49421 (Цифровой мир производства и интеллектуальные здания), страница 3

Один из немаловажных факторов снижения стоимости здания - сокращение эксплуатационных расходов. К их числу относятся расходы на потребление энерго- и теплоресурсов, расходы, связанные с численностью персонала службы эксплуатации, расходы по обеспечению безопасности недвижимого имущества и снижению рисков возникновения чрезвычайных ситуаций и др. Именно развитие современных технологий должно существенно помочь в снижении эксплуатационных расходов на содержание зданий. Одним из таких решений является концепция "интеллектуального здания" (intellectual Building). В первоначальном смысле понятие "интеллектуальное здание" означает здание, "способное приспосабливаться к изменениям окружающей среды".

В чем принципиальное отличие "интеллектуального здания" от обычного? Ответ прост: само здание "беспокоится" о состоянии систем и условиях жизни его обитателей, предоставляя им принципиально иные уровни комфорта и безопасности. Автоматизированные комплексы управления не только включают, выключают и регулируют работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования, освещения и электроснабжения, но и информируют оператора о возможных неполадках в системах, напоминают о необходимости проведения работ по их обслуживанию.

Традиционные решения инженерного оборудования здания представляют собой совокупность автономных, не взаимодействующих между собой систем. Здание, в котором эти системы объединены в интегрированный комплекс и правильно организованы, уже можно относить к интеллектуальному. "Интеллектуальное здание" - это и здание, и комплекс систем, и "технология".

9. Концепция построения "интеллектуальных" зданий

"Интеллектуальное" здание отличается, главным образом, возможностью программировать управляющие системы таким образом, чтобы реакция на события внутри здания происходила по заранее определенным алгоритмам. Все системы жизнеобеспечения могут охватываться единой кабельной структурой, либо каждая из них строится на основе своих кабельных систем. Инженерное оборудование современного здания представляет собой комплекс систем "безопасности-жизнеобеспечения-информатизации".

В состав комплекса технических средств безопасности входят система управления доступом, система охранно-тревожной сигнализации, система телевизионного наблюдения, система сбора и обработки информации, система пожарной сигнализации и оповещения о пожаре, система автоматического пожаротушения.

Комплекс систем жизнеобеспечения - это система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, система управления микроклиматом, система бесперебойного электроснабжения, система удаленного мониторинга и управления электроснабжением, системы освещения и управления освещением, система учета энергоносителей, системы контроля и управления лифтами, эскалаторами.

К комплексу систем информатизации относят локальную вычислительную сеть (ЛВС), систему приема кабельного и спутникового телевидения, систему радиофикации, телефонную сеть, систему проведения конференций, средства оперативной радиосвязи персонала и другие системы.

Все эти комплексы построены на основе структурированной кабельной системы (СКС) и управляются из единого центра диспетчеризации. Интеграция перечисленных выше систем обеспечивает повышенный уровень безопасности здания в целом, четкое взаимодействие всех инженерных систем с приоритетом системы пожарной безопасности. Кроме того, поддерживается сетевая структура управления с автоматическим контролем, обработкой и хранением информации о состоянии систем с единого диспетчерского пульта управления, автоматический и ручной режимы управления. Можно выделить пять уровней интеграции внутри здания: уровень инженерного оборудования, уровень транспортной среды (кабельных систем), уровень информационных систем (ЛВС, телефонных и других систем передачи данных), уровень программного обеспечения и уровень диспетчерской системы.

Любая диспетчерская система построена по одному принципу: объект управления - субъект управления (диспетчер). Между ними находится система интерфейсов - кабельная среда, контроллеры, система обработки информации, программное обеспечение.

В кабельной основе большинства "интеллектуальных заданий" лежит СКС. Как известно, СКС предназначена для организации физического уровня системы передачи информации в локальных вычислительных и телекоммуникационных сетях. Она обеспечивает быстрое и легкое изменение конфигурации кабельной системы посредством перекоммутирования. Конфигурация СКС и применяемое оборудование обеспечивают возможность наращивания системы без нарушения работоспособности смонтированной части системы.

СКС вместе с силовой электросетью здания (объединенная кабельная система) обеспечивает передачу и распределение электроэнергии и информации, а также мониторинг и управление системами "интеллектуального здания".

10. Принцип построения

В вышеперечисленные системы входит периферийное оборудование, состоящее из различных датчиков, реагирующих на те или иные изменения, абонентское оборудование (телефонные аппараты, динамики) и вычислитель, предназначенный для сбора и обработки информации, поступающей с датчиков, либо усиления, коммутации сигналов для остального периферийного оборудования. Все это оборудование объединяется в так называемые радиальные схемы построения и трудно увязывается в единый комплекс.

Поэтому в отличие от традиционно принятых схем оснащения зданий техническими средствами для "интеллектуального здания" применяется система коммуникаций, при которой создается так называемая информационная транспортная магистраль. Внутри ее осуществляется передача информации и управляющих сигналов от вычислителя к периферийному оборудованию и наоборот. При оснащении здания создается информационное кольцо, по которому передаются сигналы от всех систем, существующих в офисе. Каждый из этих сигналов попадает в вычислитель и выполняет необходимое действие, но поскольку в этом кольце присутствуют все сигналы, то создаются условия, при которых становится возможным централизованное управление всеми системами.

К кабельным структурам "интеллектуального здания" относят:

- информационная сеть (Ethernet). Разводка в пределах этажа делается на основе витой пары 5 категории, а между этажами применяют волоконно-оптический кабель или витую пару категории 5 и выше;

- замкнутая кабельная пожарная система на основе RS 485. Провода укладываются по периметру объекта петлей для увеличения надежности и отказоустойчивости системы;

- замкнутая кабельная система защиты от проникновения (RS 485);

- замкнутая кабельная система сервисных служб (контроль освещения, расхода электроэнергии, воды и т. д.);

- сеть передачи информации от системы видеонаблюдения;

- телефонная сеть.

11. Стандарты интеграции

Так как "интеллектуальное здание" оснащается различными системами и оборудованием от разных производителей, то очень важно, чтобы все технические устройства были совместимы. Для этих целей разработаны стандарты открытой архитектуры, предоставляющие одни и те же правила (протоколы) для обмена данными. В настоящее время широкое распространение в области систем управления зданиями получили стандарты BACnet, LonWorks и EIB.

Протокол BACnet (Building Automation Control Networks) - это сетевой протокол для автоматизации зданий, предложенный ASHRAE (Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и воздушному кондиционированию). Это национальный стандарт США. BACnet предусматривает использование программируемых контроллеров, причем они могут быть объединены в сеть с помощью различных сред. Контроллеры являются промежуточным звеном между любыми устройствами, к которым они подключаются по нестандартным интерфейсам, а связь же между контроллерами и системой управления осуществляется по общей сети.

В Европе все большую популярность приобретает разработка компании Echelon Corporation - технология LonWorks (Local Operation Network) на базе протокола LonTalk. (BACNet тоже поддерживает протокол LonTalk). Первоначально стандарт LonWorks был разработан для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а в настоящее время уже используется при построении комплексных систем, включая системы безопасности и учета. В основе технологии LonWorks лежит специализированный сигнальный процессор Neuron Chip, для которого разработан язык Neuron С. Это позволяет реали-зовывать логику работы контроллера низкоуровневыми средствами, а также строить сеть контроля и управления, используя различные топологии (шина, звезда, кольцо или смешанные).

Одним из самых популярных решений является интеграция сети передачи данных от системы управления с помощью специального маршрутизатора, соединяющего сеть LonWorks с сетью ЛВС Ethernet. При этом станция контроля и управления "общается" с маршрутизатором по протоколу TCP/IP, а между маршрутизатором и контроллером используется протокол LonTalk.

Стандарт EIB (European Installation Bus) предназначен для управления энергопотреблением, освещением, жалюзями, микроклиматом и для контроля доступа. Это общеевропейский стандарт международной ассоциации EIBA (European Installation Bus Association), объединяющей более 100 ведущих европейских производителей электротехнической продукции. Данная "радио-шина" была разработана специально для дополнительного оснащения современной шинной техникой уже существующих коттеджей и квартир. Сегодня шина EIB "берет на себя" выполнение всех функций, связанных с управлением энергопотреблением, освещением, микроклиматом, оперативным контролем, охраной и сигнализацией, работой жалюзей, бытовой техникой и взаимодействием с другими системами.

12. Поставщики решений

Структура спроса и предложения на компоненты и решения "интеллектуального здания" определяется тем, что существуют две принципиально различные группы заказчиков. Для корпоративных заказчиков приоритеты распределены так: сокращение эксплуатационных расходов, требования к безопасности, и, наконец, - комфортные условия. В то же время потребности частных заказчиков ранжируются иначе: комфорт, безопасность, сокращение эксплуатационных расходов.

Остановимся на существующих решениях для корпоративного сегмента, которые составляют так называемую группу "тяжелых систем". К числу их производителей относятся Honeywell (www.honeyw-ell.com), Siemens (www.siemens.com), Johnson Controls (www.johnsonco-ntrols.com) и Andover Controls (www.andovercontrols.com). Они поставляют программно-аппаратные комплексы на базе программируемых сетевых микропроцессорных контроллеров, специализированные сетевые программы для рабочих мест операторов, администраторов и программистов, а также серверы баз данных для хранения и анализа событий. Поддерживают современные телекоммуникации и могут управлять всеми инженерными системами здания.

Для малого и среднего бизнеса могут использоваться решения, основанные на контроллерах, поддерживающих стандартные открытые шины EIB и LonWorks. Среди производством таких систем и компонентов Gira (www.gira.de), Lexel (www.lexel.com), Siemens, Honeywell и др. Эти решения могут управлять подсистемами вентиляции, отопления, кондиционирования и освещения. Они достаточно хорошо масштабируются, поскольку они открыты на уровне шины, и в одной системе могут работать контроллеры различных производителей.

Постепенно интерес к "интеллектуализации" зданий проявляется и в Украине, что демонстрируют, например, такие компании, как Domus Mobile (domusmobile.com.ua), АМИ (security.ami.ua), VSV (www.sat-vsv.kiev.ua), Элит-Сервис (www.elite-s.kiev.ua/kodos.html) и др.

Заключение

Внедрение системы "интеллектуального здания" позволяет значительно повысить экономичность, ликвидность, престижность, комфортность и функциональность здания или дома за счет уменьшения эксплуатационных расходов на содержание объекта, уменьшения опасности возникновения пожара, масштабируемости и гибкости системы, единого принципа управления всем электрооборудованием. Затраты на "интеллектуализацию" офиса окупаются в среднем через 3 года.

Литература

1. Антонов А.В. Системный анализ. Методология. Построение модели: Учеб. пособие. — Обникс: ИАТЭ, 2001. — 272 с.

2. Богданов А.А. Тетология: В 3 т. — М., 1905—1924.

3. Венда В.Ф. Системы гибридного интеллекта: эволюция, психология, информатика. — М.: Машиностроение, 1990. — 448 с.

4. Волова В.Н. Основы теории систем и системного анализа/ В.Н. Волова, А.А. Денисов. — СПб.: СПбГТУ, 1997. — 510 с.