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