Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В МАСШТАБАХ РЕГИОНА

Назиров Р.Р. 1 Джазовский Н.Б. 1 Чернецов В.И. 1
1 ПРЦВШ, филиал Российского государственного университета инновационных технологий и предпринимательства, Пенза, Россия (440026, г. Пенза, ул. Красная, 38/Чкалова, 53)
В статье описывается проблема поиска дополнительных источников электроэнергии на региональном уровне. Авторами предлагается несколько решений данной проблемы, основанных на использовании местных возобновляемых источников. В статье отмечена необходимость системного подхода к решению проблемы и внедрения комплексной системы управления альтернативными энергоресурсами региона. Предложены две структурных модели автоматизированной информационной системы, работающей в режиме реального времени и с географической привязкой объектов альтернативной энергетики. Описана инфологическая модель базы данных автоматизированной системы. Авторами разработана система мониторинга, которая позволит собрать данные и проанализировать виды возобновляемых источников электроэнергии и выявить наиболее эффективные для комплексного использования в масштабах региона. Исследован и описан положительный экологический эффект от внедрения местных альтернативных источников.
база данных
автоматизированная информационная система
модель комплексного использования
возобновляемые энергоресурсы
1. Безруких П. И. О роли ВИЭ в энергобалансах мира и России в 21 веке // Академия энергетики. – Издатель ООО «Издательский дом ПРЕЗИДЕНТ НЕВА», август 2008. – №4 (24). –– С. 22-27.
2. Комарицын А. А. Ветроэнергетика и гидрография // Вестник РАН. – 2002. – № 9. – С. С. 844-846.
3. Королев В. А. Мониторинг геологических, литотехнических и эколого-геологических систем: учеб. пособие / В. А. Королев; под ред. В. Т. Трофимова. – М.: КДУ, 2007. – 416 с.
4. Татауров О. Л. Индивидуальные установки альтернативной энергии // Академия энергетики (журнал). – СПб.: Типография Взлет, 2009. – № 31. – С. 52-60.
5. Удалов С. Н. Возобновляемые источники энергии. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2009. – 444 с.

Введение

Проблема поиска дополнительных источников электроэнергии не теряет своей актуальности. В ряде регионов Российской Федерации наблюдается острый дефицит электроэнергии, вызванный в значительной степени изношенностью местного энергетического оборудования, по своим мощностям, не отвечающим перспективам экономического развития субъекта. В связи с этим представляется перспективным использование многочисленных, хотя и маломощных, источников энергии, расположенных на территории регионов. К таким относятся: малые гидростанции на реках и ручьях, масштабное использование отходов сельскохозяйственного производства, энергия ветра, производство газового топлива на основе биохимических процессов на отходах органических веществ. В ряде регионов можно рассмотреть и дополнительные источники, такие как: геотермальные источники, использование солнечной энергии, морских приливов. К данной проблеме можно дополнить решение вопросов энергосбережения и получения энергии от нетрадиционных источников, таких как: топливные элементы, водородно-энергетические системы. В настоящее время ни один из этих источников энергии не может полностью покрыть дефицит, однако комплексное использование всех возможных ресурсов позволит существенно улучшить энергетику региона. К этому следует добавить экологическое значение проводимых разработок: использование считающихся до сих пор непригодными для хозяйственных нужд веществ, материалов и отходов других производств наносят непоправимый вред окружающей среде. Таким образом, проведение комплексных исследований получения энергии от местных и нетрадиционных источников имеет большое государственное хозяйственное значение.

Наиболее перспективным представляется совместное использование различных ресурсов с целью сглаживания пиковых всплесков и простоев в производстве энергии [4, 5]. Ведущими задачами являются определение наиболее благоприятных мест для постройки установок альтернативной энергии, периодический контроль за их выработкой, мониторинг экономического и экологического баланса региона по данной отрасли, а также выработка указаний и рекомендаций для формирования оптимальной и стабильной энергетической системы.

Грамотный и системный подход  к комплексным установкам альтернативной энергии поможет значительно  снизить затраты на их эксплуатацию и в разы увеличить их эффективность. Определяющее значение в данном случае принадлежит индивидуальному выбору места установки. Он необходим для определения наиболее продуктивных источников энергии с учетом затрат на производство, аккумулирование и транспортировку энергии. [1, 2]. Реализовать поставленные задачи находится возможным благодаря средствам автоматизированной информационной системы (АИС). На рисунке 1 представлена структурная модель АИС  для комплексного использования возобновляемых энергоресурсов в масштабах региона.

