Статья: Имитационное моделирование функционального двойника системы управления микроклиматом интеллектуального здания (2025)

Читать онлайн

Представленная работа посвящена разработке интеллектуальной системы управления микроклиматом зданий (система класса HVAC). Исследование направлено на решение проблемы недостаточной адаптивности традиционных подходов (PID-регуляторы, системы, основанные на знаниях) в условиях динамически изменяющихся параметров внутренней среды здания. Основное внимание уделено созданию гибридного метода, сочетающего преимущества функционального программирования и искусственного интеллекта. В работе рассматриваются вопросы энергоэффективности, точности поддержания комфортных условий для посетителей интеллектуального здания и устойчивости HVAC-системы к внешним возмущениям. Особое значение имеет задача минимизации эксплуатационных расходов при одновременном обеспечении безопасности и надёжности работы оборудования. Представленное исследование охватывает все этапы разработки программного средства - от проектирования его архитектуры до практической апробации. В основе исследования лежит подход функционального двойника, реализованного на языке Haskell. Использованы LSTM-сети для прогнозирования, генетические алгоритмы для оптимизации и RETE-алгоритм для обработки правил. Верификация проведена методом имитационного моделирования с генерацией 1440 точек данных. Научная новизна представленной работы заключается в применении теоретико-категориального подхода к моделированию функционального двойника, в котором каждое устройство (как сенсоры, так и исполнительные устройства) представлено как композиция чистых функций. Результаты показывают снижение энергопотребления на 14.7%, увеличение времени работы в комфортном диапазоне до 94.7% и трёхкратное сокращение числа переключения режимов функционирования HVAC-системы. Практическая значимость подтверждена снижением эксплуатационных расходов на 15% и повышением киберустойчивости за счёт использования иммутабельных структур данных. Выводы свидетельствуют о том, что сочетание функционального программирования с гибридным подходом в искусственном интеллекте обеспечивает баланс ключевых параметров системы. Предложенная архитектура может служить эталоном для интеграции IoT и киберфизических систем в рамках Индустрии 4.0.

Ключевые фразы: функциональный двойник, имитационное моделирование, управление микроклиматом, интеллектуальное здание, гибридный искусственный интеллект, haskell, энергоэффективность, hvac-система, rete-алгоритм, РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ
Автор (ы): Душкин Роман Викторович, Климов Валентин Вячеславович
Журнал: ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

УДК
004. Информационные технологии. Компьютерные технологии. Теория вычислительных машин и систем
Для цитирования:
ДУШКИН Р. В., КЛИМОВ В. В. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДВОЙНИКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ // ПРОГРАММНЫЕ СИСТЕМЫ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МЕТОДЫ. 2025. № 2
Текстовый фрагмент статьи