IoT jrenginiai ir jų panaudojimas mažinant energijos naudojimą biurų pastatuose

Ištrauka

PROGRAMŲ SISTEMŲ BAKALAURO STUDIJŲ PROGRAMA
IoT jrenginiai ir jų panaudojimas mažinant energijos naudojimą biurų pastatuose

Bakalauro baigiamasis darbas

Turinys
ĮVADAS 6
1. ESAMA SITUACIJA 9
1.1. Išmani patalpų apšvietimo sistema 9
1.2. IoT platforma ŠVOK sistemoms 9
1.3. Automatinė vandens tiekimo sistema 9
1.4. IoT sistema su vartotojo atgaliniu ryšiu 10
1.5. Patalpų šildymas pagal žmonių rodiklj 10
1.6. Užimtumo prognozavimo sistema 10
1.7. Esamos situacijos apžvalga, iškylančios problemos 10
2. SPRENDŽIAMA PROBLEMA 11
2.1. Fantominė energija 11
2.2. Suinteresuotos šalys 12
2.2.1. Pastato savininkai 12
2.2.2. Pastato nuomininkai 12
2.2.3. Išmanių jrenginių tiekėjai 12
2.2.4. Investuotojai 13
2.2.5. Vyriausybės agentūros 13
3. SISTEMOS PROJEKTAVIMAS 14
3.1. Sistemos reikalavimai 14
3.1.1. Funkciniai reikalavimai (FR) 14
3.1.2. Nefunkciniai reikalavimai (NFR) 14
3.2. Naudojama techninė jranga 14
3.2.1. Išmanūs IoT centrai 15
3.2.2. Užimtumo jutikliai 15
3.2.3. Išmanieji elektros lizdai 15
3.2.4. Oro kondicionavimas 16
3.3. Planuojamos sistemos architektūros stilius 16
3.4. Galimo užimtumo nustatymo metodai 17
3.5. Verslo proceso modelis ir anotacija (BPMN) 17
3.6. Sistemos klasių diagrama (loginis pjūvis) 18
3.6.1 .Alternatyva 19
3.7. Proceso pjūvis 20
3.7.1. Oro kondicionavimo funkcija 20
3.7.2. Elektros lizdų kontroliavimo funkcija 21
3.7.3. Rankinio valdymo funkcija 22
3.7.4. Alternatyva 23
3.8. Fizinis pjūvis 24
3.8.1. Alternatyva 24
3.9. Plėtros pjūvis 25
3.10. Scenarijų pjūvis 25
3.10.1. Alternatyva 26
3.11. Reikalavimų atsekamumo matrica 27
4. SISTEMOS PROTOTIPAS 28
4.1. Prototipo ribos 28
4.2. Prototipo aprašymas 28
4.3. Sistemos algoritmų testavimas 29
4.4. Sistemos algoritmų rezultatai 30
4.5. Potencialus energijos sutaupymas 31
4.5.1. Sistemos nauda ir apribojimai 31
REZULTATAI 33
IŠVADOS 34
ŠALTINIAI 35
SANTRUMPOS 37

Įvadas
Nuolatos didėjanti energijos paklausa ir didėjantis sąmoningumas dėl aplinkosaugos,
skatina ieškoti kitų, efektyvesnių energijos tausojimo metodų. Augant pasauliniam gyventojų
skaičiui kartu greitai auga urbanizacijos ir industrijos plėtra. Šiuolaikiniai energijos vartojimo
metodai ir tausojimo būdai yra nepakankami užtikrinti efektyvų ir optimalų energijos naudojimą,
dėl ko didžiausios šių laikų problemos yra sunkiai suvaldomos. Viena iš labiausiai energiją
suvartojančių sričių yra pastatai. Apie 75 % pasaulio energijos yra suvartojama per miestus
[Kit12]. Pastatuose veikiančios sistemos – šildymo, ventiliacijos, oro kondicionavimo, vandens
tiekimo sistemos sunaudoja didžiausią kiekj energijos ir yra vieta, kur labiausiai reikia energijos
optimizavimo. Taip pat pastatuose esantys jrenginiai, tokie kaip kompiuteriai, spausdintuvai,
serveriai, jvairi elektronika, veikianti ištisas paras, nemažai prisideda prie didelio energijos
naudojimo. „Išmaniųjų daiktų“ pagalba ši problema tampa jveikiama. Pastatuose yra diegiami
jutikliai ir kiti išmanūs jrenginiai gebantys matuoti jvairius fizinius pastato parametrus, o „IoT“
pagalba, gaunami duomenys yra stebimi, analizuojami ir manipuliuojami realiu laiku. Ši savybė
yra ypač svarbi išmaniesiems pastatams, kurie gali dinamiškai prisitaikyti prie naudotojų poreikių
ir išorinių sąlygų, užtikrindama optimalų energijos naudojimą.
Tyrimo objektas ir aktualumas
Šiame darbe sutelkiamas dėmesys j ofiso tipo pastatus, nes tai yra vieta, kuri turi didelj
potencialą optimizuoti energijos vartojimą, nes joje yra iššvaistoma daugiausia energijos. Pasaulj
sukrėtus COVID19 pandemijai, žmonės pradėjo dirbti iš namų. 2020 metų pradžioje ofisų
užimtumas nukrito nuo 95 % iki 10 % ir tik pandemijai nuslūgus, palaipsniui pasiekė 47 % 2022
metų lapkritj [GMN22]. Ši pasaulinė permaina, nuotolinio darbo tipo normalizavimas iš esmės
pakeitė biuro pastatų naudojimą. Biurai buvo palikti tušti, o didžiuliai patalpų plotai tapo energiją
švaistančios vietos. Šis esmingas pokytis stipriai atsiliepė pastatų išlaikymo išlaidoms ir
paskatino industriją domėtis inovatyvių sprendimų siekiančių sumažinti ir optimizuoti biurų
energijos naudojimą. COVID19 krizė paskatino didesnj poreikj turėti taupias ir lengvai
prisitaikančias sistemas pastatuose. Šiuo metu egzistuojantys sprendimai labiau orientuojasi j
pagrindines pastatų sistemas, tokias kaip ŠVOK ( šildymo, vėdinimo, oro kondicionavimo), bei
apšvietimo sistemas. Šie sprendimai optimizuoja šių sistemų energijos naudojimą, užtikrindami
pastato gyventojų komfortą, bei taupų energijos vartojimą. Šiame...