Автореферат диссертации (1141460), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Детально рассмотрена структура и описаны элементы методологиикиберфизическойинтеграциистроительныхсистем,включаяметодологиюавтоматизациипроектированияКСС,моделькиберфизической интеграции строительных систем, модель внешнейинтеграции КСС, общую модель обмена данными КСС, общую модельуправления данными КСС, универсальную модель топологии КСС,методику автоматизации проектирования аппаратного обеспеченияфункций КСС, методику автоматизации проектирования программногообеспеченияфункцийКСС,алгоритмавтоматизированногопроектирования структуры данных КСС, методику верификацииструктуры данных КСС.Разработанаипредставленалогико-смысловаясхемакиберфизической интеграции строительных систем.334. Представлена универсальная модель топологии КСС, описывающаятопологические уровни КСС на всех стадиях жизненного цикла.
В числотопологических уровней входят: физический уровень; уровеньпреобразования; уровень контроля и уровень управления.В рамках универсальной модели топологии КСС полныйжизненный цикл КСС формализован как совокупность следующихстадий:1) стадия планирования;2) стадия проектирования;3) стадия создания;4) стадия эксплуатации;5) стадия восстановления;6) стадия преобразования;7) стадия вывода из эксплуатации и утилизации.Модель представлена в виде графа состояний, где состояниясоответствуют определенному уровню (уровень управления, уровеньконтроля, уровень преобразования и физический уровень) КСС наопределённой стадии жизненного цикла КСС.Также, выделены и рассмотрены возможные траекториижизненного цикла КСС – простая, с восстановлением, с преобразованием,сложная.
К каждой из рассмотренных траекторий жизненного циклаприменена разработанная универсальная модель топологии КСС.5. Представлена модель киберфизической интеграции строительных систем,которая описывает области КСС и процессы формирования, накопления,передачи, хранения и использования информации на всём жизненномцикле КСС. Также, рассматриваемая модель описывает процессыформирования, накопления, передачи, хранения и использованияинформации на всех уровнях КСС в рамках каждой стадии жизненногоцикла (по общей модели обмена данными и общей модели управленияданными). Рассмотрены информационные потоки, реализующие обменинформацией по уровням иерархии и между стадиями жизненного циклаКСС.Разработанная модель применена к рассматриваемым траекториямжизненного цикла КСС.6. Представлена общая модель обмена данными КСС.
Модельрассматривает 42 строительные системы, определенные в рамках анализатеории и практики построения и функционирования строительных системкак объектов управления и киберфизической интеграции. Модельвключает в себя функциональные блоки имитации строительных систем,функциональныеблокирегулированияпараметровсистем,функциональные блоки формирования сигналов управления. Общаямодель обмена данными КСС описывает процессы функционированияКСС, производства, обработки и обмена данными между уровнямииерархии в рамках одной стадии, согласно универсальной модели34топологии КСС.
Рассматриваемая модель распространяется на уровеньконтроля, уровень преобразования и физический уровень в рамках стадиисоздания, эксплуатации, восстановления, преобразования и вывода изэксплуатации и утилизации.7. Представлена общая модель управления данными КСС, описывающаяпроцессы, реализуемые на уровне управления каждой стадии жизненногоцикла КСС. Рассматриваемая модель содержит 253 функциональныхблока, позволяющих описать процессы сбора, хранения и обработкиданных по текущей и прошедшим стадиям жизненного цикла КСС.Модель включает в себя функциональный блок автоматизированногопроектирования структур данных КСС, функциональные блокиопределения объёма информации, функциональные блоки имитацииформирования сигналов управления, функциональные блоки имитацииконтроля параметров строительных систем, функциональные блокиимитации регулирования параметров строительных систем ифункциональные блоки имитации строительных систем.
Модельобеспечивает математическое описание процессов. Реализуемых науровне управления КСС на каждой стадии жизненного цикла КСС.8. Рассмотренаидетализированаметодологияавтоматизациипроектирования КСС, представленная алгоритмом автоматизированногопроектирования структур данных КСС и методикой верификацииструктур данных КСС.
Методология автоматизации проектирования КССопределяетпроцедурыавтоматизированногопроектирования,реализуемые на полном жизненном цикле КСС. Результатом примененияописываемой методологии является верифицированная структураинформационных потоков в перспективе текущей и последующих стадийв перспективе полного жизненного цикла КСС. Разработана ипредставлена логико-смысловая схема методологии автоматизациипроектирования КСС.9. Представлен алгоритм автоматизированного проектирования структурыданных КСС. Алгоритм описывает процессы управления данными КСС.Результатомвыполненияалгоритмаавтоматизированногопроектирования структур данных КСС является сформированная иверифицированная структура данных КСС, позволяющая осуществлятьполнофункциональное выполнения процессов управления и развитияКСС, а также информация о требуемом программном и аппаратномобеспечении.Алгоритм автоматизированного проектирования структур данныхКСС применим на полном жизненном цикле КСС10.
Рассмотрена методика автоматизации проектирования аппаратногообеспечения функций КСС. Результатом реализации методики являетсянеобходимый и достаточный перечень аппаратных средств обеспеченияфункций КСС, а также технические требования для разработкинеобходимых аппаратных средств (в случае отсутствия необходимых35аппаратных средств, обеспечивающих функций КСС). Методикарассматривает 3 группы аппаратных средств – контроллеры, датчики иисполнительные устройства. Для аппаратных средств каждой группывыделены критерии, позволяющие формировать базу данных. Дляконтроллеров это: количество аналоговых входов, количество аналоговыхвыходов, количество дискретных входов, количество дискретныхвыходов, быстродейстиве, интерфейсы, межпротокольная интеграция.Для датчиков это: быстродейстиве, интерфейсы, тип сигнала, измеряемыевеличины.
