В данной статье представлены прикладные аспекты информационных технологий при решении проблемы убывания невозобновляемых ресурсов. Разработана автоматизированная информационная система для расчета перевода котельной малой мощности на альтернативное топливо. Выявлена и обоснована необходимость модернизации оборудования для использования пеллетного топлива. Приводится оценка эффективности модернизации.
Ключевые слова: автоматизированная система, энергоэффективность, энергосбережение эффективность модернизации, альтернативное топливо, энергия, экология
XXI век принес человечеству новые проблемы. Одна из самых острых проблем — это проблема энергии, т. е. проблема убывания энергоресурсов. Что будет делать человечество, когда истощаться ресурсы угля, газа и нефти. Сегодня эта проблема не слишком касается России. Запасов ископаемых ресурсов хватит на многие десятилетия, но все же нерационально оставлять без внимания получение энергии из биомассы.
Самые инновационные технологии, которые будут появляться в будущем, будут относиться к биотопливу 3-го поколения. Например, переработка растительного сырья, органических остатков производства, а также отходов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных и т. д., чтобы в результате получить биопродукт — топливо. В настоящее время проводятся исследования в этом направлении.
Сейчас широкое распространение получило пеллетное биотопливо. Пеллеты — топливные гранулы, которые по своим характеристикам не уступают традиционному топливу, что обеспечивает довольно широкую область их применения. Сырьём для пеллет служат: опилки, стружка, горбыль, некачественная древесина, кора (лесопилки просто выбрасывают сырье), а также отходы сельского хозяйства (солома, костра льна и торф). Пеллеты экологически чистый материал, так как, в отличии от угольного топлива, выдают в атмосферу ровно столько CO2, сколько впитало дерево во время роста. Зола, образующаяся при сжигании пеллетных гранул составляет, как правило, до 1 % по массе, причем ее можно использовать как удобрение [1].
В этой связи встает задача модернизации оборудования котельной при переводе ее на альтернативное топливо. Одной из важных задач в области модернизации производства является замена функционирующих основных средств на более совершенные с технической точки зрения аналоги, однако нужно выявить и обосновать необходимость модернизации оборудования для использования пеллетного топлива, а также провести оценку эффективности модернизации. Таким образом, данный вопрос требует детального технико-экономического обоснования.
Для упрощения работы инженеров, особенно на этапе проектирования целесообразно максимально автоматизировать расчеты, что приведёт к сокращению затрат времени, удешевлению комплекса трудоемких работ и повышению его эффективности. Применение информационных технологий для решения такого рода задач позволит существенно расширить возможности специалистов в этой области. В связи с вышеизложенным, целью работы является разработка программного обеспечения для автоматизации расчетов по оценке эффективности модернизации котельной при переводе ее на пеллетное топливо.
Автоматизированная информационная система представляет собой совокупность информации, экономико-математических методов и моделей, технических, программных, технологических средств, предназначенную для обработки информации и принятия управленческих решений Использование автоматизированных информационных систем позволяет: оптимизировать планы работы, быстро вырабатывать решения, четко маневрировать финансовыми ресурсами и т. д. [2].
При проектировании системы основной задачей являлось создание системы с удобным интерфейсом, имеющей широкий спектр возможностей для автоматизации. Система получает на вход огромное количество параметров по характеристикам котельной, составу топлива и позволяет получить в наглядном виде обработанную информацию, которая может быть использована для дальнейшего анализа при осуществлении модернизации.
Автоматизированная информационная система расчета перевода котельной малой мощности на альтернативное топливо написана на языке C# и базируется на основе WindowsPresentationFoundation, в качестве базы данных используется MicrosoftSQLServer 2016 Express. Необходимые для работы системы данные задаются в справочнике котельных, где задаются характеристики котлоагрегата, а также состав топлива, которые загружаются в соответствующие таблицы базы данных.
Рис. 1. Стартовое окно приложения
Работа системы состоит из нескольких составляющих:
- Справочник котельных
- Графический вывод
- Табличный вывод
После выбора котельной и необходимого вида вывода информации, происходит расчет показателей. На рисунке 2 и рисунке 3 представлены результаты инженерных расчётов [3, 4].
Рис. 2. Графического отображения информации по объему продуктов сгорания
Режим графического отображения реализуется путем вывода сравнительных диаграмм колонного вида двух типов — количества выбросов в граммах на секунду по трем ключевым параметрам: масса твердых веществ (золы), двуокиси азота, двуокиси серы, значения которых отображаются в граммах на секунду, а также суммарного объема продуктов сгорания — полного и удельного, значения в данном случае отображены в кубометрах на килограмм.
Рис. 3. Графического отображения информации по объему продуктов сгорания
В режиме табличного отображения ключевые параметры разбиты на соответствующие столбы, виды топлива на строки. Имеется возможность сортировки результата по убыванию либо возрастанию.
Рис. 4. Табличное отображение информации
По результатам обработки инженерных расчётов видно, что при использовании пеллетного биотоплива количество выбросов твердых веществ ниже в 120 раз, двуокиси серы в 90 раз, двуокиси азота без изменений. Полный объем продуктов сгорания ниже в 3,12 раз.
Автоматизированная обработка данных имеет ряд преимуществ перед традиционной, так как в данном случае снижается влияние «человеческого фактора», сокращается время на обработку информации, также АИС используют базы данных, объем которых не ограничен и в целом способны к расширению и трансформации для применения в смежных либо других предметных областях. Данная система может быть использована для любых котельных с различными видами котлоагрегатов, существует возможность задать любой расчетный вид топлива, изменив лишь значение его состава.
Литература:
- Обзор рынка биотоплива: пеллеты [Электронный ресурс] URL: http://eubp.ru/news-obzor-rynka-biotopliva-pellety-2.html (дата обращения: 10.10.2015).
- Молоков С. Е., Биотопливо в энергетике [электронный ресурс] // Проспект Свободный — 2016: cб. ст. науч. конф. (Красноярск. 15–25 апреля 2016 г.). — Красноярск: Сиб, федер, ун,-т, 2016. — С. 64–67. URL: http://nocmu.sfu-kras.ru/digest2016/ src/техническое/Техносферная %20безопасность.pdf (дата обращения: 01.09.2016)
- Молоков С. Е., Истягина Е. Б. Использование альтернативного топлива для котельной малой мощности// Современное состояние науки и техники: cб. ст. междунар. науч.-практ. конф. (Сочи. 04–09 февраля 2016 г.). — Сочи, 2016. — С. 111–114.
- Преимущества автоматизированных информационных систем [Электронный ресурс] URL: http://bukvi.ru/computer/preimushhestvo-avtomatizirovannyx-informacionnyx-sistem.html (дата обращения 12.10.2016).
