Новые разработки российских ученых из Пермского Политеха обещают настоящий технологический прорыв в сфере городского отопления. Благодаря инновационному подходу — внедрению нейросетевого управления на базе искусственного интеллекта — появилась возможность ежегодно экономить до 12% затрат на теплоснабжение многоквартирных домов, сохраняя при этом высокий уровень комфорта для жителей. Проект реализуется при активном участии Владимира Онискива, доцента кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ и кандидата технических наук.
Современные вызовы централизованного теплоснабжения
В большинстве городов России централизованное теплоснабжение продолжает играть ключевую роль в поддержании уюта в домах — не только обеспечивая отопление, но и подавая горячую воду в квартиры через сложные системы тепловых сетей. Тепло от котельных или тепловых электростанций транспортируется по трубопроводам через специальные тепловые пункты, где его температура регулируется, а затем распределяется по стоякам.
Однако идеальная схема усложняется реальностью: многочисленные котельные эксплуатируют устаревшее оборудование, а точная автоматизация далеко не всегда доступна. Операторы вынуждены вручную устанавливать параметры подачи тепла, при этом им нужно учитывать не только погодные изменения, но и состояние труб, особенности движения теплоносителя, а также неизбежные задержки в реакции системы. Для эффективного управления такой сложной сетью жизненно необходимы точные, оперативные данные о состоянии всех узлов.
Трансформация благодаря искусственному интеллекту
В последние годы в инженерных инфраструктурах активно внедряются инструменты искусственного интеллекта. Особенно хорошо ИИ-системы проявили себя в задачах управления микроклиматом и вентиляцией крупных объектов, где нейронные сети успешно оптимизируют уровень температуры и энергозатраты. Но в сфере теплоснабжения подобные технологии еще не были широко реализованы, несмотря на огромный потенциал повышения эффективности.
Инженерная команда под руководством Владимира Онискива предложила уникальное решение для повышения эффективности городских теплосетей. В основе новации лежит нейросетевой алгоритм, который анализирует потоки данных о температуре и давлении в системе, прогноз погоды и технические параметры оборудования.
Принципы работы интеллектуальной системы
Разработанная в Пермском Политехе система представляет собой гибкий интеллектуальный модуль, интегрируемый в схему управления теплосетями. В режиме реального времени нейросеть сопоставляет показатели с датчиков — расположенных и на выходе из котельных, и на входах к каждому зданию или микрорайону — с текущими погодными условиями и прогнозом на ближайшие часы и дни. На основе таких вычислений система формирует оптимальное решение по установке температуры теплоносителя. Тем самым предотвращаются как ситуации недогрева, так и ненужного «перетопа», когда в квартирах становится чересчур жарко даже в периоды потепления на улице.
Отличительной чертой алгоритма стала возможность кроссплатформенного обучения. Сначала нейросеть тренируется на специально смоделированном виртуальном стенде. Задавая случайные сценарии работы теплосетей — от классических городских до уникальных объектов нестандартной архитектуры, — алгоритм обрабатывает разнообразные случаи теплопотерь, аварийных ситуаций и колебаний внешней и внутренней температуры. После такого масштабного машинного обучения систему дообучают прямо на объектах, что позволяет быстро адаптироваться и чутко реагировать на особенности конкретного города и даже каждого отдельного котельного хозяйства.
Владимир Онискив о преимуществах системы
«Наш программный комплекс позволяет с высокой точностью — до 97,9% — прогнозировать, какой именно должна быть температура воды, поступающей от котельной, чтобы во всех квартирах сохранялся необходимый нормативный уровень тепла, — рассказывает Владимир Онискив. — Принципиальное отличие нового подхода в том, что система действует проактивно: быстро реагирует на погодные изменения, а также автоматически корректирует параметры тепла и давления, не требуя постоянного внимания со стороны оператора».
Инновация особенно ценна в условиях непредсказуемых погодных скачков, когда традиционные ручные методы регулирования не всегда позволяют избежать переизбытка или недостатка тепла в домах. Благодаря интеллектуальному руководству сотрудники теплоснабжающих организаций могут быть уверены, что условия в квартирах останутся комфортными даже при резких изменениях температуры на улице.
Экономические и экологические плюсы нейросетевого управления
Применение интеллектуального алгоритма приносит ощутимую финансовую выгоду: по оценкам специалистов, экономия энергоресурсов при переходе на такую систему достигает 10–12% за сезон. Это позволяет городам не только оптимизировать бюджеты, но и сделать вклад в сохранение окружающей среды — снижение избыточного расхода топлива благоприятно сказывается на выбросах парниковых газов.
Кроме того, новый подход исключает необходимость в создании сложных и дорогостоящих физических моделей работы теплосетей. Это упрощает внедрение системы в различных регионах и позволяет гибко подстроиться под запросы конкретных муниципалитетов, будь то мегаполис или небольшой посёлок.
Будущее отопления — за передовыми технологиями
Внедрение искусственного интеллекта в управление городским теплоснабжением становится важной вехой на пути к «умному» городу. Решение, предложенное Пермским Политехом под руководством Владимира Онискива, показывает, как научные достижения могут напрямую влиять на повседневную жизнь людей — делая ее комфортнее, экологичнее и экономичнее. Перспективы развития подобных технологий огромны: от повышения надежности теплосетей до обеспечения устойчивого развития городской инфраструктуры.
Успех проекта ученых из Пермского Политеха открывает широкие возможности для масштабирования на национальном уровне и за его пределами, что в будущем способно сделать эффективное и экологичное отопление стандартом для всех российских городов.
Источник: naked-science.ru
