Моделі і методи автоматизації проектування об’єктів будівництва з урахуванням шуму

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

ПЕТРЕНКО ЮРІЙ АНТОНОВИЧ

УДК 69.059 + 699.844

МОДЕЛІ І МЕТОДИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ПРОЕКТУВАННЯ ОБ'ЄКТІВ БУДІВНИЦТВА З УРАХУВАННЯМ ШУМУ

05.13.12 - системи автоматизації проектувальних робіт

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків-2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури.

Науковий керівник доктор технічних наук, професор Нефьодов Леонід Іванович, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, професор кафедри інформатики.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, доцент Смеляков Сергій В'ячеславович, Харківський військовий університет, начальник кафедри інформатики; проектування будівництво моделювання

кандидат технічних наук, доцент Яковлева Ірина Олександрівна, Харківський державний економічний університет, доцент кафедри обчислювальної техніки та програмування.

Провідна установа Харківський державний політехнічний університет, кафедра АСУ, Міністерство освіти та науки України

Захист відбудеться 25 квітня 2000 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.02 у Харківському державному технічному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166 м. Харків, пр. Леніна, 14, fax (0572) 40-91-13

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського державного технічного університету радіоелектроніки за адресою: 61166 м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий 21 березня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Безкоровайний В.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Робота присвячена актуальній проблемі автоматизації проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму. У зв'язку з постійно зростаючими вимогами до якості об'єктів будівництва, скороченням частки будівництва на вільних територіях, загальним скороченням будівництва в сучасних умовах виникає проблема реконструкції існуючих об'єктів будівництва. Серед головних задач реконструкції можна назвати поліпшення екологічних чинників, поліпшення просторового середовища та функціональних зон.

Реконструкція повинна здійснюватися з урахуванням комплексу чинників як на момент реконструкції, так і з урахуванням прогнозів їх зміни на майбутнє. Одним з таких чинників обрано шум. Це обумовлено тим, що постійно зростають рівні шуму й ареали шумового впливу. Гігієнічними дослідженнями встановлено, що високі рівні міських шумів заважають нормальному відпочинку людей, їх трудовій діяльності та є причиною багатьох захворювань.

Рішенням цієї проблеми є розробка технології проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму, яка об'єднує множину класів часткових моделей та їх реалізацію на ЕОМ на різних етапах проектування.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у рамках важливіших НДР в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури з 1995 по 1999 роки відповідно з підрозділом 6.2.2. "Перспективні інформаційні технології" за темами "Інформаційні технології аналізу та синтезу соціально-екологічних систем" та "Розробка теорії й моделей системного аналізу складних соціально-економічних та екологічних міських систем на основі впровадження інформаційних технологій" Міністерства освіти України (0194 U 038225).

Метою роботи є розробка нових і розвиток відомих методів та засобів проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму на підставі математичного моделювання, багатокритеріальної оцінки та оптимізації рішення, застосування комп'ютерної технології.

У відповідності з наміченою метою дисертації необхідно вирішити такі основні задачі:

1. Розробка математичного забезпечення технології оцінки акустичного середовища функціонування, яка вміщує побудову баз моделей джерел шуму й середовища, його розповсюдження та метод побудови зон акустичного комфорту та дискомфорту, які дозволяють знайти не тільки кількісні значення такого екологічного чинника, як шум, але й встановити та візуалізувати зони акустичного комфорту та дискомфорту.

2. Розробка технологій структурно-параметричного синтезу засобів захисту об'єктів будівництва від шуму, яка вміщує побудову узагальненої моделі, моделі структурного синтезу, обгрунтування методів багатокритеріальної оцінки й оптимізації проектних рішень, моделі параметричного синтезу.

3. Розробка комп'ютерної технології проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму, яка буде забезпечувати рішення задач як оцінки акустичного середовища функціонування, так і синтезу засобів захисту об'єктів будівництва від шуму.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у створенні математичних моделей, алгоритмів і програм, які у сукупності складають основу проблемно-орієнтованої технології проектування об'єктів з урахуванням шуму. Для цього удосконалені й отримали подальший розвиток технології оцінки акустичного середовища функціонування. Це дозволяє визначити не тільки кількісне значення рівня шуму, але й побудувати зони комфорту й дискомфорту, що дає можливість визначити області припустимих рішень, значення критеріїв оцінки акустичного середовища функціонування. Удосконалена динамічна модель рівня шуму транспортного потоку.

Вперше розроблені моделі структурного і параметричного синтезу засобів захисту об'єктів будівництва від шуму.

Вперше розроблена комп'ютерна технологія проектування реконструкції об'єктів будівництва з урахуванням шуму, яка вміщує засоби взаємодії проектувальника з ЕОМ у вигляді дружнього інтерфейсу на професійній мові користувача й дозволяє автоматизувати процес проектування.

Вірогідність одержаних результатів заснована на апробації основних теоретичних положень дослідження та підтверджується їх порівнянням із результатами, отриманими іншими методами, експериментальними даними, а також досвідом практичного використання.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані в дисертації результати дозволяють підвищити ефективність методів проектування реконструкції об'єктів будівництва з урахуванням шуму на підставі впровадження нових комп'ютерних технологій.

Реалізація та впровадження наукових результатів. Наукові результати упроваджені у "Харківпроект - 1". Результати дисертаційної роботи використовуються при читанні лекцій, виконанні лабораторних робіт, в курсовому та дипломному проектуванні з дисциплін "Військові містечка і спеціальні споруди", "Комп'ютерні технології в урбоекології", "Методи оптимізації проектних рішень", "Технічні засоби архітектурного проектування", "Методологія автоматизації архітектурного проектування" у Харківському державному технічному університеті будівництва і архітектури.

Особистий внесок здобувача. В працях, опублікованих у співавторстві, здобувачу належить: [1-3] - обрані та удосконалені моделі джерел шуму, побудована база моделей джерел і середовища розповсюдження шуму; [4-5] - розроблений метод побудови шумових карт з визначенням зон комфорту й дискомфорту; [7] - поставлена задача синтезу засобів захисту від шуму та проведений системний аналіз ефективних засобів захисту від шуму; [5] - розроблені нові моделі структурного та параметричного синтезу об'єктів будівництва з урахуванням шуму; [2,4,6] - розроблена комп'ютерна технологія проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати роботи доповідались, обговорювались та були схвалені на таких конференціях та семінарах: 4-й Міжнародній конференції "Теорія і техніка передачі, прийому та обробки інформації"(Харків-Туапсе, 1998 р.); 11-й Міжнародній школі-семінарі "Перспективні системи управління на залізничному, промисловому та міському транспорті" (Харків-Алушта, 1998 р.); Міжнародній конференції "Соціальні комунікації: розвиток в інформаційному просторі" (Харків, 1998 р.); Міжнародній конференції "Автоматизація процесів управління та проектування в будівництві та архітектурі" (Ташкент, 1998 р.); Республіканському семінарі Наукової Ради АН України з проблеми "Кібернетика" (Харків, 1998 р.); 51-54 науково-технічних конференціях ХДТУБА (1996-1999 р.).

Публікації. Основні наукові положення дисертації опубліковані в семи працях, з них п'ять - у статтях видавництв, які рекомендовані ВАК, дві - у матеріалах конференцій.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку літератури з 111 найменувань, 17 рисунків та 13 таблиць, 1 додаток, що складає 28 сторінок. Загальний обсяг роботи 134 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обгрунтована актуальність теми, сформульовані мета і основні завдання дослідження, охарактеризована новизна і практична цінність одержаних результатів, вказаний їх зв'язок з планами наукових досліджень та цільовими програмами, наведені дані про апробацію та публікації основних наукових положень, що виносяться на захист.

