«Интелектуальное» здание: от идеи создания до полной реализации - Статьи :: Международный Электротехнический Журнал Электрик
Рубрика

Производство и ресурсы

4133
«Интелектуальное» здание: от идеи создания до полной реализации

(Окончание. Начало см. Э 5 / 2009)

Продолжим начатое в предыдущем выпуске журнала рассмотрение системы управления "интеллектуальным" отелем на примере системы управления отелем "Пальмира-Палас" (г. Ялта) [1].

 

Рис.5 Ялтинский отель "Пальмира-Палас"

Рис.5 Ялтинский отель "Пальмира-Палас"

 

В Ялтинском отеле "Пальмира-Палас" (рис. 5) установлена автоматизированная система диспетчерского управления, позволяющая создавать комфортные условия для посетителей и в то же время обеспечивающая энергосбережение за счет отключения освещения при отсутствии посетителей или обслуживающего персонала, поддержания системой отопления и кондиционирования комфортной температуры только при нахождении посетителей в номере (в остальное время поддерживается экономичный режим работы). Безопасность гостей в отеле обеспечивает интегрированная система электронных замков входных дверей номеров, позволяющая оперативно получать данные о том, кто какой карточкой и когда их открывал. Состояние всего инженерного оборудования отеля контролируется с единого диспетчерского центра, что позволяет оперативно отслеживать как выходы из строя оборудования, так и его профилактические ремонты и тем самым достигать увеличения срока безаварийной работы эксплуатируемого оборудования.

Несомненным достоинством системы управления хозяйством этого отеля является то, что эта система управления максимально адаптирована под украинское законодательство, причем благодаря ее построению из отдельных модулей подобно конструктору Lego система управления постоянно расширяется и адаптируется не только под требования вновь принимаемых украинских законов, но и под потребности менеджеров и гостей. Так, например, система управления отелем дает возможность в соответствии с украинским законодательством учитывать все расходы гостей по отелю при одновременном использовании сразу двух валют, когда цены устанавливаются в долларах, а оплата принимается как в гривнах (при наличной и безналичной оплате), так и в долларах (при безналичной оплате); весьма удобна для гостей отеля возможность использования "внутренних денег", когда при заезде гостя в отель на выданную ему карточку "кладутся" деньги и уже с нее проводятся все расчеты.

Принципиальные отличия "интеллектуального" здания от "умного" дома

Прежде чем провести анализ принципиальных отличий между понятиями "интеллектуальное" здание и "умный" домом, конкретизируем сформулированное в первой части этой статьи определение этих понятий [4, 6].

Несмотря на то, что "умный" дом по существу является составляющей частью "интеллектуального" здания, неправильно считать, что "интеллектуальное" здание является всего лишь расширенной версией "умного" дома. Это два абсолютно разных понятия, различия между которыми обусловлены различным предназначением систем, идеологией построения и целым рядом других факторов. Так, специалисты под понятием "интеллектуальное" здание понимают в первую очередь систему диспетчеризации для административных, производственных, гостиничных и других коммерческих зданий (Building Automation Systems – BAS), а под понятием "умный" дом (Smart House) – систему домашней автоматизации инженерных систем и бытовых приборов (часто называемую также интеллектуальной системой управления жилой недвижимостью) для квартир, домов и коттеджей, обеспечивающей комфортные условия проживания и безопасность (управление освещением, микроклимат, аудио-видеомультирум, интеграцию с системами пожарно-охранной сигнализации, дымоудаление, систему предотвращения протечек воды, контроль доступа, видеонаблюдение за внутренними помещениями и внешними участками объекта, систему технической безопасности и т.п.).

Масштаб диспетчеризации и автоматизации "интеллектуального" здания не идет ни в какое сравнение с масштабом автоматизации "умного" дома: "умный" дом среднего размера имеет всего лишь несколько десятков подлежащих автоматизации инженерных систем, а в "интеллектуальном" здании количество таких систем может исчисляться многими сотнями. Однако главное различие заключается не в количестве подлежащих автоматизации инженерных систем в этих объектах, а в разной идеологии построения управления этими системами. В отличие от сравнительно простой по применяемым средствам автоматизации "умного" дома, обеспечивающей комфортные условия проживания и безопасности, основой автоматизации "интеллектуального" здания является намного более сложная обязательная диспетчеризация. Такая диспетчеризация направлена на проведение мониторинга систем здания и выведение данных об их техническом состоянии на пульт управления. С этого пульта диспетчер может регулировать определенные параметры и управлять всем оборудованием, тем самым добиваясь обеспечения эффективного и скоординированного управления всеми инженерными системами здания с целью:

  • Минимизации затрат энергоресурсов.
  • Уменьшения количества обслуживающего персонала.
  • Увеличения срока службы инженерного оборудования.
  • Предотвращения аварий.
  • Создания максимально безопасных и комфортных условий для находящихся в этом здании людей.

"Интеллектуальное" здание имеет следующие преимущества:

  • Достигается экономия на прокладке кабельных сетей и коммутационном оборудовании.
  • Снижаются энергозатраты.
  • Повышается надежность всей системы.
  • Повышается оперативность управления объектом.
  • Достигается оперативный контроль инженерных систем и их интеграция в единый комплекс.
  • Аварийные ситуации становятся прогнозируемыми.
  • Достигается масштабируемость.
  • Уменьшаются эксплуатационные затраты за счет: экономии теплоносителей, воды и электроэнергии; оптимизации потребления энергоносителей; повышения эффективности работы всех инженерных служб объекта при действиях в аварийных и нештатных ситуациях; получения непрерывной информации о техническом состоянии контролируемых систем; интегрирования систем безопасности, связи, коммуникации и жизнеобеспечения в единый комплекс, способный самостоятельно реагировать на изменение обстановки.

Существенные отличия между "интеллектуальным" зданием и "умным" домом

Наименование

инженерной системы

Объем применяемого оборудования

"интеллектуальное" здание

"умный" дом

Освещение

Применяются протоколы с диагностикой состояния нагрузки (ламп накаливания либо люминисцентных), например, DALI

Применяются стандартные протоколы управления EIB, Lutron, a в последнее время LON

Микроклимат

Внедряется в широких масштабах

Внедряется в малых масштабах

Вентиляция и дымоудаление

Вентиляция обязательна в каждом здании

Дымоудаление в частном строительстве применяется крайне редко

Дренажные колодцы и стоки

В больших зданиях применение дренажных колодцев и стоков крайне необходимо

В частном строительстве применение дренажных колодцев и стоков представляет собой дополнительную инженерную систему

Шторы, жалюзи

Применение штор и жалюзей (кроме комфорта) существенно экономит ресурсы на подогреве, охлаждении либо освещении

Применение штор и жалюзей создает уют и частично экономит энергоресурсы

Учет ресурсов

Используемые ресурсы учитываются для тарификации газа, воды, электроэнергии, тепла

Учет используемых ресурсов применяется в качестве дубляжа основной системы учета

Охранная, пожарная сигнализация, пожаротушение

Охранная сигнализация применяется в полном объеме, пожарная – только в коммерческой недвижимости.

Пожаротушение в основном применяется в офисных зданиях

Охранная сигнализация применяется в полном объеме, пожарная сигнализация в частном секторе применяется в минимальном объеме

Детально изучив перечень инженерных систем и применяемого оборудования в "интеллектуальных" зданиях и "умных" домах, можно сделать вывод, что практически все применяемое в частном секторе жилья оборудование не нуждается в специализированном мониторинге и удаленном управлении, хотя в достаточно больших объектах этого сектора жилья могут присутствовать отдельные элементы диспетчеризации. Так, например, при помощи системы диспетчеризации может быть сформирована единая служба реагирования на чрезвычайные либо нештатные ситуации с дополнительным отслеживанием технического состояния инженерного оборудования.

Проанализировав принципиальные отличия "интеллектуального" зданием от "умного" дома, рассмотрим теперь комплекс вопросов, относящихся к построению "умного" дома.

Концепция построения "умного" дома

Все существующие системы управления "умным" домом можно разделить на следующие три категории [2 – 5]:

  • Централизованные системы, когда все операции осуществляются по шине через центральный контролер.
  • Децентрализованные системы, когда все операции осуществляются с помощью шины, соединяющей все приборы и системы.
  • Системы, работающие на радиоканале и силовой проводке.

Как видно из табл.1, для автоматизации "умного" дома применяются стандартные протоколы управления EIB (Еuropean Installation Bus – европейская инсталляционная шина) , Lutron, a в последнее время также LON (Local Operating Networks – локальная управляющая сеть).

Кратко охарактеризуем основные особенности двух таких систем управления – "Меrten EIB INSTABUS" и "LON" [2, 3, 5].

В децентрализованной системе "Меrten EIB INSTABUS" управляющий кабель шины связывает все приборы и системы обогрева, освещения, вентиляции и т.п., которые ранее функционировали независимо одна от другой, и интегрирует их в экономически эффективную систему, оптимально адаптированную к индивидуальным требованиям пользователя. При этом система "Мerten ЕIВ" выполняет роль автоматического диспетчера, отвечающего за работу приборов и систем в домах, квартирах и других сооружениях. Сенсоры системы "Мerten КNХ", в том числе датчики движения и термостаты, могут активизировать или деактивизировать приборы освещения, систему обогрева и другие системы. Отличием шинной технологии "EIB INSTABUS" от других систем управления является то, что в такой системе "умного" дома нет главного центра, а вся система состоит из сенсоров, предназначенных для выявления любой активности у дома или измерения определенных характеристик, и активаторов – исполнительных механизмов, осуществляющих команды, посылаемые сенсорами.

Исполнительным прибором в "умном" доме может быть регулятор света, реле управления жалюзей, клапан системы отопления и т.п. Каждый сенсор и исполнительный прибор имеет свой контролер, который подсоединен к управляющей шине и действует вполне самостоятельно, поскольку у него заложена программа с таблицей сигналов управления. Посредством двужильного кабеля или универсального кабеля электропитания контролеров и исполнительных приборов, питаемых низким напряжением постоянного тока по специальным правилам, осуществляется обмен сигналами управления. Одна шина объединяет все электрические приборы в доме, а управление всей шинной системой "Мerten КNХ" осуществляется либо клавишными панелями, расположенными в определенных помещениях, либо централизовано – с пульта управления или компьютера.

Основные преимущества управляющей системы "Мerten КNХ":

  • Система оптимально построена для автономного, надежного управления освещением, приводами механизмов, климат-контролем.
  • Система полностью автономна и независима от работоспособности компьютера, визуализации, она может работать и сохранять в памяти логических модулей все режимы автономно.
  • Система безопасна, надежна в работе, многофункциональна, достаточно гибко перепрограммируема по желанию пользователя, совместима с радиошиной "Мerten".

Основные недостатки управляющей системы "Мerten КNХ":

  • Достаточно высокая стоимость системы.
  • Проектирование и инсталляция системы доступны только сертифицированным специалистам, имеющим опыт работы в этой сфере.

 

Рис.6 Блок-схема "умного" дома компании Inteldome

Рис.6 Блок-схема "умного" дома компании Inteldome

 

В проектах компания Inteldome – ведущего интегратора систем автоматизации и диспетчеризации также применяются открытые технологии и стандарты для построения автоматизированных систем управления, позволяющие интегрировать системы отопления, кондиционирования, электроснабжения, контроля доступа, безопасности, вентиляции, пожарной сигнализации и освещения в одно целое для "интеллектуального" здания или "умного" дома, как это показано на рис. 6 [5], и тем самым достигать более эффективного управления автоматизированным объектом. Экономическая эффективность такой системы автоматизации определяется в первую очередь сокращением потребления тепловой и электрической энергии в процессе эксплуатации здания, увеличением жизненного цикла работоспособности оборудования, а также своевременным обнаружением и предотвращением возникающих аварийных ситуаций.

 

Рис.7 Общий вид системы автоматизации "умного" дома
Рис.7 Общий вид системы автоматизации "умного" дома

 

Общий вид системы автоматизации "умного" дома приведен на рис. 7 [3], где обозначено: 1 – климат; 2 – мультирум; 3 – освещение; 4 – сенсорная панель; 5 – сенсоры (программируемые кнопки); 6 – вытяжка; 7 – домофон; 8 – температурный контроллер; 9 – приборы, подключенные к розеткам; 10 – система отопления; 11 – жалюзи/рольставни.

"Интеллектуальный" дом Билла Гейтса и перспективы создания "интеллектуальных" городов

К настоящему времени в большинстве стран мира построены и успешно эксплуатируются многочисленные "умные" дома и "интеллектуальные" здания, среди которых наиболее известен "интеллектуальный" дом Билла Гейтса – создателя всемирно известной корпорации Microsoft [6]. Этот дом представляет собой многоэтажную виллу стоимостью в 100 млн. долларов (в докризисных ценах) с самым "продвинутым" хай-тек оборудованием. Проект этого дома, строительство которого продолжалось в течение 7 лет, разрабатывали несколько сот инженеров, программистов, дизайнеров и строителей. Сам проект и каждое из использующихся в доме устройств засекречены и запатентованы. Поэтому о масштабах автоматизации и диспетчеризации в этом доме можно судить лишь по отдельным отрывочным сведениям, появившимся в печати.

Видеонаблюдение за домом постоянно ведут 50 закамуфлированных камер, распознающих номера машин, введенных в базу данных. Видеонаблюдение внутри дома фиксирует все передвижения гостей, обслуживающего персонала, охраны. Гостям дома также выдаются специальные электронные значки, что дает возможность создавать для них уникальную среду: звуки, изображения, свет, температура, влажность, даже запахи – все это синтезируется в зависимости от предпочтений конкретного человека. В темное время суток каждого сопровождает движущаяся световая волна, при этом, чем дальше светильник находится от человека, тем меньше его яркость. Все стены дома оборудованы встроенными телевизионными экранами, что позволяет по всему маршруту следования посетителя в соответствии с его выбором смотреть видеопрограммы и слушать музыку. Системы автоматического управления климатом, освещением, телефонами и множеством других электронных устройств доведены до логического совершенства.

Во внутренний двор ведут раздвигающиеся стеклянные стены, за которыми располагается музыкальный фонтан, который запускается при приближении к нему, изменяя напор воды, цвет и звуковое сопровождение. Вентиляция, очистка воздуха и кондиционирование устроены так, чтобы нагретый воздух не выбрасывался наружу, а проходя через теплообменники предварительно нагревал подаваемый в помещения свежий воздух. Уход за садом и газонами производится с учетом вида растений: для каждого из них подобраны частота полива, удобрения и другие средства жизнеобеспечения. В электронной библиотеке "умного" дома хранятся самые значительные произведения всех времен и народов, в том числе редчайшие. Хранилище имеет объем 60 терабайт.

В заключение отметим, что последние три десятилетия ознаменовались внедрением в инженерную инфраструктуру элементов логики и "интеллекта", о чем свидетельствуют создаваемые в настоящее время диспетчерские пункты по отслеживанию параметров не только отдельных "интеллектуальных" зданий, но и целых микрорайонов, городских служб диспетчеризации и т.п. В мире все большую популярность приобретает термин "умный" или "интеллектуальный" город, в котором "интеллектуальные" здания, подключенные к отдельной специально защищенной IP-сети, обеспечивающей централизованное управление всеми городскими системами при минимальных затратах, становятся всего лишь отдельными компонентами такого города.

Другими компонентами "интеллектуального" города могут быть "интеллектуальные" аэропорты, например, открытый для эксплуатации в 1992 году международный аэропорт Мюнхен II, занимающий обширную территорию и включающий в себя более 120 зданий, грандиозный комплекс лондонского аэропорта Хитроу, проект которого в сотрудничестве с крупнейшими системными интеграторами разрабатывала компания Echelon Corporation – создатель промышленного стандарта организации управляющих сетей LonWorks, Рокфеллер Центр и здание ООН в Нью-Йорке, Национальная библиотека Франции, где внедрена система управления зданием для комплекса общей площадью 400000 квадратных метров, и целый ряд других "интеллектуальных" мегаобъектов.

Отметим, что в Европе существует и успешно функционирует организация, ставящая своей целью развитие и широкое распространение концепции "интеллектуального" здания – Европейская Группа Интеллектуальных Зданий (EIBG).

Литература

  1. Управляемый отель // Мир автоматизации. – 2006.– №6.
  2. "Умный дом" с децентрализованной системой "Меrten EIB INSTABUS" // Электротема. – 2009. – №10.
  3. Хочешь "умный" дом? Проспект компании "ТехноДом".
  4. Долгопятов В. Основные отличия между "интеллектуальным зданием" и "умным домом" // Безопасность и строительство (на укр. языке). – 2008. – №7(11).
  5. Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем. Проспект компании "Inteldome".
  6. Тесля Е. "Умный дом" своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире. – СПб.: Питер, 2008.
Понравилась статья? Расскажите друзьям!
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
comments powered by Disqus