Тұрғын-үй бөлмелерін жарықпен және де жылумен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйенің автоматты басқаруының сымсыз жүйелерін зерттеу
Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 50 бет
Таңдаулыға:
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 50 бет
Таңдаулыға:
Кіріспе
Мемлекеттің жанармай - энергетикалық ресурстарындағы тұтынушылықтың жыл сайынғы өсу шарттарында, жанармайдың дәстүрлі түрлерінде, энергоресурстардың жыл сайынғы бағасының өсуі, сондай-ақ, экологиялық жағдайдың төмендеуі, энергияның дәстүрлі емес қорек көздерін қолданудағы актуальды сұрақ болып тұр.
Қазақстанда тек органикалық жанармайдың қорлары ғана емес, сондай-ақ, энергияның дәстүрлі емес қайта жаңғыртылатын қорек көздерінің айтарлықтай қорлары бар (күн, жел, гидравликалық, геотермальды, биомасса энергиясы және басқа да альтернативті энергетикасы). Дегенмен, Қазақстанда мемлекеттің барлық жанармай-энергетикалық ресурстарының көлемі 30-дан асып кететін болғандықтан күн энергетикасының потенциалы мәліметтер бойынша 2,5 млрд кВтс бағаланады.
Бірақ та, мұндай ерекшеліктеріне байланысты, энергия қорек көзінің бұл түрі тұтынушылардың сенімді энергиямен қамтамасыз етуді жүзеге асырады. Мұндай жағдайдағы тиімді шешім бірнеше түріндегі жинақталған электрқондырғыларын қолдану болып табылады.
Негізінде энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйесінің дамуы маңызды мәселерді шешуге мүмкіндік береді, нақтырақ:
Автономды энергия нысанын жасау мүмкіндігі кезінде энергиямен қамтамасыз ету үшін энергияның барлық қорек көздерін тиімді қолдану;
Негізінде бірнеше энергия қондырғыларының кешенді жұмысының өндірістік процесстің келісулерін және тұтынылатын энергияны қамтамасыз ету;
Қолдану арқылы, дәстүрлі энергоресурстарын тұтынудағы шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді;
Осындай қондырғылардың жұмыс жасауы кезіндегі экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету.
Жаңа заманғы ақпараттық технологиялардың беріліс және болашақты бағыттарының бірі сымсыз технологиялар болып табылады, олар телекоммуникация аймағында ғана кеңінен қолданылмай, сондай-ақ, басқару және мониторинг жүйелерінде де кеңінен қолданылады.
Өнеркәсіптің көптеген салаларында, энергия ағымдарын басқару жүйелерінде, ауыл шаруашылығында орнықтандырылған нысандарды басқарудың тұрақты жүйесін жасау және де оларды жалпы желіге біріктіру болып табылады. Қазіргі таңда, мұндай ұқсастықтар барлық мемлекетте бақыланады және де мәліметтер берілісіндегі сымсыз технологияны дамытуға негізделген, соның нәтижесінде, сымсыз технологияларды қолдану сымды желілерді орнатуға қарағанда, қаражат пен уақытты айтарлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді.
Берілген жұмыстың мақсаты тұрғын-үй бөлмелерін жарықпен және де жылумен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйенің автоматты басқаруының сымсыз жүйелерін зерттеу және жүзеге асыру болып табылады.
Қойылған мақсатқа қолжеткізу үшін келесідей берілгендерді шешу қажет:
1) базасында жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің аналитикалық көрсетілімін жүргізу;
2) мәліметтердің сымсыз берілуінің берілгендерін зерттеу, сымсыз технологияларды түсіну және де жасалып жатқан лайықтысын таңдау қажет;
3) тұрғын-үй бөлмелерінің автоматты басқаруының сымсыз жүйелерін жасау:
* жылумен қамтамасыз етудің гидравликалық схемасын;
* электрмен қамтамасыз етудің функционалды схемасын;
* жабдықтың таңдалымын жүргізу;
* тиімді басқарудың берілгендерін шешу, ол жанармайдың шығындарын азайту мақсатымен, энергия өнімдерінің жүктеме деңгейін тиімді басқарады;
* жұмыс жасау кезіндегі, қысқы және де жазға маусымда сымсыз АБЖ жұмысының алгоритмдерін жасау;
* Сымсыз АБЖ үшін ПО жасау.
1 Жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесі
1.1 Жарықпен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйе үшін энергияның қайта жаңғыртылатын өнімдері
Энергияның дәстүрлі емес қайта жаңғыртылуы (ЭДҚЖ) - бұл экологиялық тазалықпен, жоғары қауіпсіздікпен сипатталатын энергияның қорек көзі болып табылады, ал олардың ресурстары энергияны тұтынушылықта бірнеше есе асып түседі. Қазіргі заманғы ғылым мен техниканың даму деңгейі, тұтынушыларды энергиямен қамтамасыз ету үшін тиімді қолдануға мүмкіндік береді.
Рөлі мен орны бүкіл әлемдегі жанармай-энергетикалық баланста белгілі болып келеді. Жердің тұрғындары қоршаған ортаның экологиялық жағдайының нашарлағанын және де жанармай ашаршылықты сезінуде. Мұндай жағдайда, адамдар сияқты таза энергияны қамтамасыз ететін, оперативті және тиімді жаңа қорек көздеріне ауысуы қажет. Бұл мәселелердің шешімдерімен келіспеген, көптеген мемлекеттің басшылары дамуына әсер ететін, сондай-ақ, онымен байланысты жобаларды инвестициялайтын әртүрлі заң жобаларын қабылдайды.
Қазіргі таңда, Қазақстанда дамуына көптеген үлес қосылуда. Сондықтан да, Энергияны үнемдеу заңына сәйкес, Қазақстан Республикасының энергияны үнемдеу политикасының принциптерінің бірі энергияның қайта жаңғыртылатын қорек көздерін кең қолдануды қамтамасыз ету болып табылады. Өз кезегінде заң алғашқы жанармай-энергетикалық ресурстарының шығындарын төмендетуді, альтернативалық жанармайларды, екінші деңгейдегі кеңінен қолдануды, және де қайта жаңғыртылатын шаруашылық айналымда қолдануды талап етеді. Бұл өндірісті өңдейтін өнеркәсіптің есебіне жалпы көлемде 39,6% өнеркәсіп ұйымы және электрэнергиясын орнықтандыруы тән болады, газ және су -33,1%, тау кең өндірісінің ұйымдары - 16,5%, басқа да мекемелер - 10,8%", сондай-ақ, Қазақстаннның өзен мен көлдерінің ластану шкаласы басты мәселе болып келеді.
Әрбір энергияның альтернативті қорек көздерінде (қайта жаңғыртылатын және де қайта жаңғыртылмайтын) тек артықшылықтар ғана емес, сондай-ақ кемшіліктері де бар. Күн энергиясының - бағасы жоғары болып келеді, жел энергиясында - желдің тұрақсыздығы, энергиялық ағындардың тұрақсыздығы және де географиялық орнықтандыруының біртекті еместігі болып табылады (тәулікті, маусымды, ауа райына байланысты). Сондықтан да, энергиямен қамтамасыз етудің сенімділігінде энергияның әртүрлі қорек көздерін біріктіретін, жинақталған жүйені қолдану ұсынылады, ол барлық кемшіліктерді жоя отырып, барлық жиынтықтардың артықшылықтарын қолдануға мүмкіндік береді.
Энергияның жарықпен қамтамасыз етуінің жинақталған жүйесі үшін негізгі қайта жаңғыртылатын қорек көздері - күн, жел энергиясы (микроГЭС),гидроэнергия және де геотермальды жылудан келетін энергия болып табылады.
Жел энергиясының маусым бойынша потенциалы күн радияциясының келіп түсуінен айырмашылығы болмағандықтан, ары қарай күнмен сәулелендірудің және геотермальды жылудың Қазақстандағы энергиямен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің негізгі қорек көзі ретінде қарастырамыз.
Тұтынушыларды энергияның әртүрлі түрлерімен қамтамасыз ету бойынша анализдер жүргіземіз: жазғы маусымда күн сәулесінің көмегі арқылы, ал қысқы маусымда жердің геотермальды жылуы арқылы жүзеге асырылады.
Қазақстанда білетініміздей күн энергиясының көптеген ресурстары бар. Мемлекетте күн энергиясын өңдеу мүмкіндігі жылына 2,5 млрд кВтч болып бағаланады. Күн көп түсетін аймақтарға Қазақстаннның 70% территориясы кіреді. Мұнда күн сәулесінің шығуы 2800 - 3000 сағатқа дейін тұтынылады, осы территорияға жылдық келетін күн радияциясы 19*1017 ккал құрайды, ол эквивалентті 270 млрд.т.у.т болып келеді[2].
Күн энергиялы технологиялары қолдануға жарамды электрэнергиясының (күн батареялары) және де Күннің жылу (күн коллекторлары) түріне ауысудың электрмагнитті сәулеленуінің алдын алады.
Күн электр станциясы
Күн электрстанциясы - бұл күн радиясын электр энергиясына түрлендіретін инженерлік жиынтық болып табылады. Күн радиясының түрлену тәсілдері әртүрлі болып келеді және де электрстанциясының құрылымына байланысты болады.
Күн батареясы - бұл өзара біріктірілген фотоэлектрлік түрлендіргіштер - күн энергиясын тұрақты электр тоғына түрлендіретін жартылай өткізгішті қондырғы болып табылады.
Жылутасымалдағышының материалын қыздыратын, күн коллекторларына қарағанда, фотоэлектрлік панельдер электрді қамтамасыз етеді.
Күн электрстанциясында келесідей артықшылықтар мен кемшіліктер бар.
Артықшылықтары:
* өнімнің жалпыға бірдей қолжетімділігі;
* энергияның эколоогиялық таза түрі.
* Кемшіліктері:
* Ауа райына және де тәулік уақытына байланысты;
* Энергияның аккумуляторындағы қажеттілік;
* Құрылымның жоғары бағасы;
* Шаңнан жоғары қабатты үнемі тазартып отыру қажеттілігі;
* Электрстанциясындағы атмосфераның қыздырылуы.
КЭС жүйесінде басты рольді максималды қуаттың таңдалым контроллер ойнайды, өйткені, ол электр энергиясының ағындарын басқарып отырады. Контроллер күн жүйесінің тиімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді, әсіресе, жағымсыз ауа райы кезінде, мысалы, қоршаған ортаның температурасының төмендігі, бұлттану және т.б сияқты.
Аккумулятор зарядының негізгі берілгендерінен басқа, контроллер келесідей шарттарды орындайды:
* Аккумуляторлардың толық зарядталуынан кейін күн панелін сөндіреді;
* Максималды қуатты бақылайды (MPPT - MaximumPowerPointTracking) ол заряд тоғын ұлғайта отырып, контроллердің жоғары кернеу алуына мүмкіндік береді. МРРТ функциясы күн жүйесіне 30% -дан асатын қуатты алуға мүмкіндік береді ;
* Күн панелі арқылы, түнгі уақытта аккумуляторлардың отырып қалуының алдын алады.
Сондай-ақ, контроллер жабдықтың қорғаныс функциясының қызметін атқарады:
* Күн панелінің, аккумуляторлардың және жүктемелердің іске қосудың дұрыс емес аумағы;
* Күн панелінің кірісіндегі қысқаша тұйықталу;
* Тұтынушы жүктемесіндегі қысқаша тұйықталу;
* Қайнап кету;
* Кірістегі кернеуден;
* Варистор толқындарынан (электронды предохранитель);
* Аккумуляторлар шынжырларының үзілуін.
Күн панелінің тиімділігі оның күнге байланысты орналасқан орнына тікелей байланысты болады. Сондықтан да, оны тиімді қолдану үшін, КЭС күнді бақылаудың автоматты жүйесімен жарықтандырылған, бұрылыс механизмі болуы мүмкін. Күнді бақылау жүйесінде күнге қатысты күн панеліне бағытталу үшін бақылау жүйесі бар.
Бұрылыс механизмдерінің екі түрі бар: бір осьті және екі остьті.
1.1 суретте бір және екі осьті бұрылыс механизмдері көрсетілген .
Сурет 1.1 Бір осьті және екі осьті күн қондырғылары
Бір осьті механизмдер жалғыз орталық осінің айналасындағы күн панелінің айналуына мүмкіндік береді. Екі осьті механизмдер күннің бұрылыс бұрышын бақылау отырып, күндерді бақылайды.
Күн панельдері үшін күнді бақылау жүйесі, күн артынша күн панелінің бұрылысы үшін бір актуатормен (бір ось бойынша қозғалу) немесе екі актуатор (екі ось бойынша қозғалу) арқылы басқару блогынан және де фотодетектордан тұрады .
1.2 суретте актуатор мен фотодетектордың өзара байланысы көрсетілген .
Сурет 1.2 Күнді бақылау жүйесінің схемасы
Мұндай жүйені үнемі қолдану экономикалық түрде негізделген болып табылмайды, өйткені, КЭС күрделенеді және оларды қолданудағы шығындар мен бағасы жоғарлайды.
