Для Москвы
8 495 720 54 44

по России бесплатно
8 800 555 61 84



Фундамент интеллектуального здания

Сергей Куликов

К современным зданиям и сооружениям предъявляются очень высокие требования с точки зрения комфортности и оптимальных условий обеспечения жизнедеятельности работающих и проживающих в них людей. С каждым днем повышаются стандарты экономичности, обеспечения рационального потребления энергоресурсов. Растут требования по безопасности и возможности эффективной эксплуатации.

Ежегодно запасы энергетических ресурсов истощаются, а их потребление, наоборот, только увеличивается. Постоянным явлением стал рост цен на электроэнергию, водо-, тепло- и газоснабжение. Эти факторы заставляют специалистов искать все новые решения по рациональному использованию энергоресурсов. Развиваются ресурсосберегающие технологии, разрабатываются современные теплоизоляционные материалы, технологические схемы управления, развиваются способы использование альтернативных, возобновляемых источников энергии.

В последнее время все чаще у компаний, занимающихся строительством новых административных зданий, пользуется популярностью концепция так называемого интеллектуального здания. Данная концепция представляет собой систему, объединяющую в единую сеть все инженерное оборудование, установленное в здании, которая обеспечивает им свободный обмен данными и позволяет всему инженерному комплексу функционировать как единое целое. Она может отслеживать и распознавать конкретные ситуации и исполнять соответствующие сценарии действия. Режимы работы здания автоматически могут подстраиваться под нужды конечных пользователей, в зависимости от приоритета системы, переходя от режима максимального комфорта к режиму максимальной экономии энергоресурсов.

Очень часто как «интеллектуальные здания» позиционируются любые постройки, оснащенные системой автоматического управления, даже если последняя совсем незначительна и управляет небольшими разрозненными системами. Конечно, различные элементы «интеллектуальности» присутствуют сегодня практически на любом объекте при условии, что для управления его работой используются АСУ. Но концепция «интеллектуального здания» это понятие совсем другого масштаба.

«Интеллект» в комплексе

b_200_250_16777215_00_images_upload_767_img01.png

«Интеллектуальное здание» – это комплекс организационных, инженерно-технических мероприятий и программных средств, направленных на создание целостной системы управления всеми важнейшими аспектами жизни здания. При использовании последних достижений современной техники в помещении поддерживаются заданные параметры микроклимата, организовано рациональное потребление энергетических ресурсов, обеспечена необходимая безопасность людей и инженерного оборудования на случай возникновения аварийных ситуаций. Высокая степень адаптации технологического комплекса здания к изменяющимся условиям среды обеспечивается за счет интеграции локальных систем автоматического управления, которыми оснащены все инженерные системы «интеллектуального здания» в единую информационную сеть.

При построении любой системы автоматизации и диспетчеризации можно выделить несколько уровней, на которых функционирует различное оборудование, и выделить способы их взаимодействия и структуризации.

Нулевой уровень или уровень технологического оборудования. Сюда можно включить все оборудование, допускающее автоматизацию, управление и контроль состояния: моторы насосов и вентиляторов, клапаны и задвижки, термостаты, фильтры, всевозможные электрические нагрузки (лампы освещения и нагревательные элементы), кнопки и переключатели, реостатные задатчики и т.д. На первом уровне находятся первичные преобразователи. Они измеряют такие технологические параметры как температура, давление, сигналы о состоянии оборудования и т.п., после чего преобразуют их в электрические сигналы. К этому уровню относятся также исполнительные механизмы: приводы с цифровым и аналоговым управлением, реле, устройства плавного пуска, частотные регуляторы и т.п., которые используют внешние подаваемые электрические сигналы и совершают соответствующие физические действия.

Второй уровень занимают программно-логические контроллеры. Они подключаются непосредственно к оборудованию первого уровня и осуществляют измерение и выдачу электрических сигналов согласно заложенному алгоритму функционирования.

Третий уровень или, как его иногда называют, верхний уровень, представляет собой средства диспетчеризации и визуализации.

Для того чтобы еще больше сократить потребление энергоресурсов, технологическое оборудование следует использовать только тогда, когда его работа действительно необходима. Поэтому все инженерные системы, входящие в комплекс интеллектуального здания, должны поддерживать функцию работы по расписанию. Периоды работы для каждой из них должны быть подобранны в зависимости от специфики и тех функций, которые выполняет «интеллектуальное здание». Нужно учитывать выходные дни, праздники, величину рабочего дня и то, как быстро существующее оборудование может достигнуть требуемых параметров среды, оптимальных для работы.

На уровне диспетчеризации

Система диспетчеризации обеспечивает централизованный оперативный контроль работы инженерных систем. Все данные с локальных систем управления поступают на сервер диспетчеризации, визуализируются на мнемосхемах системы диспетчеризации. Они предоставляют пользователям всю необходимую информацию в удобном графическом виде в режиме реального времени. Помимо визуализации система диспетчеризации позволяет дистанционно управлять удаленным оборудованием и конфигурировать его настроечные параметры.

При взаимодействии работников службы эксплуатации с системами автоматического управления важно знать, насколько удобным является интерфейс взаимодействия. Работники организации, занимающиеся обслуживанием инженерного комплекса здания, намного легче сориентируются во всем многообразии систем, если необходимая информация будет отображаться на графических мнемосхемах. На этих мнемосхемах можно отобразить технологическую схему комплекса и в понятной и лаконичной форме предоставить нужную информацию.

Также немаловажное значение отводится единообразию представления информации. Как правило, системы диспетчеризации подразделяются на дистанционную и местную. Дистанционная система диспетчеризации, как правило, представляет собой помещение диспетчерской, куда стекается вся информация от систем автоматического управления. Местная система диспетчеризации – это некий выносной пульт, на котором отображается информация для какой-то одной системы. Поэтому важной задачей для построения системы диспетчеризации является обеспечение преемственности между этими технологиями, что подразумевает изображение одинаковых схем, элементов и организации однотипного управляющего меню.

Вторым важным аспектом является осуществление преемственности интерфейса взаимодействия с системами управления, построенными на основе оборудования разных производителей. В этом случае они могут отличаться не только отображением технологических схем, элементов и меню управления, но и, что гораздо более существенно, алгоритмом управления. Для того чтобы согласовать эти нюансы и нужна интеграция оборудования различных производителей в единую информационную сеть, в которой различные управляющие значения можно интерпретировать однозначным образом и обеспечить единый интерфейс управления для всех систем.

При возникновении любого аварийного сигнала, будь то поломка насоса или превышение максимально допустимого значения температуры (давления) в какой-либо точке, система диспетчеризации мгновенно оповестит о случившемся персонал центральной диспетчерской посредством светового и звукового оповещения. Помимо операторов центральной диспетчерской предупреждения могут получить мобильный персонал посредством отправки на их телефоны SMS-сообщений.

Каждая возникшая авария фиксируется в специальном аварийном журнале с подробными пояснениями о том, что именно произошло, в каком месте, с точным указанием времени и даты. Все это позволяет систематизировать информацию о неполадках системы и на ее основе планировать мероприятия по ремонту и обслуживанию.

Как правило, при разработке функциональных алгоритмов работы системы автоматического управления ограничиваются использованием информации, собранной только с локального участка, необходимой для ее работы. Но при этом не учитывается дополнительная общая информация по объекту управления и состояние смежных инженерных систем, которые также могут повлиять на технологические параметры в области действия, рассматриваемой инженерной системой.

В качестве примера можно привести системы отопления и кондиционирования воздуха притом, что каждая из них является независимой системой управления. Главным недостатком здесь выступает отсутствие учета соотношения теплового и воздушного баланса здания и фактических условий окружающей среды, будь то температура и влажность наружного воздуха, солнечная радиация, атмосферное давление, скорость и направление ветра. Все эти неучтенные дополнительные факторы могут привести к выходу режима работы оборудования за оптимальные пределы или даже к одновременной работе систем с противоположенным функционалом, например, систем отопления и охлаждения воздуха. Ясно, что в этом случае износ оборудования будет стремительно повышаться, и о каком бы то ни было рациональном использовании энергоресурсов не может идти и речи.

Профессиональное решение

Фундаментом для развертывания комплекса «интеллектуального здания» должна стать автоматизированная система управления, способная объединить в единое целое данные с различной датчиковой аппаратуры и исполнительных устройств, а также объединить разрозненное оборудование. Система должна обладать свойствами открытого кода, быть готовой к расширению и адаптации к новым функциям. Расширение функционала должно быть легким и органично вписываться в уже существующую систему.

В качестве подобного решения мы хотим предложить программно-технический комплекс «КОНТАР». ПТК «КОНТАР» – это набор аппаратных и программных средств, предназначенный для осуществления комплексных мероприятий по автоматизации и диспетчеризации различных зданий и сооружений. В основном комплекс используется для управления и мониторинга работы инженерного оборудования зданий, тепловых пунктов, котельных, насосных станций, объектов жилищно-коммунального и городского хозяйства.

Контроллеры, представляющие аппаратную часть комплекса, являются свободно программируемыми, а входы для подключения датчиков – универсальными. Универсальность позволяет подключать датчики к любому входу и в любом сочетании. Все датчики подключаются к клеммам прибора непосредственно, без дополнительных преобразователей. На основе одних и тех же базовых модулей можно реализовать алгоритм любой сложности, контролирующий работы различных технологических процессов и систем, начиная от контроля за потреблением энергоресурсов и до контроля процессов горения топлива в топках котлов.

Помимо снятия показаний со всевозможной датчиковой аппаратуры и управления различными исполнительными механизмами вычислительная сеть комплекса может интегрироваться с оборудованием различных производителей как на программном, так и на аппаратном уровне. К базовым контроллерам комплекса предусмотрено подключение различного рода периферийного оборудования: приборы учета с цифровым интерфейсом, для которых разработана программная поддержка, модули расширения, панели оператора, GSM-модем для передачи SMS-сообщений, сторонние контроллеры с поддержкой стандартизированных протоколов передачи данных.

В идеологию построения комплекса заложен принцип «распределенного интеллекта». Другими словами, контроллеры комплекса «КОНТАР» распределяются по объекту управления, и, таким образом, максимально приближаются к технологическому оборудованию.

Декомпозиция общей задачи управления на мелкие подзадачи приводит к тому, что нарушение работы отдельного контроллера не приводит к сбою системы в целом. Все контроллеры системы, построенной на ПТК «КОНТАР», в каждой подсистеме объединяются в отдельную сеть. Связь с верхним уровнем осуществляется по протоколу TCP/IP (сети Ethernet, Internet). По этим же каналам происходит обмен информацией непосредственно между несколькими системами «КОНТАР».

Контроллеры комплекса могут использоваться автономно или быть включенным в сеть RS485 контроллеров «КОНТАР» в составе распределенной системы управления. При объединении контроллеров в единую сеть они выполняют общую задачу и могут обмениваться друг с другом информацией. Это дает возможность оптимально распределять ресурсы контроллеров в рамках сети.

Широкие возможности диспетчеризации позволяют предоставлять данные различным пользователям в соответствии с их запросами. В наиболее общем случае клиент-серверная архитектура поддерживается локальным сервером, на котором установлено все необходимое программное обеспечение. Именно он поддерживает процедуры обмена информацией между всеми контроллерами, входящими в сеть управления, осуществляет процедуры архивирования, обработки, хранения полученной информации и предоставляет ее пользователю по требованию в удобном ему виде. Предоставление информации может осуществляться как в виде таблиц и графиков за необходимый период времени, так и с помощью графических мнемосхем в режиме реального времени.

Важное значение при использовании комплекса отводится безопасности передачи данных. Весь обмен между контроллером и компьютером (сервером) по каналам ведется в зашифрованном 64-битным ключом виде, что исключает несанкционированное вмешательство в работу объекта. В качестве дополнительной защиты в контроллерах предусмотрен встроенный Firewall.

Эффективность – в интеграции

Концепция «интеллектуального здания» позволяет добиться максимальной эффективности эксплуатации инженерных систем, улучшить надежность их работы, обеспечить энергоэффективность их работы и повышение экологичности, удобства и безопасности эксплуатации.

Фундаментом, на котором базируется система «интеллектуального задания» должны стать программно-технические комплексы, которые включают в себя свободно программируемые контроллеры и комплекс программных средств для работы с ними. За счет возможности загружать в контролеры любые функциональные алгоритмы и универсальности аппаратной части одни и те же компоненты можно использовать для управления любыми инженерными системами здания по любому необходимому алгоритму.

Самый же главный компонент «интеллектуального здания» – это интеграция и взаимосвязанная работа всего оборудования, входящего в комплекс. Именно этот аспект делает здание «интеллектуальным». Объединение в единую информационную сеть различного технологического оборудования, использование наиболее полной информации о параметрах контролируемой среды, наружного воздуха и состоянии технологического оборудования позволят работать всему комплексу инженерных систем как единое целое. На основе полученного комплексного массива информации можно будет делать достоверные выводы о будущем поведении объекта управления, управлять общим тепловым и энергетическим балансом здания.

В итоге мы получаем синергетическое взаимодействие инженерных систем, работа которых в едином комплексе обеспечивает более высокую общую эффективность системы, при этом снижается роль человеческого фактора в управлении и одновременно увеличивается общее быстродействие.



Отправляя любую форму на сайте, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности данного сайта.


Для Москвы
8 495 720 54 44

по России бесплатно
8 800 555 61 84

Адрес: Россия, 105318, Москва,
ул. Мироновская, д.33




МЗТА в социальных сетях:

Copyright АО «МЗТА» © 1999-2017 г.
Карта сайта



Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter