Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Халиков Д.А. 1 Исламов К.Ф. 1
1 Набережночелнинский институт филиал Казанский федеральный университет
Приводится структура информационной модели теплоизоляционного материала, в которой последовательно приводятся данные о технологических и эксплуатационных свойствах, а также сведения о типовой и прогрессивной обработке материала, позволяющей улучшать доминирующие функциональные свойства. Внедрение предложенной структуры базы данных делает возможным автоматизацию наполнения банка данных в виде стандартной информационно-логической таблицы для последующей интеграции данного модуля в информационную систему автоматизации процессов строительного производства, а также принятия рациональных конструкторско-технологических решений в автоматизированных системах проектирования. Структура базы данных, предложенная в работе, предполагает возможность использования как теплоизоляционных, так и иных строительных материалов, имеющих многоуровневую модель классификации по различным признакам. Система справочника, являющегося универсальным для всех групп классификации, позволяет вводить новые уровни распределения для вновь появившихся свойств и материалов.
структура базы данных
информационная таблица
сущность
классификация
теплоизоляционные материалы
1. Бобров Ю.Л., Овчаренко Е.Г., Шойхет Б.М., Петухова Е.Ю. Теплоизоляционные материалы и конструкции: учебник. – М.: Изд-во «Инфра-М», 2003. – 268 с.
2. Сухарев М.Ф., Майзель И.Д., Сандлер В.Г. Производство теплоизоляционных материалов. – М.: Высшая шк., 1981. – 231 с.
3. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. – М.: Машиностроение, 1972. – 240 с.
4. Шибаков В.Г. Интеллектуальная система формирования технологических процессов штамповочного производства на основе CALS-технологий. – М.: Academia, 2011. – 220 с.
5. Шибаков В.Г., Халиков Д.А., Гончаров М.Н. Информационная модель для банков данных теплоизоляционных материалов // Научно-технический вестник Поволжья. – 2015. – С. 225–228.

В работе [1] рассмотрена принципиальная информационная модель классификации и последующей обработки информации о теплоизоляционных материалах. Теплоизоляционными называют материалы, применяемые для снижения тепловых потерь в окружающую среду при строительстве жилых и промышленных зданий, тепловых агрегатов и трубопроводов. Особенность таких материалов – низкая теплопроводность (коэффициент теплопроводности в пределах 0,02–0,2 Вт/(м•°С)), а также высокая пористость (70–98 %) и относительная малая плотность и прочность (предел прочности при сжатии 0,05–2,5 H/м2).

Теплоизоляционные материалы и изделия классифицируются по следующим признакам:

  • теплопроводности (низкой теплопроводности, средней теплопроводности, повышенной теплопроводности);
  • виду основного исходного сырья (органическое, неорганическое);
  • структуре (волокнистая, зернистая, ячеистая, сыпучая);
  • содержанию связующего вещества (содержащие и не содержащие);
  • возгораемости (несгораемые, трудносгораемые, сгораемые);
  • по форме и внешнему виду:

1) плоские (плиты, маты, войлок);

2) рыхлые (вата, перлит);

3) шнуровые (шнуры, жгуты);

4) фасонные (сегменты, цилиндры, полуцилиндры и др.);

  • плотности (особо легкие, легкие, тяжелые);
  • жесткости (мягкие, полужесткие, жесткие, повышенной жесткости, твердые).

По виду основного исходного сырья теплоизоляционные материалы делятся на 2 группы: органические и неорганические.

Органические теплоизоляционные материалы и изделия производят из различного растительного сырья: отходов древесины (стружек, опилок, горбыля и др.), камыша, торфа, очесов льна, конопли, из шерсти животных, а также на основе полимеров. Среди большого разнообразия теплоизоляционных изделий из органического сырья наибольший интерес представляют плиты древесноволокнистые, камышитовые, фибролитовые, торфяные, пробковая теплоизоляция натуральная, а также теплоизоляционные пенопласты.

