Содержание
Введение
1. Применение ГИС в строительстве.......................................................................................1
Заключение
Список литературы
Введение
Географическая информационная система (ГИС) - это система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных(географических) данных и связанной с ними информацией о необходимых объектах. Также ГИС рассматривается как инструмент, позволяющий пользователям искать, анализировать и редактировать цифровые карты, а также дополнительную информацию об объектах.
На равне с характерным применением ГИС в мире предпринимательской и коммерческой деятельности и природных ресурсов, ГИС широко используются в государственной сфере, сфере транспорта и коммунального хозяства.
Для предоставления услуг населению государству очень важно получать адекватный анализ данных, чтобы своевременно и эффективно выявлять наиболее востербованные и дефицитные ресурсы.
Некоторые ключевые отрасли, которые используют ГИС:
Городское и региональное планирование: оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации, проектирование инженерных сетей, мониторинг состояния инженерных сетей и предотвращение аварийных ситуаций.
Экономическое развитие: ГИС-приложения обеспечивают детальный анализ всех социальных, экономических и топографических особенностей, которые влияют на экономику конкретной области.
Чрезвычайные ситуации и ликвидация стихийных бедствий: оценка и мониторинг состояния природной среды, моделирование экологических катастроф и анализ их последствий, планирование природоохранных мероприятий.
Правоохранительные органы и силовые ведомтсва: планирование спасательных операций и охранных мероприятий, моделирование чрезвычайных ситуаций, стратегическое и тактическое планирование военных операций, навигация служб быстрого реагирования и других силовых ведомств.
Нефтегазовая промышленность: геологоразведка, мониторинг технологических режимов работы нефте- и газопроводов, проектирование магистральных трубопроводов и т.д.
Дороги и автомагистрали, транспорт: управление транспортной инфраструктурой и ее развитием, управление парком подвижных средств и логистика, управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков.
А также образование, избирательные услуги, здравоохранение, геодезия и материально-техническое обеспечение инфраструктуры.
Применение ГИС в строительстве.
По мнению ученых, основная масса информации, которую люди получают в течение жизни, имеет четкую территориальную ориентацию. Именно поэтому так велико значение геоинформационных систем, способных максимально точно обеспечить привязку к местности практически любого объекта.
Теоретические основы, структура и назначение информационных технологий в строительстве.
На сегодняшний день существует большое количество различных концепций и технологий возведения объектов, в зависимости от назначения, типа, геодезических, гидрогеологических и климатических условий. Все большее распространение получают т.н. интеллектуальные системы.
Главным звеном интеллектуального здания является система управления зданием (Building Management System - BMS). Именно благодаря ней все инженерные системы работают в едином комплексе, осуществляют между собой обмен данными, контролируются, управляются из единой диспетчерской.
Система управления зданием BMC.
Традиционно инженерное оборудование здания организовывается в виде совокупности систем, каждая из которых требует индивидуального обслуживания и не связана с другими. Однако сегодня в зданиях с особо сложной структурой число инженерных систем может исчисляться десятками. Эффективно управлять ими, используя устаревшие механические методы, стало практически невозможно. Так появилась АСУЗ - автоматизированная система управления зданием, более известная под сокращением BMS- от Building Management System.
BMS условно разделяется на два типа: предназначенная для управления частными домами/квартирами (Home Automation - рассмотрена в разделе ''Решения для дома'') и предназначенная для управления административными зданиями (Building Automation) - жилыми комплексами, гостиницами, бизнес-центрами, торговыми центрами, больницами и т.п. В данной статье будет рассмотрена именно Building Automation.
Схема работы BMS. Мозгом BMS является центральный компьютер, имеющий комплекс соответствующего программного обеспечения. Центральный компьютер объединяет в
единую сеть локальные контроллеры. Последние, в свою очередь, служат приемником для всевозможных датчиков и управляющим элементом для инженерного оборудования. Получая определенный сигнал от датчика, контроллер либо посылает требуемую обстоятельствами команду исполнительному устройству, либо отсылает сигнал диспетчеру, на центральный компьютер.
Рис. 1. Схема работы BMS
С помощью контроллеров производится автоматическое управление всеми инженерными системами здания, например:
1- системой вентиляции – интеллектуальная система будет самостоятельно поддерживать воздух в здании на определенном уровне свежести и влажности
системой отопления – предварительно настроенная система будет автоматически включаться в календарном или погодном режиме и поддерживать заданную температуру, расходуя минимум ресурсов
2- системой охлаждения – в зависимости от времени года или температуры воздуха за окном будет запускаться система охлаждения – централизованное кондиционирование. Причем, система будет работать в экономичном режиме, поддерживая заданную температуру, но не расходуя лишней энергии
системами газо- и водоснабжения – подача газа и воды, наполнение резервуара, мониторинг газовых и водных труб будут производиться автоматически. При утечке газа или протечке воды тут же сработает система оповещения и будет выведено соответствующее сообщение на монитор диспетчерасистемами электропитания и освещения – «умная» система обеспечит беспрерывную подачу электроэнергии в здание. А максимальная экономия энергии будет достигнута с помощью запрограммированных режимов работы. День, вечер, ночь, будни, праздники, выходные дни – система сможет учесть все, включая свет там, где это необходимо, и с той интенсивностью, которая является оптимальной системами безопасности:
-видеонаблюдения;
-санкционированного доступа;
- оповещения.
Отметим, что устранять неполадки или корректировать работу систем можно как из диспетчерского пункта, так и воспользовавшись локальными контроллерами. Разница в
том, что центральный компьютер имеет доступ ко всем системам, а каждый контроллер – только к определенной системе и только в определенной зоне.
Преимущества BMS. BMS позволяет автоматизировать большинство рутинных процессов, что означает:
- надежность - в силу уменьшения человеческого фактора риск неожиданных поломок существенно снижается
- эффективность - BMS оптимизирует работу инженерных систем, что дает на выходе максимально возможную эффективность
- экономию - оптимизация работы систем энергообеспечения, водо- и газоснабжения, отопления и кондиционирования позволяет значительно экономить используемые ресурсы
- комфорт - BMS обеспечивает удобство не только владельцам здания (в плане управления), но и конечным пользователям (в плане использования). Функционал интеллектуальных зданий гораздо богаче, чем у зданий, оборудованных “по старинке”
- оперативность - автоматические системы безопасности, интегрированные в BMS, позволяют оперативно реагировать на любую чрезвычайную ситуацию.
Рис. 2. Преимущества ВМS.
Помимо плюсов автоматизации, которые BMS предоставляет владельцам зданий, есть еще два, не менее важных аспекта - диспетчеризация инженерных систем и автоматический сбор статистических данных.
Диспетчеризация это возможность круглосуточного наблюдения за работой всевозможных подсистем в режиме реального времени. Дело в том, что определить фактическое состояние систем жизнеобеспечения здания “на глаз” не представляется возможным. BMS же отслеживает малейшее отклонение от нормы и тут же информирует диспетчера о потенциальной опасности или ожидаемой поломке. С помощью диспетчеризации диспетчер контролирует инженерные системы и управляет такими процессами, как изменение настроек тех или иных устройств.
В свою очередь, статистические отчеты о результатах работы инженерного оборудования позволяют анализировать степень его эффективности и настраивать систему должным образом.
Еще одним важным преимуществом BMS является ее масштабируемость. Интеллектуальные системы состоят из модулей, поэтому их достаточно легко расширять, включая дополнительные элементы без остановки центральной системы.
Автоматическая система управления зданием становится необходимостью для владельцев недвижимости - как частной, так и коммерческой. Использование BMS повышает
качество жизни в здании и создает превосходные условия для работы. Кроме того,
автоматическая система управления значительно сокращает технические расходы и экономит ресурсы, в том числе и человеческие.
В современном здании устанавливается более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которые отличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципами работы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлические и т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в виде комплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение с собственной системой контроля и управления2.
Система управления зданием, которую называют еще системой автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования, является ядром интеллектуального здания. Она представляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий сбор, хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работой этих систем через сетевые контроллеры (процессоры).
Интеллектуальные сетевые контроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данных LonWork и BACNet, осуществляют контроль и управление работой подведомственных им инженерных систем, а также обмен данными с другими сетевыми контроллерами системы управления зданием. На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.
Технология BACnet расшифровывается как Building Automation Control network и представляет из себя коммуникационный протокол для автоматизации зданий, разработанный ассоциацией ASHRAE (ANSI/ASHRAE стандарт 135-2001), а недавно получивший статус еще и стандарта ISO 16484.
Рис.3. Пример применения технологии BACnet.
Главная цель протокола BACnet — стандартизировать взаимодействие между устройствами систем автоматизации зданий от различных производителей, позволяя вести обмен информацией и совместную работу оборудования. В 1987 году ASHRAE предприняла попытку разработать протокол (набор правил), управляющий взаимодействием между различными устройствами, используемыми в системах автоматизации зданий. В настоящее время стандарт BACnet принят ANSI (Американским Национальным Институтом Стандартов) и ASHRAE, а также получил международное при- знание и был адоптирован в ряде стран в качестве национального стандарта. Так была зало- жена основа для будущего развития этой области промышленности. ВАС net-
устройства по своей физической сущности напоминают другие стандартные устройства систем автоматизации зданий, но их физическая форма — это не главное, так как. BACnet — это всего лишь набор правил по взаимодействию между устройствами в системах автоматизации здания. Микропроцессоры этих устройств программируются, а значит, они смогут «понимать» друг друга и соответствовать общим требованиям протокола BACnet. Физическая природа самого устройства остается неизменной. Каждое устройство в сети BACnet описывается набором стандартных объектов. Ко- личество одинаковых объектов, составляющих устройство, не ограничено. Стандарт опреде- ляет типы объектов. Стандарт определяет такжуе классы прикладных задач, которые выпол- няют устройства:
1. Тревоги и события;
2. Доступ к файлам;
3. Доступ к объектам;
4. Управление удалѐнным устройством;
5. Виртуальный терминал Классы прикладных задач описываются набором служб (сервисов), которые исполь- зуются для общения между устройствами.
Рис. 4. Пример управления зданием BACnet.
Классы прикладных задач описываются набором служб (сервисов), которые исполь- зуются для общения между устройствами.
Все эти свойства стандарта одинаковы для всех производителей устройств BACnet, что позволяет создавать сети, построенные на общем программном обеспечении практически неограниченной емкости. В качестве физических уровней BACnet использует следующие технологии:
1. Ethernet;
2. BACnet/IP;
3. RS-232;
4. MS/TP (Master-Slave/Token-Passing) через RS-485;
5. LonTalk;
LonWorks (LON – Local Operating Network) – сетевая технология автоматизации, раз- работанная для применения на транспорте, в промышленности и строительстве. Технология создана американской компанией Echelon, основанной в 1986 году Майком Маркуллой (Mike Markulla), бывшим сотрудником корпораций Intel и Apple. Штаб-квартира компании находит- ся в Сан-Хосе (шт. Калифорния).
Рис. 5. Пример работы LonWorks.
Основы технологии LonWorks были заложены в начале 90-х годов прошлого века, когда инженерами компании Echelon были разработаны специализиро- ванный микропроцессор Neuron Chip (впервые был представлен в декабре 1990 года), комму- никационный протокол LonTalk (ANSI/EIA 709-1) и первое инструментальное программное обеспечение для разработки и проектирования. С тех пор технология непрерывно развивается и приобрела статус международного и национального стандарта ряда стран. На международ- ный рынок технологию LonWorks продвигает Международная ассоциация LonMark, объеди- няющая более 300 компаний по всему миру. C 2007 года действует российское национальное отделение Ассоциации. Топология сетей LonWorks: шина, кольцо, звезда, свободная. Поддерживаемые среды передачи: витая пара, оптический кабель, коаксиальный кабель, радиоканал, силовая электро- сеть, IP-сети, ИК-канал. Наиболее распространенная среда передачи – витая пара. Физиче- скую структуру сетей LonWorks определяют канал (физическая среда передачи данных) и сегмент (участок физической среды передачи данных или канала, соединенный с портом маршрутизатора или репитера) сети. Базовое понятие сети LonWorks – сетевая переменная. Механизм сетевых перемен- ных служит основой для информационного обмена в сетях LonWorks. Любое изменение значения выходной сетевой переменной узла-сенсора автоматически передается всем узлам сети, с входными сетевыми переменными которых связана данная переменная. Сейчас стандарт LonWorks описывает более 180 типов стандартных переменных, SNVT (Standard Network Variable Types) и более 160 стандартных типов конфигурационных пара- метров, SCPT (Standard Configuration Parameter Types).
Логическая адресация узлов LonWorks реализуется через понятия домена, номера подсети и номера узла. Один домен может включать до 255 подсетей, а каждая подсеть – до 127 устройств. Таким образом, в одном домене может быть до 32385 узлов. Число доменов в сети LonWorks практически не ограничено (до 248). Узлы, принадлежащие различным доме- нам, не могут связываться по сети напрямую. В этом случае связь осуществляется через спе- циальные сетевые устройства – мосты (bridges) и маршрутизаторы (routers). Один из важнейших структурных компонентов менеджмента сетей LonWorks – сете- вая операционная система LNS (LonWorks Network Services), представляющая собой клиент- серверную платформу для проектирования, администрирования и мониторинга сетей LonWorks и поставляемая компанией Echelon. Коммерческая особенность технологии LonWorks – необходимость отчислять компа- нии Echelon плату в размере 5 долл. за загрузку и ввод в эксплуатацию каждого сетевого узла (так называемые кредиты). На российском рынке технология LonWorks представлена продукцией таких произ- водителей, как Beckhoff, Echelon, Elka, Loytec, S+S Regeltechnik, Svea, Thermokon, TAC, Wago и ряда других. Наиболее распространенное инструментальное средство LonWorks – программный пакет LonMaker, поставляемый компанией Echelon и созданный на основе про- граммы визуального проектирования Visio компании Microsoft.
На основе собранной информации сетевые контроллеры автономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем в рамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатных ситуациях.