Күн коллектоыр.
Күн коллекторлары ыстық сумен қамтамасыз ету және жылыту жүйесінің аймақтарындағы жаңа технолгиялардың бірі болып табылады, ол күн энергиясын жылуға түрлендіріп отырады. Күн коллекторында келесідей негізгі элементтерден тұратын жиынтықтар бар:
* күн коллекторы;
* күн коллекторын бекітуге арналған тірек жүйесі;
* орнатылған жылу алмастырғыштары бар аккумулятор - бакы (АБ);
* циркуляциялық сорғыш;
* коллекторлы контурдың жылутасымалдағышының жылуының кеңейтілу компенсациясы үшін мембраналы бак;
* басқару блогы;
* температура датчиктері.
Күн коллекторларын басқару жүйелері келесідей функцияларды орындайды:
* коллектордағы температураның жоғарлауы кезіндегі, жылуды лақтыру жолымен, коллекторлардың қайнап кетуінен қорғау;
* температураның шектеулі мәніне дейін төмендеуі кезіндегі, гелио жүйеде жылу тасымалдағышының қыздырылуын қолдана отырып, коллекторлардың қатып қалуынан қорғау;
* аккумулятор бакын қайнап кетуден қорғау (егер де соңғысы максималды температураға жетсе, онда АБ жылу бойынша барлық операцияларды сөндіру);
* бірқалыпты қыздыру үшін, АБ сұйықтықтың рециркуляциясы, ол АБ жылуды жинақтауға мүмкіндік береді;
* егер де температура қолжетімді болса, АБ;
* циркуляциялық сорғыштардың шығындарын басқару, ол күн коллекторы мен АБ арасындағы температуралардың айырмашылығына байланысты болады, нәтижесінде, гелио жүйе тұрақты жұмыс жасайды, және де қажетті температураға уақыты қолжеткізіледі;
* индикация күн коллекторының жұмыс жасауының қазіргі таңдағы параметрлерін көрсетеді (КК);
* апат алдыңғы және апат кезіндегі хабарламаларды жіберу [5].
1.3 суретте күн коллектор жүйесінің гидравликалық схемасы көрсетілген [6]
Сурет 1.3 Күн коллекторының жүйесі
1 - коллектор; 2 - жылу аккумуляторының бакы; 3 - циркуляциялық сорғыш; 4 - контроллер (басқару блогы); 5 - температура датчиктері
Күн коллекторының шығысында контурдың жоғары жақтағы нүктесінде автоматты ауа шығарғыш-қақпақшасы орнатылады.
Геотермальды энергия.
Геотермальды энергия - бұл бу немесе ыстық су түріндегі қолжетімді энергия болып табылады. Геотермальды электр станциялары базалық жүктемені жабу үшін электрді өңдейтін, сенімді қорек көзі болып табылады. Геотермальды энергетиканың кемшіліктері оның жергілікті геологиялық параметрлерінің қолдану мүмкіндіктері болып табылады.
Адамның үй шаруашылық процессі кезінде, энергиялардың дәстүрлі түрлерін қолдану, сопуствующий жылу энергияларының айтарлықтай мәні шығындалады, ол төменгі температуралы жылу болып табылады, және де олардың қорлары көп болып келеді. Геотермальды энергия және жер асты сулардың энергиясы ретінде қарастырылуы мүмкін (грунтты, артезиандық). Қазақстанда қолданылатын қайта жаңғыртылған энергоресустарының удельды салмағы электрэнергиясының суммарлы өңделуі кезінде 0,2 %-дан аспайды.
Қайта жаңғыртылатын дәстүрлі емес өнімдерді қолдану ұйымдарының женімді жолы жылу сорғыштарын қолдану болып табылады. Геотермальды энергияларды жинақтаудан басқа грунтты жылуалмастырғыштары және де грунтты массивте жылу аккумуляциялау үшін қолданылады (немесе суықта). Жердің төмен потенциалды жылу энергиясының екі түрлі жүйесі көрсетілген: ашық және жабық жүйелер.
Ашық жүйелер: төмен потенциалды жылу энергиясының қорек көзі жылу сорғышарына тікелей берілетін, грунтты сулар болып табылады.
Жабық жүйелер: грунтты массивте орналасқан жылуалмастырғыштары, сол арқылы жылутасымалдағыш төмен температуралы грунтты өткізеді, содан кейін, грунттан жылу энергиясы бөлініп алынады және жылу сорғыштарының жойғыштығына ауыстырылады . 1.4 суретте ашық жүйе көрсетілген.
Сурет 1.4 Грунтты сулардың төмен потенциалды жылу энергиясын қолдануының ашықжүйесінің схемасы
Жүйені монтаждаудың бірінші деңгейінде сыртқы контур жасалып жатыр, онда грунтты суды жинау және оны сулықабатқа құюдың жүйесі бар. Жүйенің мұндай түрін жүзеге асыру үшін, суды жинау және құю үшін тереңдігі 40-50 м болатын скважиналарды бұрғалау ету қажет. Скважиналарды бір-бірінен 5-6 м арақашықтықта орналастырады.
Артықшылықтары:
* су астындағы скважиналарды бұрғалау ету бойынша жер жұмыстарына қатысты;
* бір жыл ішіндегі тұрақты температураны ұстану (7-10°С);
* сыртқы контур ұйымының бұл түрі жердің үлкен бөлігін ажет етпейді.
Кемшіліктері:
* тұздың құрамына және де салқындатылатын суға қатал талаптар қойылады. жойғыштың тиімді және ұзақ жұмыс жасауы үшін, суды тазалаудың күрделі жүйесін орнату және де оған үнемі қызмет жасау қажет;
* скважинді сорғыштардың жұмысы кезіндегі электрэнергиясының кететін шығындарының қажеттілігі;
* грунтты сулардың деңгейінің тұрақсыздығы;
* скважиналардың дұрыс орналасуы үшін грунтты сулардың жер асты ағындарын анықтау қажеттілігі [7].
Грунт - ылғалды грунтты аймақты қолдану, мінсіз грунтты суға жақын аймақтар болып табылады, бірақ та, кептірілген грунт - себеп болып табылмайды - ол тек контурдың ұзындығының үлкеюіне алып келеді [8].
Грунтты жылу алмастырғышының құбырларының орнатудың бірнеше схемасы бар: жылан, жазықтық және т.б түрінде. горизонтальды коллектордың укладка жасаудың дұрыс тәсілін таңдау үшін, аймақтың геометриясын және де грунттың жылу өткізгіштігін анықтау қажет [9]. 1.5 суретте горизонтальды грунтты жылу алмастырғыштарының түрлері көрсетілген.
Горизонтальды грунтты жылу алмастырғыш әдетте үйдің жанында бірнеше тереңдікте орнатылады. Бірақ та, горизонтальды грунтты жылу алмастырғыштарын қолдану аймақтың өлшемдерімен шектелген болып келеді.
Горизонтальды жылуалмастырғыштарымен жүйенің дұрыс функциялануы, тек жылуды алу үшін қолданылатын, күн сәулесінен жерге қажетті жылудың келіп түсуіне байланысты болады. Осыған орай, жылуалмастырғыштарының жоғары бөлігі күн сәулелерінің әсері тиюі қажет [10].
Сурет 1.5 - Горизонтальды грунтты жылуалмастырғыштарының түрлері
1 - тізбектеліп біріктірілген құбырлардың жылу алмастырғышы; 2 - параллельді біріктірілген құбырлардың жылуалмастырғышы; 3 - траншееде орналасқан горизонтальды коллектор; 4 - ілмек түріндегі жылу алмастырғыш; 5 - горизонтальды түрде орналасқан спираль түріндегі жылуалмастырғыш ( slinky деп аталатын коллектор); 6 - вертикаль орналасқан спираль түріндегі жылуалмастырғыш
Бір ілмектегі, геотермальды жылу сорғыштарының грунтты коллекторының құбыр ұзындығына шектеу қою мүмкіндігі (не более 600 м), өйткені, электрэнергиясының шығыны циркуляция шығынының сорғышына және жылу сорғыштарына кететін шығындар жоғарлайды. Грунт - су жылу сорғышы қажет жағдайда, грунтты коллектордың бірнеше ілмектерін жасайды.
1.6 суретте вертикальды грунтты коллектор көрсетілген.
Сурет 1.6 Вертикальды грунтты коллектор
Вертикальды грунтты коллекторлардың желісі бар, вертикальды грунтты коллектордың сыртқы контурын жасау үшін, тереңдгі 75-100 м болатын обсадных құбырсыз скважиналардың бірнеше саны бар. Әрбір скважинада цементті-песчанды араластырғышпен толтырылған, қажетті ұзындықтың зондты бар.
Сурет 1.7 Грунт температурасының жыл маусымына байланысты графигі
Қысқы маусымда геотермальды жылуды қолдану, әртүрлі саладағы өнеркәсіптік ұйымдар үшін энергиялардың әртүрлі түрлерін өңдеуді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Ветроэнергетикалық қондырғы.
Ветроэнергетикалық қондырғының басқару жүйесіне кіретіндер:
* контроллер - қорғаныс функциялары, турбинаның айналуы, лопастердің бұрылысы және т.б сияқты, жел қондырғыларының процесстерін басқарады;
* датчиктер: жылдамдықтар, желдің бағыттары, тахометр.
Басқару жүйесі валдың айналу жылдамдығының, желдің бағытының, датчиктердегі желдің жылдамдықтары туралы мәліметтер жиынтығын жүзеге асыра отырып, тиімді және қауіпсіз жұмысын қамтамасыз етеді. Жел ағындарының шарттарына байланысты келесідей болады:
* шабуыл бұрыштарының динамикалық өзгерістері;
* жел дөңгелектерінің айналу жылдамдығының динамикалық реттегішімен желдің жылдамдығы мен жүктемесіне байланысты (жұмыс жасаудың тиімді режимін таңдайды);
* жел генераторының магнитті жанасуының тиімді реттегіші [12].
Лопаст бұрыштарын және бағытын басқара отырып, басқару жүйесі жел генераторын қажетті деңгейде ұстанады, мысалы, 1500 обмин. Сондай-ақ, пропеллерді басқару қатты жел кезінде қорғаныс функциясы болып табылады.
1.8 суретте басқару жүйесінің схемасы көрсетілген [12].
Сурет 1.8 Басқару жүйесінің принципиальды схемасы
МикроГЭС.
МикроГЭС келесілерден тұрады:
* энергоблок (электрлік генераторды іске қосады);
* басқару блогы;
* балластты жүктеменің реттегіші.
Микро ГЭС турбинаның айналу жылдамдығын генератор электрді стандартты сапада өңдеуі үшін үнемі ұстануы қажет, ол үшін басқару жүйесі су ағынының жылдамдығын бақылайды, жәнеде бағыттаушы апаратураның көмегі арқылы су ағының реттейді (мысалы, оның күректерінің жағдайының өзгеруіболлуы табылады).
Микро ГЭС САУ келесідей болады:
* Микро ГЭС жұмыс жасауының параметрлерін бақылау;
* Генераторлардың қайта жаңғыртылуының автоматты реттелуі (ГҚА);
* Қуаттың тиімді таңдалуы үшін, бағытталушы қақпақшаның басқарылуы;
* Іске қосуды және тоқтатуды автоматты түрде жүзеге асыра отырып, дистанциялық басқару;
* Бақылау, қорғау және де ескерту сигнализациясы;
* Балластты жүктемені басқару [13].
1.9 суретте балластты жүктемені қолданудың схемасы көрсетілген [14].
Сурет 1.9 Балластты жүктемені қолданудың схемасы
Балластты жүктемені басқару стабилизация жүйесінің күрделі электромеханикалық қондырғыларын қолданбай, турбинаның айналу жиілігін тұрақтандыруға мүмкіндік береді. Жүктеменің реттегіштері тұрақты ағын кезінде немесе ағынның жылдамдығының өзгеруі кезінде тұтынушы жүктемесінің өзгеруіне байланысты, балластты жүктемені өшіреді және де іске қосады.
Реттегіштің мұндай жүйесінде, жоғары жылдамдылық бар, ол электр қорек көзінің шығыс кернеуінің сапасына әсер етеді [14].
1.2 Тұрғын-үй бөлмелерін жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйелері
Жарықпен қамтамасыз етудің жианқталған жүйесінде энергияның әртүрлі қорек көздерінің кешендері бар (теплогенераторлар, қайта жаңғыртылатын қорек көздері және қондырғылар, екінші деңгейлі энергоресурстар (ЕЭР)).
Мұндай жүйелердің экономикалық және энергетикалық сипаттамалары жылу тұтынудың параметрлеріне, өндірістеріне және де жылу энергиясының ішкі жүйесінен алынатын бағаға байланысты болады (жылу тұтыну графигі және де температура көрсеткіштері).