Неорганические теплоизоляционные материалы – это минеральная вата и изделия из нее (среди последних распространены минераловатные плиты – твердые и повышенной жесткости), легкие и ячеистые бетоны (главным образом газобетон и пенобетон), пеностекло, стеклянное волокно, изделия из вспученного перлита и вермикулита, теплоизоляционная керамика, асбестосодержащие теплоизоляционные массы и изделия. Изделия из минеральной ваты получают переработкой расплавов горных пород или металлургических (главным образом доменных) шлаков в стекловидное волокно.

По структуре теплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые (минераловатные, стекло – волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло), сыпучие.

По содержанию связующего вещества теплоизоляционные материалы делятся на: содержащие и не содержащие.

По возгораемости теплоизоляционные материалы подразделяются на несгораемые, трудносгораемые, сгораемые

По форме и внешнему виду различают теплоизоляционные материалы штучные жесткие (плиты, скорлупы, сегменты, кирпичи, цилиндры) и гибкие (маты, шнуры, жгуты), рыхлые и сыпучие (вата, перлитовый песок, вермикулит).

По плотности теплоизоляционные материалы делят на материалы средней плотности в сухом состоянии – на группы и марки: I группа – особо легкие (ОЛ), имеющие марки 15, 25, 35, 50, 75, 100; II группа – легкие (Л) – 125,150,175, 200, 225, 250, 300, 350; III группа – тяжелые (Т) – 400, 450, 500, 600.

По жесткости (относительной деформации) выделяют материалы:

1. Мягкие (М) – относительное сжатие свыше 30 % при удельной нагрузке 1,96 кН/м2 (минеральная и стеклянная вата, вата из каолинового и базальтового волокна, вата из супертонкого стекловолокна, маты и плиты мягкие из минерального волокна и штапельного стекловолокна).

2. Полужесткие (П) – относительное сжатие 6–30 % при удельной нагрузке 1,96 кН/м2 (плиты полужесткие минераловатные на синтетическом связующем и из штапельного стекловолокна на синтетическом связующем).

3. Жесткие (Ж) – относительное сжатие до 6 % при удельной нагрузке 1,96 кН/м2 (плиты жесткие из минеральной ваты на синтетическом или битумном связующем).

4. Повышенной жесткости (ПЖ) – относительное сжатие до 10 % при удельной нагрузке 3,92 кН/м2 (плиты минераловатные повышенной жесткости на синтетическом связующем).

5. Твердые (Т) – относительное сжатие до 10 % при удельной нагрузке 9,8 кН/м2.

По теплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы:

А – низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м•°С);

Б – средней теплопроводности – от 006 до 0,115 Вт/(м•°С);

В – повышенной теплопроводности – от 0,115 до 0,175 Вт/(м•°С).

По назначению теплоизоляционные материалы бывают теплоизоляционно-строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно-монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

Малоинформативные условные обозначения строительных материалов затрудняют поиск и принятие рациональных решений при проектировании, особенно в автоматизированном режиме, зданий и сооружений. Этот недостаток преодолевается, если необходимую для проектирования информацию о технологических и эксплуатационных свойствах материалов соответствующим образом структурировать, а именно создать информационную модель, пригодную для автоматизированных банков данных.

При формировании банка данных строительных материалов возникает необходимость рациональной компоновки информации, обеспечивающей не только ее компактное расположение, но и возможность оптимизации проектных решений.

Обобщающей структурой компоновки данных являются многоуровневые многовходные таблицы, так как остальные варианты (многоуровневые с одним входом, одноуровневые с одним входом) являются их частным случаем [2, 3].

Входами таблиц являются многоуровневые условия – на первом уровне совокупность условий X, Y, а на следующих – классы условий Xij, Ygk и их конкретные значения – Aij, Bgk.

Связь между классами условий и их значениями может быть задана отношениями α :=, <, ≤, ≥, C, или булевыми переменными O,I.

pic_26.tif

Информационно-логическая таблица и соответствующие ей граф-деревья структуры условий выбора

Такая иерархия условий по сути своей является деревом, вершины которого изоморфны классам условий, а ребра – их конкретные значения Aij, Bgk с отношением α (рисунок).