Рисунок 1. Структурная модель АИС комплексного использования возобновляемых энергоресурсов в масштабах региона

Представленная выше в виде структурной модели система осуществляет сбор, анализ и последующую обработку актуальных данных о состоянии возобновляемых ресурсов в регионе, а также поддержку управленческих решений в части выработки рекомендаций по установке объектов альтернативной энергетики.

Структура информационной системы разрабатывается  согласно технологии «Клиент – Сервер» и включает в себя следующие модули:

1. Централизованная база данных (БД).

2. Подсистема сбора данных. К ней относятся все виды применяемых датчиков, контроллеры датчиков и программно-аппаратные комплексы по  регистрации и передачи полученных данных, устройства ввода-вывода для регистрации визуальных и прочих данных, полученных с аналоговых и механических устройств.

3. Подсистема статистической обработки и анализа данных. Гибкий и масштабируемый программный комплекс для обработки массивов статистических данных.

4. Подсистема географической привязки  и представления данных (ГИС). Отвечает за привязку объектов энергетики к местности с целью районирования, объектов возобновляемых источников энергии (ВЭИ), актуализации и расчетов стоимости транспортировки  энергии.

5. Подсистема прогнозирования данных мониторинга. Работает с массивами статистической информации и качественными показателями из подсистемы сбора данных. Позволяет создавать, актуализировать и корректировать прогнозные значения для объектов ВЭИ.

6. Подсистема управления и разработки рекомендаций. Осуществляет анализ результатов работы остальных подсистем, на их основании и с помощью прикладного математического аппарата осуществляет разработку рекомендаций, предписаний и сопутствующих отчетов для поддержки принятия управленческих решений.

База данных и подсистемы сбора, хранения и обработки всей необходимой информации размещены на серверной стороне системы, на стороне клиента реализуются экранные формы в браузере пользователя, формирование и отправка запросов на выполнение необходимых функций системы.

На рисунке 2 представлена структурная модель автоматизированной информационной системы с точки зрения объектного подхода [2].

Рисунок 2. Структурная модель системы

Разработанные компоненты АИС  выполняют следующие функции:

1. Сбор данных (осуществляется через формы пользовательского интерфейса).

2. Хранение данных (осуществляется в базе данных системы).

3. Обработка данных (осуществляется с помощью SQL – запросов).

4. Представление данных (осуществляется с помощью SQL-запросов и форм пользовательского интерфейса).

Данная компоновка обеспечивает независимую работу ввода и хранения и обработки и представления данных, что в свою очередь повышает надежность системы. Каждый блок мониторинга выполняет присущие только ему функции по обработке и представлению данных. Это упрощает процесс контролирования работоспособности компонентов, а также повышает надежность системы в целом.

Инфологическая модель АИС для организации комплексного использования возобновляемых энергоресурсов в масштабах региона позволяет предметно и детально описать АИС, связи в базе данных (БД) и точки актуализации системы и описывает следующие объекты: источник энергии, вид энергии, объект-производитель, объект-получатель,   параметры загрязнения воздуха и др., а также связи между ними.

Данная БД предусматривает просмотр, добавление, редактирование, хранение  и удаление данных. Модель отображает количество базовых элементов системы, их параметры и порядок взаимодействия  между ними [3]. На рисунке 3 представлена инфологическая модель структуры БД с использованием средства Erwin. На схеме видно, какие из параметров можно и нужно периодически актуализировать и в какой объект БД следует вносить обновленные данные. Данные могут поступать как с датчиков, так и вводиться оператором.

Рисунок 3. Инфологическая модель базы данных системы

Данная модель при реализации дает возможность решить многие вопросы, связанные с неверным вводом, дублированием данных, оптимизацией работ по формированию запросов и обеспечения нужной нормальной формы при взаимодействии с системой управления базой данных (СУБД). Проблема с обеспечением необходимой целостности данных  решается на уровне СУБД. Расчет результирующих данных производится с учетом актуальных тарифов на тепловую и электрическую энергию, а также стоимости доставки энергии до получателя.

Вывод

Разработанная модель автоматизированной информационной системы позволит осуществлять экономический и экологический мониторинг комплекса установок возобновляемых источников энергии, обработку полученных данных и поддержку принятия управленческих решений в масштабах региона.

Статья подготовлена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 гг.

Рецензенты:

Бождай А. С., д.т.н., профессор кафедры САПР Пензенского государственного университета, г. Пенза.

Перелыгин Ю. П., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Химия» Пензенского государст- венного университета, г. Пенза.


Библиографическая ссылка

Назиров Р.Р., Джазовский Н.Б., Чернецов В.И. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В МАСШТАБАХ РЕГИОНА // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=7523 (дата обращения: 19.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074