Algorytmy sterowania i zarządzania budynkami mieszkalnymi

• Autorzy: Długosz M. , Piątek P. , Baranowski J. , Skruch P.

Warianty tytułu

EN

Control and management algorithms for housingbuildings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Lokal mieszkalny jest bardzo złożonym obiektem do sterowania. Wzajemnie wykluczające się wskaźniki jakości np. komfort użytkowników i poziom zużycia energii powoduje, że niezwykle trudno znaleźć odpowiednie kompromisowe rozwiązanie. Właściwości fizyczne obiektu sterowania (np. rozkład temperatury w pomieszczeniach), a także występowanie pewnych niedeterministycznych zdarzeń (np. temperatura zewnętrzna, przebywanie w lokalu pewnej grupy osób) powodują, że do sterowania należy użyć kilku algorytmów, które mogą ze sobą współpracować (np. wymiana danych). Z jeden strony układy sterowania, np. temperaturą w pomieszczeniach, powinny zapewnić odpowiedni komfort osób w nim przebywających, z drugiej strony dąży się do tego, aby minimalizować koszty takiego sterowania. Optymalizując koszt energii grzewczej, należy uwzględniać fakt, czy w lokalu przebywają jakieś osoby albo czy też np. któreś z okien jest otwarte. Można określić także szereg innych zadań sterowania które podnoszą bezpieczeństwo i komfort mieszkańców, np. alarmy, symulacja obecności domowników, wykrywanie zalania lokalu lub pożaru. W ramach niniejszej pracy przedstawione są zagadnienia badane w ramach projektu "Algorytmy sterowania i zarządzania budynkami mieszkalnymi". W artykule omawiane są wstępne zagadnienia związane z modelowaniem, problematykę sieci bezprzewodowych w automatyce budynkowej oraz zagadnienia testowania systemów. Pracę kończy podsumowanie i literatura.

EN

Housing unit is a very complex control process. Mutualy exclusive performance indices such as users comfort and energy minimisatian causes difficulities in finding a compromise solution. Object physical properties (e.g. temperature distribution in rooms) and presence of certain non doterministic factors (e.g. outside temperature, presence of group of people) cause, that control system needs to constitute of a number of cooperating algorithms (for example for data exchange). From one side temperature control systems should provide comfort for the users, on the other hand it is desired to minimise the costs of control. Optimisation of heating energy needs to consider the presence of people, whether for example a window is open. Also many different control tasks can be formulated which will improve the safety and comfort of users for example alarms, presence simulation, flooding or fire detection. This paper presents the areas investigated in the research project "Control and management algorithms for housing buildings". Initial issues of modelling, wireles home automation networks and system testing problems are considered. Paper ends with conclusions and references.

Słowa kluczowe

PL

automatyka; sterowanie; inteligentny budynek; optymalizacja; sieci bezprzewodowe

EN

optimal control; intelligent building; optimalisation; wireless networks

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 15, nr 12
• Strony: 77--85
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Długosz M.

autor

Piątek P.

autor

Baranowski J.

autor

Skruch P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział EAIiE, Katedra Automatyki,

Bibliografia

• 1. Baranowski J., Długosz M., Ganobis M., Mitkowski W., Obrączka A., Skruch P. (2011): Modelowanie i sterowanie wybranych procesów energetycznych z wykorzystaniem układów łańcuchowych, [w:] KKA 2011 : XVII Krajowa Konferencja Automatyki : Kielce-Cedzyna, 19-22.06.2011 r. : streszczenia referatów, 169-170, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej.
• 2. Baranowski J., Piątek P. (2011): Zastosowanie dedykowanych architektur sprzętowych do rozwiązywania ułamkowych równań, różniczkowych liniowych, [w:] KKA 2011 : XVII Krajowa Konferencja Automatyki : Kielce-Cedzyna, 19- 22.06.2011 r. : streszczenia referatów, 171-172, Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej.
• 3. Błaszczyk T., Kotela E., Hall M. R., Leszczyński J. S. (2011): Analysis and Applications of Composed Forms of Caputo Fractional Derivatives, Acta Mechanica et Automatica 5(2), 11-14.
• 4. Boris B. (1990): Software Testing Techniques. Van Nostrand Reinhold, Boston, 2nd wydanie.
• 5. Boris B. (1995): Black-Box Testing: Techniques for Functional Testing of Software and Systems. John Willey & Sons, New York.
• 6. Clarke J. (2001): Energy simulation in building design. Butterworth-Heinemann.
• 7. Crabb J. A., Murdoch N., Penman J. M. (1987): A simplified thermal response model, Building Services Engineering Research and Technology 8(1), 13-19.
• 8. G. P. Mitalas D. G. S. (1967): Room thermal response factors, ASHRAE Transactions 73.
• 9. Gill K., Yang S.-H., Yao F., Lu X. (2009): A zigbeebased home automation system, Consumer Electronics, IEEE Transactions on 55(2), 422 -430.
• 10. Gomez C., Paradells J. (2010): Wireless home automation networks: A survey of architectures and technologies, Communications Magazine, IEEE 48(6), 92-101.
• 11. Gouda M. M., Danaher S., Underwood C. P. (2002): Building thermal model reduction using nonlinear constrained optimization, Building and Environment 37(12), 1255 - 1265.
• 12. Gratton D. A. (2007): Developing Practical Wireless Application. Elsevier.
• 13. Incropera F., DeWitt D. (2007): Fundamentals of heat and mass transfer. John Wiley.
• 14. Irwin J. D. (1997): The industrial electronics handbook. The electrical engineering handbook series, CRC Press.
• 15. Kaczorek T. (2011): Selected Problems of Fractional Systems Theory. Springer Verlag, Berlin-Heidelberg.
• 16. Knight M. (2006): Wireless security - How safe is Z-wave?, Computing Control Engineering Journal 17(6), 18-23.
• 17. Leszczyński J. S. (2011): An Introduction to Fractional Mechanics. Częstochowa University of Technology, Częstochowa.
• 18. Myers G. (1979): The Art of Software Testing. John Willey & Sons, New York, USA.
• 19. Narowski P. (2008): Podstawy uproszczonej metody godzinowej obliczania ilości ciepła do ogrzewania i chłodzenia budynków, Energia i Budynek 5(15), 6-11.
• 20. Ostalczyk P. (2008): Zarys rachunku różniczkowo-całkowego ułamkowych rzędów. Teoria i zastosowania w automatyce. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej.
• 21. Piątek P., Baranowski J. (2011): Investigation of Fixed-Point Computation Influence on Numerical Solutions of Fractional Differential Equations, Acta Mechanica et Automatica 5(2), 101-107.
• 22. Podlubny I. (1999): FRACTIONAL DIFFERENTIAL EQUATIONS. An Introduction to Fractional Derivatives, Fractional Differential Eqations to Methods of their Solution and some of their Applications. Academic Press.
• 23. Povstenko Y. (2005): Fractional heat conduction equation and associated thermal stress, Journal of Thermal Stresses 28(1), 83-102.
• 24. Povstenko Y. (2011): Solutions to Time-Fractional Diffusion-Wave Equation in Spherical Coordinates, Acta Mechanica et Automatica 5(2), 108-111.
• 25. Skruch P. (2011a): Application of model-based approach for testing dynamic systems, Automatyka In press.
• 26. Skruch P. (2011b): A coverage metric to evaluate tests for continuous-time dynamic systems, Central European Journal of Engineering 1(2), 174-180.
• 27. Skruch P., Panek M., Kowalczyk B. (2011): Model-based testing in embedded automotive systems, [w:] Zander-Nowicka J., Schieferdecker I., Mosterman P. (red.), Model-Based Testing for Embedded Systems, 293-308, CRC Press.
• 28. Utting M., Legeard B. (2006): Practical Model-Based Testing: A Tools Approach. Morgan Kaufmann, San Francisco, USA.
• 29. Walko J. (2006a): Home Control, Computing Control Engineering Journal 17(5), 16 -19.
• 30. Walko J. (2006b): Wireless standards wars, Communications Engineer 4(2), 8 9.
• 31. Zander-Nowicka J. (2009): Model-based testing of embedded systems in the automotive domain, PhD thesis, Technical University Berlin.