В першому розділі поставлена задача проектування реконструкції об'єктів будівництва з урахуванням шуму, яка вміщує аналіз та оцінку акустичного середовища функціонування та синтез засобів захисту від шуму. Наведена класифікація джерел шуму. Проведений огляд літератури й аналіз підходів і методів рішення наміченої задачі. Це дозволило визначити основні недоліки існуючих методів захисту від шуму та сформулювати задачі дослідження.

У другому розділі з метою розробки математичного забезпечення технології оцінки акустичного середовища функціонування вперше побудовані бази моделей джерел шуму. В основу цих баз покладені математичні моделі оцінки рівня шуму таких джерел як трансформаторні підстанції, вентиляційні установки, транспортний потік. Значення рівня шуму для інших джерел шуму, які не мають математичних моделей, отримані на основі натурних вимірювань та включені до бази даних. Так як шум транспортного потоку є основним джерелом міських шумів, моделі його оцінки були докладно досліджені, та було запропоновано удосконалити динамічну модель оцінки рівня шуму транспортного потоку. Для цього були введені додаткові поправки, які враховують наявність повздовжніх ухилів та перехресть.

База моделей розповсюдження шуму в реальному середовищі вміщує моделі зниження рівня шуму в залежності від відстані між джерелом та розрахунковою точкою, затухання у повітрі, зниження внаслідок акустичної м'якості покриття території, зниження рівня звуку екраном, смугою зелених насаджень, зниження внаслідок обмеження довжини джерела шуму, в залежності від щільності забудови й таке інше, а також модель рівня шуму у приміщеннях.

Запропонований новий метод графічної оцінки шумового оточення, який дозволяє автоматизувати побудову зон акустичного комфорту та дискомфорту. Обрані й обгрунтовані критерії оцінки акустичного середовища функціонування, які дозволяють кількісно оцінити це середовище функціонування.

У третьому розділі розроблена технологія структурно-параметричного синтезу засобів захисту об'єктів будівництва від шуму. Наведена узагальнена модель синтезу. Через те, що рішення задачі у загальному вигляді утруднено, пропонується декомпозувати її на дві окремі задачі: структурного синтезу й параметричного синтезу. Обгрунтовані моделі багатокритеріальної оцінки та оптимізації. Розроблені моделі структурного й параметричного синтезу.

Постановка задачі синтезу засобів захисту об'єктів будівництва від шуму полягає в тому, що з множини можливих рішень , , необхідно прийняти таке рішення , при якому обрані принципи та відповідні їм засоби або заходи захисту від шуму з параметрами забезпечують задовільні значення критеріям ефективності, що задані.

Критерії ефективності поділяються на дві групи: функціональні критерії та витратні критерії.

Як функціональні критерії обрані:

1. Максимальний рівень зниження шуму в усіх розрахункових точках (РТ)

, , (1)

де - допустимий рівень шуму в r-ій РТ;

- рівень шуму в r-ій РТ після реалізації рішення ;

-кількість розрахункових точок.

2. Максимальна кількість розрахункових точок, в яких забезпечується акустичний комфорт

(2)

де- булева змінна.

3. Мінімальне середньо зважене збільшення припустимих рівнів шуму в розрахунковій точці

, (3)

де В - кількість точок території, що розглядається, в яких .

4. Максимальний коефіцієнт акустичного комфорту на площині

, (4)

де - площа зони акустичного комфорту, яка забезпечує j-е прийняте рішення;

загальна площа території, що розглядається.

5. Максимальна довжина периметрів будівель, які знаходяться в зоні припустимих рівнів шуму

, (5)

де - довжина периметрів будівель, які знаходяться в зоні допустимих рівнів шуму;

- загальна довжина периметрів будівель на території, що розглядається;

- номер будівлі.