Для исполнительных устройств это: быстродейстиве,интерфейсы, тип сигнала, тип действия. Результатом примененияметодики является необходимый и достаточный перечень аппаратныхсредств обеспечения функций КСС, а также технические требования дляразработки необходимых аппаратных средств (в случае отсутствиянеобходимых аппаратных средств, обеспечивающих функций КСС).11. Рассмотрена методика автоматизации проектирования программногообеспечения функций КСС. Методика рассматривает такие функциипрограммного обеспечения как: сбор данных, обработка заявок,управление базами данных, интеграция подсистем, моделирование,формирование управления, вывод данных.
Относительно каждой израссматриваемых функций выделены критерии. Для функции сбораданных: количество вводимых данных и количество данных с датчиков.Для функции обработки заявок: интенсивность заявок и формат заявок.Для функции управления базами данных: количество баз данных,количество элементов баз данных, интенсивность загрузки баз данных,интенсивность выгрузки баз данных.
Для функции моделирования:скорость моделирования, типы моделируемых систем, типымоделируемых потоков данных. Для функции формирования управления:количество каналов управления, типы управляющих воздействий. Дляфункции вывода данных: количество каналов вывода информации, типыустройств вывода. Результатом реализации методики являетсянеобходимый и достаточный перечень программных средств обеспеченияфункций КСС, а также технические требования для разработкинеобходимых программных средств (в случае отсутствия необходимыхпрограммных средств, обеспечивающих функций КСС).12.
Разработана и представлена модель внешней интеграции КСС. Внешняяинтеграция КСС обеспечивается построением информационных потоковмежду уровнями управления интегрируемых КСС на различных стадияхжизненного цикла. При этом, в зависимости от того на сколько стадиижизненного цикла одной КСС смещены во времени относительно стадийжизненного цикла другой КСС, названные информационные потокимогут иметь различную сущность. Модель внешней интеграции КССможет быть масштабирована и распространена на большее число КСС,однако в целях повышения наглядности представления материала, врамках настоящей работы рассматривается случай интеграции двух КСС.3613.
Разработана и представлена методика верификации структуры данныхКСС. Методика предполагает возможность применения как объектованалогов, так и ряда сформулированных критериев: критерийуникальности информации, критерий сохранения информации и критерийсвязности. Применение методики позволяет оценить достоверностьпроекта структуры данных КСС, а следовательно, обеспечить качествопоследующего управления строительными системами.Методика предполагает возможность применения на любой стадиижизненного цикла, и обеспечивает наибольшую достоверностьверификации в зависимости от имеющейся на текущей стадииинформации в КСС.14.
Рассмотрена практическая реализация предложенных подходовкиберфизической интеграции строительных систем приведен примерпрактической реализации построения элементов киберфизическойинтеграции (элементы процесса проектирования структуры данных)строительных систем. В этих целях рассмотрена КСС, включающая в себявсе 42 рассматриваемые в рамках работы строительные системы,обладающие каждая 3 параметрами состояния, 3 управляющими и 3возмущающими воздействиями. На основании рассматриваемогопримера сформированы базовые элементы структуры данных КСС.15. Рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы.Сформулированы перспективные направления дальнейших исследованийв области киберфизической интеграции строительных систем, связанныес расширением предложенных подходов на смежные области,углублением предложенных подходов до уровня частных случаев,реализацией предложенных подходов на уровне прикладныхпрограммных средств, реализацией предложенных подходов на уровненормативно-технических документов, а также реализацией полученныхрезультатов в образовательном процессе.37СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕДИССЕРТАЦИИНаучные статьи, опубликованные в научных изданиях, входящих вПеречень рецензируемых научных изданий, в которых должны бытьопубликованы основные научные результаты диссертаций на соисканиеученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени докторанаук1.
Волков, А.А. Абстрактная характеристика надежности (долговечности) привыборе оптимальной структуры системы автоматического управления вСАПР / А.А. Волков, П.Д. Челышков, А.В. Седов // Вестник МГСУ. – 2013.– №1. – С. 218-224.2. Волков, А.А. Алгоритм имитационного моделирования энергопотребленияинженерными системами зданий и комплексов / А.А. Волков, П.Д.Челышков, А.В. Седов // Научное обозрение. – 2015. – №13.
– С. 34-383. Волков, А.А. Алгоритм сценарной верификации инженерных решенийзданий и комплексов в системах автоматизации проектирования / А.А.Волков, П.Д. Челышков // Вестник МГСУ. – 2011. – №5. – С. 344-3474. Волков,А.А.Анализобъектовстроительствакакобъектовэнергопотребления / А.А.
Волков, Б.М. Красновский , Ю.В. Пазюк, П.Д.Челышков, А.В. Седов, Д.А. Лысенко // Естественные и технические науки.– 2014. – №9-10 (77). – С. 248-2505. Волков, А.А. Географическая информационная система (атлас)альтернативных источников энергии / А.А. Волков, А.В. Седов, П.Д.Челышков, Л.В. Сукнева // Вестник МГСУ. – 2013. – №1. – С. 213-2176. Волков, А.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
