Системные решения автоматизации современного здания

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

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.