6. Максимальний коефіцієнт акустичного комфорту за периметром

. (6)

7. Максимальна кількість людей, що знаходяться в зоні акустичного комфорту:

для будівель

, (7)

де - кількість людей, що знаходяться в зоні акустичного комфорту;

- загальна кількість людей в будівлі;

- кількість будівель;

для території

, (8)

де - кількість людей, які знаходяться в зоні акустичного комфорту ф-тої функціональної зони;

- загальна кількість людей, що знаходяться на території, яка розглядається;

- кількість функціональних зон.

Як витратні критерії обрані:

9. Мінімальні наведені витрати на реалізацію рішення (адитивний критерій)

, (9)

де - одноразові витрати на створення обраного засобу захисту від шуму;

- витрати при зниженні ефективності роботи джерел шуму внаслідок прийняття організаційних заходів;

- витрати на експлуатаційне утримання засобів захисту.

10. Мінімальні одноразові витрати, які, в основному, характеризуються вартістю витраченого матеріалу на виготовлення () та вартістю будівельних робіт С()

. (10)

11. Мінімум витрат на експлуатацію засобів захисту

. (11)

На рішення накладаються такі основні обмеження:

12. На значення зниження рівня шуму в кожній РТ:

, (12)

де- зниження рівня шуму в r-ій точці, що задано, визначається як:

13. Обмеження за належністю засобів захисту від шуму: засіб або захід захисту від шуму повинні належати або джерелу шуму, або простору розташування шуму, або об'єкту, який захищається від шуму.

Обмеження за кількістю людей, які знаходяться в зоні акустичного дискомфорту:

. (13)

Через те, що рішення задачі утруднено в загальному вигляді, пропонується її декомпозувати на дві окремі задачі: структурного синтезу та параметричного синтезу. Ці задачі є багатокритеріальними, тому обгрунтовані методи багатокритеріальної оцінки й оптимізації проектних рішень.

Задача структурного синтезу полягає у виборі принципів захисту та відповідних до них засобів або заходів захисту від шуму. Коли розмірність задачі невелика, то можливо вибрати принципи й засоби або заходи захисту від шуму одночасно. Вибір здійснюється за такими критеріями:

- максимум зниження рівня шуму для обраних принципів і засобів або заходів захисту від шуму в r-ій розрахунковій точці

, ; ; (14)

- мінімум приведених витрат на реалізацію обраних принципів і засобів або заходів захисту від шуму

, , , (15)

де - змінна, яка має два значення: 1 - якщо і-ий принцип та n-ий засіб або захід захисту від шуму обрані, 0 - у противному випадку:

- рівень зниження шуму в r-ій розрахунковій точці при обраних і-ому принципі та n-ому засобі або заході захисту від шуму;

- приведені витрати на реалізацію обраного і-ого принципу та n-ого засобу або заходу захисту від шуму в r-ій розрахунковій точці.

При цьому накладаються такі основні обмеження:

- зниження шуму в r-ій розрахунковій точці функціональної зони повинно бути не менш заданого

, , ; (16)

- приведені витрати повинні бути не більше заданих

, ; (17)

- на кількість людей, які знаходяться в зоні акустичного комфорту

. (18)

Коли розмірність задачі не дозволяє вирішити задачу синтезу принципів та засобів захисту від шуму одночасно, здійснюється спочатку синтез принципів, а потім відповідних йому засобів або заходів захисту від шуму за допомогою моделей, аналогічних (14-18).

Через те, що задачі структурного синтезу є задачами дискретного програмування з булевими змінними, то для їх рішення пропонується метод віт і межей, який враховує специфіку задач, що розглядаються.

Розглянемо задачу параметричного синтезу засобів захисту від шуму.

Задача параметричного синтезу полягає у визначенні для обраного виду засобів або заходів захисту від шуму їх параметрів. Існують моделі параметричного синтезу з дискретними та неперервними параметрами.

Задача параметричного синтезу з дискретними параметрами така. Для обраного виду засобу чи заходу захисту від шуму відомо декілька його варіантів , де. = 1, якщо обраний g-ий варіант засобу захисту, 0 - у противному разі. Для g-ого варіанту засобу захисту існує свій набір конкретних дискретних значень параметрів , де - значення m-ого параметру в g-му варіанті. Варіант засобу або заходу захисту від шуму обирається за такими критеріями:

- максимум зниження рівня шуму для обраного варіанту засобу або заходу захисту від шуму

, (19)

де - зниження рівня шуму при g-му варіанті обраного засобу або заходу захисту від шуму;

- мінімум приведених витрат на реалізацію g-ого засобу або заходу захисту від шуму

. (20)

При цьому накладаються такі обмеження:

- ниження рівня шуму, що досягається, повинно бути не менш заданого

(21)

- приведені витрати не повинні перевищувати заданих

; (22)

вибір тільки одного варіанту засобу чи заходу захисту від шуму

. (23)

Задача параметричного синтезу з неперервними параметрами така. Кожному з обраних засобів або заходів захисту від шуму відповідає множина параметрів , значення кожного з яких змінюються безперервно. Параметри вибираються за такими критеріями:

- максимум зниження рівня шуму обраного засобу або заходу захисту від шуму

; (24)

- мінімум приведених витрат на використання або реалізацію n-ого засобу або заходу захисту

. (25)

При цьому накладаються такі обмеження:

- зниження рівня шуму, що досягається, повинно бути не менш заданого

; (26)

- приведені витрати не повинні перевищувати заданих

. (27)

Розглянуті моделі параметричного синтезу засобів або заходів захисту від шуму, які найчастіше використовуються.

У четвертому розділі наведена загальна характеристика та структура комп'ютерної технології проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму, яка дозволяє автоматизувати процес проектування та отримувати всю необхідну проектну документацію на ПЕОМ. Система реалізована на базі графічного редактора AUTOCAD версії 14 та СУБД FOXBASE. Використання цих програмних пакетів дозволяє полегшити адаптацію запропонованої системи до різних обчислювальних систем та загальноприйнятих стандартів. Діалог проектувальника з системою організований у вигляді падаючих меню, які у свою чергу викликають відповідні діалогові вікна.

Система дозволяє виконувати всі стандартні операції з формування проектної графічної документації об'єктів будівництва, а також дозволяє провести розрахунок рівнів шуму від різних видів джерел шуму, побудову шумових карт, оцінити характеристики зон акустичного комфорту та дискомфорту, по заданих критеріях оцінити прийняте рішення.

Наведені приклади оцінки акустичного середовища функціонування, а також структурно-параметричного синтезу засобів захисту від шуму різних об'єктів будівництва.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз проблем і задач проектування об'єктів будівництва з урахуванням навколишнього середовища показав, що ця задача вміщує аналіз та оцінку існуючого середовища функціонування та проектування реконструкції об'єктів будівництва з урахуванням середовища функціонування. Як основний екологічний фактор, що визначає середовище функціонування, обраний шум. Поставлені задачі оцінки акустичного середовища функціонування та синтезу об'єктів будівництва з урахуванням шуму. На основі аналізу існуючих підходів та методів їх вирішення сформульовані задачі дослідження.

2. З метою розробки математичного забезпечення технології оцінки акустичного середовища функціонування вперше побудовані бази моделей джерел шуму та розповсюдження шуму в реальному середовищі. Запропонований новий метод графічної оцінки акустичного середовища функціонування, який дозволяє автоматизувати побудову зон комфорту та дискомфорту. Обрані та обгрунтовані критерії оцінки цих зон.

3. Вперше розроблена технологія структурно-параметричного синтезу засобів захисту об'єктів будівництва з урахуванням шуму. Сформульована узагальнена задача синтезу, яка через велику складність та розмірність декомпозується на два класи задач: структурного синтезу та параметричного синтезу. Через те, що ті задачі є багатокритеріальними, обгрунтовані методи багатокритеріальної оцінки та оптимізації проектних рішень.

4. Розроблені нові моделі структурного синтезу засобів захисту від шуму, які у залежності від розмірності задачі дозволяють синтезувати принципи та засоби або заходи захисту від шуму одночасно, або, якщо розмірність велика, синтезувати принципи, а потім засоби або заходи захисту від шуму. Через те, що ці задачі є задачами дискретного програмування з булевими змінними, то для їх рішення запропонований метод віт та межей.

5. Розроблені нові моделі параметричного синтезу для дискретних та неперервних параметрів. Запропоновані моделі параметричного синтезу засобів чи заходів захисту від шуму у джерелі, що найчастіше використовуються, на шляху розповсюдження шуму та в об'єкті, що захищається від шуму.

6. Для перевірки вірогідності основних положень дисертації вирішено ряд конкретних практичних задач та здійснено порівняння їх з результатами, що отримані традиційними методами.

7. Проведені дослідження виявили ряд нових задач у галузі автоматизації проектування об'єктів будівництва з урахуванням інших екологічних факторів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ АВТОРОМ РОБІТ

1. Нефедов Л.И., Петренко Ю.А. Модели оценки уровня шума от транспортных потоков вблизи дорог // Науковий всник будвництва. - 1998. - Вип. 2. - С.62-65.

2. Нефедова А.Л., Петренко Ю.А., Нефедов Л.И. Эргономическая экспертиза проектируемого больничного комплекса по шуму // Радиоэлектроника и информатика. - 1998. - №4. - С.133-136.

3. Коржик Б.М., Нефьодова А.Л., Петренко Ю.А. Моделі аналізу та оцінки рівня шуму // Науковий вісник будівництва. - Харків: ХДТУБА, 1998, Вип. 3.- С. 162-169.

4. Коржик Б.М., Нефедова А.Л., Петренко Ю.А. Методы составления карт зашумленности межмагистральных территорий // нформаційно-керуючі системи на залізничному транспорт. - 1998. - № 5. - С. 20-23.

5. Нефедов Л.И., Петренко Ю.А., Нефедова А.Л. Модели структурно-параметрического синтеза средств защиты от шума // Науковий вісник будівництва. - 1999. - Вип. 7. - С. 113-117.

6. Коржик Б.М., Нефедова А.Л., Петренко Ю.А. Применение ЭВМ для построения шумовых карт от транспортных потоков // Сб. науч. тр. по матер. 4-й Межд. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". - Харьков: ХТУРЭ, 1998. - С. 323-324.

7. Нефедова А.Л., Петренко Ю.А. Синтез эффективных мер защиты от шума транспортных потоков // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - 1998. - №4. - С. 85-86.

АНОТАЦІЯ

Петренко Ю.А. Моделі і методи автоматизації проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.12 - системи автоматизації проектувальних робіт. - Харківський державний технічний університет радіоелектроніки, Харків, 2000.

Дисертація присвячена проблемі проектування об'єктів будівництва з урахуванням шуму. Розроблено математичне забезпечення технології оцінки акустичного середовища функціонування. Створені бази моделей джерел шуму та розповсюдження його у реальному середовищі. Запропонований новий метод побудови шумових карт, обрані критерії оцінки акустичного середовища функціонування.

Розроблена технологія структурно-параметричного синтезу засобів захисту об'єктів будівництва з урахуванням шуму. Запропонована узагальнена модель синтезу та декомпозиція її на часткові моделі структурного та параметричного синтезу.

Розроблена комп'ютерна технологія проектування реконструкції об'єктів будівництва з урахуванням шуму. Наведені практичні приклади.

Ключові слова: моделі, методи, автоматизація проектування об'єктів будівництва, шум, структурно-параметричний синтез.

АННОТАЦИЯ

Петренко Ю.А. Модели и методы автоматизации проектирования объектов строительства с учетом шума. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.12 - системы автоматизации проектных работ. - Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники, Харьков, 2000.

Анализ проблем и задач проектирования реконструкции объектов строительства с учетом окружающей среды показал, что эта задача включает в себя анализ и оценку существующей среды функционирования, анализ и оценку существующей пространственной среды и проектирование реконструкции объектов строительства с учетом среды функционирования. В качестве основного экологического фактора, определяющего среду функционирования, выбран шум. Приведенная классификация и характеристика источников шума позволила определить, что основным источником шума (приблизительно 90%) является транспортный поток, который контактирует с жилыми районами и микрорайонами.

Впервые разработаны и сформулированы задачи оценки акустической среды функционирования и синтеза объектов строительства с учетом шума. Ввиду большой сложности и размерности общей задачи синтеза предложено ее декомпозировать на частные задачи. На основе анализа существующих подходов и методов их решения сформулированы задачи исследования.

С целью разработки математического обеспечения технологии оценки акустической среды функционирования впервые построены базы моделей источников шума и распространения шума в реальной среде. Усовершенствована динамическая модель уровня шума транспортного потока за счет учета наличия продольных уклонов и перекрестков. Предложен новый метод графической оценки акустической среды функционирования, который позволяет автоматизировать построение зон комфорта и дискомфорта. Выбраны и обоснованы критерии ее оценки, которые позволяют количественно оценить акустическую среду функционирования.

Впервые разработана технология структурно-параметрического синтеза объектов строительства с учетом шума. Разработана обобщенная модель синтеза и определены функциональные и затратные критерии принятого решения. Ввиду большой размерности и сложности обобщенной модели предложено ее декомпозировать на два класса задач: структурного и параметрического синтеза. Так как эти задачи являются многокритериальными, то обоснованы методы многокритериальной оценки и оптимизации проектных решений.

Разработаны новые модели структурного синтеза средств защиты от шума, которые в зависимости от размерности задачи позволяют синтезировать принципы и средства или мероприятия защиты от шума одновременно или, если размерность большая, синтезировать принципы, а затем средства или мероприятия защиты от шума. Так как модели структурного синтеза являются задачами дискретного программирования с булевыми переменными, то для их решения предложен метод ветвей и границ.

Разработаны новые модели параметрического синтеза для дискретных и непрерывных параметров. Предложены модели параметрического синтеза наиболее часто применяемых средств или мероприятий защиты от шума в источнике, на пути его распространения и в объекте, защищаемом от шума.

Дана общая характеристика и структура компьютерной технологии проектирования реконструкции объектов строительства с учетом шума. Разработан дружественный интерфейс пользователя, который позволяет вести диалог с системой на языке проектировщика. Представлены примеры оценки акустической среды функционирования и примеры принятия решения по проектированию реконструкции различных объектов строительства с учетом шума.

Ключевые слова: модели, методы, автоматизация проектирования объектов строительства, шум, структурно-параметрический синтез.

ABSTRACT

Petrenko Y.A. Models and methods of automated design of the construction objects taking noise into account. - The manuscript.

The candidate dissertation on the speciality 05.13.12 - "Systems of automated design". - Kharkov State Technical University of Radio Electronics, Kharkov, 2000.

The dissertation is devoted to the problem of the construction objects design taking noise into account. The technology of the acoustic functioning evaluation's software is developed. The bases of the noise sources' models and the bases of the models of the noise propagation in the real environment are created for this purpose. The new method of the noise cards construction is proposed, the criterion of the acoustic functioning' evaluation are selected.

The technology of structure and parameters' synthesis of protective means of the construction objects taking noise into account is developed for the first time. The generalised model of the synthesis is developed. The methods of the multicriterion evaluation and optimisation of the making the designing decisions' are grounded. The division of generalised problem into the local problems of the structural and parametrical synthesis is proposed.

The computer-aided technology of construction objects' design taking noise into account is developed. The practical examples, which confirm the theoretical clauses of the dissertation, are shown.

Key words: models, methods, automated design of constructions objects, noise, structural-parametrical synthesis.

Размещено на Allbest.ru

...