Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Технология «интеллектуальное» здание

1 Технология «интеллектуальное» здание

Цели и задачи технологии «интеллектуальное» здание

Для того чтобы разобраться с технологией «интеллектуальное» здание, необходимо начать с рассмотрения основных понятий, разобраться с целями для которых внедряется эта технология. А также рассмотреть технологии, предоставляемые разными производителями.

Термин «интеллектуальное» здание был сформулирован в 70-х годах XX века в одном, достаточно закрытом учреждении, располагающемся в Вашингтоне. «Интеллектуальное» здание - это система (комплекс) программно - аппаратных средств, основной задачей которой является обеспечение надежного и гарантированного управления всеми системами, находящимися в эксплуатации здания, и исполнительными устройствами. Здание должно быть спроектировано так, чтобы все системы его управления могли интегрироваться друг с другом с минимальными затратами, а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Кроме того, проектирование предполагает возможность наращивания и видоизменения конфигурации инсталлированных систем, установленных в интеллектуальном здании в большом количестве: системы жизнеобеспечения, противопожарные системы, локальные вычислительные сети, комплекс технических средств охраны, офисные службы.

Структурный подход, используемый сейчас большинством системных интеграторов, заключается в создании инфраструктуры ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО ЗДАНИЯ на базе структурированных кабельных сетей (СКС). При этом сначала проектируется и строится СКС - здание, а затем на структурированную кабельную систему замыкаются необходимые заказчику функциональные системы.

С какой же целью используется эта система? Естественно не для красоты и тем более не для роскоши, а главным образом для улучшения следующих показателей:

1) Обеспечение более безопасных и комфортных условий проживания (Требования к жилому и производственному комфорту постоянно возрастают. Современная электроинсталяция, которой можно комфортно, просто и удобно управлять и обслуживать, намного облегчает жизнь и работу.)

2) Снижение энергопотребления (Решающим фактором для вложения инвестиций являются не только разовые вложения в обустройство здания, но и текущие расходы по его эксплуатации. При этом: чем гибче техника здания приспособлена к новым требованиям изменений и может быть адаптирована к техническим изменениям, тем скорее Вы примите решение. Кроме того, управление зданием должно решать вопросы безопасности окружающей среды и растущих затрат на электроэнергию, поэтому существует умное решение для эффективного использования электроэнергии.)

3) Интеграция операций (Способность взаимодействия между простыми подсистемами и объединение их в сложную систему )

4) Улучшение защиты (Для обеспечения большей безопасности пользователям здания при его эксплуатации техника, установленная в нем, должна быть в состоянии быстро и правильно реагировать в критических ситуациях. В независимости от того, есть ли кто в здании или нет.)

5) Повышение гибкости эксплуатации здания (У зданий, срок службы которых рассчитан на несколько десятилетий, проблема со сменой профиля эксплуатации здания - это только вопрос времени. Хорошо, когда функции здания можно легко и экономично изменить в зависимости от требований, предъявляемых к зданию – при этом не ломая стен и не прокладывая новую электропроводку.)

Если отвлечься от рекламных лозунгов, то интеллектуальным следует называть здание, оснащенное средствами автоматического контроля всеми системами жизнеобеспечения. Комплекс жизнеобеспечения интеллектуального здания должен выполнять следующие задачи:

Защита от проникновения

а) защита периметра;

б) контроль доступа в здание или отдельные помещения (кодовые замки, домофон);

в) обнаружение незаконного проникновения внутрь и перемещения по зданию (различного рода сенсоры);

Внешнее и внутреннее видеонаблюдение (видеокамеры, видеосерверы);
Пожарная безопасность (пожарные датчики, автоматическое пожаротушение);
Контроль расхода воды и электроэнергии (управляемые счетчики, предназначенные не только для визуального контроля, но и для передачи измеренных параметров на вышестоящий уровень АСУ; их перекалибровка, подстройка коэффициентов, активация-деактивация и т. п. может осуществляться дистанционно по цифровому интерфейсу);
Информационная безопасность (обеспечение доступа к внутренним и внешним сетевым ресурсам);
Управление силовым электрооборудованием и освещением (освещение внутри здания, внешняя подсветка);
Климат- контроль и вентиляция помещений;
Телефонная связь с выходом в городскую телефонную сеть;

"Интеллектуальное" здание от автоматизированного отличается, главным образом, возможностью программировать управляющие системы таким образом, чтобы реакция на события внутри периметра здания происходила по заранее определенному сценарию. Любая из подсистем такого здания либо функционирует полностью автономно, фиксируя свои действия в журнале событий, либо оперативно взаимодействует с вами, запрашивая у вас подтверждение действий. Например, при возникновении возгорания в здании, в зависимости от конфигурации, система может автоматически инициировать вызов пожарной команды или послать сообщение на ваш телефон. Решение о вызове пожарных во втором случае принимается вами.

Все системы жизнеобеспечения могут охватываться единой кабельной структурой, либо каждая из них будет построена на своих кабелях.

1.2 Краткий обзор технологий «интеллектуальное» здание

Все существующие системы можно очень обобщенно разделить на 3 категории. Это:

Централизованные системы.
Децентрализованные (шинные) системы.
Системы, работающие по радиоканалу и силовой проводке.

1.2.1 Централизованные системы "Умный дом"

(к ним относятся разработки компаний AMX, Crestron, Lutron, Siemens и др.)

Состоят из центрального контроллера, панелей управления и множества исполнительно-командных блоков. Системы изначально разрабатывались как домашние системы управления.

Центральный контроллер в этой системе автоматизации "Умный дом" выполняет функции "мозга" - к нему подключаются все остальные системы. Различные компоненты имеют свои микроконтроллеры, но программа взаимодействия находится в одном - главном. От главного контроллера сигналы управления могут идти к исполнителям по различным каналам.

X-Control original

Система X-Control базируется на контроллере Siemens. Другие компоненты системы: контакторы, диммеры, электромагнитные клапаны также от импортных производителей, таких как Legrand, ABB и т.д.

Система допускает использование любых механизмов, лицевых панелей и рамок.

Система гибкая и многофункциональная.

Основные возможности этой системы:

Комфорт

включение/выключение освещения из нескольких мест
многофункциональные кнопки
плавная регулировка освещённости
управление освещением с помощью датчиков движения
автоматическое изменение освещения в зависимости от времени суток
сценарии
таймер
управление приводами (жалюзи, ролставни, двери, ворота)
автономная система поддержания температуры теплых полов, центральное и локальное включение/выключение
автономная система поддержания температуры в помещении, возможность поддержки нескольких климатических зон, центральное включение/выключение.

Безопасность

в системе X-Control на все выключатели - кнопки, датчики протечек и др. подается напряжение 24В, это абсолютно безопасно для человека и особенно актуально при использовании кнопок и выключателей во влажных помещениях
контролируемые нагрузки
система контроля протечек

Возможности управления

удаленное управление. Система представляет собой средство для контроля и управления нагрузками по средствам SMS сообщений в сетях GSM.

Система может выполнять следующие функции:

Включать/выключать нагрузки
Переводить нагрузки в режим поддержания заданных параметров (следящее управление)
Получать информацию по запросу о любом контролируемом процессе

Плюсы:

Доскональная проработка ядра и программного обеспечения.
Возможность собрать в единый комплекс все системы жизнеобеспечения и свести управление ими на единый пульт.
Возможность включать в качестве исполнителей устройства от самых разных производителей "умного дома".
Хорошие средства создания графического интерфейса.
Отлично продуманная работа с аудио-видеотехникой, мультирум системами, живым видео сигналом.
Очень респектабельный дизайн и функциональность панелей управления, узнаваемость и престижность.

Минусы:

Достаточно высокая цена.
Для своего физического размещения требует технологических объемов или технологических помещений, для установки 19" стоек и других компонентов системы.
В случае выхода из строя центрального контроллера вся система перестает работать.
Проектирование и инсталляция доступны только квалифицированным специалистам. Монтаж осуществим в ходе ремонта или постройки дома.

1.2.2 Децентрализованные (шинные) системы "Умный дом"

К ним можно отнести системы Instabus (EIB), LonWorks, C-BUS, BacNet

Instabus (EIB)

Отличием шинных технологии, в частности, сиcтемы Instabus (EIB) является то, что у системы "умного дома" нет главного управляющего центра.

Вся система состоит из сенсоров и активаторов. Сенсоры предназначены для обнаружения какой-либо активности в здании или измерения каких-либо характеристик. Например: нажатие на кнопку, движение, изменение яркости освещения, измерение температуры, влажности и т.д. Сенсоры посылают телеграммы активаторам (исполнительным устройствам), которые, в свою очередь, исполняют подходящие команды. Исполнительным устройством может быть светорегулятор, реле управления жалюзи, клапан системы отопления и т.д.

Каждый сенсор и исполнительное устройство имеют свой контроллер, подключенный к управляющей шине и действующий вполне самостоятельно, поскольку в него заложена программа с таблицей управляющих сигналов.

С помощью двухжильного кабеля типа "витая пара" или универсального кабеля обеспечивается как электропитание контроллеров и исполнительных устройств (24В, постоянный ток), так и обмен управляющими сигналами по особым правилам. Одна шина объединяет все электрические устройства здания.

Управление шинной системой "Умный дом" осуществляется или с клавишных панелей, расположенных в определенных помещениях, или централизованно - с пульта управления или компьютера. Главными достоинствами этой системы являются ее открытость и способность управлять большим количеством подключаемых элементов.

ЕIВ расшифровывается как европейская инсталляционная шина. В настоящее время это ведущая в мире система в области автоматизированного контроля и управления инженерным оборудованием зданий. Управляющий кабель шины связывает все приборы и системы (обогрева, освещения, вентиляции и пр.), которые прежде функционировали независимо друг от друга, и интегрирует их в экономически эффективную систему, оптимально адаптированную к индивидуальным требованиям пользователя. ЕIВ расширяет возможности современной электроинсталляции, приводя к появлению функций, которые раньше были вовсе неосуществимы или реализовывались с большим трудом.

Как же работает система? ЕIВ выполняет роль автоматического диспетчера, который отвечает за работу приборов и систем в домах и квартирах, промышленных и офисных зданиях. Сенсоры, в том числе датчики движения и термостаты, посылают телеграммы на так называемые исполнительные устройства, которые в свою очередь могут активизировать или деактивизировать, например, осветительные приборы или обогревательную систему.

Плюсы:

Оптимально построена для автономного, надежного управления освещением, приводами механизмов, климат - контроля.
Система управления "Умный дом", выполненная на EIB , полностью автономна и независима от работоспособности компьютера визуализации, она может работать и хранить в памяти логических модулей все режимы независимо от него.
EIB - надежна в работе, элегантна в исполнении, многофункциональна и позволяет гибко перепрограммировать систему под желания пользователя.
Монтаж компонентов в стандартном электрощите, или установка в стандартные монтажные коробки.
Электроустановка здания может быть выполнена гораздо проще, а позже без проблем расширена и модифицирована.
Система безопасна, так как к панелям управления походят только сигналы управления низкого напряжения, а все силовые сети сведены в щиток.
При изменении назначения или перераспределении помещений быстрое и легкое согласование системы Instabus EIB осуществляется простым перераспределением (изменением параметров) абонентов шины без необходимости прокладки новых электропроводок.
EIB - стандарт де-факто в автоматизации климатических систем и электроприборов. Выбор внешнего вида универсальных выключателей для EIB огромен и представлен различными производителями GIRA, ABB, BERKER, MERTEN, JUNG, SIEMENS и др.
Отличная проработка программно-аппаратного обеспечения компонентов, огромные возможности расширения, хорошие средства создания графического интерфейса.

Минусы:

Достаточно высокая цена.
Проектирование и инсталляция доступны только сертифицированным специалистам, имеющим опыт в работе. Монтаж осуществим в ходе ремонта или постройки дома.

1.2.3 Радиошинные системы (GIRA, LEGRAND, BTCINO)

Радиошинная система - набор компонентов, использование которых позволяет дистанционно (с помощью радиосигналов) управлять различными источниками света (включать и выключать, а также регулировать освещение), приводами жалюзи и прочими устройствами. Радиошинная система, обеспечивая удобный способ управления с применением современных технических решений, разработана специально для дополнительного оснащения современной шинной техникой уже существующих зданий и является идеальным решением для небольших объектов.

Благодаря тому, что система не нуждается в создании какой-либо инфраструктуры, она представляет интерес для локального применения. В любое время систему можно дополнить новыми элементами, постепенно повышая комфортность здания. Для установки радиошинной системы "Умный дом" не потребуется специального обучения и каких-то специальных программных средств, так как ее программирование осуществляется достаточно просто.

Все элементы радиошинной системы делятся на две части - радиопередающие и радиоприемные (исполнительные) устройства. Принцип действия системы прост: радиопередающее устройство отправляет управляющую телеграмму, все исполнительные устройства ее принимают, но выполняют команду только те устройства, которые настроены на прием этой телеграммы от данного радиопередающего устройства. Передатчики, получающие питание от батареи, делают систему очень гибкой. Их можно устанавливать даже там, где нет проводов электросети 220 В. Каждое из исполнительных устройств может быть настроено не более чем на 30 управляющих команд от разных передающих устройств. Дальность действия системы составляет 100 метров в чистом поле.

MyHome BTICINO

Все устройства системы MY HOME используют одну технологию, основанную на использовании общей цифровой шины, благодаря чему компоненты различных частей могут быть соединены воедино, сообразно вашему желанию и запросам. Модульность и возможность совместной установки различных частей системы положительно сказывается на оптимизации стоимости системы. Помимо этого, вы также всегда можете выбрать, какую функцию системы вы хотите использовать сейчас, и, какую функцию - в будущем.

Основные возможности этой системы:

Комфорт

включение/выключение освещения из нескольких мест
плавная регулировка освещённости
управление освещением с помощью датчиков движения
сценарии
таймер
управление освещением и сценариями с помощью пульта ИК
управление приводами (жалюзи, ролставни, двери, ворота)
автономная система поддержания температуры теплых полов, локальное включение/выключение
автономная система поддержания температуры в помещении, возможность поддержки нескольких климатических зон (только в серии Sagan)
система аудио-видео домофонии

Безопасность

все устройства системы My Home работают на выделенной шине с напряжением 24В. Это абсолютно безопасно для человека и особенно актуально при использовании кнопок и выключателей во влажных помещениях
контролируемые нагрузки

Звук

стерео звук
поддержка нескольких источников звука (не одновременно)
дистанционное переключение источников звука, выбор частоты FM тюнера, выбор звуковой дорожки, задание громкости
интеграция: участие в сценариях, управление звуком с сенсорной панели или по Internet/Intranet

Домофония

Проводная аудио или видео домофония представлена полной гамма устройств: консоли (возможность оснащение камерами, антивандальные), выделенные терминалы, терминалы телефоны.
Интеграция: управление с любого телефона, в том числе удаленное управление по мобильному телефону
Многоквартирные решения (~10 квартир)

Возможности управления

управление сенсорными панелями. Все панели встраиваемые стационарные с цветным дисплеем и иерархическим меню
управление освещением и сценариями при помощи многофункциональных пультов ИК
управление домофоном с любой телефонной трубки
управление сценариями с любой телефонной трубки или мобильного телефона
удаленное управление при помощи компьютера, наладонника или коммуникатора, подключенных к сети Intranet/Internet. Ядром этой системы является домашний WebСервер. Интерфейс типа web-клиент позволяет управлять системой "умного дома" с любого компьютера, используя любой web browser, например internet explorer.

Плюсы:

Возможность реализации в рамках одной системы "Умный дом" и в одном дизайне с электроустановкой и управления инженерными системами, и многозонную систему озвучивания и функции обеспечения безопасности.

Минусы:

Система закрытая, т.е. протокол, по которому общаются устройства в системе, доступен только устройствам производства Bticino.
Ограниченная адресная емкость системы, применима только для небольших проектов.
Ограниченные функции по управлению некоторыми инженерными системами.

In One by Legrand

Система управления на собственном протоколе InOneByLegrand. Единственная из систем, работающая по существующей проводке. Закрытый протокол и уникальная система передачи информации по силовым проводам обеспечивает надежную работу системы, как в частных домах, так и в офисных помещениях. Позволяет управлять любыми инженерными системами здания. Рассчитана на автоматизацию относительно небольших помещений с меньшими затратами как на оборудование, так и на монтаж. Программирование осуществляется как вручную, так и с помощью компьютера.

Такая компоновка системы с одной стороны не требует установки контролера. С другой стороны ведет к удорожанию, каждой компоненты. Все рабочие механизмы и оборудование системы производится фирмой Legrand, кроме того, все рамки и панели должны быть фирмы Legrand серии Sagan или Galea Life. Такое ограничение не является существенным для большинства дизайнеров т.к. обе серии представляют довольно широкий выбор лицевых панелей и рамок.

Основные возможности этой системы

Комфорт

включение/выключение освещения из нескольких мест
плавная регулировка освещённости
управление освещением с помощью датчиков движения
сценарии
управление освещением и сценариями с помощью пульта ИК
управление приводами (жалюзи, ролставни, двери, ворота)
автономная система поддержания температуры теплых полов, локальное включение/выключение (только в серии Galea Life)
автономная система поддержания температуры в помещении, возможность поддержки нескольких климатических зон (только в серии Sagan) .

Безопасность

в системе In One by Legrand есть радио выключатели, работающие от батарейки 12В (в том числе и стационарном настенном исполнении внешнее не отличимые от обычных). Такое напряжение абсолютно безопасно для человека и особенно актуально при использовании кнопок и выключателей во влажных помещениях
контролируемые нагрузки

Возможности управления

управление освещением и сценариями при помощи многофункциональных пультов ИК
удаленное управление при помощи компьютера, наладонника или коммуникатора, подключенных к сети Intranet/Internet. Ядром этой системы является домашний WebСервер Omizzy. Интерфейс типа web-клиент позволяет управлять системой "умного дома" с любого компьютера, используя любой web browser, например internet explorer.

Устройства управления представляют собой хорошо нам с вами знакомые механизмы выключателей, розеток и модульной аппаратуры с единственным отличием: каждое из них содержит в себе электронное устройство. Вся система строится и проектируется как стандартная электрическая сеть, при этом устройства соединяются между собой стандартными электрическими проводами. По проводам одновременно подается питающее напряжение 220 В и информационно- управляющий сигнал. Система "Умный дом" строится по принципу ведущий-ведомый. Возможно построение разнообразных сцен и сценариев. Программное обеспечение для работы данной системы не используется, поскольку, как мы уже сказали, все устройства управления представляют собой модернизированные традиционные механизмы.

Система может быть построена с использованием трех основных технологий, комплексно объединенных между собой:

обмен информацией по силовой линии с напряжением 220 В;
инфракрасная технология;
радиотехнология.
Представленные данные технологии конечно не исчерпывают полный список технологий "Умного дома", но это, на мой взгляд, наиболее перспективные и востребованные на данный момент решения из представленных на рынке.
Кроме того, самым перспективным и дающим наибольший спектр возможностей путем, на мой взгляд, является совмещение разных технологий в рамках одной инсталляции, и использование в полной мере всех достоинств той или иной системы. Например, управление инженерными системами может быть выполнено на технологии Instabus, а управление мультимедийным оборудованием и графический интерфейс на технологии AMX.

То есть это фактически двухуровневая система. В нижнем уровне находится система EIB. Нижний уровень надежен, так как построен по децентрализованному принципу. Там не один центральный контроллер или узел, который может выйти из строя и оставить весь дом без света или тепла. Это логика децентрализованного интеллекта, где каждый выключатель, регулятор яркости света и т.д. содержит микропроцессор. И даже если уничтожена одна половина системы - вторая половина продолжит работать. Верхний уровень - это интерфейс: связь пользователя и системы, графические панели управления, плазменные телевизоры, управление через интернет. В общем - высокоуровневая красивая оболочка, визуализация. Даже если с нею что-нибудь случается, дом продолжает жить.