Интеллектуальное здание
В настоящее время в компьютерном и телекоммуникационном бизнесе существует понятие "интеллектуальное здание". Сразу необходимо заметить, что "интеллектуальное здание" - не очень точный перевод английского термина "intelligent building". В данном контексте слово "intelligent" (буквально - "разумный") следует понимать скорее в смысле умения распознавать определенные ситуации и каким-либо образом на них реагировать (естественно, степень этого умения может быть различной, в том числе очень высокой).
Одним из основных компонентов интеллектуального здания является система автоматизированного управления эксплуатацией здания - это комплекс программно-аппаратных средств, основной задачей которого является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми системами, находящимися в эксплуатации здания, и исполнительными устройствами. Система способна за счет полной неразобщенной информации от всех эксплуатируемых подсистем, будь то пожарно-охранная, система теленаблюдения, ЛВС, телефония, водоснабжение, электропитание, кондиционирование и т. д., принять правильное решение и выполнить соответствующее действие, проинформировать соответствующую службу о событии. Система открыта для дальнейших накладываемых на нее функций и добавления интеллектуальности.
Для начала дадим краткое определение интеллектуального здания с точки зрения кабельной системы. Это здание с единой кабельной архитектурой, обеспечивающей циркуляцию всего потока информации: телефонию, передачу данных в локальной сети, видео и других данных вплоть до больших систем жизнеобеспечения и управления зданием.
Под системами жизнеобеспечения здания понимаются:
- телефонно-компьютерная сеть;
- контроль доступа в помещения;
- пожарная безопасность здания;
- дозиметрический контроль;
- управление отоплением, кондиционированием и вентиляцией;
- видеонаблюдение в целях безопасности;
- возможность проведения видеоконференций
Интеллектуальное здание (IB - Intelligent Building) - представляет собой комплекс организационных, инженерно-технических мероприятий и программных средств, направленных на создание высокоэффективной экономичной инфраструктуры обслуживания комплекса, максимально отвечающей потребностям пользователей и владельцев этого здания.
"Интеллектуальным зданием мы будем называть сооружение, в котором при помощи специальных технических средств созданы идеальные климатические и профессиональные условия труда персонала, обеспечивается необходимый уровень защиты от стихийных бедствий и несанкционированного доступа, максимально рациональным образом расходуются имеющиеся энергетические и коммунальные ресурсы".
Понятие "Интеллектуальное здание" еще не имеет точного толкования, но большинство людей, которые используют его, воспринимают это как автоматизированную техническую систему, которая:
- "чувствует", что происходит внутри здания и снаружи;
- "реагирует" таким образом, чтобы наиболее эффективным способом обеспечить безопасное и комфортабельное пребывание в нем, сведя до минимума потребление энергии и энергоресурсов;
- "взаимодействует" с людьми посредством применения простых и легко доступных средств общения.
Термин "здание" обобщает:
- квартиру/жилой коттедж (ЖК);
- жилой дом/гостиницу (ДГ);
- здания общего пользования (03): - офисы, детские, учебные, медицинские, культурно-просветительные заведения, административные здания, места торговли и пр.;
- помещения и сооружения производственного (цех, участок...) и непроизводственного (склад, стоянка...) назначения (ПН).
"Интеллектуальное здание" является продуктом современного развития существующих систем автоматики в зданиях в направлении:
- комплексной оптимизации использования ресурсов; повышения гибкости конфигурирования и снижения общей стоимости владения;
- интеграции с широким спектром технологического и телекоммуникационного оборудования;
- упрощения ("очеловечивания") взаимодействия с пользователем".
На рис. приведены компоненты интеллектуального здания. Принципиально важным является понимание того, что каждый элемент интеллектуального здания должен являться интеллектуальным элементом, то есть при его проектировании использована методология, которая будет "заставлять" этот элемент стремиться к выбору оптимального решения в эксплуатации, но, конечно, с учетом влияния других элементов на него и его влияния на другие элементы. Понятно, что здесь имеется в виду методология системного анализа. Следствием этого является возможность создания интеллектуальных элементов интеллектуального здания по разным направлениям, а затем их объединения на основе системного анализа.
При интеграции в структуру интеллектуальные здания становятся участниками единой системы, поэтому особое значение придается возможности гибкого взаимодействия с другими подсистемами:
- Создание оптимальных условий работы и жизнедеятельности обитателей здания.
- Сокращение эксплуатационных расходов и энергосбережение.
- Комплекс систем жизнеобеспечения (КСЖ). В состав входят:
• система управления вентиляцией и кондиционированием воздуха (ВКВ);
• система управления тепло- и водоснабжением (ТВС);
• система управления электроснабжением (ЭС);
• система управления освещением (УО);
• система управления возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ).
