнализации и пожаротушения ввиду их обязательной установки согласно действующим нормативам будут учитываться как неотъемлемая часть каждого из перечисленных функционалов (контуров). Так же будет учитываться система электроснабжения здания. Для упрощения не будем выделять систему гарантированного электроснабжения в отдельный функционал. Подсчет коэффициента эффективности будет осуществлен по формуле
(5.3) согласно вышеуказанным весам. Осталось посчитать коэффициенты эффективности по каждому контуру.
Воздушное кондиционирование. Схема расчета надежности
Согласно приведенной схеме KЭФвозд_конд = Wэлектроснаб * WИТП_вент * WВент * WВиК * WМех_пер_Крит_сиг * Wмежсист_вз * WПСАПТ * WДУ * Wхолодоснаб * W А именно согласно таблице 1
KЭФвозд_конд= KЭФэлектроснаб • KЭФИТП_вент • KЭФВент • KГВиК • KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТож)ДУ • KГхолодоснаб • P(t Водяное радиаторное отопление Схема расчета надежности KЭФрад_отопл = Wэлектроснаб • WИТП_рад_отопл • WВиК • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ А именно согласно таблице 1 KЭФрад_отопл = KЭФэлектроснаб • KЭФИТП_рад_отопл • KГВиК • KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТож) • P(tДУ Горячее водоснабжение Схема расчета надежности KЭФГВС = Wэлектроснаб • WИТП_ГВС • WВиК • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ А именно согласно таблице 1 KЭФГВС = KЭФэлектроснаб • KЭФИТП_ГВС • KГВиК • KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТ • P(tож)ДУ
Разграничение доступа в охраняемые помещенияСхема расчета надежности
KЭФразгр_дост = Wэлектроснаб • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ • WСКД
А именно согласно таблице 1
Охранная сигнализация Схема расчета надежности
KЭФохр_сиг = Wэлектроснаб • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ • WОС
А именно согласно таблице 1
KЭФохр_сиг = KЭФэлектроснаб• KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС *•P(tож)АПТ • P(tож)ДУ • KГОС ВидеонаблюдениеСхема расчета надежности
KЭФвидео = Wэлектроснаб • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ • Wвидеонаб
А именно согласно таблице 1
KЭФвидео = KЭФэлектроснаб• KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТ • P(tож)ДУ • KГвидеонаб
Освещение, электроснабжение рабочих местСхема расчета надежности
KЭФосв_эс = Wэлектроснаб • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ WДУ • Wэл_снаб_раб_мест
А именно согласно таблице 1
KЭФосв_эс = KЭФэлектроснаб• KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТ • P(tож)ДУ • KЭФЭл_снаб_раб_мест Лифтовое оборудование Схема расчета надежности KЭФлифт = Wэлектроснаб • WМех_пер_Крит_сиг • Wмежсист_вз • WПС • WАПТ • WДУ • Wлифт_об
А именно согласно таблице 1
KЭФосв_эс = KЭФэлектроснаб• KОГ(tб.р.)Мех_пер_Крит_сиг • KЭФмежсист_вз • KГПС • P(tож)АПТ • P(tож)ДУ • KГлифт_об Возврат к списку
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|