Разработка интеллектуальных моделей, алгоритмов, модулей и модернизация на их основе прототипа цифровой платформы интеллектуальной информационно-аналитической системы управления энергетическими ресурсами

Целью работы является создание методической, методологической базы и разработка на её основе модулей для модернизации цифровой платформы интеллектуальной информационно-аналитической системы управления энергетическими ресурсами для улучшения имеющихся показателей качества и эффективности организаций бюджетного сектора субъектов РФ, региональных центров энергосбережения, ресурсоснабжающих организации, управляющих компаний и ТСЖ многоквартирных домов за счет анализа энергообъекта, выявления инвестиционно-привлекательных объектов, возможности детального контроля за исполнением мероприятий и достижения запланированных показателей качества. Результаты работы: 1. Разработана структура модернизированного прототипа цифровой платформы, которая позволяет осуществить автоматизацию бизнес-процессов, связанных с управлением энергосбережением, включая автоматизацию исполнения действующих нормативно-правовых актов в области энергосбережения в бюджетной сфере и для организаций, занимающих регулируемыми видами деятельности (ресурсоснабжающие организации, промышленные предприятия и др.), энергосервисных компаний, УК и ТСЖ. ЦП ИАСУ-Р на единой платформе объединяет системы энергетического менеджмента, разрозненно функционирующие системы диспетчеризации и телеметрии групп объектов. 2. Подготовлены и размечены датасеты для обучения и реализации интеллектуальных моделей с учетом особенностей функционирования искусственных нейронных сетей, которые могут обеспечить требуемые показатели качества работы интеллектуальной информационно-аналитической системы управления распределенными энергетическими ресурсами. 3. Разработан модуль интеллектуальной верификации, который предусматривает реализацию интеллектуальных моделей с использованием самообучающегося классификатора на основе искусственной нейронной сети АРТ-2, обеспечивающего имитацию когнитивных функций человека в части анализа и проверки корректности введенных данных о функционально-технологических характеристиках и их взаимосвязи для объектов капитального строительства (более 100 параметров, включая отапливаемую площадь, строительный объем, количество сотрудников и посетителей, находящихся в здании, этажность и т.п.), а также подсказок по их корректировке (какой параметр введен ошибочно и где, и в какой исходной документации его можно найти и как рассчитать). 4. Разработан модуль кластеризации объектов, который предусматривает реализацию интеллектуальных моделей кластеризации на основе применения самообучающихся классификаторов, обеспечивающих имитацию когнитивных функций человека в части анализа исходной информации и формирования соответствующих кластеров объектов (например, административные здания, оснащенные приборами учета, отапливаемый объем от 5 до 10 тыс. куб. м, материал стен – кирпич, без утепления) для расчета нормативов и оценочных удельных характеристик энерго- ресурсопотребления. 5. Разработан модуль интеллектуального анализа потребления с учетом индивидуальных особенностей объекта и условий эксплуатации, предусматривает создание интеллектуальных моделей с использованием классификатора на основе ИНС структуры MLP, обеспечивающих имитацию когнитивных функций человека в части анализа данных об энергоресурсопотребления объектов и эффективности их потребления. 6. Разработан модуль интеллектуального прогноза энергопотребления, который предусматривает использование методов ИНС (конкатенация трех классификаторов, обученных заранее), обеспечивающих имитацию когнитивных функций человека в части планирования затрат на оплату коммунальных ресурсов с учетом индивидуальных особенностей объектов и условий эксплуатации. 7. Разработаны алгоритмы и программно реализована интерфейсная часть для прототипа цифровой платформы, которая обеспечивает гибкий и надежный механизм связи с вычислительным модулем, обладает интуитивно понятной визуальной частью управления системы. 8. Разработана программа и методика испытаний модулей верификации, кластеризации и анализа потребления, которая позволяет проверить работу функции аналитического мониторинга и выявления сверхнормативных расходов энергетических ресурсов (тепловой энергии, электроэнергии, воды для бытовых и хознужд, водоотведения, газа, твердого и моторного топлива), включая причины их возникновения, формирование рекомендаций по их сокращению, включая автоматическое формирование организационных и технологических мероприятий, а также воздействия на инженерные системы управления энергоснабжением и жизнеобеспечением объектов капитального строительства. 9. По предложенной ранее методике испытаний осуществлено тестирование модулей верификации, кластеризации и анализа потребления. Полученные результаты говорят о соответствии показателей качества работы цифрой платформы требованиям, предъявляемым техническим заданием. 10. Разработан модуль автоматизированного энергоаудита, который предусматривает создание ряда анализов энергообъектов, связанных с их потреблением на основании данных об учреждениях, наличии ресурсов, наличии приборов учета, удельных показателей, данных с метеостанций. 11. Разработан рекомендательный модуль подсистемы энергосервисных контрактов, который позволяет формировать ннвестиционно-привлекательные объекты, рекомендуемые для заключения контрактов, проведения мероприятий, за счет которых будут обеспечиваться меньшие сроки окупаемости. 12. Разработан модуль сопровождения энергосервисных контрактов, который позволяет хранить информацию об энергообъекте такую, как адрес, информацию об организации ЭСКО, о контрактах, об оплате, о руководителе, об имеющихся зданиях. 13. Разработан рекомендательный модуль подсистемы управления мероприятиями по энергосбережению, в основе которого находится искусственная нейронная сеть прямого распространения, формирующая перечень мероприятий для здания с учетом его технических ограничений и возможностей бюджета. 14. Разработан модуль контроля достижения плановых показателей, который позволяет сопоставить реальные и планируемые результаты выполнения программ энергосбережения, предоставляет возможность выгрузки анализа в виде документа в формате *.xlsx. 15. Разработан модуль контроля мероприятий прототипа цифровой платформы, который позволяет рассчитать экономию материальных средств, исходя из запланированных мероприятий, на основании анализа разницы между базовой экономией и планируемым объемом от каждого мероприятия в год их проведения. 16. Разработана программа и методика испытаний модулей контроля и мониторинга, которая позволяет проверить возможность проведения ряда анализов энергообъектов, формирования перечня инвестиционно-привлекательных объектов, добавления и хранения информации о заключенных энергосервисных контрактах, просмотра и создания энергоэффективных мероприятий, сопоставления реальных и планируемых результатов выполнения программ энергосбережения, расчёта экономии материальных средств, исходя из запланированных мероприятий. 17. По предложенной ранее методике испытаний осуществлено тестирование модулей контроля и мониторинга. Полученные результаты говорят о соответствии показателей качества работы цифрой платформы требованиям, предъявляемым техническим заданием. 18. Разработан рекомендательный модуль подсистемы настройки параметров инженерных систем, который позволяет прогнозировать рациональные режимы работы на основе анализа данных за предыдущие периода. 19. Разработана подсистема формирования внешних отчетов прототипа цифровой платформы, которая позволяет создавать шаблоны определенного типа (по зданиям, по учреждениям, по ГРБС) и наполнять их требуемым набором полей, формировать отчет на основании ранее сформированных шаблонов и выбранного списка объектов, отображать на форме модуля необходимую информацию и предоставлять возможность выгрузки данных в формате *.xlsx. 20. Разработана программа и методика испытаний подсистемы формирования отчетов, которая проверяет возможность создания шаблонов путем выбора соответствующих полей и формирования отчетных документов согласно требуемому типу отчета исходя из заданных в шаблоне параметров. Осуществление проверки возможности использования и применимости рекомендательной подсистемы настройки параметров, основанной на анализе данных за предыдущие периоды, прогнозирующей рациональные режимы работы. 21. По предложенной ранее методике испытаний осуществлено тестирование подсистемы формирования отчетов, рекомендательной подсистемы настройки параметров инженерных систем и тестирование модернизированного прототипа цифровой платформы. Полученные результаты говорят о соответствии показателей качества работы цифровой платформы требованиям, предъявляемым техническим заданием. Поставленные задачи решены в полном объеме. Результаты НИР предназначены для разработки и модернизации интеллектуальных информационно-аналитических систем управления распределенными энергетическими ресурсами и поддержки принятия решений для региональных и муниципальных органов власти, крупных непроизводственных организаций, а также в учебном процессе и научно-исследовательской деятельности высших учебных заведений. Научно-технический уровень выполненной НИР в сравнении с лучшими достижениями в данной области можно оценить как высокий, так как результаты работы обладают следующей научной новизной, отмеченной в сделанных выводах.