Побудова Scada-системи керування мікрокліматом приміщень торговельного центру

ПОБУДОВА SCADA-СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ МІКРОКЛІМАТОМ ПРИМІЩЕНЬ ТОРГОВЕЛЬНОГО ЦЕНТРУ

SHOPPING MALL PREMISES SCADA-MICROCLIMATE CONTROL SYSTEM DEVELOPMENT

Сторінки: 168–176. Номер: №3, 2022 (309)  
Автори:
ЄВСЕЄНКО О. М.
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0001-5432-1211
e-mail: olegyevseienko@gmail.com
КАЧАНОВ П. О.
Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»
https://orcid.org/0000-0002-0781-0853
e-mail: kpa@kpi.kharkov.ua
Oleh YEVSEIENKO, Petro KACHANOV
National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-309-3-168-176

Анотація мовою оригіналу

Стаття присвячена дослідженню технологічних процесів обігріву, кондиціювання та вентиляції приміщень з метою розробки автоматизованої системи контролю мікроклімату приміщень торговельного центру, що дає змогу оцінити підходи підвищення енергоефективності використання енергоресурсів. Це питання є актуальним з огляду на те, що поточні системи контролю мікроклімату не є енергоефективними, а використання автоматизованих систем диспетчеризації дозволить отримувати інформацію про поточний стан роботи системи. Це допоможе зменшити витрати на роботу обладнання за рахунок збору та обробки інформації в реальному часі, упровадження нових законів керування. Для досягнення поставленої мети було проаналізовано існуючі системи контролю мікроклімату та визначено, що їх можна вдосконалити шляхом застосування SCADA-системи. Досліджено поточні реалізації контролю параметрів торговельних центрів та на основі цього аналізу отримано вимоги до побудови SCADA-систем. Розроблена система контролю дає можливість побудувати систему управління мікрокліматом приміщень торговельних центрів, що дозволить виконати ідентифікацію об’єкта керування та спростить упровадження енергоефективних алгоритмів керування. Здійснено огляд алгоритмів керування температурно-вологісними процесами в приміщеннях торговельного центру. Отримано загальний перелік вхідних-вихідних параметрів вентиляційної установки. За допомогою цих параметрів побудовано структурну схему підключення. Вибрано обладнання, за допомогою якого можна побудувати автоматизовану систему керування. Розроблено мнемосхеми оператора для відстеження параметрів мікроклімату. Розроблено візуалізації процесу входу в систему, вибору приміщення та задання уставок керування. Практичне значення дослідження полягає в розробці апаратно-програмного комплексу керування системою.
Ключові слова: торговельний центр, SCADA-система, автоматизоване керування, апаратно-програмний комплекс, вентиляція та кондиціювання.

Розширена анотація англійською  мовою

The article is devoted to the shopping malls technological processes of heating, air conditioning and ventilation control studying. In order to develop a shopping mall microclimate control automated system temperature, humidity and ventilation control laws were analysed. Literature review shows that current microclimate control systems are not energy efficient and the usage of supervisory control and data acquisition systems can provide information of the current system state and decrease energy consumption. It is stated that using SCADA-system helps to reduce equipment operating costs by collecting and processing real-time information and implementing new energy-efficient control laws. To achieve this goal, the existing microclimate control systems were analysed. It was determined that these systems can be improved by using the SCADA system. Current implementations of shopping malls control parameters are investigated. Based on investigated control parameters the requirements of SCADA-systems construction were received. It was shown that the developed control system simplifies shopping malls microclimate control system construction, control object identification and energy-efficient control algorithms implementation. An overview of temperature and humidity processes in the shopping malls control algorithms was made. The list of input-output parameters of ventilation system control has been made. Using these parameters, the structural scheme of connection was built. The equipment of an automated control system is described. Operator visualization for microclimate parameters tracking have been developed. Visualizations of the authorization, room selection and setting control settings have been designed. The practical significance of the study lies in the hardware and software system control development.
Keywords: shopping mall, SCADA-system, automated control, hardware and software complex, ventilation and air conditioning.

Література

1. HVAC Energy Breakdown. URL: https://www.environment.gov.au/system/files/energy/files/hvac-factsheet-energy-breakdown.pdf (accessed: 09.05.2022).
2. Baksi M. Design of fire detection and alarm system using PLC SCADA for shopping mall / M. Baksi, B.N. Phadke, P. Patel // Global Journal of Advanced Engineering Technologies and Sciences. – 2014. – Vol. 1, No. 4. – P. 7–10.
3. An Approach Towards Prepaid Metering System using PowerStudio SCADA / A. Wasaya [et al.] // 4th International Conference on Energy Conservation and Efficiency (ICECE). – Lahore, 2021. – P. 1–5. – DOI: 1109/ICECE51984.2021.9406294.
4. Patil N. Review on Energy Efficient Intelligent Lighting System / N. Patil, A. C. Wani // International Conference on Global Trends in Engineering, Technology and Management (ICGTETM–2016). – Bambhori, Jalgaon, 2016. – P. 433–436.
5. Working phases of SCADA system for power distribution networks / Shalini S. K. J [et al.] // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. – 2013. – Vol. 2, Iss. 5. – P. 2037–2043.
6. Chauhan R. K. Intelligent SCADA System / R. K. Chauhan, M. L. Dewal, K. Chauhan // International Journal on power system optimization and Control. – 2010. – Vol. 2, No. 1. – P. 143–149.
7. Monitoring of renewable energy systems by IoT‐aided SCADA system [Еlectronic resource] / O. Qays [et al.] // Energy Science & Engineering. – 2022. URL : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ese3.1130. – DOI: 10.1002/ese3.1130/ (accessed 09.05.2022).
8. Бугаєва Л. М. Інтелектуальний аналіз як необхідний інструмент для ефективного використання баз даних систем SCADA / Л. М. Бугаєва, Ю. О. Безносик, І. А. Сидоренко // Topical issues of the development of modern science: Abstracts of III Intern. Sci. and Practical Conf. Софія, Болгарія. – 2019. – С. 422–426.
9. Міркевич Р. М. Розробка програмного каркасу для контроллерів базової системи керування процесом з урахуванням вимог до інтегрування з іншими підсистемами і реалізації сервісних функцій діагностики та обслуговування / Р. М. Міркевич, В. А. Путятіна // Перша Міжнародна конференція «Проблеми виведення з експлуатації об’єктів ядерної енергетики та відновлення оточуючого середовища». – Славутич, 2016. – С. 161–165.
10. Катаєва Є. Ю. АСУ ТП SCADA-System в застосуванні інтелектуалізації проектування технологічного процесу / Є. Ю. Катаєва, А. В. Павлов // Молодий вчений. – 2017. – № 10 (50). – С. 50–54.
11. Великодний С. С. Реінжиніринг систем моніторингу та дистанційного управління судновими енергетичними установками / С. С. Великодний // Автоматика – 2015 : матеріали XXII міжнар. конф. з автоматичного управління. – Одеса, 2015. – С. 133–134.

References

1. HVAC Energy Breakdown. URL: https://www.environment.gov.au/system/files/energy/files/hvac-factsheet-energy-breakdown.pdf (accessed: 09.05.2022).
2. Baksi M. Design of fire detection and alarm system using PLC SCADA for shopping mall / M. Baksi, B.N. Phadke, P. Patel // Global Journal of Advanced Engineering Technologies and Sciences. – 2014. – Vol. 1, No. 4. – P. 7–10.
3. An Approach Towards Prepaid Metering System using PowerStudio SCADA / A. Wasaya [et al.] // 4th International Conference on Energy Conservation and Efficiency (ICECE). – Lahore, 2021. – P. 1–5. – DOI: 10.1109/ICECE51984.2021.9406294.
4. Patil N. Review on Energy Efficient Intelligent Lighting System / N. Patil, A. C. Wani // International Conference on Global Trends in Engineering, Technology and Management (ICGTETM–2016). – Bambhori, Jalgaon, 2016. – P. 433–436.
5. Working phases of SCADA system for power distribution networks / Shalini S. K. J [et al.] // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. – 2013. – Vol. 2, Iss. 5. – P. 2037–2043.
6. Chauhan R. K. Intelligent SCADA System / R. K. Chauhan, M. L. Dewal, K. Chauhan // International Journal on power system optimization and Control. – 2010. – Vol. 2, No. 1. – P. 143–149.
7. Monitoring of renewable energy systems by IoT‐aided SCADA system [Electronic resource] / O. Qays [et al.] // Energy Science & Engineering. – 2022. URL : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ese3.1130. – DOI: 10.1002/ese3.1130/ (accessed 09.05.2022).
8. Buhaieva L. M. Intelektualnyi analiz yak neobkhidnyi instrument dlia efektyvnoho vykorystannia baz danykh system SCADA / L. M. Buhaieva, Yu. O. Beznosyk, I. A. Sydorenko // Topical issues of the development of modern science: Abstracts of III Intern. Sci. and Practical Conf. Sofiia, Bolhariia. – 2019. – S. 422–426.
9. Mirkevych R. M. Rozrobka prohramnoho karkasu dlia kontrolleriv bazovoi systemy keruvannia protsesom z urakhuvanniam vymoh do intehruvannia z inshymy pidsystemamy i realizatsii servisnykh funktsii diahnostyky ta obsluhovuvannia / R. M. Mirkevych, V. A. Putiatina // Persha Mizhnarodna konferentsiia «Problemy vyvedennia z ekspluatatsii obiektiv yadernoi enerhetyky ta vidnovlennia otochuiuchoho seredovyshcha». – Slavutych, 2016. – S. 161–165.
10. Kataieva Ye. Yu. ASU TP SCADA-System v zastosuvanni intelektualizatsii proektuvannia tekhnolohichnoho protsesu / Ye. Yu. Kataieva, A. V. Pavlov // Molodyi vchenyi. – 2017. – № 10 (50). – S. 50–54.
11. Velykodnyi S. S. Reinzhynirynh system monitorynhu ta dystantsiinoho upravlinnia sudnovymy enerhetychnymy ustanovkamy / S. S. Velykodnyi // Avtomatyka – 2015 : materialy XXII mizhnar. konf. z avtomatychnoho upravlinnia. – Odesa, 2015. – S. 133–134.