Условия по каждому входу задаются лингвистическими формулировками или алфавитно-цифровым кодом. В качестве конкретных значений А, В могут быть использованы: понятия, цифра, группа, шифр, интервал значений, коды, группы кодов или аналитическое выражение, которое нужно вычислить.

Решения Z, отвечающие заданным условиям А и В, располагаются в клетках таблицы, образованных пересечением соответствующих столбцов и строк. Решения могут быть идентичны понятиям условий или являются операторами отсылки к другим информационно-логическим таблицам.

Стандартная программа, основанная на использовании информационных таблиц описанной структуры, позволяет выявлять искомое решение, которое определяется на пересечении строк и столбцов таблицы. Выбор соответствующей строки и столбца производится поиском пути на дереве условий по входам X, Y, отвечающим конкретным условиям задачи. С этой целью просматриваются и сравниваются коды заданного понятия с кодами понятий или условий таблицы, расположенными после разделительных признаков.

В случае совпадения заданного понятия с одним из условий таблицы последнее выделяется и служит исходным для продолжения поиска на следующем уровне. Такая процедура повторяется до момента выделения строки и столбца таблицы с искомыми решениями.

С учетом изложенного данные о строительных материалах на примере теплоизоляционных могут быть представлены в виде информационной табл. 1. Здесь рассмотрены несколько материалов.

Ниже предлагается структура и пример заполнения базы данных, подходящей для моделирования и наполнения банка данных в соответствии с предлагаемой методикой классификации. Приводится принципиальная схема, представляющая собой принципиальное решение для последующей адаптации в существующую информационную систему.

Таблица 1

Информационно-логическая таблица кодов классификации и свойств теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы

Р1

Код материала

Наименование показателя

Класс показателя

Условное обозначение

Значение показателя

Особые условия

Р11

Р111

Теплопроводность, Вт/(м•К)

Низкой теплопроводности

Rockwool

Пенопласт

Эковата

А

Rockwool

Пенопласт

Эковата

< 0,06

Rockwool

Пенопласт

Эковата

 

Р112

 

Средней теплопроводности

Газобетон

Б

Газобетон

от 0,06 до 0,115

Газобетон

 

Р113

 

Повышенной теплопроводности

В

от 0,115 до 0,175

 

Р12

Р121

Жесткость (относительная деформация, в %) при удельной нагрузке, кН/м2

Мягкие

Эковата

М

Эковата

Более 30 %

Эковата

1,96 кН/м2

Эковата

Р122

 

Полужесткие

Rockwool

П

Rockwool

6–30 %

Rockwool

1,96 кН/м2

Rockwool

Р123

 

Жесткие

Ж

до 6 %

1,96 кН/м2

Р124

 

Повышенной жесткости

Пенопласт

ПЖ

Пенопласт

до 10 %

Пенопласт

3,92 кН/м2

Пенопласт

Р125

 

Твердые

Газобетон

Т

Газобетон

до 10 %

Газобетон

9,8 кН/м2

Газобетон

Р13

Р131

Плотность (средняя плотность в сухом состоянии)

Особолегкие (1 группа)

Пенопласт

Эковата

ОЛ1

Пенопласт

Эковата

Марки

от 15

до 100

Пенопласт

Эковата

 

Р132

 

Легкие (2 группа)

Rockwool

ОЛ2

Rockwool

от 125

до 350

Rockwool

 

Р133

 

Тяжелые (3 группа)

Газобетон

ОЛ3

Газобетон

от 400

до 600

Газобетон

 

Р14

Р141

Структура

Волокнистые

Rockwool

Минераловатные

Rockwool

ВМ

 

Р142

   

Стекловолоконные

ВС

 

Р143

 

Зернистые

Перлитовые

ЗП

 

Р144

   

Вермикулитовые

ЗВ

 

Р145

 

Ячеистые

Пенопласт

Газобетон

Пеностекло

ЯП

 

Р146

   

Пенобетон

Газобетон

ЯБ

Газобетон

 

Р147

 

Сыпучие

Эковата

СП

Эковата

   

Р15

Р151

Возгораемость

Несгораемые

Rockwool

Эковата

Газобетон

НС

Rockwool

Эковата

Газобетон

   

Р152

 

Трудносгораемые

Пенопласт

ТС

Пенопласт

   

Р153

 

Сгораемые

СГ

   

Таблица 2

Сущность «Тип показателя», хранит группы классификации материалов

id

Наименование

Код материала

Ед. изм.

Описание

1

Теплопроводность

P11

Вт/(м•К)

 

2

Жёсткость

P12

%

(относительная деформация) при удельной нагрузке, кН/м

3

Плотность

P13

М

средняя плотность в сухом состоянии

4

Структура

P14

   

5

Возгораемость

P15

   

Таблица 3

Сущность «Показатель» – параметры классификации со ссылкой на тип показателя

id

Тип показателя

Класс показателя

Код материала

Условное обозначение

Значение с

Значение до

Дополнительный класс

Дополнительный параметр

Значение дополнительного параметра

1

1

Низкой теплопроводности

P111

А

0

0,06

     

2

1

Средней теплопроводности

P112

Б

0,06

0,115

     

3

1

Повышенной теплопроводности

P113

В

0,115

0,175

     

4

2

Мягкие

P121

М

30

100

 

кН/м2

1,96

5

2

Полужёсткие

P122

П

6

30

 

кН/м2

1,96

6

2

Жёсткие

P123

Ж

0

6

 

кН/м2

1,96

7

2

Повышенной жёсткости

P124

ПЖ

0

10

 

кН/м2

3,92

8

2

Твёрдые

P125

Т

0

10

 

кН/м2

9,8

9

3

Особо лёгкие

P131

ОЛ1

15

100

1 группа

   

10

3

Лёгкие

P132

ОЛ2

125

350

2 группа

   

11

3

Тяжёлые

P133

ОЛ3

400

600

3 группа

   

12

4

Минераловатные

P141

Вм

   

Волокнистые

   

13

4

Стекловолоконные

P142

Вс

   

Волокнистые

   

14

4

Перлитовые

P143

Зп

   

Зернистые

   

15

4

Вермикулитовые

P144

Зв

   

Зернистые

   

16

4

Пеностекло

P145

Яп

   

Ячеистые

   

17

4

Пенобетон

P146

Яб

   

Ячеистые

   

18

5

Несгораемые

P151

НС

         

19

5

Трудносгораемые

P152

ТС

         

20

5

Сгораемые

P153

С

         

21

4

Ячеистые

P145.5

Я

         

22

4

Сыпучие

P147

Сп

         

Таблица 4

Сущность «Материал» со ссылками на показатели классификации

id

Наименование

Тип теплопроводности

Теплопроводность

Тип жёсткости

Жёсткость

Тип плотности

Плотность

Тип структуры

Тип возгораемости

2

Пенополистирол

1

0,05

7

9,9

9

99,9

21

19

4

Газобетон

2

0,1149

8

9,9

11

599,9

17

18

3

Эковата

1

0,05

4

30,1

9

99,9

22

18

1

Rockwool

1

0,05

5

29,9

10

349,9

12

18

Данная структура базы данных, основанная на предложенной в работе [5] методике классификации, позволяет хранить и обрабатывать, используя принципы, указанные в том числе и в работе [4], упорядоченную информацию обо всём многообразии строительных материалов, создавать аналитические отчёты и выборки, что создает благоприятные предпосылки для автоматизации принятия рациональных конструкторских и технологических решений.


Библиографическая ссылка

Халиков Д.А., Исламов К.Ф. СТРУКТУРА ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 7-1. – С. 40-45;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40455 (дата обращения: 22.04.2021).

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