- Комплекс систем безопасности (КСБ). Обеспечивают мониторинг состояния интеллектуального здания, предотвращение и ликвидацию аварийных и опасных ситуаций, частично являются надстройкой над технологическими подсистемами и могут использовать одни и те же датчики, интерфейсы и исполнительные механизмы, если это не мешает их работе. В состав входят:
• контроль и управление электрическими потребителями;
• контроль и управление внутренним климатом;
• контроль протечек воды;
• система пожарной безопасности;
• система охранной сигнализации;
• контроль состояния внешней среды;
• контроль и управление доступом к ресурсам здания;
• контроль за детьми;
• контроль и обслуживание домашних животных.
- Комплекс систем информатизации (КСИ). Являются базисом, на котором строятся все компоненты информационно-вычислительных сетей интеллектуального здания. Правильная организация системы определяет надежность функционирования системы интеллектуального здания как интегрированного комплекса:
• сеть (ЛВС);
• система телефонной сети;
• система приема эфирного и спутникового телевидения;
• телекоммуникационная подсистема (ТК);
• система радиофикации;
• средства оперативной радиосвязи персонала и другие системы.
Управление интеллектуальным зданием выполняется по сценариям. Сценарии разделяются на две основные группы:
- технологические, которые определяют работу инженерных систем с целью создания безопасных (с точки зрения техники, санитарных норм, экологии) условий проживания;
- пользовательские, которые определяют комфортные условия проживания, максимально адаптированные к индивидуальным характеристикам.
К основным техническим принципам построения интеллектуального здания относятся:
- Стандартизация архитектуры комплекса систем (открытость систем). Под открытостью понимается наличие единого протокола взаимодействия оборудования разных производителей. В основе построения интеллектуального здания как раз и лежат принципы «открытой архитектуры». При оснащении здания системами и оборудованием от разных производителей важно, чтобы технические устройства не конфликтовали между собой, а были бы совместимы и представляли единое целое. Для того чтобы системы понимали друг друга, они должны использовать одни и те же правила – стандарты – при обмене данными. В области телекоммуникаций такие правила называют протоколами.
В настоящее время широкое распространение в области систем управления зданиями получили стандарты BACnet, LonWorks, EIB и др.
Cтандарт BACnet (Building Automation Control Network – сетевой протокол для автоматизации зданий) был разработан Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).
- Стандарт EIB (European Installation Bus – европейская инсталляционная шина) предназначен для управления энергопотреблением, освещением, жалюзи, микроклиматом и для контроля доступа; определяет требования к:
- каналам связи (проводные, инфракрасные, телефонные, радио, сети 220 В 50 Гц, оптоволокно, локальные компьютерные сети Ethernet);
- формату курсирующей информации;
- принципам взаимодействия с пользователем (специализированные информационные панели и программное обеспечение для персонального компьютера).
Технология EIB позволяет организовать передачу сообщений от устройств фиксации событий к исполнительным механизмам по следующим интерфейсам:
- проводные каналы связи;
- связь по силовым электрическим проводам;
- телефонные и радиоканалы;
- инфракрасное излучение;
- интерфейсы компьютерных сетей.
В европейских странах все большее распространение в качестве основного сетевого стандарта получает LonWorks, разработанный в компании Echelon Corporation. Первоначально этот стандарт был разработан для HVAC (систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), однако в настоящее время он уже используется при построении комплексных систем (включая системы безопасности, учета энергоносителей, освещения и др.). С целью пропаганды и распространения стандарта LonWorks в мае 1994 года была создана ассоциация LonMark, объединяющая производителей и инсталляторов Lon-продуктов. Сеть управления LonWorks поддерживает различные среды для передачи информации: кабель «витая пара», коаксиальный кабель, волоконно- оптический кабель, радиоканал и др. Стандарт LonWorks позволяет строить системы управления зданиями по свободной топологии, которая наилучшим образом соответствует структуре комплексных систем интеллектуального здания:
- типизация оборудования и процессов;
- единая физическая среда передачи информации;
- централизация (функций мониторинга и управления) и интеграция систем;
- децентрализация (распределенные системы управления);
- сегментация (модульный принцип построения систем);
- адаптация (готовность к изменениям);
- наращиваемость и избыточность (наличие резерва).
Реализация проекта интеллектуального здания существенным образом отличается от традиционной схемы построения здания.
При проектировании интеллектуального здания определяющим принципом является формирование единого подхода при построении всех систем различных комплексов.
Главной и определяющей составляющей организационно-технических мероприятий, проводимых заказчиком на этапе принятия решения о строительстве интеллектуального здания, является выбор генерального проектировщика и подрядчика, способного должным образом организовать и обеспечить качественные характеристики объекта строительства.
Руководство, разработанное Департаментом "Автоматизация и безопасность зданий" компании "Сименс", предназначенное для участников процесса проектирования зданий, а особенно - систем автоматизации зданий.
