В интеллектуальных зданиях (ИЗ) с большим числом инженерных и инфокоммуникационных систем целью автоматизированного управления является совершенствование человеческого труда, повышение его эффективности, расширение возможностей процессов обработки информации, снижение эксплуатационных расходов на период всего жизненного цикла объекта.
Существует ряд решений, обеспечивающих объединение управления электроснабжением, отоплением, кондиционированием, вентиляцией, системами безопасности. Построением централизованных комплексов управления зданиями (Building Management System, BMS), охватывающих все инженерные системы, занимается ограниченное число организаций, среди которых крупные международные компании: Honeywell, Andover Controls, Johnson Controls, Siemens, Invensys Building Systems, TAC, Tridium. Некоторые производители интегрированных систем безопасности также претендуют на право быть представленными в этом списке, например Ademco Group и Simplex. Ведущие производители увеличивают поставки оборудования, поддерживающего протоколы международных ассоциаций.
Традиционные решения BMS предполагают автоматизацию локальных инженерных систем здания, не рассматривая комплексный подход к автоматизации здания в целом. В настоящее время крупные здания включают в себя значительное количество различных инженерных систем, обеспечивающих жизнедеятельность персонала и технологические процессы организаций, находящихся в здании. Развитие этих систем и мониторинг их состояния в большинстве случаев осуществляются экстенсивно — мониторинг инженерных систем производят для каждой из систем оборудования специфичным способом, используя при этом кабельную сеть в качестве сети связи инженерного оборудования с управляющей станцией мониторинга. Каждая из систем мониторинга выполняет ограниченные локальные задачи автоматизации и диспетчеризации соответствующей инженерной системы. Многие инженерные системы вообще не имеют средств мониторинга.
Анализ существующих систем мониторинга показывает, что, как правило, в той или иной мере им присущи следующие недостатки:
- недостаток информации у служб эксплуатации;
- отсутствие координации между системами мониторинга различных инженерных систем;
- снижение общей надежности технологического процесса;
- применение морально устаревших технических средств;
- отсутствие унификации оборудования и кабельных сетей;
- отсутствие запасного серийно выпускаемого оборудования;
- значительные эксплуатационные затраты;
- значительное время реакции на отказ оборудования;
- отсутствие технических решений по обеспечению живучести системы;
- отсутствие функций автоматического управления;
- ограниченные возможности диспетчерской связи и передачи информации в эксплуатационные службы здания.
Устранение перечисленных выше недостатков возможно с помощью технологии построения структурированных систем мониторинга и управления инженерным оборудованием зданий. Основные принципы этой технологии следующие:
- использование единой структурированной кабельной сети здания;
- создание структурированной иерархической системы управления и сбора информации;
- концентрация и распределение информации в соответствии с потребностями и полномочиями;
- комплексная автоматизация учета и обработки информации;
- применение оборудования инженерных систем с встроенными функциями мониторинга и управления;
- унификация оборудования и информационного обеспечения;
- типизация проектных решений.
Структурирование информационных потоков в системе позволяет сократить потребности в пропускной способности каналов передачи информации и наиболее эффективно войти в инфраструктуру управления зданием.
Функционирование инженерных систем здания взаимосвязано — состояние одной системы влияет на состояние другой. Вследствие этого администратор здания и диспетчер службы эксплуатации должны иметь необходимую информацию о смежных инженерных системах. Информация о состоянии инженерных систем нужна также администраторам ЛВС здания и других инфокоммуникационных систем, составляющих технологический процесс организаций, находящихся в здании.
Иерархическое построение позволяет интегрировать структурированную систему мониторинга и управления с другими автоматизированными информационными системами в составе ситуационных центров и диспетчерских пунктов различного уровня.
Компанией «ЭкоПрог» создана технология PROFIVE™, предназначенная для построения интегрированных комплексов оборудования ИЗ. Эта технология базируется на защищенных российскими патентами структурированной системе мониторинга и управления инженерным оборудованием здания и многофункциональной кабельной системе здания. Пятиуровневая модель PROFIVE™ (рис. 11.1), реализующая методы создания систем управления зданий, определяет взаимодействие датчиков и исполнительных устройств инженерных систем, многофункциональной кабельной системы, интеллектуальных контроллеров инженерных систем, программного обеспечения сбора и обработки информации и служб административного управления.
Рис. 11.1. Управление по технологии PROFIVE™ (источник: компания ЭкоПрог)
Компоненты технологии управления зданием находятся в иерархической связи согласно модели, показанной на рис. 11.1. Важным свойством использования компонентов на любом уровне иерархии является возможность применения оборудования различных производителей, поддерживающих стандартные интерфейсы.
Датчики и исполнительные устройства осуществляют связь инженерного оборудования с системой диспетчерского управления. Возможны следующие варианты использования и интеграции датчиков:
- датчики, измерительные преобразователи, исполнительные устройства, подключенные непосредственно на шину промышленных контроллеров;
- датчики, измерительные преобразователи, панели управления, имеющие интерфейсные выходы, требующие конвертации протоколов, либо подключаемые к серверу сбора и обработки информации, минуя шины промышленных контроллеров;
- датчики и исполнительные устройства, не входящие в состав контролируемого оборудования и передающие информацию на сервер ввода/вывода по одному из двух вышеуказанных способов.
Технология PROFIVE™ допускает применение датчиков и исполнительных устройств любых производителей и вне зависимости от оснащения контролируемого оборудования интерфейсами. Такой подход делает систему открытой и масштабируемой без непроизводительных затрат на замену оборудования.
Многофункциональная кабельная система — единая среда, обеспечивающая функции электроснабжения инфокоммуникационного и офисного оборудования, передачу и распределение информационных сигналов инфокоммуникационных систем, а также передачу параметров режима и управляющих воздействий систем и отдельных единиц инженерного оборудования при автоматизации подразделений здания и здания в целом.
Разумеется, единую среду многофункциональной кабельной системы не следует понимать как единую кабельную сеть, предназначенную для передачи как информации, так и энергии. Силовые и слаботочные электропроводки выполняются в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями нормативных документов, а способ построения кабельной системы согласно позволяет обеспечить перечисленные функции.
Создание многофункциональной кабельной системы в строящемся здании или в здании, подлежащем капитальной реставрации (реконструкции), позволяет перевести данное здание в категорию интеллектуальных зданий. Особенностью этих зданий является то, что монтируемые в них слаботочные системы инвариантны к целевому назначению помещений и не требуют реконструкции при изменении их назначения и режима использования.
Эксплуатационная долговечность и надежность этой кабельной системы здания являются следствием реализации способа её формирования. Он характеризуется тем, что прокладка кабелей сети электроснабжения и сетей слаботочных систем здания осуществляется одновременно и структурировано в соответствии с единой инфраструктурой здания, в соответствии с планом здания и планами помещений на различных этажах.
Для прокладки кабельной сети осуществляют кабельную проводку до каждого рабочего места, которая включает по крайней мере один силовой кабель, слаботочный кабель на основе витой пары и волоконно-оптический кабель.
Интеллектуальные контроллеры инженерных систем осуществляют локальное управление в масштабах единиц или групп оборудования, составляющих каждую из инженерных систем здания.
Программное обеспечение сбора и обработки информации построено на базе SCADA-систем. Оно устанавливается на серверах сбора информации, предназначено для анализа данных, поступающих по многофункциональной кабельной системе от датчиков, и выдает команды управления для интеллектуальных контроллеров инженерных систем. К программному обеспечению также относятся драйверы контроллеров основных фирм-изготовителей инженерного оборудования и нестандартные драйверы, созданные с применением построителя драйверов (опция программного пакета SCADA-систем).
Административная служба — структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием здания. Данный патент направлен на решение технической задачи по устранению указанных выше недостатков существующих систем BMS. Структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием здания позволяет, используя установленные соответствующим стандартом кабели сетевой проводки ограниченной длины, обеспечить полный мониторинг и надежное централизованное управление всеми инженерными системами здания, характеризующегося большими площадями и этажностью. Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении эксплуатационных качеств и эффективности системы мониторинга и управления, выражающихся в повышении общей надежности функционирования инженерных систем здания.
Техническое решение, соответствующее патенту, позволяет за счет изменения схемы системы мониторинга и управления обеспечить полный охват контролем и управлением всего оборудования инженерных систем и комплексов, независимо от места их расположения по отношению к серверу АСДУ при сохранении пропускной способности сети и качества сигнала. Система позволяет не только осуществлять централизованный сбор информации и контроль из общего центра, но и передавать часть своих функций на локальные диспетчерские станции (АРМ диспетчеров), обслуживающие функционально самостоятельные инженерные комплексы и системы при сохранении контроля за их работой. При этом сервер АСДУ может быть подключен к внешней глобальной сети для связи с другими внешними системами мониторинга и управления.
PROFIVE™ — совершенствующаяся технология, использующая новые разработки, появляющиеся на рынке систем управления интеллектуальными зданиями. В последнее время она пополнилась Интернет-приложениями и новой разработкой компании «ЭкоПрог» — EIBuilder™, которая сразу стала популярной среди пользователей EIB-технологий. EIBuilder™ предназначена для удаленного мониторинга и управления EIB-систем через Интернет, в том числе мобильный. Пользователь со своего мобильного телефона может проверить функционирование систем автоматики EIB, параметры системы и среды в здании, задать новые уставки и дать команду системам управления оборудованием на выполнение определенных действий.
PROFIVE™ базируется на оригинальных решениях, на основе которых реализованы многофункциональная кабельная система и структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием здания. Подана заявка с приоритетом от 16.10.2001 на патент «Управляемая система гарантированного электроснабжения здания». Главный распределительный щит, выполненный на управляемых автоматических выключателях, составляет основную отличительную черту данной заявки. Ядром системы является «виртуальный» щит гарантированного электроснабжения, физически являющийся частью ГРЩ. Все его необходимые функции реализуются программным путем под управлением системы автоматики, интегрированной в структурированную систему мониторинга.
Таким образом, уровни интеграции систем по технологии PROFIVE™ обеспечиваются как представленными на рынке технологиями, так и оригинальными разработками, защищенными патентами и торговыми марками.