Вестник МГТУ, 2022, Т. 25, № 4.

Вестник МГТУ. 2022. Т. 25, № 4. С. 298-304. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2022-25-4-298-304 Введение Арктика - стратегически важный для России регион. К приоритетным направлениям развития относятся: комплексное социально-экономическое развитие региона; развитие науки и технологий; создание современной информационно-телекоммуникационной инфраструктуры; обеспечение экологической безопасности; международное сотрудничество в Арктике; обеспечение военной безопасности, защиты и охраны государственной границы Российской Федерации в Арктике (Buryachenko et al., 2021a). Развитие данного региона сдерживается отсутствием зданий, обеспечивающих оптимальные условия для жизни и работы человека (Ерещенко и др., 2021). В процессе поиска новых решений для быстрого строительства энергоэффективных и безопасных зданий в Арктике необходимо вести разработки по созданию систем контроля и поддержания микроклимата в помещении, обеспечения оптимального использования ресурсов и реализации автоматической системы управления зданием (Ereschenko et al., 2021). Вопросы, связанные с функционированием жилых и промышленных помещений, в условиях Крайнего Севера очень важны, так как отклонение от нормы может стоить потери запасов, поломки оборудования и создавать угрозу здоровью и жизни людей. Контроль и управление различными параметрами помещений зачастую выполняется вручную, что снижает качество регулирования параметров микроклимата (Kuzmenkov et al., 2021). Непрерывный автоматический контроль поможет повысить комфорт и безопасность в помещении, а также снизить затраты энергии. Возможность удаленной передачи данных позволит оперативно реагировать на экстренные ситуации и предпринимать действия по недопущению развития аварий. Данные исследования актуальны в индивидуальном жилищном секторе, причем проектируемые здания наилучшим образом адаптированы для арктического климата. Материалы и методы Разработка и апробация программно-аппаратного комплекса системы автоматизированного мониторинга параметров микроклимата (система мониторинга) и система автоматизированного контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) осуществлялась на базе модельного объекта на территории Мурманского государственного технического университета сотрудниками и студентами кафедры автоматики и вычислительной техники. Модельным объектом является деревянный дом-лаборатория, разделенный на три части. Первая учебная аудитория построена при помощи технологии двойного сруба, вторая - каркасной технологии. Между двумя учебными аудиториями располагаются тамбур и подсобное помещение, выполненные по каркасной технологии (Максимовская и др., 2019; Buryachenko et al., 2021b). Главной особенностью модельного объекта является использование нескольких типов наполнителей межстенного пространства ("Минвата", "Флаксан Микс", "Эковата", льняные маты, древесные опилки и стружка) для определения пригодности данных наполнителей для арктического "зеленого" строительства (Караченцева, 2019; Кузьменков и др., 2019; Кузьменков и др., 2021). На первом этапе исследования разработан программно-аппаратный комплекс системы мониторинга, состоящей из измерительной и индикаторной частей. Измерительная подсистема реализована на базе поверенных датчиков ПВТ100 фирмы ОВЕН и предназначена для непрерывного преобразования относительной влажности и температуры в цифровой сигнал, передаваемый по интерфейсу RS-485 (Modbus RTU). Индикаторная подсистема реализована на базе датчиков GY-SHT31-D. Восемь датчиков объединены в один измерительный узел последовательной шиной I2C и подключены к микроконтроллеру ESP8266 через восьмиканальный мультиплексор TCA9548. Для подключения 24 измерительных узлов в систему по интерфейсу RS-485 используются порт UART микроконтроллера ESP8266, конвертер на базе микросхемы MAX485 и четырехканальный преобразователь логического уровня на транзисторах BSS138. В ходе работы принято решение разделить электронные компоненты узла на две управляющие платы: верхнюю и нижнюю. На верхней плате расположен мультиплексор TCA9548 и винтовые клеммы для подключения датчиков GY-SHT31-D. На нижней плате располагаются микроконтроллер ESP8266, конвертер и преобразователь логического уровня. Платы между собой соединяются шлейфом. В каждом узле индикаторной подсистемы для сопоставления измеренных значений установлен один датчик ПВТ100 в одном структурном слое (см. таблицу) снаружи ограждающих конструкций (out), внутри стен (mid), на внутренней поверхности ограждающей конструкции (in) (Кайченов и др., 2021). Внешний вид одного из узлов системы контроля параметров микроклимата представлен на рис. 1. Таблица. Распределение датчиков ПВТ100 в стенах модельного объекта Table. Distribution of ПВТ100 sensors within the walls of the model object Узел 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 ПВТ100 in mid out in mid out mid in mid out in mid Узел 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 ПВТ 100 mid out in mid out in mid out mid in mid out 299