Разработка российских ученых может сократить расходы городского теплоснабжения на 12% в год
В России услугами централизованного отопления пользуются порядка 100 миллионов человек — 70% от общего числа населения. Работа теплосетей должна обеспечивать качественное и энергоэффективное теплоснабжение. При этом необходимо учитывать климатические условия и состояние оборудования. Ручное управление системой или применение автоматических датчиков с этим не всегда справляется. В совокупности с проблемами износа теплотрасс размер тепловых потерь может достигать 30%. Безусловно, это приводит к повышенным финансовым издержкам жильцов, а нередко и к возникновению аварийных ситуаций в доме. Ученые Пермского Политеха разработали интеллектуальную систему управления городским теплоснабжением на основе ИИ. Она учитывает прогноз погоды и техническое состояние оборудования, что позволяет в отопительный период сократить расходы ресурсов на 10-12%, минимизируя перегрев теплоносителя и обеспечив при этом комфортную температуру для потребителей.
Статья опубликована в сборнике «XIV Всероссийское совещание по проблемам управления». Исследование выполнено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Централизованное теплоснабжение используется в многоквартирных домах, подключенных к городским теплосетям (тепловым электростанциям или котельным). Оно обеспечивает жильцам отопление и горячее водоснабжение. От котельной теплоноситель поступает в дома по трубам через тепловой пункт, где его температура регулируется. После чего тепло распределяется по стоякам и передается в квартиры.
Звучит все просто, но на практике управлять системой теплоснабжения – это сложная задача. Многие котельные работают на старом оборудовании без автоматической регулировки, и операторам приходится вручную выставлять параметры оборудования. Разумеется, теплоснабжение зависит от погодных условий, состояния труб, скорости движения теплоносителя и соответствующего эффекта запаздывания. Для эффективного управления теплоснабжением необходимы точные данные о состоянии каждого участка сети.
В последнее время для решения подобных проблем активно используются методы ИИ. В частности, для управления инженерными системами, которые обеспечивают поддержание нужных параметров воздуха (температуры, влажности и химического состава) во внутренних помещениях зданий. Так, например, успешно была применена интеллектуальная система управления вентиляцией метрополитена. С помощью нейросети удалось повысить качество воздуха и при этом снизить энергопотребление. Для управления теплоснабжением подобные ИИ-решения еще не применялись.
Ученые Пермского Политеха разработали инновационную систему управления городскими теплосетями на основе нейросети, которая учитывает прогноз погоды и постоянно изменяющееся состояние технического оборудования.
– Разработка представляет собой нейросетевой алгоритм, который в режиме реального времени анализирует прогноз погоды по местным метеоданным, а текущее состояние теплосетей – по датчикам температуры и давления, установленным на выходе из котельной и на входах к потребителям. На основе полученной информации алгоритм подбирает такую температуру теплоносителя, поступающего в систему, которая полностью исключает как недостаточный нагрев, так и перегрев квартир, – рассказывает Владимир Онискив, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые обучали нейросеть на специально созданном виртуальном стенде, который случайным образом имитирует функционирование многообразных теплосетей с различными особенностями работы, теплопотерями и прогнозными погодными условиями. После предварительного обучения на больших данных с помощью стенда алгоритм дообучается в реальных условиях теплоснабжения. Такой подход позволяет легко адаптировать разработку для любых теплосетей, учитывая, что некоторый срок дообучения познакомит нейросеть с их спецификой.
– При тестировании алгоритма на тестовых показателях его точность составила 97,9%. Наша разработка точно предсказывает, какой должна быть температура теплоносителя на выходе из котельной, чтобы в домах было комфортно. Главное преимущество — система быстро подстраивается под изменения погоды и корректирует температуру, чтобы до потребителя она дошла близкой к нормативным значениям. Это исключает так называемый «перетоп» системы и приводит к экономии расходов ресурсов примерно на 10-12% в отопительный период, – поделился Владимир Онискив.
Применение алгоритма дает возможность точно, автоматически регулировать температуру теплоносителя, поступающего по трубам от котельной до квартир, на основе погодных условий. Так, если имеет место прогноз на потепление, то система заранее понижает температуру теплоносителя до нужных значений, синхронизируя изменение температуры внешней среды и теплоносителя.
Разработка ученых Пермского Политеха позволяет отказаться от сложных физических моделей теплосетей, заменяя их гибким ИИ-решением. Нейросетевой алгоритм для управления теплоснабжением может стать перспективным инструментом для устойчивого развития городской инфраструктуры, сокращая затраты и обеспечивая комфорт жителям.
Telegram 
Дзен 
VK Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
Международная группа ученых впервые определила природу необычных космических вспышек, которые оставались загадкой для науки на протяжении нескольких лет.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
На высоте более 90 километров над поверхностью нашей планеты — то есть почти в космосе — мимо нее проследовал метеороид размером всего несколько сантиметров. Сразу три инфразвуковых станции зафиксировали во время этого события шумовой удар, который потребовал объяснения.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно