В настоящее время в строительстве активно используются информационные и вычислительные системы, ориентированные на полную или частичную автоматизацию процессов проектирования, организации и управления строительным производством на всех стадиях. Наиболее распространенными являются системы автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированные системы управления (АСУ).
Идеология САПР и АСУ сформирована достаточно давно и рынок наполнен программными продуктами, которые в той или иной степени обеспечивают эффективное решение задач проектирования и управления в строительстве. Однако в большинстве случаев область практического применения САПР и АСУ сильно ограничена именно этой идеологией. В то же время существует определенный круг задач, решению которых в последнее время уделяется все большее внимание вследствие переориентации всех процессов архитектурно-строительного проектирования и производства на качественно новый уровень создания экологически благополучных и безопасных зданий и сооружений. Это направление, различные аспекты которого неоднократно освещались в литературе, получило собирательное название "дом будущего" или "интеллектуальное жилище".
В общем случае концепция проектирования интеллектуального жилища включает множество компонентов, составляющих основу научно-исследовательских разработок в рамках следующих направлений: энергосбережение, экология, эргономика, комплексный и тематический мониторинг, автоматическое управление, информационное обеспечение, информационная безопасность, безопасность в чрезвычайных ситуациях и системы жизнеобеспечения.
Решением конкретных задач в каждом из обозначенных направлений должны заниматься профессионалы - ученые и инженеры, компетенция которых позволяет, кроме всего прочего, оценивать возникающие проблемы в комплексе и решать их исходя из системотехнических принципов.
Эффективность использования информационных систем для решения любой из перечисленных задач прямо пропорциональна адекватности информационного обеспечения таких систем.
В качестве иллюстрации рассмотрим ряд аспектов обеспечения безопасности зданий и сооружений. Многие опубликованные в последнее время работы [1-4] представляют объективное подтверждение этого тезиса. Однако большинство усилий разработчиков подобных систем было направлено на исследование развития и последствий техногенных аварий в промышленности, т.е. применительно к промышленным и специальным зданиям и сооружениям, а также размещенным в них технологическим циклам. Поистине огромный сегмент строительной отрасли - проектирование и возведение жилых и общественных зданий - остается значительно перспективнее сточки зрения инноваций в области пассивной и активной безопасности эксплуатации жилища. Подобная ситуация обусловлена пробелом в части научных и инженерных разработок в этой области, доведенных до стадии реального использования в строительной практике, по причине отсутствия прямой материальной заинтересованности и заказчиков, и подрядчиков, недостаточного финансирования исследований, а часто- просто игнорирования существующих проблем безопасной эксплуатации жилых зданий. Печальными примерами, подтверждающими сказанное, могут служить наиболее тяжелые последствия природных и техногенных чрезвычайных ситуаций именно для объектов жилого фонда.
Концепция создания интеллектуального жилища неразрывно связана с вопросами автоматизации целого ряда процедур, направленных на обеспечение безопасности строительного объекта. Очевидно, что традиционный подход к решению этих вопросов окажется, в большинстве случаев, неприемлем в силу его ориентации на так называемую пассивную безопасность зданий и сооружений, когда минимизация негативных последствий внешнего вмешательства в динамику возмущения находит отражение лишь в заблаговременном усилении несущих конструкций, изменении схем фундаментов, использовании нестандартного остекления и т.д.
Следовательно, единственно приемлемым способом достижения прогресса в области недопущения или минимизации негативных последствий внешнего возмущения в жилых зданиях является разработка систем оперативного управления строительным объектом на методологическом уровне системотехнического проектирования и их практическое применение при строительстве зданий и сооружений.
Основные положения построения таких систем достаточно подробно изложены в [1-4]. Рассмотрим лишь некоторые особенности создания систем активной безопасности жилых зданий в свете рассматриваемой концепции.
Следует еще раз оговориться, что эффективность практического применения подобных комплексов напрямую зависит от их информационного обеспечения, что, в свою очередь, будет определяться развитием еще одного направления научно-исследовательских разработок - комплексного и тематического мониторинга конструктивных элементов объекта, а также процессов, так или иначе влияющих на состояние их устойчивого равновесия. Кроме того, проблемой может стать бесконечное разнообразие проектов, на основе которых возводится жилой комплекс, а в ряде случаев - их низкая адекватность или полное отсутствие. Как отмечено в [3, 4], полноценная информация о конструктивных особенностях объекта - это вторая составляющая эффективного применения систем оперативного управления строительным объектом на практике. В связи с этим большую важность приобретает наличие проектной информации в электронном виде, ее форматное представление, актуальность и доступность в момент чрезвычайной ситуации.
Концепция построения интеллектуального жилища предусматривает автоматизацию ряда процессов, в том числе относящихся к системам активной безопасности строительных объектов. Кроме подсистем, ориентированных на вмешательство в динамику разрушения объекта или его элементов, комплекс оперативного управления должен включать некоторый набор опций, следящих за соответствием микроклимата жилища требуемому в некоторых пределах. Необходимо, постоянно контролировать целый ряд параметров, определяющих микроклимат: температуру, влажность, наличие и концентрацию агрессивных сред и субстанций, загазованность, загрязненность воздуха, высоко- и низкочастотные излучения, радиационный фон, акустическую нагрузку, освещенность и др.
При отклонении одного или нескольких параметров от заданного значения на величину, большую допустимой, система аналитически принимает некоторое решение и на его основе выполняет некоторое действие или их набор для нормализации ситуации. В большинстве случаев такие действия должны выполняться автоматически, без привлечения внешней помощи и информирования обитателя жилища (который, впрочем, может получить информацию обо всех мгновенных действиях системы в любой момент времени или воспользоваться архивом компьютера, управляющего ее действиями). Но в исключительных случаях (радиационная опасность, превышение предельно допустимых концентраций вредных или отравляющих веществ в воздухе, опасные высоко- и низкочастотные излучения и др.) система информирует обитателя жилища и аварийные службы через специальную систему оповещения или дистанционно (по каналам пейджинговой или сотовой связи).
Таким образом, с одной стороны, решение новых задач тесно связано с необходимостью создания уникального программного обеспечения, организацией его информационного наполнения и внедрения в практику строительного производства; с другой - существующие комплексы САПР и АСУ уже содержат полную информацию о возводимом объекте и широко используются. Естественный вывод из сказанного - интеграция решений новых задач в реальные САПР и АСУ - находит подтверждение в появлении многочисленных "программ-надстроек" к существующим программным продуктам. Однако уровень такой интеграции должен быть качественно другим. Дело в том, что при всех плюсах использования подобных "программ-надстроек", они, по сути, являются внешними по отношению к применяемым комплексам САПР или АСУ.
Это порождает многочисленные проблемы аппаратно-программной совместимости, универсальности и эффективности применения таких систем. Более логичным представляется интеграция "программ-надстроек" "внутрь" комплексов САПР и АСУ, т.е., например, анализ применяемых строительных материалов должен осуществляться в комплексе с принимаемыми конструктивными решениями уже на стадии автоматизированного проектирования объекта в САПР. Преимущества такого подхода очевидны. Вот лишь некоторые из них: информационная совместимость на уровне протоколов обмена данными и интерфейсов, возможность использования подсистемами вычислительных ресурсов базовых комплексов, взаимная интеграция подсистем, возможность ранней диагностики оптимальности и различных аспектов безопасности сочетаний строительных материалов и конструктивных решений, сравнительно низкая стоимость разработки программного обеспечения.
Сказанное позволяет сделать вывод о перспективности изложенного подхода, который уже сегодня находит практическое применение [1-4].
Список литературы
1. Volkov A.A. Aktive Sicherheit von Bauobjekten in aussergewohnlichen Situationen//IKM 2000, ABSTRACTS: PROMISE AND REALITY. - Weimar: Bauhaus-Universitat Weimar, 2000. -S.49.
2. Волков A.A. Активная безопасность в концепции дома будущего//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2000, ? 6. - С.31.
3. Волков A.A. Активная безопасность строительных объектов в условиях чрезвычайной ситуации/Промышленное и гражданское строительство, 2000, ? 6. - С.34-35.
4. Волков A.A. Проектирование систем активной безопасности объектов строительства в составе САПР//Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2000, N 3. - С.32.
Автор: А.А.ВОЛКОВ, кандидат технических наук (МГСУ)
Источник: Ежемесячный научно-технический и производственный журналы "Жилищное строительство", N8/2001