Жұмыс жасауда авторлар [15] тұрғын-үй шаруашылығында жинақталған жүйелерді қолдану берілген жүйелердің тиімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді. Мүздатқыш жүктемесі, ФЭТ-когенерациясының комбинирленген жүйесі абсорбциялы мұздатқыш көлігі арқылы біріктіріледі, ол когенерация блогынан өнделген жылуды қолданады. Гибридті қондырғының жұмыс жасауындағы жұмысқа қабілеттілігін тексеру үшін, PVTOM (PV-trigenerationoptimizationmodel) в CHREM (CanadianHybridResidentialEnd-UseEn ergyandEmissionsModel) орнатылған, нәтижелермен сәйкес авторлар сандық модельдеу қолданылған. Берілген жұмыста PVTOM жанармайды қолданудағы тиімділігін бағалау үшін және қарапайым жүйелермен салыстырғандағы ФЭТ-тригенерациясы және де ФЭТ-когенерациясы гибридтерінен булы газдардың лақтыруының қысқартулары жүзеге асырылады. 1.10 суретте энергиямен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің ағымдары көрсетілген.
Сурет 1.10 ФЭТ когенерациясының комбинирленген жүйесінің энергия ағымдары
Жұмыс барысында авторлар булы газдардың кішіреюі бойынша және де энергияның дәстүрлі өнімдеріне айтарлықтай мәнін қоюды жүзеге асыруда. Энергияның, жел, күн, гидроэнергетика және т.б қайта жаңғыртылатын қорек көздері экологиялық түрде таза және де кең қолданыс табу үшін потенциалы бар. Энергияның бұл қайта жаңғыртылатын қорек көздерінде басқа да резервті қондырғыларымен гибридті жүйені қалыптастыру үшін үнемді, эклогиялық түрде таза және сенімді энергиямен қамтамасыз ету мүмкіндігі бар. Гибридті жүйелерді жобалаудағы басты мәселе қажетті өлшемдегі және қуаттағы қажетті жабдықтың таңдалуына негізделуі болып табылады. Берілген жұмыста оларды жобалау үшін бағдарламалық қамсыздандырылу және жинақталған жүйелердің әртүрлі түрлері көрсетілген және де қарастырылған. Олардың ішінде HOMER қайта жаңғыртылатын энергияның қорек көздерінің жасалған Ұлттық лабораториясы, США, The Hybrid Power System Simulation Model (HYBRID2), The General Algebraic Modeling System (GAMS), Optimization of Renewable Intermittent Energies with Hydrogen for Autonomous Electrification (ORIENTE), Opt Quest, LINDO, WDILOG2, Dividing Rectangles (DIRECT), Determining Optimum Integration of RES (DOIRES), Simulation of Photovoltaic Energy Systems (SimPhoSys), Geo-Spatial Planner for Energy Investment Strategies (GSPEIS), Grid-connected Renewable Hybrid Systems Optimization (GRHYSO), және H2RES бағдарламалары сияқты алгоритмнің жұмыстары түсіндіріледі. Қорытындысында авторлар жинақталған энергожүйелердіңжасалуын және оптимизациясын ұсынады.
Берілген жұмыста [17] энергияның қайта жаңғыртылатын қорек көздерін тригенерациялық жүйелердегі технологияялық ресурстардың интеграция потенциалы бағаланады. Интеграцияланған тригенерациялық жүйе теңіздегі нысанды электрмен, жылумен және салқынмен қамтамасыз ету қажет. Құрамына микро турбиналар, фотоэлектрлік панельдер, Стрилингтің күн қондырғысы, жанармай элементтерінің жүйесі, биомасса генераторы және де абсорбциялы салқындату жүйесі кіретін бірнеше жүйелер ұсынылған. Пикті жүктемелерді жабу үшін 20% - 40%-ға дейінгі үштүрлі схема келтірілген. Нәтижелер, барлық үш жүйенің алғашқы энергияның 20% үнемділігін қамтамасыз ететінін көрсеттті. Одан басқа, жүйелері 40 % - ға дейін қысқартылды.
ИТГС негізгі элементтері:
Микро турбина: ИТГСядросы, абсорбциялық мұздатқыш көліктерінің жетегіне бағытталатын, электрэнергиясын және де жылуды өндіруге арналған.
Абсорбциялы мұздатқыш көлігі (АМК): суықты өндіру үшін микро турбина арқылы жылуды қолданады. АМК жылу жетегімен механикалық аналогтарға қарағанда, 0,76 қатарының төменгі КОП, төменгі КПД бар.
Биомассаны қолдану арқылы когенерациялық қондырғы: когенерациялық қондырғыны древесные щепы қолданады және электр және жылудың энергиясының жетіспеушілігін жабу үшін жұмыс жасайды.
Фотоэлектрлік панель (ФЭТ): күн радияциясын қолдану арқылы тек электр энергиясын өндіреді. ФЭТ қуаты 230 Вт алғашқы модульдер бар. ФЭТ жалпы қуатын қосымша модульдерді тізбектеп немесе параллельді жалғау арқылы ұлғайтуға болады.
Стирлингтің күн қондырғысы (СКҚ): қуаты 23 кВт болатын қондырғы бар. Ол жылуды және электрді өндіру үшін когенерациялық қондырғыда қолданылатын күн энергиясын механикалық энергияға түрлендіреді.
Жанармай элементтерінің жүйесі (ТЭЖ): бұл қатты оксидті жанармай элементтерінен (ТОТЭ), электролизерден және сақтау үшін сутегі жүйелерінен тұрады.
Жүйе сутегінің көп мөлшері кезінде электрдің жетіспеушілігі жағдайында қолданылады. ИТС артық электрлік энергиялары сутегіні алу үшін электролизерге бағытталады.
Механикалық тоңазытқыш көлігі: суықты өндіру үшін электр энергиясын қолданады. Ереже бойынша, АХМ қарағанда үлкен КОР бар, және де жылудың жетіспеушілігі кезінде қолданылады. КОР 4,3 қатардағы механикалық мұздатқыш көлігі.
Қосалқы котел: АХМ үшін жылудың қосымша қорек көзі және қозғалтқыштың жылыту жүктемесі. Қатардың тиімділігі 80%.
Қосымша дәстүрлі емес энергияның қорек көздерін, әсіресе енгізуәртүрлі комбинирленген энергетикалық жүйені жасауға мүмкіндік береді, ол өз кезегінде әртүрлі энергетикалық портфолионың интеграциясы және диверсификациясы есебінен энергетикалық қауіпсіздікке қолжеткізу үшін, болашағы бар стратегия болып табылады. 1.1 кестеде топливаның бірнеше түрі және де жинақталған энергетикалық жүйлердің өнімдері көрсетілген.
1.12 суретте көрсетілген. Ядролық реактор немесе басқа да генератор болатын жылудың негізгі қорек көзі болып табылады. Электр екі қосымша қондырғы арқылы өңделеді, ол электрэнергиясын алудың дәстүрлі қорек көздері (ЭДҚ) және . Осы үш қондырғылар оператор арқылы сұратылатын энергия жүйесінің қажеттіліктерне сәйкес электрэнергиясын генерациялайды. Электрэнергиясының мұндай біріктірілген өндірісі жүйесінің бірініші өнімі болып табылады. Екінші өндірісі, ол химиялық өнімдер (мысалы, метанол), оны көмірқышқыл газының қорек көздерін қолдану арқылы алады (мысалы, ПГ (табиғи газ)). ХЗК (химиялық заводтың кешені) жылудың қосалқы өнімдерінен тұрады (ЖҚӨ), жылуалмастырғыш элементінен (ЖЭ), және де химиялықзавод кешенінің және ЖҚӨ жұмыс жасауы үшін көмірқышқыл газдарының қорек көздерінен тұрады.
Қорытындысында авторлар нақты қолдану барысында, қоршаған ортаға әсер етудің және шығындарды азайту үшін, сондай-ақ, үнемділікті жоғарлату үшін оптимацияланған комбинация болып табылатынын айтады. Жұмыс жасау кезінде жылумен қамтамасыз етудегі комбинирленген жүйенің жобалау мысалдары мен түсіндірулері келтірілген. 1.13 суретте гидравликалық монтажды схемасы көрсетілген. Араластырғышсыз бір жылыту контуры, қоспасы бар екі жылыту контуры (олардың бірі - төмен температуралы жылыту), гелиоқондырғыны қолдану арқылы ыстық суды дайындау, жылыту контурының буферлі сыйымдылығы, сыртқы жылу генераторы (бивалентті-параллельді режим), салқындату функциясы және де бассейн.
Сурет 1.11 Viessman жинақталған жүйесінің гидравликалық мотаждалу схемасы
1.3 Сымсыз технологиялар
Энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйені жасау және оны автоматизациялау реттелетін параметрлер туралы ақпараттарды жинау үшін (бөлменің температурасы, көшедегі температура, күн радияциясы және т.б) және энергия ағындарын басқару үшін орындаушы қондырғылары (реттеуші қақпақшалар, қайта іске қосқыштар, электр жетектерін жиілікті басқару қондырғысы және т.б) ұсынады. Мұндай жағдайда, АБЖ-ң функционалды элементтерімен басқарушы контроллерінің байланыс жүйесінің ұйымы туралы берілгендер актуальды болып келеді. Сондықтан да, АБЖ-де дәстүрлі сымдыжүйелерін қолдану күрделі және де қымбатқа түсуі мүмкін. Сымды жүйелерді қолдану келесі жағдайларда күрделенуі мүмкін:
* Кабельді жұмыстарды жүргізуге рұқсаттың жоқтығы;
* Мәліметтер берілісінің жоғары жылдамдықтағы қажеттіліктің жоқтығы;
* материалдарға және монтаждау жұмыстарына кететін аз шығындар қажеттіліктер;
* жүйенің тез кеңейтілуінің қажеттілігінің пайда болуы;
* кішігірім ақпараттар көлемінің берілісі.
Қазіргі таңдағы, тиіміді шешімдер сымсыз технологияларды қолдану болып табылады.
Сымсыз технологиялар - бұл нақты нысандар арасындағы арақашықтықта мәліметтерді қабылдапжіберу үшін қызмет ететін, ақпараттық технологиялардың салаларының бірі болып табылады. Мәліметтердің берілісі үшін радиотолқындар, инфрақызыл сәулелендірулер немесе оптикалық сәулелендірулер қолданылуы мүмкін. Қазіргі таңда, сымсыз технологиялардың көптеген түрлері бар, сонын ішіндегі бізге белгілісі Wi-Fi, WiMAX немесе Bluetooth. Көрсетілген технологиялардың әрқайсысында, қолдану ортасында анықталатын, сипаттамалары бар.
Автоматты басқарудың сымсыз жүйелері (АБЖ)
Қазіргі таңда, сымсыз технологиялары тек мәліметтерді жинау және мониторинг ортасында ғана емес, сондай-ақ, басқару ортасында да кең қолданыс тапқан. Сымсыз технологияларды қолдану - мекемелерді, үйлерді, офистерді, өндірістік нысандарды және де кішігірім энергетика нысандарын басқарудағы автоматтандырылған жүйесінің дамуында болашаққа бағытталған.
Автоматты басқарудың сымсыз жүйесін сымды жүйелермен салыстырғанда артықшылықтары көп болады. Сымсыз жүйені монтаждау әдетте арзан болып келеді, және де оның архитектурасының сәйкестігі көп болады. Одан басқа, сымсыз технологиялар шикізат материалдарының аз көлемін талап етеді.
Сымсыз АБЖ-де мәліметтерді жіберу анықталған жиілік бойынша радиоарналар (РА) арқылы жүзеге асырылады. Сымсыз технологияның түріне байланысты (стандартына) мәліметтер берілісінің әртүрлі жиіліктері қолданылады. Сымсыз технологияны қолданудағы басқару жүйесінің схемасы 1.14 суретте көрсетілген.
РК - радиоарна; РС - радиосигнал; ОУ - басқару нысаны
Сурет 1.14 - Сымсыз басқарудың құрылымдық схемасы
сымсыз АБЖ-ң негізгі артықшылықтары [19]:
* өткізгіш аналогтарымен салыстырғандағы бағасының төмендігі;
* монтаждауға кететін уақытты қысқарту;
* өткізгіштерге үнемдеу;
* құрылыс конструкцияларының араласуысыз жүйенің монтаждалуы;
* электрді үнемдеу;
* жүйенің тез кеңейтілу мүмкіндігі.
Бағасының төмендігі, сымсыз датчиктерсөндірушілер және орныдаушы қондырғылар жүйенің монтаждалуына кететін шығынды 50%-ға дейін төмендетуге мүмкіндік береді және сымды жүйелердің модификация және даму мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді.
Ондаған сымсыз модульдерді, өшірушілерді, датчиктерді, орындаушы механизмдерді және т.б орнату мен монтаждау аз уақытты алады, сондай-ақ, барлық жүйені монтаждау бір сағаттан аса уақытты алады.
Автор жұмысының ойы бойынша, сымсыз жүйелердің артықшылықтарының бірі кабельдердің өткізгіштеріндегі және де қабырғаларды бұрғалаудағы қажеттіліктер болып табылады [20]. Яғни, сымсыз модульдер мен өшірулерді монтаждау жөнделген бөлмелерде және мекеменің құрылыс конструкцияларының араласуынсыз жасауға болады.
Көптеген сымсыз жүйелер өздерінің жұмысы үшін электр өнімін көптеп тұтынбайды, немесе ұзақ уақыт бойы батарейкамен жұмыс жасайды. қазіргі таңда, қоршаған орта арқылы өндірілетін сымсыз технологиялар бар.
Жүйенің кеңейтілу мүмкіндіктері - сондай-ақ, маңызды сұрақтардың бірі болып табылады. Басқарудың сымсыз жүйелері элементтердің біреуін қоса отырып, олардың функцияларының санын кеңейтеді.
Сымсыз АБЖ-ң кемшіліктерінің бірі байланыс сапасының радиокедергілерге тәуелділігі болып табылады.
Айтарлықтай, көптеген сымсыз шешулерде басты кемшіліктері - радиосигналдың ауа райы және радиокедергілері кезінде өтетін байланыстары болып табылады. Яғни, барлық жүйелер қатты электрмагнитті кедергі шарттары кезінде, тұрақтылық және сенімділік жұмыстарын атқара алмайды. Бірақ та, бұл факторлардың әсер етуін жобалау кезеңінде алып тастауға болады.
Интеллектуалды мекеменің автоматизация жүйесін жасау үшін дұрыс шешім гибридті архитектурасы бар жүйе болып табылады, мұндағы сымсыз байланыс сымды байланысты толықтырып отырады. Мұндай жүйелердегі сымсыз технологиялар жүйенің қауіпсіздік және сенімділік деңгейінің төмендеуіне алып келмей, өзінің үнемділігін және тиімділігін көрсете алады. Қолданылатын технологиялар кеңінен қолданылатын ашық стандарттарға негізделген болып келеді. [21, 22].
Сымды жүйелер кеңінен таралған және де онда функционалды мүмкіндіктер, сондай-ақ, жоғары сенімділіктер бар. Бірақ та, мұндай жүйенің айтарлықтай кемшіліктері, тек соғылып жатқан нысанға ғана орнатуға болатынында. Осы кезде, ескеретін жайт, басқарушы кабельдерінің жүздеген метр өткізгіштігінің бағасы толығымен барлық жүйені алғандағы айтарлықтай бөлігін қамтиды. Бұдан басқа да, желінің айналу иілгіштігі және де кабельдердің толық өткізгіштігінен кейн өткізгіш жүйесінің толықтырулары шектелген болып келеді.
Сымсыз жүйелер реттеуде өте иілгіштік болып келеді және де дайын нысанда минималды құрылыспен орнатылу мүмкіндігі бар, сондай-ақ, сымды жүйелердің көптеген кемшіліктерінен жойылған.
Гибридті жүйелерде сымсыздардың иілгіштігімен сымды жүйелердің сенімділігі және тұрақтылығы бар, сондай-ақ, оның бағасы да тиімді болып келеді. Әртүрлі жаңа заманғы технологиялардың тек тиімді сәйкестігі автоматиканың сапалы және сенімді гибридті жүйесін алуға мүмкіндік береді.
Сымсыз технологияларды таңдау
Автоматты басқарудың сымсыз жүйесін (АБСЖ) жасау кезінде маңызды аспект сымсыз технологияны таңдау болып табылады.
Энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйесінің (ЭҚКЖ) жобалану берілгендерінің бірі үлкен және кішігірім бизнес ұйымдарының, рекреациялық аймақтардың, ауыл шаруашылығының өндірістік нысандары тұрақты және сенімді қамтамасыз ету болып табылады. Осыған байланысты, сымсыз технологиялардың әртүрлі түрлерін қолданудағы келесідей аймақтарын көреміз:
* үй автоматизациясы (Ақылды үй);
* өндірістік автоматизация
әдебиеттік қорек көздерінің анализдері негізінде ақылды үйді жасау жүйесінде сымсыз технологиялардың салыстырмалы кестесі жасалған болатын. 1.2 кестеде негізгі сипаттамалары, сондай-ақ, сымсыз технологиялардың артықшылықтары мен кемшіліктері көрсетілген.
Өндірістік автоматиканың жүйесінде сымсыз технологияларды ұтымды енгізу үшін ISA (InternationalSocietyofAutomation), IEC (InternationalElectrotechnicalCommi ssion), ODVA (OpenDeviceVendorAssociation), EPSG (EthernetPowerlinkSpecificationGrou p) стандарттарымен анықталған мұндай жүйелердің ерекшеліктері мен кемшіліктерін тексеру қажет [23].
Өндірістік қолданудың желілері үшін сымсыз сенсорлы технологияларды таңдау кезінде ескеретін жайттар:
* аймақтық деңгейдегі мәліметтердің берілу жылдамдығы;
* жоғары сыйымдылықтағы электр өнімінің автономды қорек көздерін қолдану мүмкіндіктері;
* байланыстардың артықшылықтарын қамтамасыз ететін, радиожеліні жасаудағы топологиясы, сондай-ақ, желінің өзін өзі реттеу мүмкіндігі; ол радиожелінің сенімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді.
Мұндай талаптарға келесідей сымсыз технологиялар сәйкес келеді:
LR PAN (LowRatePersonalAreaNetwork) - төмен жылдамдықты дербес желілер;
* Wi-Fi - Wireless LAN локальды сымсыз желілердің ұйымы үшін арналған, кең жолақты радиобайланыс технологиясы;
* ZigBee - көп арналы басқарудың жүйелері үшін арналған және энергияны төмен тұтынушылықпен ерекшелінетін, сымсыз байланыстың ашық стандарты болып табылады;
* Wireless HART (HighwayAddressableRemoteTransducer Protocol) - технологиялық процесстердің автоматизациясына арналған, буынды желілер үшін сымсыз коммуникациялы протокол.
IEEE 802.15.4 LR PAN стандарты аз энергия тұтынушылықпен төмен жылдамдықты дербес желілер үшін, 2003 жылы жасалған. Бұл стандарт мәліметтердің 250 кбитс дейін алмасуының физикалық және арналы деңгейлерімен түсіндіріледі, және де жұлдыз, нүкте-нүкте, mesh желілерінің топологиясын ұстанады. Бұл стандарт мәліметтердің алмасуы кезіндегі көптеген сымсыз сенсорлы желілердің негізін қалаушы болып табылады. Сондай-ақ, бірінші кезекте бұл стандарт өндірістік автоматиканың желілерінде сұранысқа ие болуы мүмкін, өйткені, ТПБАЖ аймақтық шиналары ереже бойынша төмен жылдамдықты болып келеді .
Өндірістік автоматиканың жүйелерін сымсыз технологиялардың кеңінен таралған түрі Wi-Fi болып табылады. Wi-Fi технологиясын жоғары жылдамдықты стандартпен ұсынылған, кез келген ақпаратты жіберуге арналған, транспортты орта ретінде (802.11b,g), hot-spot түріндегі базалық станциялар, әкімшілік-офистік түріндегі мекемелер орнатылған орындарда кеңінен қоладыналады.
Оның басты ерекшеліктері құрастыру принципінің қарапайымдылығы және сымсыз желідегі мобильдік абоненттің реттелуі болып табылады. Wi-Fi-технологиясы инфрақұрылымдық түріндегі өзі сымсыз реттелетін желіні жасауға мүмкіндік береді, яғни, мобильдік абоненттердіқосуға арналған қолжеткізудің сымсыз нүктелерімен нақты топологияны жасауды жүзеге асырады. Бірақ та, бұл технологияның кемшілігі болып табылады.
Қолжеткізу нүктелерімен ұялы Wi-Fi - желісінің келесі кемшіліктері аккумуляторлы батареяларының аз жұмыс жасау ұзақтығы және де EIRP жоғары көрсеткіштері болып табылады (тиімді изотропты сәулелендіретін қуат). Сондықтан да, IEEE802.11 стандартында ұялы байланыстың портативті қондырғыларымен Wi-Fi модульдерін қолдану кезінде жұмыста белгіленгендей энергияны үнемдейтін режим қрастырылған болатын .
Өндірістік автоматизация жүйелерінде Wi-Fi, және Bluetooth екі технологиялары да қолданылуы мүмкін, бірақ та, өндірістік, үй және коммерциялық автоматика жүйелеріндегі дербес сымсыз ақпаратты желілеріне негізделген арнайы стандарттар бар. Ол IEEE 802.15.4 (ZigBee) стандарты болып табылады. ZigBee жылдамдықтардың өндірістік автоматизациясының жүйелері үшін жұмыс жасайтын және де сигналдың берілісінің үлкен ұзақтығын, төменэнергия тұтынушылықты, мәліметтердің сенімдіжәне қауіпсіз берілуін қамтамасыз ететін дербес радиожелісі бар (бөлме ішінде 90 м-ге дейін және сымсыз узелдар арасындағы тікелей көрсетілім аймағында 3 км-ге дейін) .
ZigBee технологиясының мақсаты берілгендердің бірқатар шешіміне бекітілген, өзі әрекет ететін mesh - желісінің ұйымына негізделген. Технология өндірістік бақылау жүйелерінде, орнатылған датчиктерде, мәліметтердің мониторингінде және жиналуында, бұғаттау кезіндегі хабарлауда, апаттық жағдайларда, құрылыс пен үй автоматизациясында және т.б қолданылуы мүмкін.
Автор жұмыс барысында ZigBee технологиясының өндірісінде келесідей артықшылықтарды көрсетеді [26]
* ZigBee желісі интеллектуалды датчиктерден ақпараттарды жинау және де өңдеу кезіндегі басқарудың орнықтандырылған жүйелерінде қолдануға бағытталған, мұнда энергияны және процессорлық ресурстарды минималды түрде тұтыну оңтайлы болып табылады;
* күрделі топологияның ұстанымымен, өзі ретке келтірілетін желілерді қамтамсыз етеді, онда хабарламаның маршруты қондырғының іске қосылған, не өшірілген немесе жұмыс жасап тұрған сандарымен ғана анықталмай, сондай-ақ, апаратты деңгейде автоматты түрде анықталатын олардың арасындағы байланыс сапасымен де қамтамасыз етіледі;
* жүйенің тездетіп орнықтандырылуын қамтамасыз етеді - қорек көзін узелге бергеннен кейін, буынның жұмысына немесе группасына автоматты түрде енгізу;
* жеке узелдерде өшіруістен шығуы кезінде ақпараттардың беріліснің өзі ретке келтіру есебінен мәліметтердің берілісінің және желінің жоғары сенімділігін кепілдендіреді;
* желіге санкцияланбаған қолжетімділік мүмкіндігін жоя отырып, AES - 128 хабарламасының шифрациясын орнатылған апаратты механизмдерін ұстанады.
Сымсыз технологияның басты артықшылықтары, күрделі түрлендіргіш техникасына қызмет жасау үшін ыңғайлы пульттарды жасау мүмкіндігі болып табылады, олар желіге немесе нысанға қосылудықажет етпейді, және де жабдықтың гальваникалық бөлігін қамтамасыз етеді. Бұл бағыттағы ғылыми зерттеулер қазіргі таңда, ғылыми орталықтардың қасындажүргізіледі:
* электроника электротехникасының инженерлер интституты
* (InstituteofElectricalandElectronic sEngineers, IEEE, США);
* NTS - Advanced Technology ;
* China Electronics Standardization Institute (CESI) ;
* Орнатылған Жүйелердің Бағдарламалық Қамсыздандырудың Технологияларына Оқыту Орталығы, РоссияФедерациясы .
Тағы бір болашақтағы сымсыз технологиялардың бірі - Wireless HART болып табылады,ол HART құрамының фонды арқылы 2004 жылы жасала бастады [31]. Wireless HARTстандарты HART v.7 сымды протоколының өңделуі кезінде пайда болды, сондай-ақ, онда HART және ModBus - RTU өндірістік өткізгіш протоколдарымен сәйкес келетін, жоғары деңгейдегі протоколдар бар. Сондықтан да, WirelessHart сымсыз сенсорлы желілерін HART және ModBus - RTU шиналарына, және де IndustrialEthernet іске қосу мүмкіндіктері бар. Сондай-ақ, негізін қалаушылар WirelessHART стандартымен ұстанатын, жәшікті архитектураны қолдану кезінде, радиоберілістердің энергия тұтынушылығының максималды тиімділігіне қолжеткізді. Бұл көрсеткіш сымсыз аймақтық қондырғыларды жасау кезіндегі негізгілердің бірі болып табылады. Emerson компаниясының көмегі арқылы жасалған, WirelessHART желісінің жәшікті архитектура шарттарындағы батареяның жарамдылық мерзімі 10 жылға дейін жетеді.
WirelessHart технологиясының кемшіліктеріне HART және ModBus өндірістік шиналардың ұстанымын жатқызуға болады. Сонын нәтижесінде, басты мәселе Fieldbus, Profibus, Hartи және т.б ТПБАЖ өндірістік желілерінде кеңінен қолданылатын сәйкестігін қамтамасыз ету кезінде бірдей стандартын жасау болып табылады. Бұл стандарт соңғы өлшегіш қондырғыларының орнатылуын жеңілдетуге және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Мемлекеттің жанармай - энергетикалық ресурстарындағы тұтынушылықтың жыл сайынғы өсу шарттарында, жанармайдың дәстүрлі түрлерінде, энергоресурстардың жыл сайынғы бағасының өсуі, сондай-ақ, экологиялық жағдайдың төмендеуі, энергияның дәстүрлі емес қорек көздерін қолданудағы актуальды сұрақ болып тұр.
Қазақстанда тек органикалық жанармайдың қорлары ғана емес, сондай-ақ, энергияның дәстүрлі емес қайта жаңғыртылатын қорек көздерінің айтарлықтай қорлары бар (күн, жел, гидравликалық, геотермальды, биомасса энергиясы және басқа да альтернативті энергетикасы). Дегенмен, Қазақстанда мемлекеттің барлық жанармай-энергетикалық ресурстарының көлемі 30-дан асып кететін болғандықтан күн энергетикасының потенциалы мәліметтер бойынша 2,5 млрд кВтс бағаланады.
Бірақ та, мұндай ерекшеліктеріне байланысты, энергия қорек көзінің бұл түрі тұтынушылардың сенімді энергиямен қамтамасыз етуді жүзеге асырады. Мұндай жағдайдағы тиімді шешім бірнеше түріндегі жинақталған электрқондырғыларын қолдану болып табылады.
Негізінде энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйесінің дамуы маңызды мәселерді шешуге мүмкіндік береді, нақтырақ:
Автономды энергия нысанын жасау мүмкіндігі кезінде энергиямен қамтамасыз ету үшін энергияның барлық қорек көздерін тиімді қолдану;
Негізінде бірнеше энергия қондырғыларының кешенді жұмысының өндірістік процесстің келісулерін және тұтынылатын энергияны қамтамасыз ету;
Қолдану арқылы, дәстүрлі энергоресурстарын тұтынудағы шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді;
Осындай қондырғылардың жұмыс жасауы кезіндегі экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету.
Жаңа заманғы ақпараттық технологиялардың беріліс және болашақты бағыттарының бірі сымсыз технологиялар болып табылады, олар телекоммуникация аймағында ғана кеңінен қолданылмай, сондай-ақ, басқару және мониторинг жүйелерінде де кеңінен қолданылады.
Өнеркәсіптің көптеген салаларында, энергия ағымдарын басқару жүйелерінде, ауыл шаруашылығында орнықтандырылған нысандарды басқарудың тұрақты жүйесін жасау және де оларды жалпы желіге біріктіру болып табылады. Қазіргі таңда, мұндай ұқсастықтар барлық мемлекетте бақыланады және де мәліметтер берілісіндегі сымсыз технологияны дамытуға негізделген, соның нәтижесінде, сымсыз технологияларды қолдану сымды желілерді орнатуға қарағанда, қаражат пен уақытты айтарлықтай үнемдеуге мүмкіндік береді.
Берілген жұмыстың мақсаты тұрғын-үй бөлмелерін жарықпен және де жылумен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйенің автоматты басқаруының сымсыз жүйелерін зерттеу және жүзеге асыру болып табылады.
Қойылған мақсатқа қолжеткізу үшін келесідей берілгендерді шешу қажет:
1) базасында жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің аналитикалық көрсетілімін жүргізу;
2) мәліметтердің сымсыз берілуінің берілгендерін зерттеу, сымсыз технологияларды түсіну және де жасалып жатқан лайықтысын таңдау қажет;
3) тұрғын-үй бөлмелерінің автоматты басқаруының сымсыз жүйелерін жасау:
* жылумен қамтамасыз етудің гидравликалық схемасын;
* электрмен қамтамасыз етудің функционалды схемасын;
* жабдықтың таңдалымын жүргізу;
* тиімді басқарудың берілгендерін шешу, ол жанармайдың шығындарын азайту мақсатымен, энергия өнімдерінің жүктеме деңгейін тиімді басқарады;
* жұмыс жасау кезіндегі, қысқы және де жазға маусымда сымсыз АБЖ жұмысының алгоритмдерін жасау;
* Сымсыз АБЖ үшін ПО жасау.
1 Жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесі
1.1 Жарықпен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйе үшін энергияның қайта жаңғыртылатын өнімдері
Энергияның дәстүрлі емес қайта жаңғыртылуы (ЭДҚЖ) - бұл экологиялық тазалықпен, жоғары қауіпсіздікпен сипатталатын энергияның қорек көзі болып табылады, ал олардың ресурстары энергияны тұтынушылықта бірнеше есе асып түседі. Қазіргі заманғы ғылым мен техниканың даму деңгейі, тұтынушыларды энергиямен қамтамасыз ету үшін тиімді қолдануға мүмкіндік береді.
Рөлі мен орны бүкіл әлемдегі жанармай-энергетикалық баланста белгілі болып келеді. Жердің тұрғындары қоршаған ортаның экологиялық жағдайының нашарлағанын және де жанармай ашаршылықты сезінуде. Мұндай жағдайда, адамдар сияқты таза энергияны қамтамасыз ететін, оперативті және тиімді жаңа қорек көздеріне ауысуы қажет. Бұл мәселелердің шешімдерімен келіспеген, көптеген мемлекеттің басшылары дамуына әсер ететін, сондай-ақ, онымен байланысты жобаларды инвестициялайтын әртүрлі заң жобаларын қабылдайды.
Қазіргі таңда, Қазақстанда дамуына көптеген үлес қосылуда. Сондықтан да, Энергияны үнемдеу заңына сәйкес, Қазақстан Республикасының энергияны үнемдеу политикасының принциптерінің бірі энергияның қайта жаңғыртылатын қорек көздерін кең қолдануды қамтамасыз ету болып табылады. Өз кезегінде заң алғашқы жанармай-энергетикалық ресурстарының шығындарын төмендетуді, альтернативалық жанармайларды, екінші деңгейдегі кеңінен қолдануды, және де қайта жаңғыртылатын шаруашылық айналымда қолдануды талап етеді. Бұл өндірісті өңдейтін өнеркәсіптің есебіне жалпы көлемде 39,6% өнеркәсіп ұйымы және электрэнергиясын орнықтандыруы тән болады, газ және су -33,1%, тау кең өндірісінің ұйымдары - 16,5%, басқа да мекемелер - 10,8%", сондай-ақ, Қазақстаннның өзен мен көлдерінің ластану шкаласы басты мәселе болып келеді.
Әрбір энергияның альтернативті қорек көздерінде (қайта жаңғыртылатын және де қайта жаңғыртылмайтын) тек артықшылықтар ғана емес, сондай-ақ кемшіліктері де бар. Күн энергиясының - бағасы жоғары болып келеді, жел энергиясында - желдің тұрақсыздығы, энергиялық ағындардың тұрақсыздығы және де географиялық орнықтандыруының біртекті еместігі болып табылады (тәулікті, маусымды, ауа райына байланысты). Сондықтан да, энергиямен қамтамасыз етудің сенімділігінде энергияның әртүрлі қорек көздерін біріктіретін, жинақталған жүйені қолдану ұсынылады, ол барлық кемшіліктерді жоя отырып, барлық жиынтықтардың артықшылықтарын қолдануға мүмкіндік береді.
Энергияның жарықпен қамтамасыз етуінің жинақталған жүйесі үшін негізгі қайта жаңғыртылатын қорек көздері - күн, жел энергиясы (микроГЭС),гидроэнергия және де геотермальды жылудан келетін энергия болып табылады.
Жел энергиясының маусым бойынша потенциалы күн радияциясының келіп түсуінен айырмашылығы болмағандықтан, ары қарай күнмен сәулелендірудің және геотермальды жылудың Қазақстандағы энергиямен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің негізгі қорек көзі ретінде қарастырамыз.
Тұтынушыларды энергияның әртүрлі түрлерімен қамтамасыз ету бойынша анализдер жүргіземіз: жазғы маусымда күн сәулесінің көмегі арқылы, ал қысқы маусымда жердің геотермальды жылуы арқылы жүзеге асырылады.
Қазақстанда білетініміздей күн энергиясының көптеген ресурстары бар. Мемлекетте күн энергиясын өңдеу мүмкіндігі жылына 2,5 млрд кВтч болып бағаланады. Күн көп түсетін аймақтарға Қазақстаннның 70% территориясы кіреді. Мұнда күн сәулесінің шығуы 2800 - 3000 сағатқа дейін тұтынылады, осы территорияға жылдық келетін күн радияциясы 19*1017 ккал құрайды, ол эквивалентті 270 млрд.т.у.т болып келеді[2].
Күн энергиялы технологиялары қолдануға жарамды электрэнергиясының (күн батареялары) және де Күннің жылу (күн коллекторлары) түріне ауысудың электрмагнитті сәулеленуінің алдын алады.
Күн электр станциясы
Күн электрстанциясы - бұл күн радиясын электр энергиясына түрлендіретін инженерлік жиынтық болып табылады. Күн радиясының түрлену тәсілдері әртүрлі болып келеді және де электрстанциясының құрылымына байланысты болады.
Күн батареясы - бұл өзара біріктірілген фотоэлектрлік түрлендіргіштер - күн энергиясын тұрақты электр тоғына түрлендіретін жартылай өткізгішті қондырғы болып табылады.
Жылутасымалдағышының материалын қыздыратын, күн коллекторларына қарағанда, фотоэлектрлік панельдер электрді қамтамасыз етеді.
Күн электрстанциясында келесідей артықшылықтар мен кемшіліктер бар.
Артықшылықтары:
* өнімнің жалпыға бірдей қолжетімділігі;
* энергияның эколоогиялық таза түрі.
* Кемшіліктері:
* Ауа райына және де тәулік уақытына байланысты;
* Энергияның аккумуляторындағы қажеттілік;
* Құрылымның жоғары бағасы;
* Шаңнан жоғары қабатты үнемі тазартып отыру қажеттілігі;
* Электрстанциясындағы атмосфераның қыздырылуы.
КЭС жүйесінде басты рольді максималды қуаттың таңдалым контроллер ойнайды, өйткені, ол электр энергиясының ағындарын басқарып отырады. Контроллер күн жүйесінің тиімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді, әсіресе, жағымсыз ауа райы кезінде, мысалы, қоршаған ортаның температурасының төмендігі, бұлттану және т.б сияқты.
Аккумулятор зарядының негізгі берілгендерінен басқа, контроллер келесідей шарттарды орындайды:
* Аккумуляторлардың толық зарядталуынан кейін күн панелін сөндіреді;
* Максималды қуатты бақылайды (MPPT - MaximumPowerPointTracking) ол заряд тоғын ұлғайта отырып, контроллердің жоғары кернеу алуына мүмкіндік береді. МРРТ функциясы күн жүйесіне 30% -дан асатын қуатты алуға мүмкіндік береді ;
* Күн панелі арқылы, түнгі уақытта аккумуляторлардың отырып қалуының алдын алады.
Сондай-ақ, контроллер жабдықтың қорғаныс функциясының қызметін атқарады:
* Күн панелінің, аккумуляторлардың және жүктемелердің іске қосудың дұрыс емес аумағы;
* Күн панелінің кірісіндегі қысқаша тұйықталу;
* Тұтынушы жүктемесіндегі қысқаша тұйықталу;
* Қайнап кету;
* Кірістегі кернеуден;
* Варистор толқындарынан (электронды предохранитель);
* Аккумуляторлар шынжырларының үзілуін.
Күн панелінің тиімділігі оның күнге байланысты орналасқан орнына тікелей байланысты болады. Сондықтан да, оны тиімді қолдану үшін, КЭС күнді бақылаудың автоматты жүйесімен жарықтандырылған, бұрылыс механизмі болуы мүмкін. Күнді бақылау жүйесінде күнге қатысты күн панеліне бағытталу үшін бақылау жүйесі бар.
Бұрылыс механизмдерінің екі түрі бар: бір осьті және екі остьті.
1.1 суретте бір және екі осьті бұрылыс механизмдері көрсетілген .
Сурет 1.1 Бір осьті және екі осьті күн қондырғылары
Бір осьті механизмдер жалғыз орталық осінің айналасындағы күн панелінің айналуына мүмкіндік береді. Екі осьті механизмдер күннің бұрылыс бұрышын бақылау отырып, күндерді бақылайды.
Күн панельдері үшін күнді бақылау жүйесі, күн артынша күн панелінің бұрылысы үшін бір актуатормен (бір ось бойынша қозғалу) немесе екі актуатор (екі ось бойынша қозғалу) арқылы басқару блогынан және де фотодетектордан тұрады .
1.2 суретте актуатор мен фотодетектордың өзара байланысы көрсетілген .
Сурет 1.2 Күнді бақылау жүйесінің схемасы
Мұндай жүйені үнемі қолдану экономикалық түрде негізделген болып табылмайды, өйткені, КЭС күрделенеді және оларды қолданудағы шығындар мен бағасы жоғарлайды.
Күн коллектоыр.
Күн коллекторлары ыстық сумен қамтамасыз ету және жылыту жүйесінің аймақтарындағы жаңа технолгиялардың бірі болып табылады, ол күн энергиясын жылуға түрлендіріп отырады. Күн коллекторында келесідей негізгі элементтерден тұратын жиынтықтар бар:
* күн коллекторы;
* күн коллекторын бекітуге арналған тірек жүйесі;
* орнатылған жылу алмастырғыштары бар аккумулятор - бакы (АБ);
* циркуляциялық сорғыш;
* коллекторлы контурдың жылутасымалдағышының жылуының кеңейтілу компенсациясы үшін мембраналы бак;
* басқару блогы;
* температура датчиктері.
Күн коллекторларын басқару жүйелері келесідей функцияларды орындайды:
* коллектордағы температураның жоғарлауы кезіндегі, жылуды лақтыру жолымен, коллекторлардың қайнап кетуінен қорғау;
* температураның шектеулі мәніне дейін төмендеуі кезіндегі, гелио жүйеде жылу тасымалдағышының қыздырылуын қолдана отырып, коллекторлардың қатып қалуынан қорғау;
* аккумулятор бакын қайнап кетуден қорғау (егер де соңғысы максималды температураға жетсе, онда АБ жылу бойынша барлық операцияларды сөндіру);
* бірқалыпты қыздыру үшін, АБ сұйықтықтың рециркуляциясы, ол АБ жылуды жинақтауға мүмкіндік береді;
* егер де температура қолжетімді болса, АБ;
* циркуляциялық сорғыштардың шығындарын басқару, ол күн коллекторы мен АБ арасындағы температуралардың айырмашылығына байланысты болады, нәтижесінде, гелио жүйе тұрақты жұмыс жасайды, және де қажетті температураға уақыты қолжеткізіледі;
* индикация күн коллекторының жұмыс жасауының қазіргі таңдағы параметрлерін көрсетеді (КК);
* апат алдыңғы және апат кезіндегі хабарламаларды жіберу [5].
1.3 суретте күн коллектор жүйесінің гидравликалық схемасы көрсетілген [6]
Сурет 1.3 Күн коллекторының жүйесі
1 - коллектор; 2 - жылу аккумуляторының бакы; 3 - циркуляциялық сорғыш; 4 - контроллер (басқару блогы); 5 - температура датчиктері
Күн коллекторының шығысында контурдың жоғары жақтағы нүктесінде автоматты ауа шығарғыш-қақпақшасы орнатылады.
Геотермальды энергия.
Геотермальды энергия - бұл бу немесе ыстық су түріндегі қолжетімді энергия болып табылады. Геотермальды электр станциялары базалық жүктемені жабу үшін электрді өңдейтін, сенімді қорек көзі болып табылады. Геотермальды энергетиканың кемшіліктері оның жергілікті геологиялық параметрлерінің қолдану мүмкіндіктері болып табылады.
Адамның үй шаруашылық процессі кезінде, энергиялардың дәстүрлі түрлерін қолдану, сопуствующий жылу энергияларының айтарлықтай мәні шығындалады, ол төменгі температуралы жылу болып табылады, және де олардың қорлары көп болып келеді. Геотермальды энергия және жер асты сулардың энергиясы ретінде қарастырылуы мүмкін (грунтты, артезиандық). Қазақстанда қолданылатын қайта жаңғыртылған энергоресустарының удельды салмағы электрэнергиясының суммарлы өңделуі кезінде 0,2 %-дан аспайды.
Қайта жаңғыртылатын дәстүрлі емес өнімдерді қолдану ұйымдарының женімді жолы жылу сорғыштарын қолдану болып табылады. Геотермальды энергияларды жинақтаудан басқа грунтты жылуалмастырғыштары және де грунтты массивте жылу аккумуляциялау үшін қолданылады (немесе суықта). Жердің төмен потенциалды жылу энергиясының екі түрлі жүйесі көрсетілген: ашық және жабық жүйелер.
Ашық жүйелер: төмен потенциалды жылу энергиясының қорек көзі жылу сорғышарына тікелей берілетін, грунтты сулар болып табылады.
Жабық жүйелер: грунтты массивте орналасқан жылуалмастырғыштары, сол арқылы жылутасымалдағыш төмен температуралы грунтты өткізеді, содан кейін, грунттан жылу энергиясы бөлініп алынады және жылу сорғыштарының жойғыштығына ауыстырылады . 1.4 суретте ашық жүйе көрсетілген.
Сурет 1.4 Грунтты сулардың төмен потенциалды жылу энергиясын қолдануының ашықжүйесінің схемасы
Жүйені монтаждаудың бірінші деңгейінде сыртқы контур жасалып жатыр, онда грунтты суды жинау және оны сулықабатқа құюдың жүйесі бар. Жүйенің мұндай түрін жүзеге асыру үшін, суды жинау және құю үшін тереңдігі 40-50 м болатын скважиналарды бұрғалау ету қажет. Скважиналарды бір-бірінен 5-6 м арақашықтықта орналастырады.
Артықшылықтары:
* су астындағы скважиналарды бұрғалау ету бойынша жер жұмыстарына қатысты;
* бір жыл ішіндегі тұрақты температураны ұстану (7-10°С);
* сыртқы контур ұйымының бұл түрі жердің үлкен бөлігін ажет етпейді.
Кемшіліктері:
* тұздың құрамына және де салқындатылатын суға қатал талаптар қойылады. жойғыштың тиімді және ұзақ жұмыс жасауы үшін, суды тазалаудың күрделі жүйесін орнату және де оған үнемі қызмет жасау қажет;
* скважинді сорғыштардың жұмысы кезіндегі электрэнергиясының кететін шығындарының қажеттілігі;
* грунтты сулардың деңгейінің тұрақсыздығы;
* скважиналардың дұрыс орналасуы үшін грунтты сулардың жер асты ағындарын анықтау қажеттілігі [7].
Грунт - ылғалды грунтты аймақты қолдану, мінсіз грунтты суға жақын аймақтар болып табылады, бірақ та, кептірілген грунт - себеп болып табылмайды - ол тек контурдың ұзындығының үлкеюіне алып келеді [8].
Грунтты жылу алмастырғышының құбырларының орнатудың бірнеше схемасы бар: жылан, жазықтық және т.б түрінде. горизонтальды коллектордың укладка жасаудың дұрыс тәсілін таңдау үшін, аймақтың геометриясын және де грунттың жылу өткізгіштігін анықтау қажет [9]. 1.5 суретте горизонтальды грунтты жылу алмастырғыштарының түрлері көрсетілген.
Горизонтальды грунтты жылу алмастырғыш әдетте үйдің жанында бірнеше тереңдікте орнатылады. Бірақ та, горизонтальды грунтты жылу алмастырғыштарын қолдану аймақтың өлшемдерімен шектелген болып келеді.
Горизонтальды жылуалмастырғыштарымен жүйенің дұрыс функциялануы, тек жылуды алу үшін қолданылатын, күн сәулесінен жерге қажетті жылудың келіп түсуіне байланысты болады. Осыған орай, жылуалмастырғыштарының жоғары бөлігі күн сәулелерінің әсері тиюі қажет [10].
Сурет 1.5 - Горизонтальды грунтты жылуалмастырғыштарының түрлері
1 - тізбектеліп біріктірілген құбырлардың жылу алмастырғышы; 2 - параллельді біріктірілген құбырлардың жылуалмастырғышы; 3 - траншееде орналасқан горизонтальды коллектор; 4 - ілмек түріндегі жылу алмастырғыш; 5 - горизонтальды түрде орналасқан спираль түріндегі жылуалмастырғыш ( slinky деп аталатын коллектор); 6 - вертикаль орналасқан спираль түріндегі жылуалмастырғыш
Бір ілмектегі, геотермальды жылу сорғыштарының грунтты коллекторының құбыр ұзындығына шектеу қою мүмкіндігі (не более 600 м), өйткені, электрэнергиясының шығыны циркуляция шығынының сорғышына және жылу сорғыштарына кететін шығындар жоғарлайды. Грунт - су жылу сорғышы қажет жағдайда, грунтты коллектордың бірнеше ілмектерін жасайды.
1.6 суретте вертикальды грунтты коллектор көрсетілген.
Сурет 1.6 Вертикальды грунтты коллектор
Вертикальды грунтты коллекторлардың желісі бар, вертикальды грунтты коллектордың сыртқы контурын жасау үшін, тереңдгі 75-100 м болатын обсадных құбырсыз скважиналардың бірнеше саны бар. Әрбір скважинада цементті-песчанды араластырғышпен толтырылған, қажетті ұзындықтың зондты бар.
Сурет 1.7 Грунт температурасының жыл маусымына байланысты графигі
Қысқы маусымда геотермальды жылуды қолдану, әртүрлі саладағы өнеркәсіптік ұйымдар үшін энергиялардың әртүрлі түрлерін өңдеуді қамтамасыз етуге мүмкіндік береді.
Ветроэнергетикалық қондырғы.
Ветроэнергетикалық қондырғының басқару жүйесіне кіретіндер:
* контроллер - қорғаныс функциялары, турбинаның айналуы, лопастердің бұрылысы және т.б сияқты, жел қондырғыларының процесстерін басқарады;
* датчиктер: жылдамдықтар, желдің бағыттары, тахометр.
Басқару жүйесі валдың айналу жылдамдығының, желдің бағытының, датчиктердегі желдің жылдамдықтары туралы мәліметтер жиынтығын жүзеге асыра отырып, тиімді және қауіпсіз жұмысын қамтамасыз етеді. Жел ағындарының шарттарына байланысты келесідей болады:
* шабуыл бұрыштарының динамикалық өзгерістері;
* жел дөңгелектерінің айналу жылдамдығының динамикалық реттегішімен желдің жылдамдығы мен жүктемесіне байланысты (жұмыс жасаудың тиімді режимін таңдайды);
* жел генераторының магнитті жанасуының тиімді реттегіші [12].
Лопаст бұрыштарын және бағытын басқара отырып, басқару жүйесі жел генераторын қажетті деңгейде ұстанады, мысалы, 1500 обмин. Сондай-ақ, пропеллерді басқару қатты жел кезінде қорғаныс функциясы болып табылады.
1.8 суретте басқару жүйесінің схемасы көрсетілген [12].
Сурет 1.8 Басқару жүйесінің принципиальды схемасы
МикроГЭС.
МикроГЭС келесілерден тұрады:
* энергоблок (электрлік генераторды іске қосады);
* басқару блогы;
* балластты жүктеменің реттегіші.
Микро ГЭС турбинаның айналу жылдамдығын генератор электрді стандартты сапада өңдеуі үшін үнемі ұстануы қажет, ол үшін басқару жүйесі су ағынының жылдамдығын бақылайды, жәнеде бағыттаушы апаратураның көмегі арқылы су ағының реттейді (мысалы, оның күректерінің жағдайының өзгеруіболлуы табылады).
Микро ГЭС САУ келесідей болады:
* Микро ГЭС жұмыс жасауының параметрлерін бақылау;
* Генераторлардың қайта жаңғыртылуының автоматты реттелуі (ГҚА);
* Қуаттың тиімді таңдалуы үшін, бағытталушы қақпақшаның басқарылуы;
* Іске қосуды және тоқтатуды автоматты түрде жүзеге асыра отырып, дистанциялық басқару;
* Бақылау, қорғау және де ескерту сигнализациясы;
* Балластты жүктемені басқару [13].
1.9 суретте балластты жүктемені қолданудың схемасы көрсетілген [14].
Сурет 1.9 Балластты жүктемені қолданудың схемасы
Балластты жүктемені басқару стабилизация жүйесінің күрделі электромеханикалық қондырғыларын қолданбай, турбинаның айналу жиілігін тұрақтандыруға мүмкіндік береді. Жүктеменің реттегіштері тұрақты ағын кезінде немесе ағынның жылдамдығының өзгеруі кезінде тұтынушы жүктемесінің өзгеруіне байланысты, балластты жүктемені өшіреді және де іске қосады.
Реттегіштің мұндай жүйесінде, жоғары жылдамдылық бар, ол электр қорек көзінің шығыс кернеуінің сапасына әсер етеді [14].
1.2 Тұрғын-үй бөлмелерін жарықпен қамтамасыз етудің жинақталған жүйелері
Жарықпен қамтамасыз етудің жианқталған жүйесінде энергияның әртүрлі қорек көздерінің кешендері бар (теплогенераторлар, қайта жаңғыртылатын қорек көздері және қондырғылар, екінші деңгейлі энергоресурстар (ЕЭР)).
Мұндай жүйелердің экономикалық және энергетикалық сипаттамалары жылу тұтынудың параметрлеріне, өндірістеріне және де жылу энергиясының ішкі жүйесінен алынатын бағаға байланысты болады (жылу тұтыну графигі және де температура көрсеткіштері).
Жұмыс жасауда авторлар [15] тұрғын-үй шаруашылығында жинақталған жүйелерді қолдану берілген жүйелердің тиімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді. Мүздатқыш жүктемесі, ФЭТ-когенерациясының комбинирленген жүйесі абсорбциялы мұздатқыш көлігі арқылы біріктіріледі, ол когенерация блогынан өнделген жылуды қолданады. Гибридті қондырғының жұмыс жасауындағы жұмысқа қабілеттілігін тексеру үшін, PVTOM (PV-trigenerationoptimizationmodel) в CHREM (CanadianHybridResidentialEnd-UseEn ergyandEmissionsModel) орнатылған, нәтижелермен сәйкес авторлар сандық модельдеу қолданылған. Берілген жұмыста PVTOM жанармайды қолданудағы тиімділігін бағалау үшін және қарапайым жүйелермен салыстырғандағы ФЭТ-тригенерациясы және де ФЭТ-когенерациясы гибридтерінен булы газдардың лақтыруының қысқартулары жүзеге асырылады. 1.10 суретте энергиямен қамтамасыз етудің жинақталған жүйесінің ағымдары көрсетілген.
Сурет 1.10 ФЭТ когенерациясының комбинирленген жүйесінің энергия ағымдары
Жұмыс барысында авторлар булы газдардың кішіреюі бойынша және де энергияның дәстүрлі өнімдеріне айтарлықтай мәнін қоюды жүзеге асыруда. Энергияның, жел, күн, гидроэнергетика және т.б қайта жаңғыртылатын қорек көздері экологиялық түрде таза және де кең қолданыс табу үшін потенциалы бар. Энергияның бұл қайта жаңғыртылатын қорек көздерінде басқа да резервті қондырғыларымен гибридті жүйені қалыптастыру үшін үнемді, эклогиялық түрде таза және сенімді энергиямен қамтамасыз ету мүмкіндігі бар. Гибридті жүйелерді жобалаудағы басты мәселе қажетті өлшемдегі және қуаттағы қажетті жабдықтың таңдалуына негізделуі болып табылады. Берілген жұмыста оларды жобалау үшін бағдарламалық қамсыздандырылу және жинақталған жүйелердің әртүрлі түрлері көрсетілген және де қарастырылған. Олардың ішінде HOMER қайта жаңғыртылатын энергияның қорек көздерінің жасалған Ұлттық лабораториясы, США, The Hybrid Power System Simulation Model (HYBRID2), The General Algebraic Modeling System (GAMS), Optimization of Renewable Intermittent Energies with Hydrogen for Autonomous Electrification (ORIENTE), Opt Quest, LINDO, WDILOG2, Dividing Rectangles (DIRECT), Determining Optimum Integration of RES (DOIRES), Simulation of Photovoltaic Energy Systems (SimPhoSys), Geo-Spatial Planner for Energy Investment Strategies (GSPEIS), Grid-connected Renewable Hybrid Systems Optimization (GRHYSO), және H2RES бағдарламалары сияқты алгоритмнің жұмыстары түсіндіріледі. Қорытындысында авторлар жинақталған энергожүйелердіңжасалуын және оптимизациясын ұсынады.
Берілген жұмыста [17] энергияның қайта жаңғыртылатын қорек көздерін тригенерациялық жүйелердегі технологияялық ресурстардың интеграция потенциалы бағаланады. Интеграцияланған тригенерациялық жүйе теңіздегі нысанды электрмен, жылумен және салқынмен қамтамасыз ету қажет. Құрамына микро турбиналар, фотоэлектрлік панельдер, Стрилингтің күн қондырғысы, жанармай элементтерінің жүйесі, биомасса генераторы және де абсорбциялы салқындату жүйесі кіретін бірнеше жүйелер ұсынылған. Пикті жүктемелерді жабу үшін 20% - 40%-ға дейінгі үштүрлі схема келтірілген. Нәтижелер, барлық үш жүйенің алғашқы энергияның 20% үнемділігін қамтамасыз ететінін көрсеттті. Одан басқа, жүйелері 40 % - ға дейін қысқартылды.
ИТГС негізгі элементтері:
Микро турбина: ИТГСядросы, абсорбциялық мұздатқыш көліктерінің жетегіне бағытталатын, электрэнергиясын және де жылуды өндіруге арналған.
Абсорбциялы мұздатқыш көлігі (АМК): суықты өндіру үшін микро турбина арқылы жылуды қолданады. АМК жылу жетегімен механикалық аналогтарға қарағанда, 0,76 қатарының төменгі КОП, төменгі КПД бар.
Биомассаны қолдану арқылы когенерациялық қондырғы: когенерациялық қондырғыны древесные щепы қолданады және электр және жылудың энергиясының жетіспеушілігін жабу үшін жұмыс жасайды.
Фотоэлектрлік панель (ФЭТ): күн радияциясын қолдану арқылы тек электр энергиясын өндіреді. ФЭТ қуаты 230 Вт алғашқы модульдер бар. ФЭТ жалпы қуатын қосымша модульдерді тізбектеп немесе параллельді жалғау арқылы ұлғайтуға болады.
Стирлингтің күн қондырғысы (СКҚ): қуаты 23 кВт болатын қондырғы бар. Ол жылуды және электрді өндіру үшін когенерациялық қондырғыда қолданылатын күн энергиясын механикалық энергияға түрлендіреді.
Жанармай элементтерінің жүйесі (ТЭЖ): бұл қатты оксидті жанармай элементтерінен (ТОТЭ), электролизерден және сақтау үшін сутегі жүйелерінен тұрады.
Жүйе сутегінің көп мөлшері кезінде электрдің жетіспеушілігі жағдайында қолданылады. ИТС артық электрлік энергиялары сутегіні алу үшін электролизерге бағытталады.
Механикалық тоңазытқыш көлігі: суықты өндіру үшін электр энергиясын қолданады. Ереже бойынша, АХМ қарағанда үлкен КОР бар, және де жылудың жетіспеушілігі кезінде қолданылады. КОР 4,3 қатардағы механикалық мұздатқыш көлігі.
Қосалқы котел: АХМ үшін жылудың қосымша қорек көзі және қозғалтқыштың жылыту жүктемесі. Қатардың тиімділігі 80%.
Қосымша дәстүрлі емес энергияның қорек көздерін, әсіресе енгізуәртүрлі комбинирленген энергетикалық жүйені жасауға мүмкіндік береді, ол өз кезегінде әртүрлі энергетикалық портфолионың интеграциясы және диверсификациясы есебінен энергетикалық қауіпсіздікке қолжеткізу үшін, болашағы бар стратегия болып табылады. 1.1 кестеде топливаның бірнеше түрі және де жинақталған энергетикалық жүйлердің өнімдері көрсетілген.
1.12 суретте көрсетілген. Ядролық реактор немесе басқа да генератор болатын жылудың негізгі қорек көзі болып табылады. Электр екі қосымша қондырғы арқылы өңделеді, ол электрэнергиясын алудың дәстүрлі қорек көздері (ЭДҚ) және . Осы үш қондырғылар оператор арқылы сұратылатын энергия жүйесінің қажеттіліктерне сәйкес электрэнергиясын генерациялайды. Электрэнергиясының мұндай біріктірілген өндірісі жүйесінің бірініші өнімі болып табылады. Екінші өндірісі, ол химиялық өнімдер (мысалы, метанол), оны көмірқышқыл газының қорек көздерін қолдану арқылы алады (мысалы, ПГ (табиғи газ)). ХЗК (химиялық заводтың кешені) жылудың қосалқы өнімдерінен тұрады (ЖҚӨ), жылуалмастырғыш элементінен (ЖЭ), және де химиялықзавод кешенінің және ЖҚӨ жұмыс жасауы үшін көмірқышқыл газдарының қорек көздерінен тұрады.
Қорытындысында авторлар нақты қолдану барысында, қоршаған ортаға әсер етудің және шығындарды азайту үшін, сондай-ақ, үнемділікті жоғарлату үшін оптимацияланған комбинация болып табылатынын айтады. Жұмыс жасау кезінде жылумен қамтамасыз етудегі комбинирленген жүйенің жобалау мысалдары мен түсіндірулері келтірілген. 1.13 суретте гидравликалық монтажды схемасы көрсетілген. Араластырғышсыз бір жылыту контуры, қоспасы бар екі жылыту контуры (олардың бірі - төмен температуралы жылыту), гелиоқондырғыны қолдану арқылы ыстық суды дайындау, жылыту контурының буферлі сыйымдылығы, сыртқы жылу генераторы (бивалентті-параллельді режим), салқындату функциясы және де бассейн.
Сурет 1.11 Viessman жинақталған жүйесінің гидравликалық мотаждалу схемасы
1.3 Сымсыз технологиялар
Энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйені жасау және оны автоматизациялау реттелетін параметрлер туралы ақпараттарды жинау үшін (бөлменің температурасы, көшедегі температура, күн радияциясы және т.б) және энергия ағындарын басқару үшін орындаушы қондырғылары (реттеуші қақпақшалар, қайта іске қосқыштар, электр жетектерін жиілікті басқару қондырғысы және т.б) ұсынады. Мұндай жағдайда, АБЖ-ң функционалды элементтерімен басқарушы контроллерінің байланыс жүйесінің ұйымы туралы берілгендер актуальды болып келеді. Сондықтан да, АБЖ-де дәстүрлі сымдыжүйелерін қолдану күрделі және де қымбатқа түсуі мүмкін. Сымды жүйелерді қолдану келесі жағдайларда күрделенуі мүмкін:
* Кабельді жұмыстарды жүргізуге рұқсаттың жоқтығы;
* Мәліметтер берілісінің жоғары жылдамдықтағы қажеттіліктің жоқтығы;
* материалдарға және монтаждау жұмыстарына кететін аз шығындар қажеттіліктер;
* жүйенің тез кеңейтілуінің қажеттілігінің пайда болуы;
* кішігірім ақпараттар көлемінің берілісі.
Қазіргі таңдағы, тиіміді шешімдер сымсыз технологияларды қолдану болып табылады.
Сымсыз технологиялар - бұл нақты нысандар арасындағы арақашықтықта мәліметтерді қабылдапжіберу үшін қызмет ететін, ақпараттық технологиялардың салаларының бірі болып табылады. Мәліметтердің берілісі үшін радиотолқындар, инфрақызыл сәулелендірулер немесе оптикалық сәулелендірулер қолданылуы мүмкін. Қазіргі таңда, сымсыз технологиялардың көптеген түрлері бар, сонын ішіндегі бізге белгілісі Wi-Fi, WiMAX немесе Bluetooth. Көрсетілген технологиялардың әрқайсысында, қолдану ортасында анықталатын, сипаттамалары бар.
Автоматты басқарудың сымсыз жүйелері (АБЖ)
Қазіргі таңда, сымсыз технологиялары тек мәліметтерді жинау және мониторинг ортасында ғана емес, сондай-ақ, басқару ортасында да кең қолданыс тапқан. Сымсыз технологияларды қолдану - мекемелерді, үйлерді, офистерді, өндірістік нысандарды және де кішігірім энергетика нысандарын басқарудағы автоматтандырылған жүйесінің дамуында болашаққа бағытталған.
Автоматты басқарудың сымсыз жүйесін сымды жүйелермен салыстырғанда артықшылықтары көп болады. Сымсыз жүйені монтаждау әдетте арзан болып келеді, және де оның архитектурасының сәйкестігі көп болады. Одан басқа, сымсыз технологиялар шикізат материалдарының аз көлемін талап етеді.
Сымсыз АБЖ-де мәліметтерді жіберу анықталған жиілік бойынша радиоарналар (РА) арқылы жүзеге асырылады. Сымсыз технологияның түріне байланысты (стандартына) мәліметтер берілісінің әртүрлі жиіліктері қолданылады. Сымсыз технологияны қолданудағы басқару жүйесінің схемасы 1.14 суретте көрсетілген.
РК - радиоарна; РС - радиосигнал; ОУ - басқару нысаны
Сурет 1.14 - Сымсыз басқарудың құрылымдық схемасы
сымсыз АБЖ-ң негізгі артықшылықтары [19]:
* өткізгіш аналогтарымен салыстырғандағы бағасының төмендігі;
* монтаждауға кететін уақытты қысқарту;
* өткізгіштерге үнемдеу;
* құрылыс конструкцияларының араласуысыз жүйенің монтаждалуы;
* электрді үнемдеу;
* жүйенің тез кеңейтілу мүмкіндігі.
Бағасының төмендігі, сымсыз датчиктерсөндірушілер және орныдаушы қондырғылар жүйенің монтаждалуына кететін шығынды 50%-ға дейін төмендетуге мүмкіндік береді және сымды жүйелердің модификация және даму мүмкіндіктерін қамтамасыз етеді.
Ондаған сымсыз модульдерді, өшірушілерді, датчиктерді, орындаушы механизмдерді және т.б орнату мен монтаждау аз уақытты алады, сондай-ақ, барлық жүйені монтаждау бір сағаттан аса уақытты алады.
Автор жұмысының ойы бойынша, сымсыз жүйелердің артықшылықтарының бірі кабельдердің өткізгіштеріндегі және де қабырғаларды бұрғалаудағы қажеттіліктер болып табылады [20]. Яғни, сымсыз модульдер мен өшірулерді монтаждау жөнделген бөлмелерде және мекеменің құрылыс конструкцияларының араласуынсыз жасауға болады.
Көптеген сымсыз жүйелер өздерінің жұмысы үшін электр өнімін көптеп тұтынбайды, немесе ұзақ уақыт бойы батарейкамен жұмыс жасайды. қазіргі таңда, қоршаған орта арқылы өндірілетін сымсыз технологиялар бар.
Жүйенің кеңейтілу мүмкіндіктері - сондай-ақ, маңызды сұрақтардың бірі болып табылады. Басқарудың сымсыз жүйелері элементтердің біреуін қоса отырып, олардың функцияларының санын кеңейтеді.
Сымсыз АБЖ-ң кемшіліктерінің бірі байланыс сапасының радиокедергілерге тәуелділігі болып табылады.
Айтарлықтай, көптеген сымсыз шешулерде басты кемшіліктері - радиосигналдың ауа райы және радиокедергілері кезінде өтетін байланыстары болып табылады. Яғни, барлық жүйелер қатты электрмагнитті кедергі шарттары кезінде, тұрақтылық және сенімділік жұмыстарын атқара алмайды. Бірақ та, бұл факторлардың әсер етуін жобалау кезеңінде алып тастауға болады.
Интеллектуалды мекеменің автоматизация жүйесін жасау үшін дұрыс шешім гибридті архитектурасы бар жүйе болып табылады, мұндағы сымсыз байланыс сымды байланысты толықтырып отырады. Мұндай жүйелердегі сымсыз технологиялар жүйенің қауіпсіздік және сенімділік деңгейінің төмендеуіне алып келмей, өзінің үнемділігін және тиімділігін көрсете алады. Қолданылатын технологиялар кеңінен қолданылатын ашық стандарттарға негізделген болып келеді. [21, 22].
Сымды жүйелер кеңінен таралған және де онда функционалды мүмкіндіктер, сондай-ақ, жоғары сенімділіктер бар. Бірақ та, мұндай жүйенің айтарлықтай кемшіліктері, тек соғылып жатқан нысанға ғана орнатуға болатынында. Осы кезде, ескеретін жайт, басқарушы кабельдерінің жүздеген метр өткізгіштігінің бағасы толығымен барлық жүйені алғандағы айтарлықтай бөлігін қамтиды. Бұдан басқа да, желінің айналу иілгіштігі және де кабельдердің толық өткізгіштігінен кейн өткізгіш жүйесінің толықтырулары шектелген болып келеді.
Сымсыз жүйелер реттеуде өте иілгіштік болып келеді және де дайын нысанда минималды құрылыспен орнатылу мүмкіндігі бар, сондай-ақ, сымды жүйелердің көптеген кемшіліктерінен жойылған.
Гибридті жүйелерде сымсыздардың иілгіштігімен сымды жүйелердің сенімділігі және тұрақтылығы бар, сондай-ақ, оның бағасы да тиімді болып келеді. Әртүрлі жаңа заманғы технологиялардың тек тиімді сәйкестігі автоматиканың сапалы және сенімді гибридті жүйесін алуға мүмкіндік береді.
Сымсыз технологияларды таңдау
Автоматты басқарудың сымсыз жүйесін (АБСЖ) жасау кезінде маңызды аспект сымсыз технологияны таңдау болып табылады.
Энергиямен қамтамасыз етудегі жинақталған жүйесінің (ЭҚКЖ) жобалану берілгендерінің бірі үлкен және кішігірім бизнес ұйымдарының, рекреациялық аймақтардың, ауыл шаруашылығының өндірістік нысандары тұрақты және сенімді қамтамасыз ету болып табылады. Осыған байланысты, сымсыз технологиялардың әртүрлі түрлерін қолданудағы келесідей аймақтарын көреміз:
* үй автоматизациясы (Ақылды үй);
* өндірістік автоматизация
әдебиеттік қорек көздерінің анализдері негізінде ақылды үйді жасау жүйесінде сымсыз технологиялардың салыстырмалы кестесі жасалған болатын. 1.2 кестеде негізгі сипаттамалары, сондай-ақ, сымсыз технологиялардың артықшылықтары мен кемшіліктері көрсетілген.
Өндірістік автоматиканың жүйесінде сымсыз технологияларды ұтымды енгізу үшін ISA (InternationalSocietyofAutomation), IEC (InternationalElectrotechnicalCommi ssion), ODVA (OpenDeviceVendorAssociation), EPSG (EthernetPowerlinkSpecificationGrou p) стандарттарымен анықталған мұндай жүйелердің ерекшеліктері мен кемшіліктерін тексеру қажет [23].
Өндірістік қолданудың желілері үшін сымсыз сенсорлы технологияларды таңдау кезінде ескеретін жайттар:
* аймақтық деңгейдегі мәліметтердің берілу жылдамдығы;
* жоғары сыйымдылықтағы электр өнімінің автономды қорек көздерін қолдану мүмкіндіктері;
* байланыстардың артықшылықтарын қамтамасыз ететін, радиожеліні жасаудағы топологиясы, сондай-ақ, желінің өзін өзі реттеу мүмкіндігі; ол радиожелінің сенімділігін жоғарлатуға мүмкіндік береді.
Мұндай талаптарға келесідей сымсыз технологиялар сәйкес келеді:
LR PAN (LowRatePersonalAreaNetwork) - төмен жылдамдықты дербес желілер;
* Wi-Fi - Wireless LAN локальды сымсыз желілердің ұйымы үшін арналған, кең жолақты радиобайланыс технологиясы;
* ZigBee - көп арналы басқарудың жүйелері үшін арналған және энергияны төмен тұтынушылықпен ерекшелінетін, сымсыз байланыстың ашық стандарты болып табылады;
* Wireless HART (HighwayAddressableRemoteTransducer Protocol) - технологиялық процесстердің автоматизациясына арналған, буынды желілер үшін сымсыз коммуникациялы протокол.
IEEE 802.15.4 LR PAN стандарты аз энергия тұтынушылықпен төмен жылдамдықты дербес желілер үшін, 2003 жылы жасалған. Бұл стандарт мәліметтердің 250 кбитс дейін алмасуының физикалық және арналы деңгейлерімен түсіндіріледі, және де жұлдыз, нүкте-нүкте, mesh желілерінің топологиясын ұстанады. Бұл стандарт мәліметтердің алмасуы кезіндегі көптеген сымсыз сенсорлы желілердің негізін қалаушы болып табылады. Сондай-ақ, бірінші кезекте бұл стандарт өндірістік автоматиканың желілерінде сұранысқа ие болуы мүмкін, өйткені, ТПБАЖ аймақтық шиналары ереже бойынша төмен жылдамдықты болып келеді .
Өндірістік автоматиканың жүйелерін сымсыз технологиялардың кеңінен таралған түрі Wi-Fi болып табылады. Wi-Fi технологиясын жоғары жылдамдықты стандартпен ұсынылған, кез келген ақпаратты жіберуге арналған, транспортты орта ретінде (802.11b,g), hot-spot түріндегі базалық станциялар, әкімшілік-офистік түріндегі мекемелер орнатылған орындарда кеңінен қоладыналады.
Оның басты ерекшеліктері құрастыру принципінің қарапайымдылығы және сымсыз желідегі мобильдік абоненттің реттелуі болып табылады. Wi-Fi-технологиясы инфрақұрылымдық түріндегі өзі сымсыз реттелетін желіні жасауға мүмкіндік береді, яғни, мобильдік абоненттердіқосуға арналған қолжеткізудің сымсыз нүктелерімен нақты топологияны жасауды жүзеге асырады. Бірақ та, бұл технологияның кемшілігі болып табылады.
Қолжеткізу нүктелерімен ұялы Wi-Fi - желісінің келесі кемшіліктері аккумуляторлы батареяларының аз жұмыс жасау ұзақтығы және де EIRP жоғары көрсеткіштері болып табылады (тиімді изотропты сәулелендіретін қуат). Сондықтан да, IEEE802.11 стандартында ұялы байланыстың портативті қондырғыларымен Wi-Fi модульдерін қолдану кезінде жұмыста белгіленгендей энергияны үнемдейтін режим қрастырылған болатын .
Өндірістік автоматизация жүйелерінде Wi-Fi, және Bluetooth екі технологиялары да қолданылуы мүмкін, бірақ та, өндірістік, үй және коммерциялық автоматика жүйелеріндегі дербес сымсыз ақпаратты желілеріне негізделген арнайы стандарттар бар. Ол IEEE 802.15.4 (ZigBee) стандарты болып табылады. ZigBee жылдамдықтардың өндірістік автоматизациясының жүйелері үшін жұмыс жасайтын және де сигналдың берілісінің үлкен ұзақтығын, төменэнергия тұтынушылықты, мәліметтердің сенімдіжәне қауіпсіз берілуін қамтамасыз ететін дербес радиожелісі бар (бөлме ішінде 90 м-ге дейін және сымсыз узелдар арасындағы тікелей көрсетілім аймағында 3 км-ге дейін) .
ZigBee технологиясының мақсаты берілгендердің бірқатар шешіміне бекітілген, өзі әрекет ететін mesh - желісінің ұйымына негізделген. Технология өндірістік бақылау жүйелерінде, орнатылған датчиктерде, мәліметтердің мониторингінде және жиналуында, бұғаттау кезіндегі хабарлауда, апаттық жағдайларда, құрылыс пен үй автоматизациясында және т.б қолданылуы мүмкін.
Автор жұмыс барысында ZigBee технологиясының өндірісінде келесідей артықшылықтарды көрсетеді [26]
* ZigBee желісі интеллектуалды датчиктерден ақпараттарды жинау және де өңдеу кезіндегі басқарудың орнықтандырылған жүйелерінде қолдануға бағытталған, мұнда энергияны және процессорлық ресурстарды минималды түрде тұтыну оңтайлы болып табылады;
* күрделі топологияның ұстанымымен, өзі ретке келтірілетін желілерді қамтамсыз етеді, онда хабарламаның маршруты қондырғының іске қосылған, не өшірілген немесе жұмыс жасап тұрған сандарымен ғана анықталмай, сондай-ақ, апаратты деңгейде автоматты түрде анықталатын олардың арасындағы байланыс сапасымен де қамтамасыз етіледі;
* жүйенің тездетіп орнықтандырылуын қамтамасыз етеді - қорек көзін узелге бергеннен кейін, буынның жұмысына немесе группасына автоматты түрде енгізу;
* жеке узелдерде өшіруістен шығуы кезінде ақпараттардың беріліснің өзі ретке келтіру есебінен мәліметтердің берілісінің және желінің жоғары сенімділігін кепілдендіреді;
* желіге санкцияланбаған қолжетімділік мүмкіндігін жоя отырып, AES - 128 хабарламасының шифрациясын орнатылған апаратты механизмдерін ұстанады.
Сымсыз технологияның басты артықшылықтары, күрделі түрлендіргіш техникасына қызмет жасау үшін ыңғайлы пульттарды жасау мүмкіндігі болып табылады, олар желіге немесе нысанға қосылудықажет етпейді, және де жабдықтың гальваникалық бөлігін қамтамасыз етеді. Бұл бағыттағы ғылыми зерттеулер қазіргі таңда, ғылыми орталықтардың қасындажүргізіледі:
* электроника электротехникасының инженерлер интституты
* (InstituteofElectricalandElectronic sEngineers, IEEE, США);
* NTS - Advanced Technology ;
* China Electronics Standardization Institute (CESI) ;
* Орнатылған Жүйелердің Бағдарламалық Қамсыздандырудың Технологияларына Оқыту Орталығы, РоссияФедерациясы .
Тағы бір болашақтағы сымсыз технологиялардың бірі - Wireless HART болып табылады,ол HART құрамының фонды арқылы 2004 жылы жасала бастады [31]. Wireless HARTстандарты HART v.7 сымды протоколының өңделуі кезінде пайда болды, сондай-ақ, онда HART және ModBus - RTU өндірістік өткізгіш протоколдарымен сәйкес келетін, жоғары деңгейдегі протоколдар бар. Сондықтан да, WirelessHart сымсыз сенсорлы желілерін HART және ModBus - RTU шиналарына, және де IndustrialEthernet іске қосу мүмкіндіктері бар. Сондай-ақ, негізін қалаушылар WirelessHART стандартымен ұстанатын, жәшікті архитектураны қолдану кезінде, радиоберілістердің энергия тұтынушылығының максималды тиімділігіне қолжеткізді. Бұл көрсеткіш сымсыз аймақтық қондырғыларды жасау кезіндегі негізгілердің бірі болып табылады. Emerson компаниясының көмегі арқылы жасалған, WirelessHART желісінің жәшікті архитектура шарттарындағы батареяның жарамдылық мерзімі 10 жылға дейін жетеді.
WirelessHart технологиясының кемшіліктеріне HART және ModBus өндірістік шиналардың ұстанымын жатқызуға болады. Сонын нәтижесінде, басты мәселе Fieldbus, Profibus, Hartи және т.б ТПБАЖ өндірістік желілерінде кеңінен қолданылатын сәйкестігін қамтамасыз ету кезінде бірдей стандартын жасау болып табылады. Бұл стандарт соңғы өлшегіш қондырғыларының орнатылуын жеңілдетуге және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz