Библиографическое описание:

Сафонова Ю. А., Сафонов И. Д. Системные решения автоматизации современного здания [Текст] // Актуальные вопросы технических наук: материалы междунар. науч. конф. (г. Пермь, июль 2011 г.). — Пермь: Меркурий, 2011. — С. 45-47.

Интеллектуальное здание - здание, способное грамотно распределять ресурсы, снижать эксплуатационные затраты и обеспечивать понятный интерфейс контроля и управления. Инженерные системы такого здания способны обеспечить адаптацию к возможным изменениям в будущем [1, c. 38].

Необходимыми составляющими интеллектуального здания являются:

- управление с единого центра инженерными системами, аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум;

- телеметрия – измерение, передача и удалённое слежение за системами;

- IP-мониторинг объекта – удалённое управление системами по сети;

- GSM-мониторинг - удалённое информирование об инцидентах в здании (квартире, офисе, объекте) и управление системами здания через телефон.

Традиционные решения инженерного оборудования здания представляют собой совокупность отдельных, не взаимодействующих между собой систем. Здание, в котором эти системы объединены в интегрированный комплекс и правильно организованы уже на этапе проектирования (с учетом возможных будущих изменений), имеет право называться интеллектуальным [2, с. 73].

Создание интеллектуального здания невозможно без АСУЗ - автоматизированной системы управления зданиями (англ. Building Management System, BMS) [3]. АСУЗ предназначена для автоматизации инженерных систем жизнеобеспечения здания: отопление, вентиляция и кондиционирование, холодоснабжение, водоснабжения и канализация, электроснабжение и освещение. Основными целями внедрения АСУЗ являются повышение эффективности и качества работы систем жизнеобеспечения здания, сокращение расходов на обслуживающий персонал, сокращение энергозатрат на содержание и функционирование здания. Применение АСУЗ позволяет достичь снижения, в %: эксплуатационных расходов - до 30; платежей за электроэнергию - до 20; платежей за воду - до 41; платежей за тепло - до 25. Кроме того, обеспечивается согласованная работа всех инженерных систем здания; организация сетевой структуры управления, высокий уровень управления ресурсами, улучшения условий труда и повышение производительности.

Система управления зданием имеет трехуровневую структуру, в которой можно выделить следующие иерархические уровни [5, с. 110].

1. Уровень локального управления.

2. Уровень автоматизации.

3. Уровень управления информацией и администрирования системы.

На уровне локального управления располагаются первичные датчики, обеспечивающие сбор информации о системе; модульные устройства и контроллеры, позволяющие непосредственно обеспечивать управление локальными системами нижнего уровня; устройства интеграции, осуществляющие передачу информации о работе локального оборудования в сеть. Ядром уровня локального управления являются расширяемые цифровые контроллеры, которые предназначены для управления бойлерными станциями, агрегатами для кондиционирования воздуха или распределенными системами освещения. Контроллеры подсоединяются к АСУЗ через шину и обеспечивают обмен информацией между исполнительными устройствами инженерных систем здания и центральной станцией диспетчера.

Уровень автоматизации оснащается цифровыми контроллерами, обеспечивающими как автоматическое управление группами локальных систем, так и передачу данных о работе этих систем на вышестоящий уровень сети. Центральным звеном этого уровня являются сетевые процессоры, в функции которых входит управление и обработка информации, обеспечение связи между верхними уровнями сети и локальными системами. Сетевые процессоры обеспечивают централизованный мониторинг аварийных сигналов, сбор и запись данных о статистических трендах, времени работы оборудования и энергопотреблении элементов системы управления зданием. На уровне управления информацией и администрирования системы располагаются рабочие станции диспетчеров на базе ПЭВМ со специализированным программным обеспечением, на которых архивируется и анализируется работа всех систем здания в целом.

Для АСУЗ разработан комплекс международных стандартов BUILDING AUTOMATION AND CONTROL SYSTEMS ISO 16484-XX. В России к 2007 адаптированы первые части данного стандарта в виде комплекса стандарта АВОК Автоматизированные Системы Управления Зданиями.

Важным отличием интеллектуального здания является наличие такой системы как информационная, основное назначение которой - передача данных от локальных систем управления инженерным системам на пульт оператора и обратно. При создании «интеллектуального здания» следует учитывать, что информационная система существует не столько в материальном воплощении, сколько в виртуальной информационной области. Характер и вид отображаемой информации на экране монитора диспетчера зависит от требований заказчика. Поэтому именно он должен сформулировать, какую информацию и в каком виде следует выводить на монитор, какие данные необходимо архивировать, определить реакции системы на аварийные ситуации. При проектировании информационной системы здания целесообразно использовать открытые протоколы.

Системные решения и оборудование для систем автоматизации зданий представлены многими производителями: Crestron, AMX, ABB, GIRA, SIEMENS, Schneider-Electric, MARMITEK и др. [1, с. 41]. В настоящее время широкое распространение в области управления зданиями получили следующие стандарты (табл. 1).

BACnet (Building Automation and Control network) – сетевой протокол для автоматизации зданий и сетей управления, разработан Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), открытый стандарт. BACnet-устройствами являются контроллер, датчик, исполнительный механизм [4, c. 16].

EIB (European Installation Bus) - европейская инсталляционная шина, предназначена для автоматизации жилых и офисных помещений, представляет собой децентрализованную систему событийного управления с последовательной передачей данных управления, контроля и сигнализации эксплуатационно-технических функций. Подключенные к шине EIB абоненты могут обмениваться информацией через общий канал передачи.

LonWork (разработан компанией Echelon Corporation, США) - полевая шина для автоматизации зданий, основан на концепции реализации систем управления при помощи «распределенного интеллекта» - управляющей сети (Local Operating Networks) LON, которая имеет минимальное количество уровней иерархии и в которой нет выраженного центрального устройства.

CeBus – создана компанией Intellon. Сигналы передаются по технологии Speed Spectrum – система сама понимает, где помехи, а где данные, сигнал является шумоподобным. Предусматривается одноранговая модель взаимодействия, при которой любой узел имеет свободный доступ к сети.

Х10 – разработана в 1975 г. корпорацией Х-10 с ориентацией на задачи дистанционного управления светильниками и простейшими бытовыми приборами.

RS-485 (Recommended Standard 485, EIA-485, от англ. Electronic Industries Alliance) – разработан совместно двумя ассоциациями: Ассоциацией электронной промышленности (EIA) и Ассоциацией промышленности средств связи TIA (Telecommunications Industry Association). Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Стандарт RS-485 оговаривает только электрические характеристики, физический уровень.

Промышленный Ethernet (Industrial Ethernet) используется для обмена данными между программируемыми контроллерами и системами человеко-машинного интерфейса, реже для обмена данными между контроллерами и для подключения к контроллерам удаленного оборудования (датчиков, исполнительных устройств). Широко используется при автоматизации зданий и в областях, не требующих высокой надежности.

LanDrive (разработчик INSYTE Electronics, г. Пермь) - российская платформа «умного дома», для построения шинных распределенных систем управления. Состоит из центрального контроллера и исполнительных механизмов, связанных между собой сетью. К исполнительным механизмам подключается управляемое оборудование. LanDrive ориентирована на использование в системах учета и сбережения энергоресурсов.

Таблица 1 - Сравнительная характеристика стандартов

Наименование

Передающие среды

Способ

передачи

Программное обеспечение

Полоса частот

Скорость

передачи

BACnet

витая пара, силовая линия, радиоканал, ИК канал

BACnet, MS/TP

BACtalk for Windows

Н/д

1 Мбит/с

EIB

витая пара, силовая линия, сеть EIB, радиоканал, ИК канал

CSMA/CA

Специализированное ПО ETS

100-120 кHz

9600 байт/с (витая пара), 1200/2400 бит/с (силовая линия),

10 Мбит/с

(сеть EIB)

LonWork

витая пара, радиоканал, ИК канал, силовая линия, коаксиальный кабель, оптический кабель

CMSA, LonTalk

язык Neuron C для специализированного сигнального процессора NeuronChip

100-450 кHz

10 кбит/с

CeBus

CeBus,

CSMA/CDCR

(на канальном уровне)

Язык приложений CAL (Common Application Language)

100-450 кHz

10 кбит/с

Х10

Витая пара, беспроводные каналы

Х 10

Activehome, совместимое с Windows

310 МHz, 433 МHz

60 бит/с

RS-485

Витая пара

ModBus,

Profi Bus DP,

DMX 512

Н/д

Н/д

500, 1000 кбит/с, 2400 кбит/с - 100 м (2 витых пары), 10000 кбит/с – 10 м.

Industrial Ethernet

Витая пара, гибкие кабели, устройства беспроводной сети

CSMA/CD

Н/д

16-800 MHz

10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с

LanDrive

Витая пара

ModBus/

RTU

LanDrive Configurator

Н/д

38400 бит/с

Примечание: Н/д – нет данных.

Существует большое количество стандартов по управлению жилыми комплексами. Основная их часть, такие как BACnet, LanDrive предназначены для инсталляции во вновь строящееся здание. Другие, такие как CeBus имеют ограничение в использовании, т.к. незначительное число производителей поддерживает этот стандарт, а Х10 – отличается низкой скоростью и ненадежностью. Поэтому для создания современной информационной системы управления в здании необходимо использование стандартов Industrial Ethernet, RS-485, EIB или LonWork на физическом уровне, а программную платформу применять от производителей устанавливаемого оборудования (Crestron, AMX, SIEMENS, Schneider-Electric, ABB и др.).


Литература:

1. Муравьев, В.В. Интеллектуальные здания и новейшие технологии инженерного обеспечения и автоматизации при проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений [Текст] / В.В. Муравьев, А.В. Фрейдман, А.А. Баранов // Энергосбережение. – 2005. - № 5. – С. 38-43.

2. Фильчаков, А.В. Интеллектуальное здание: реальный миф [Текст] / А.В. Фильчаков // Компьютер-пресс. – 2006. - № 1. – С. 72-73.

3. Интеллектуальное здание. Понятия и принципы [Электронный ресурс]. – Режим доступа. - http://ruswires.net/post_1186059197.html.

4. Дрынков, А.В. BACnet-решение для высотных многофункциональных зданий [Текст] / А.В. Дрынков // Интеллектуальное здание. – 2008. - № 3. – С.16-17.

5. Сычев, Ю.Б. Управление инженерными системами зданий [Текст] / Ю.Б. Сычев // Интеллектуальное здание. – 2008. - № 3. – С. 110-111.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle