Интелектуальные системы электроснабжения

Введение

       «Умный Дом» - это на самом деле всего лишь качественная современная электрика, дающая пользователям дополнительные преимущества за счет более совершенной архитектуры. Проект Умного дома включает в себя электропроект и слаботочный проект (управление, телефония, видеонаблюдение, интернет, мультирум и т.д.)

       «Умный дом» представляет собой интеллектуальную систему, которая объединяет электрические приборы посредством линии управления. Таким образом становится возможным одновременное управление несколькими приборами. При помощи всего лишь одного дисплея управления или нескольких выключателей можно управлять освещением, отоплением, жалюзи и системой сигнализации. При желании функции или статус можно вызвать даже с ПК или Palm.

       Кроме того, дом можно научить заботиться о некоторых сферах самостоятельно. Через датчики он распознает хорошую и плохую погоду и при необходимости опустит сам рольставни. Это означает: даже если Вас нет дома, Вы можете быть уверены, что Ваш дом думает о Вас.

Что же это такое «Умный дом» ?

       Само понятие интеллекта зависит от человека вкладывающего определённый смысл в это представление. Начать следует с определения интеллектуального здания, как такового. Несмотря на то, что для всех более-менее осведомленных в данном вопросе людей термин этот имеет вполне определенный смысл - представление у каждого свое. Второй, не менее важной, на мой взгляд, причиной можно считать то, что словосочетание "интеллектуальное здание" применяется по большей части в качестве маркетингового лозунга. Отсюда появление на рынке всевозможных устройств типа «Умный дом», «Послушный дом» и т.д. К сожалению, технологии интеллектуализации пока мало представлены на мировом рынке. В основном это устройства управления различными бытовыми приборами с помощью единого ИК пульта, системы видеонаблюдения, охраны и безопасности. Сегодня рынок услуг в области интеграции наконец-то созрел для того, чтобы интеллектуальное здание можно было предлагать заказчику не в качестве перспективного решения дня завтрашнего, а в виде реального продукта дня сегодняшнего. Однако сам термин вследствие частого употребления перестал восприниматься публикой. Думается, что сейчас самое время наполнить его реальным содержанием.

1.Модель состава системы

1. Определение входов и выходов исследуемого объекта

       Построим модель «чёрный ящик» для интеллектуальной системы «Умный дом». Для этого определим основные входы и выходы системы.

Основными входами системы являются:

• локально-вычислительные сети (ЛВС)
• структурированные кабельные системы (СКС)
• системы связи
• часо и радиофикация
• магистральная и распределительная кабельная сеть
• система приема и распределения эфирного и спутникового ТВ
• пульт управления
• горизонтальные кабели
• механическое окончание кабелей (разъемы) в РП этажа
• коммутационные соединения в РП этажа
• телекоммуникационные разъемы
• видеопроекторы

Основными выходами системы являются:

• Телефонные аппараты, факсимильные аппараты
• Персональные компьютеры
• Серверы
• Датчики и контрольные панели систем безопасности
• Проекционные модули и видеокубы
• Видеостены
• Плазменные и LCD-панели, мониторы
• Экраны прямой или обратной проекции
• Системы зеркал обратной проекции
• Презентационное оборудование
• Интерактивные проекционные системы
• Проекционные модули

1.2 Схема устройств  «Умного дома»

       Устройства, необходимые для создания «Умного дома», можно разбить на несколько групп. Первая группа - это датчики и устройства ввода информации. Благодаря устройствам этой группы, «Умный дом» получает сведения о состоянии внешней среды - какая температура в доме, есть ли движение в комнате, на сколько установить влажность в детской комнате и так далее. Можно сравнить эту группу устройств с органами чувств человека - функциональное назначение практически одинаково. Вторая группа устройств - это исполнительные элементы. К ним можно отнести все приборы, которые можно подключить к системе «умный дом». Например, подключенный к датчику движения источник освещения будет относиться именно к этой группе. Опять же, проводя аналогию, такие устройства можно сравнить с руками и ногами человека - то есть то, с помощью чего производится воздействие на внешнюю среду. К третьей группе относятся серверы и контроллеры. По сути, это "мозг" умного дома. За все действия, которые совершает умный дом, отвечает именно эта группа устройств. При помощи программного обеспечения сервер умного дома настраивается таким образом, чтобы в зависимости от полученных первой группой устройств данных определенным образом изменялось состояние устройств второй группы. Пример - датчик температуры (устройство первой группы) фиксирует температуру 18 градусов в спальне. Получая эту информацию, контроллер (устройство третьей группы) по заложенной в него программе определяет, что температура в этой комнате слишком низка. Тогда он посылает сигнал на систему отопления (устройство второй группы), с целью его включения.

       Здесь надо отметить, что некоторые стандарты «умного дома» являются децентрализованными. Это означает, что центральный контроллер (третья группа) в таком случае не требуется.

Схема функций

       «Умный дом» можно рассматривать как модульную систему. То есть всегда можно подключить новый функционал, сохранив при этом уже существующий. Например, ваш умный дом умеет управлять освещением и температурой в здании. Вам показалось этого мало и вы решили добавить мультирум и телефонию. Именно поэтому можно составить такую схему умного дома, в которой ядром является умный дом, а системы подключаются как модули.

1.3 Анализ состава  объекта

       «Умный дом» - это совокупность современных инженерно-технических решений. Целью использования данных систем является обеспечение высокого уровня комфорта и безопасности для людей, живущих или работающих в таком доме. Система «Умного дома» управляется посредством эргономичной и эффективной системы и главным её преимуществом является высокая эксплуатационная экономия.

Преимущества

       Традиционное здание и «Умный дом» имеют существенные отличия, и первенство принадлежит, конечно же, системе «Умный дом». Инженерные системы в концепции интеллектуального здания могут устанавливаться те же самые, что и в обычном доме, но при этом контроль работы всего оборудования осуществляется не человеком, а автоматизированной системой управления. Все системы, которыми оснащено интеллектуальное здание (система отопления, вентиляции и кондиционирования, электроснабжения и проч.) работают по заданной программе. При этом система фиксирует изменения, происходящие в здании, и реагирует на них, когда присутствует такая необходимость, а наличие несложных средств общения позволяет системе взаимодействовать с людьми.

Эргономичность

       Опытный владелец тех или иных зданий, оценит систему в действии сразу же, т. к. эта система позволяет существенно экономить на эксплуатационных расходах, при этом, нисколько не теряя в удобстве ее использования. За счет чего достигаются высокие показатели эргономичности системы? Во-первых, за счет эффективности функционирования систем, которыми оснащено здание, а во-вторых, за счет роста производительности работы персонала (более чем на 20%).

Интеллектуальный Дом имеет такие преимущества, как:

• снижение потребления электроэнергии при повышении безопасности системы энергоснабжения;
• экономия на сетевом оборудовании и кабельных сетях;
• увеличение производительности за счет снижения объема работ диспетчерских и эксплуатационных служб;
• оперативность управления объектом.

1.4 Назначение  и характеристики составных элементов  объекта

Начнём с описания инженерных систем «умного дома».

Подсистема отопления

       Система позволяет управлять отоплением нескольких помещений (до 512). Температурный диапазон измерения и регулировки заданных температур от 0 до 125°С (сауна).

       В каждом помещении может быть задана своя недельная программа со своими температурными и временными установками. Это позволяет добиться оптимального управления отоплением квартиры или дома и дает экономию электроэнергии. Задание режима и температуры может осуществляться с пульта или экрана компьютера. Производя управление с компьютера, можно установить любую программу отопления.

       Эта система управления отоплением может применяться как с электрическим отоплением, так и другими видами отопления.

       Каждое помещение работает по отдельной недельной программе, где можно задать режим управления отоплением в рабочие и выходные дни. Сутки разбиты двумя временными установками -- условно названными «ночь»/«день» и «день»/«ночь».

       Управление отоплением с пульта системы «Мастер» позволяет задать стандартные программы (до 8-ми) отдельно по каждой зоне.

       Система позволяет включить и выключить все зоны отопления сразу, включить/выключить каждую зону в отдельности, а также задать в каждой зоне отопления свой температурный режим.

Управление системами отопления различных типов:

       Система «McS» позволяет эффективно контролировать отопление Вашего дома, поддерживать в Вашем доме или офисе заданную Вами комфортную температуру. Система подстраивается под Ваш ритм жизни, делая температуру в вашем доме или офисе комфортной.

Экономия затрат на отопление:

       Гибкий график задаваемых программ позволяет существенно экономить электроэнергию, отапливая помещение лишь тогда, когда это необходимо. За счёт гибкого программирования энергозатраты сокращаются на 50%.

Принцип действия:

       Система обрабатывает сигналы от подключённых датчиков и включает (выключает) подключённые источники тепла (эл. тёплые полы, ИК-панели, эл. конвекторы), в зависимости от значения текущей температуры, доводя тем самым температуру в помещении до заданной.

       Во главе стоит главный блок (MAIN), обмен информацией его с портом и с пультом осуществляется через общую шину SST-BUS. Датчики температуры и источники тепла подключаются к порту, который ведёт с ними обмен информацией (принимает сигналы от датчиков и включает или выключает источники тепла).

       Сохранение в памяти заданных параметров неограниченно долго даже при выключенном сетевом напряжении.

Подсистема водоснабжения

Предотвращение протечки воды, контроль протечек воды:

       Расположенные в местах возможной протечки воды (на полу под раковиной, ванной, стиральной машиной и проч.) датчики вовремя «обнаружат» протечку воды в системе водоснабжения или отопления.

       По сигналу от датчиков протечки воды системы водоснабжения система посредством электромагнитных клапанов перекрывает водоснабжение, производит дозвон о протечке, извещая Вас и соответствующие службы по телефону голосом, SMS или по Internet.

Управление системами водоподготовки:

       Получив сигнал от подключённых датчиков протечки воды системы водоснабжения система заблокирует подачу воды до устранения причин протечки и проинформирует Вас о возникшей аварии, дозвонившись по телефонной линии и голосом сообщив о причине вызова, а также отправит тревожное SMS-сообщение. В случае протечки система управления водоснабжением заблокирует подачу воды электромагнитными клапанами либо отключит работу насоса. В системе предусмотрены 2 контура контроля (например, разные этажи), работающие независимо.

Подсистема газоснабжения

       Контроль утечки газа предназначен для своевременного отключения подачи газа и информирования при возникновении данной аварийной ситуации, что позволяет снизить ущерб от возможного взрыва и возгорания помещения (дома) и как следствие -- спасти вашу жизнь.

       Расположенные в местах возможной утечки газа датчики подадут сигнал системе, которая включит сигнализацию, вентиляцию, и выключит электроэнергию, оставив только аварийное освещение. При возникновении аварии система проинформирует Вас о возникшей аварии, дозвонившись по телефонной линии и голосом сообщив о причине вызова, а также отправит тревожное SMS-сообщение.

Принцип работы системы контроля утечки газа:

• При срабатывания датчика утечки газа или датчика пожара - поступает сигнал на порт системы «McS». Порт формирует сигнал на главный блок системы.
• Главный блок выдает команду на клапаны перекрытия газа и на автодозваниватель.
• Клапан перекрывает газ. Автодозваниватель в это время производит дозвон по обозначенным Вами телефонам и голосом или SMS сообщает о случившейся аварии.
• А если у Вас стоит на работе и дома программа «McS», то информацию сможете получить и по Internet.
• В памяти системы «McS» записывается информация о произошедшем, а также все предпринятые системой меры.

       Эту информацию Вы сможете просмотреть на пульте системы или на своем компьютере. Как Вы видите, система проста и, соответственно, надежна. «McS» избавит Вас от непредвиденных проблем с газоснабжением.

Подсистема охраны

Контроль проникновения в помещение:

       Позволяет контролировать внутренние помещения в доме или квартире. Получив сигнал о проникновении, система проинформирует Вас о возникшей аварии, дозвонившись по телефонной линии и голосом сообщив о причине вызова, а также отправит тревожное SMS-сообщение, включит сирену и внешний световой сигнал, чтобы отпугнуть воров.

       Датчики движения, которые включат аварийную сигнализацию в случае взлома в Ваше отсутствие, могут также установить внешний контроль проникновения, оставаясь внутри дома (квартиры), заблокировав при этом участок (или двери и окна). Теперь Вы не побоитесь оставить в доме одного ребёнка или пожилого человека, да и Вы сами будете спокойны, ложась спать и зная, что входная дверь (или весь первый этаж коттеджа) защищены от проникновения.

Периметральный контроль:

       Позволяет установить внешний контроль проникновения, оставаясь внутри дома (квартиры), заблокировав при этом участок (или двери и окна).

Имитация присутствия:

       При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.

Имитация присутствия животных:

       Данная функция отпугнет случайного воришку, при нажатии на кнопку звонка в квартире раздастся грозный лай собаки.

Ограничение доступа:

       В системе предусмотрен 3-х уровневый доступ к управлению системой (условно хозяин, член семьи и гость), ограничивая круг лиц, полностью управляющих системой.

Тревожная кнопка:

       Функция тревожной кнопки может использоваться Вами по-разному, в зависимости от Вашего образа жизни:

• если в доме часто остается один ребенок, это не всегда весело, да и родителям беспокойно. В этом случае, при возникновении непредвиденной ситуации ребенку достаточно только нажать на кнопку и Вы тут же об этом узнаете, т.к. система дозвонится Вам по телефону и голосом сообщит, что необходима Ваша помощь. Тревожную кнопку в данном случае надо располагать в детской, или в место поблизости, чтобы ребенок мог легко до нее дотянуться.
• если в доме есть тяжело больной, то в данном случае достаточно изменить номера телефонов, записанных в системе «McS», на телефоны лечащего врача, медсестры или просто соседки, которые во время окажут помощь, или смогут дозвониться в скорую помощь. Так как телефонных номеров дозвона пять -- это позволит достаточно расширить круг лиц, которые смогут помочь. Сообщение, которое в данном случае будет выдаваться по телефону, Вы формулируете и записываете сами в соответствии с ситуацией.
• если Вы опасаетесь вторжения непрошенных гостей, то тревожная кнопка позволит сообщить без видимых внешних проявлений Вашим доверенным лицам, которые могут что-то предпринять, о «нестандартной» ситуации в Вашем доме. В данном случае размещение тревожных кнопок в доме надо заранее продумать и разместить из вблизи двери на полу, в санузле или на самой двери, чтобы иметь возможность незаметно ее нажать. Сообщение в данном случае должно быть кратким, но понятным, и, конечно, необходимо заранее предупредить абонентов, которые будут принимать сигнал тревоги о виде сообщения.

Подсистема пожарной безопасности

Контроль возгорания:

       Система «McS» мгновенно приведёт в действие существующую противопожарную систему, отключит вентиляцию, чтобы поток воздуха не способствовал возгоранию, электричество и газ. А если хозяина нет дома, голосом сообщит о случившемся, дозвонившись по телефону, а также отправит тревожное SMS-сообщение. Система также включит сирену и внешний световой сигнал, чтобы предупредить соседей о случившемся и уберечь от опасности.

Последовательность действий системы при возникновении возгорания:

• информация о возгорании и о времени его возникновения заносится в протокол сообщений;
• информация о датчике, зафиксировавшем возгорание, заносится в протокол сообщений;
• выключается электроэнергия и электророзетки;
• перекрывается подача газа;
• выключается вентиляции;
• включается система дымоудаления;
• включается внешний сигнал «ПОЖАР»;
• производится дозвон по определенным пользователем номерам при возгорании;
• выключается режим контроля возгорания.

Подсистема управления электроэнергией

Контроль электросетей:

       В современных домах, в особенности коттеджах, используется различное электрическое оборудование это - системы вентиляции, водоочистки в бассейнах, различные осветительные приборы, антиобледенительные системы для крыш и дорог.

       Всё это оборудование потребляет значительное количество электроэнергии, а сети, зачастую, не выдерживают подобную нагрузку. «McS» даёт возможность организовать систему приоритетов.

       Протестировав всё включенное в сеть оборудование и, обнаружив, что резерв исчерпывает свои возможности, она отключит прибор, которому был присвоен низший приоритет.

Экономия затрат:

       "McS" позволяет существенно экономить энергозатраты. Экономия достигается за счёт применения таймеров и датчиков движения, которые включают свет только при появлении в помещении человека, свет погаснет сам после Вашего ухода. Вы также можете контролировать яркость горения ламп по времени.

       Уходя из дома, Вы ставите систему на охрану -- свет в доме выключится автоматически, а электророзетки обесточатся, кроме выделенной линии, в которую включены, например, приборы с встроенным таймером или холодильник. А если Вы поручили системе управлять тёплыми электрическими полами, в любое время дня и ночи, в будни или выходные дни, «McS» будет заботиться об экономном расходовании электроэнергии, занижая температуру в Ваше отсутствие и разогревая помещение к Вашему приходу.

Подсистема оповещения

Голосовое сообщение:

       Система голосом оповестит Вас обо всех событиях в доме и вовремя обо всём напомнит. При возникновении аварийных ситуаций она голосом сообщит о причине вызова, дозвонившись Вам по телефону.

Автодозвон по телефонным номерам:

       В случаях возгорания, проникновения, утечки газа, протечки воды, нажатия тревожной кнопки и при аварии системы осуществляется дозвон по телефонной линии и голосом сообщается о причине дозвона. Номера телефонов и голосовые сообщения вводятся пользователем с пульта «McS» и монитора компьютера.

SMS:

       Об аварии система может оповестить хозяина и по сотовой связи, послав SMS-сообщение 5-ти абонентам.

Internet:

       С помощью добавочного модуля программы контролировать состояние дома можно находясь далеко за его пределами через всемирную сеть Интернет. Стоит только послать запрос и система пришлёт информацию о текущем состоянии дома.

       Если же возникнет аварийная ситуация (возгорание, проникновение, утечка газа или воды, а также авария системы «McS») программа незамедлительно пришлёт сообщение, содержащее срез системы на момент происшествия.

Подсистема слаботочные системы

Структурированные кабельные системы (СКС):

       Структурированная кабельная система - это совокупность кабелей, разъемов, панелей и распределительных устройств, объединяющие здание или группу зданий в единое информационное пространство. Такая система включает в себя компьютерные, телефонные, телевизионные сети, а также кабели охранной и пожарной сигнализации, систем контроля доступа и других систем безопасности.

       Основное отличие СКС от простого комплекса сетей заключается в том, что СКС проектируется и монтируется на этапе строительства, и в нее изначально заложена огромная мощность и пропускная способность. Это является одновременно и основным достоинством структурированных кабельных систем (каналы СКС способны выдержать очень большую нагрузку) и их основным недостатком (в отличие от проектирования и монтажа простых телефонных или компьютерных сетей проектирование СКС требует привлечения специалистов высочайшей квалификации).

       Центральным элементом структурированных кабельных систем является главный коммутационный узел здания, который представляет собой аппаратный комплекс, объединяющей все входящие и исходящие кабели этажных коммуникационных узлов с каналами, ведущими из здания. Этажные КС в свою очередь объединяют все кабели идущие от входных точек этажа и являются, таким образом, коммуникационными узлами второго порядка.

       Входные точки или точки входа представляют собой не что иное, как разъемы для подключения различных устройств к системе кабелей.

Примерами таких устройств могут быть:

• Телефонные аппараты, факсимильные аппараты;
• Персональные компьютеры;
• Серверы;
• Датчики и контрольные панели систем безопасности.
• Локально-вычислительные сети (ЛВС):

Система ЛВС (Локальная Вычислительная Сеть) выполняет ряд функций:

• обеспечивает обмен данными между основными узлами системы «Умного дома» (Центральным контроллером, панелями и пультами управления).
• обеспечивает обмен медиа данными между Медиа сервером и клиентами, а также их связь с Ценральным контроллером.
• обеспечивает связь системы «Умного дома», а также любых устройств Пользователя (ноутбук, компьютер, КПК, мобильный телефон и проч.), с сетью Интернет.
• обеспечивает обмен данными между устройствами Пользователя (ноутбук, компьютер, КПК и проч.) и подсистемами «Умного дома» (Центральный контроллер, видео наблюдение, Медиа сервер).
• Система ЛВС обеспечивает как проводной, так и беспроводной (радио канал WiFi) способы подключения и обмена данными.

Системы связи:

Система телефонной связи предназначена для:

• обеспечения проводной и/или беспроводной (стандарта DECT) телефонии;
• обеспечения проводной и/или беспроводной IP телефонии;
• обеспечения связи с домофоном и открывания электрического замка входной двери;
• распределения и переадресации входящих вызовов (в т. ч. и домофона);
• осуществления связи между абонентами внутренней телефонной сети (интерком).

Мультимедийные системы

Мультирум:

       Мультирум (Multiroom) - система распределения аудио и видео сигналов от различных источников в несколько отдельных зон, удаленных помещений.

       В определенном месте вашего дома концентрируется вся техника, которая может являться источником аудио и видео - это может быть, например, спутниковый TV-тюнер, радио, компьютерный сервер с цифровыми данными, IPod, DVD чейнджер и тому подобное. Все источники подключаются к специальному ресиверу - с ним связываются все зоны, в которых следует выводить музыку или изображение.

       Таким образом, нет необходимости во всех комнатах устанавливать свои источники звука и видео. Сигналы из Multiroom по специальным каналам распределяются по всему дому, и из каждого подключенного к системе помещения можно выбрать один из доступных источников данных.

Кинотеатры и кинозалы:

       Все инженерные коммуникации в персональном кинозале объединяются в систему Умный Дом для удобства управления всем кинотеатром. Всем оборудованием кинотеатра можно управлять с одного пульта управления или с сенсорной панели. В управление можно задействовать вкл./выкл. кинотеатра, управление освещением, управление климатом, управление шторами. Помимо управления отдельных элементов, в систему управления кинотеатром можно задействовать сценарии Умного Дома. Например, нажатием всего лишь одной кнопки, открываются шторы экрана, плавно тушится свет, включаются кондиционеры и одновременно запускается кинотеатр.

       Для воспроизведения и хранения кинофильмов, в кинотеатре используется система киносервера, или его еще называют медиасервер. Киносервер - это система, которая хранит в одном месте до тысячи и более кинофильмов и другой различной медиаинформации (видео, музыка, фотографии) в цифровом формате. Нет надобности создавать дома целые библиотеки DVD-дисков, когда это все можно хранить на сервере, причем в том качестве, в каком он изначально был туда помещен. Идеальный вариант для удобного управления киносервером и всей системой кинотеатра является вариант с сенсорной панелью, так как обладает рядом преимуществ! вы быстро полюбите удобный и привлекательный интерфейс, оцените простоту и удобство работы со сложной техникой при помощи простых касаний сенсорного экрана. Также на экран панели будет поступать вся информация о фильмах, хранящихся на вашем киносервере (продолжительность, жанр, год, режиссер, актеры, описание фильмов).

Мультимедийный сервер:

       Мультимедийный сервер (МедиаСервер) - это система, которая даст вам возможность собрать в одном месте и упорядочить вашу коллекцию видеофильмов, музыкальных дисков, фотографий. Интуитивно понятная система управления обеспечит легкий поиск и мгновенный доступ к любому фильму или музыкальному треку - несколько касаний сенсорной панели, и вы начнете просмотр любимого фильма...

       Данный набор программно-аппаратных средств необходим для обеспечения надежного хранения и каталогизации аудио и видео данных пользователя (фильмы, видео и аудио записи, композиции, фотографии), а также для обеспечения высокоскоростного доступа к данным.

С помощью системы МедиаСервер, можно:

• Добавлять и удалять новые файлы в систему (DVD, фильмы, музыку, фотографии);
• Получать данные из дискового массива (копирование компьютер пользователя);
• Создавать, редактировать, получать из сети Интернет информацию о медиа контенте (фильмы, музыка);
• Создавать, редактировать и удалять любые PlayLists, сценарии и проч.;
• Осуществлять контроль состояния дискового массива, сервисные функции;
• Прослушивать Интернет-радио.