Intelligens beágyazott rendszer üvegházak irányításában

P5-T6: Algoritmustervezési környezet kidolgozása intelligens autonóm rendszerekhez

Intelligens beágyazott rendszer üvegházak irányításában Eredics Péter, Dobrowiecki P. Tadeusz, BME-MIT 2011.11.07.

Műegyetem - Kutatóegyetem Intelligens környezet és e-technológiák

1

Üvegházak

• Az üvegházak különböző célokra a világ minden táján elterjedtek.

2011.11.07.


2

Beavatkozó szervek

• ablakok, szellőzés • öntözés, párásítás • árnyékolók, fűtés

2011.11.07.


3

Hagyományos üvegházi vezérlések

• Működés – Az üzemeltető hőmérséklet szinteket ad meg az egyes beavatkozókra – A beltéri hőmérséklet alakulása alapján a küszöbszinteknek megfelelően működik

2011.11.07.


4

Hagyományos üvegházi vezérlések problémái

• A küszöbhőmérsékleteket az üzemeltetőnek kell megadni • A beavatkozó szervek vezérlése egymástól független – Előfordulhatnak egymásnak ellentmondó beavatkozások és oszcillációk

• A rendszer reaktív jelleggel működik 2011.11.07.


5

Hagyományos üvegházi vezérlések

• Fejlődés a felszínen, állandóság a mélyben – Megjelentek a számítógépes vezérlőrendszerek – Elérhetők távfelügyeleti szolgáltatások mobil platformokról is – A vezérlés működési elve a rendelkezésre álló jelentősen megnőtt számítási teljesítmény ellenére se változott 2011.11.07.


6

Az intelligens üvegház koncepció

• Cél a mai vezérlések problémáinak megoldása

– küszöbszintek – reaktív vezérlés modellezés – független beavatkozók 2011.11.07.

célok definiálása prediktív tervkészítés


7

Intelligens üvegház – Célok

• Az üvegházi üzemeltetője az ideális paraméter tartományokat definiálja

2011.11.07.


8

Intelligens üvegház – Prediktív modellezés

2011.11.07.


9

Intelligens üvegház – Tervkészítés

2011.11.07.


10

Termikus modellezés

• Adatokra van szükség – Szimuláció • Előnyök – A valós időnél jóval gyorsabb – Nagy mennyiségű adat generálható – Teszteléshez is használható

• Hátrányok – Nincs készen elérhető szimulátor – Szimulátort készíteni nehéz – A szimulált környezet nem feltétlenül fed minden valós környezetet

2011.11.07.


11


• Adatokra van szükség – Mérés • Előnyök – Valós környezetből származó, garantáltan hiteles adatok – Később az algoritmusok teszteléshez is használható

• Hátrányok – Szükség van egy kísérleti üvegházra – Meg kell tervezni és el kell készíteni az adatgyűjtő és vezérlő rendszert – Az adatgyűjtés lassú és időjárásfüggő

2011.11.07.


12

Adatgyűjtő és vezérlő rendszer

• Elkészült az adatgyűjtő és vezérlések fejlesztését támogató rendszer – Hőmérséklet mérés 23 ponton – Megvilágítás mérés 2 ponton – Beépített hagyományos vezérlés 2011.11.07.


13

Adatgyűjtő és vezérlő rendszer

• Elkészült az adatgyűjtő és vezérlések fejlesztését támogató rendszer

2011.11.07.


14

Elérhetőek a mérési adatok

• Nehézségek – Hibás és kilógó adatok • A hagyományos rendszerekhez képest jelentősen nagyobb a térbeli felbontás – több szenzorra van szükség – gyakrabban hibásodnak meg a szenzorok

– Hiányzó adatok • A rögzített idősorokban előfordulnak szakadások

2011.11.07.


15

Elérhetőek a mérési adatok

• Elkészült egy adatpótló, adattisztító és anomália detektáló rendszer – Adatpótló módszerek • Korábbi értékek másolása • Térbeli interpoláció • Időbeli extrapoláció

– Anomália detekció • Az üvegház megszokott működésétől eltérő adatsorok azonosítása és jelölése

2011.11.07.


16


• A rendszer integrált modellezése túl bonyolult

2011.11.07.


17


• Dekomponált modell

2011.11.07.


18

Elkészült modulok

• Helyi kültéri hőmérséklet előrejelzés (idősor bányászat alapon) – A cél 4 órára előre jósolni a lokális kültéri hőmérsékletet – Öt különböző módszer vizsgálatát követően egy idősor bányászaton alapuló megoldás adta a legjobb eredményt

2011.11.07.


19

Elkészült modulok

Kiinduló állapot

– A cél 20 percre előre jósolni a fűtéscső hőmérsékletét A fűtési rendszer modellje – A fűtési rendszer modellje két A felfűtési A lehűlési szakasz szakasz (felfűtési és modellje modellje (M1) (M2) lehűlési) részre került felosztásra

A fűtéscső hőmérsékletének előrejelzése

• Fűtéscső hőmérséklet előrejelzés (MLP neurális hálókkal)

Fűtés vezérlési jelszekvencia

2011.11.07.


20

Elkészült modulok (részben)

• Beltéri hőmérséklet (CMAC neurális hálókkal) – A cél 20 percre előre jósolni a beltéri hőmérsékletet – A leggyakoribb állapotokra kész a modell

2011.11.07.


21

Jövőbeli tervek

• A hiányzó modellek létrehozása a hiányzó beltéri hőmérséklet előrejelzésére • A hiányzó modulok elkészítése a modell dekompozícióból • A rendszer integrálása és az algoritmusok kapcsolódási interfészének definiálása

…intelligens vezérlő algoritmusok fejlesztése. 2011.11.07.


22

Köszönöm a figyelmet!

2011.11.07.


23

Intelligens beágyazott rendszer üvegházak irányításában

Recommend Documents