В университетской лаборатории мирового уровня «Энергосбережение в социальной сфере», которой руководит доктор технических наук, профессор Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ Дмитрий Шнайдер, разработана инновационная система наружного освещения, которая, в автоматическом режиме, работает в большинстве городов Челябинской области.
Базовая кафедра «Автоматика и управление» развивает сразу несколько стратегически-важных направлений – это автоматизированные системы энергосберегающего управления в сфере ЖКХ и в промышленности.
«Что касается сферы ЖКХ, то здесь можно привести очень простой пример нашей работы. Сам кампус ЮУрГУ представляет собой единственную в России уникальную натурную модель тепло-энергетической системы жилищно-коммунального хозяйства города», – объясняет Дмитрий Шнайдер.
«Это связано с тем, что в университете есть несколько источников тепловой и электрической энергии: газопоршневая электрическая станция, газотурбинная электрическая станция, газовая котельная и внешние тепловые и электрические сети. ЮУрГУ – это целый энергетический комплекс, который был создан в соответствии с Программой развития национально-исследовательского университета. Сейчас мы планируем дальнейшее развитие в рамках Проекта 5-100», – рассказывает Дмитрий Александрович.
Потребителями такой системы энергосберегающего управления являются административные и учебные здания университета, спортивные объекты (например, Учебно-спортивный комплекс ЮУрГУ), жилые здания (студенческий городок ЮУрГУ) и несколько жилых домов, которые находятся рядом с вузом.
«На нашей площадке в 2011 году разработана автоматизированная информационно-управляющая система, которая объединяет все типы потребителей и энергетический комплекс университета. Такая система позволяет контролировать тепловую энергию, расход воды, электричества, наружное освещение и управлять этими процессами. Нашей разработкой пользуется Управление энергетики ЮУрГУ. Одна из главных задач такой системы – сбор и анализ данных об энергоэффективности. На их основе делаются корректировки, проводятся энергосберегающие мероприятия», – поясняет ученый.
Система энергосберегающего управления работает полностью в автоматическом режиме: в тепловых пунктах зданий установлены специальные датчики и контроллеры. На основе этой системы проводятся различные исследования, которые направлены на создание новых методов энергоэффектвного управления.
Такой практический опыт помогает сотрудникам кафедры выходить со своими разработками на широкий потребительский рынок. На сегодняшний день ученые уже реализовали ряд крупных проектов, которые управляют различными инженерными системами в ЖКХ.
«Например, система наружного освещения Челябинска полностью работает на нашем программно-техническом комплексе. Она имеет более 600 пунктов питания и более 40000 светильников. Вся информация поступает в диспетчерский отдел и обрабатывается в автоматическом режиме. У нас уже есть внедрения такой разработки в других городах области: Магнитогорске, Троицке, Аше, Златоусте, Копейске и других городах. Практически вся область охвачена данными системами автоматического управления. Внедрение происходило в рамках областной программы по энергосбережению», – рассказывает Дмитрий Шнайдер.
Система энергосберегающего управления - одна из тех инновационных сфер, которые постоянно модернизируются и совершенствуются. Она является хорошим примером импортозамещения: дешевле и лучше адаптирована к нашим условиям, чем западные аналоги.
«Система позволяет в ночные часы снижать яркость освещения фонарей на улице даже в стандартных натриевых лампах, тем самым достигается экономия энергии. Возможно также подключение регулируемых светодиодных светильников. Конечно же, такое снижение энергии разрешено существующими законами, нормами и правилами. С помощью неё даже можно отслеживать и контролировать каждый светильник в городе. Конечно, нужно какое-то время, чтобы система смогла окупить себя, но это достаточно быстрый процесс, ведь система позволяет экономить энергию до 40%», – объясняет Дмитрий Александрович.
Разработка ученых ЮУрГУ позволяет управлять не только освещением, но и другими ресурсами. Например, теплоснабжением жилых зданий. Она сертифицирована и является не только системой автоматизированного диспетчерского управления, но и коммерческого учета. С 2005 года несколько таких систем уже установлены в жилых комплексах Курчатовского района Челябинска и в Троицке.
Сейчас сотрудники лаборатории занимаются усовершенствованием этой системы, работают над передачей данных по радиосвязи и тестируют новые датчики-контроллеры.
Кроме сферы ЖКХ сотрудниками кафедры «Автоматика и управление» разрабатываются системы энергосберегающего управления в сложных энергетических комплексах промышленной сферы. Ученые активно сотрудничают с Магнитогорским металлургическим комбинатом (ММК). На базе комбината ведется научно-исследовательская работа в области энергетики и энергосбережения.
«Нужно учитывать, что это мощное действующее производство, у которого есть покупные и собственные ресурсы. При этом нужно понимать, что есть и вторичные ресурсы, которые вырабатываются производством. Их нужно максимально использовать. Специально для ММК мы разработали оригинальный подход модельно-упреждающего управления сложными производственными комплексами. Этой теме была посвящена моя докторская диссертация», – говорит Дмитрий Шнайдер.
На самом деле подход к управлению на основе прогнозирующих моделей известен и сейчас активно развивается – он позволяет управлять сложными нелинейными распределенными объектами и применяется в ряде крупных западных компаний. Наше отличие в том, что мы предлагаем апробированные отечественные разработки, не уступающие по функциональности импортным аналогам и адаптированные к существующим у нас условиям.
Дмитрий Александрович рассказывает, что часто на международных конференциях в США, Великобритании, Португалии и Италии ученые серьезно интересуются этими разработками ЮУрГУ.
В прошлом году, сотрудники кафедры «Автоматика и управление» Высшей школы электроники и компьютерных наук ЮУрГУ совместно с компанией Endress+Hauser создали Лабораторию промышленной автоматизации. Она представляет собой физическую модель системы теплоснабжения и включает в себя источник тепла, систему транспорта тепла, потребителей, а также систему водоподготовки. На ней ученые исследуют и отрабатывают алгоритмы, которые потом применяют на производстве. Новая лаборатория позволяет ученым ЮУрГУ успешно продвигаться вперед в области дальнейшей разработки систем энергосберегающего управления в сложных энергетических комплексах различных сфер деятельности.
