Розумний дім

Каталог статей

Другою, не менш важливою, на мій погляд, причиною можна вважати те, що в Росії словосполучення „інтелектуальна будівля” використовується переважно як маркетинговий лозунг. Звідси поява на ринку різноманітних пристроїв типу „Розумний дім”, „Слухняний дім” і т.д. На жаль, технології інтелектуалізації поки що мало представлені на російському ринку. В основному це пристрої керування різними побутовими приладами з допомогою єдиного ІЧ пульта, системи відеоспостереження, охорони та безпеки.

Сьогодні ринок послуг в області інтеграції нарешті дозрів до того, що інтелектуальну будівлю можна пропонувати замовнику не як перспективне рішення завтрашнього дня, а у вигляді реального продукту дня сьогоднішнього. Але сам термін внаслідок частого використання перестав сприйматися публікою. Напевно, зараз саме час наповнити його реальним змістом.

Одним з основних компонентів інтелектуальної будівлі є система автоматизованого управління експлуатацією будівлі (АСУ). АСУ експлуатації будівлі – це комплекс програмно-апаратних засобів, основною задачою яких є забезпечення надійного та гарантованого керування всіма системами, які є в експлуатації будівлі, та виконавчими пристроями. Система може за рахунок повної нерозпорошеної інформації від всіх експлуатованих підсистем прийняти правильне рішення і виконати відповідну дію, поінформувати відповідну службу про подію.

Структурний підхід, який використовується сьогодні більшістю системних інтеграторів, полягає у створенні інфраструктури ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ на базі структурованих кабельних мереж (СКМ). При цьому спочатку проектується та будується СКМ – будівля, а потім на структуровану кабельну систему замикаються необхідні замовнику функціональні системи.

Мені здається більш перспективним є функціональний підхід. Існує список потреб або побажань замовника і основною задачою розробника в цьому випадку є інтеграція таких систем в єдиний „організм” відповідно до заданої замовником моделі. Спробуєм проаналізувати передумови запровадження в будівлі інтелекту.

Головною об”єктивною передумовою є висока щільність різних сервісів на квадратний метр площі будівлі. В будь-якій будівлі набір служб та сервісів приблизно один і той самий, тому ми зробимо деякі необхідні уточнення. По-перше, мова йде не про кількість служб, як таких, а про інтенсивність наповнення ними будівлі.

Якщо, наприклад, охоронна система обмежується п”ятьма камерами на периферії будівлі та датчиками сигналізації в дверях та вікнах першого поверху, то така будівля не є вдалим кандидатом на „інтелектуалізацію”. По-друге, служби та сервіси повинні забезпечуватися підсистемами самої будівлі а не бути зовнішніми по відношенню до неї.

Якщо система опалення керується виключно з районної котельні, а ліфти – з місцевого РЕУ, то в певному розумінні будівлі вони не належать. Тому, ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА БУДІВЛЯ повинна інтегрувати достатню кількість сервісів, що належать будівлі.

Разом з тим ІНТЕЛЕКТУАЛЬНУ БУДІВЛЮ можна сприймати як „розумно побудовану”. Це означає, що будівля повинна бути так спроектована, щоб всі сервіси можна було б інтегрувати один з одним з мінімальними затратами (з точки зору фінансів, часу та трудомісткості), а їх обслуговування було б організовано найбільш оптимально. Крім того, процедура змін розуміє під собою також додавання нових сервісів та служб по мірі їх виникнення.

Адекватним прикладом може бути така ситуація. Ввечері співробітники залишають будівлю. Хтось ще може повернутися, засидітись допізна, але рано чи пізно з будівлі виходять всі. Охоронна система визначає, що в певний момент всі співробітники, які працюють в певній зоні (поверх, секція), розійшлись по домам.

Реакцією на це може стати обезструмлення системи освітлення поверху, а також вимкнення настольних комп”ютерів по мережі (схожа функція реалізована в багатьох сучасних мережевих адаптерах). Економія електроенергії в цьому випадку очевидна. Якщо додати часткове відключення системи опалення (в зимовий період) або її переведення на понижену потужність в нічний час, то матеріальні переваги виявляться відчутними.

Визначення присутності співробітника в будівлі може також принести користь з точки зору захисту інформації. Якщо співробітник залишив будівлю, то його обліковий запис в інформаційній системі блокується, і ніхто, навіть знаючи пароль, не зможе увійти в мережу під його іменем. Більше того, з інформацією про те, з якої робочої станції злоумисник пробував увійти в мережу, і про те, хто саме перебував у той момент в приміщенні, уповноважені особи можуть прийняти відповідні міри.

Історично концепція інтелектуальної будівлі просувалась в першу чергу виробниками СКС. Підходячи до концепції універсальної структурованої слабострумної кабельної системи будівлі, вони цілком логічно вирішили поширити цей підхід з фізичного середовища передачі даних на інші системи.

Перш за все, потрібно було позбутися від додаткових провідників, пов”язуючих між собою пристрої автоматизації. Вперше ця задача була вирішена у 1978 році компаніями Х-10 USA та Leviton, які розробили технологію для керування побутовими приладами по проводах побутової електромережі. Сьогодні найбільш поширений стандарт Х-10. Проте, Х-10 вже вважається повільним та застарілим, тому що створювався для керування електроосвітлювальними пристроями.

Вносячи удосконалення, багато виробників об”єдналось в Асоціацію електронної промисловості (EIA), яка займається розвитком стандарту шини побутової електроніки CEBus (Consumer Electronic Bus), затвердженим у 1992 році. На сьогодні стандарт є відкритим, і будь-яка компанія може виробляти обладнання, яке використовує комунікаційний протокол CEBus.

Управляючий сигнал передається по проводах побутової електромережі, витій парі, або коаксіальному кабелю, у радіочастотному або інфрачервоному діапазоні. Для різних пристроїв можна вибрати найбільш зручний спосіб: наприклад, освітлювальними приладами – по електропроводці, відеообладнанням – по коаксіальному кабелю, кондиціонерами – по витій парі, ІЧ-промені та радіосигнали взагалі універсальні.

Виконавчі пристрої або вузли домашньої мережі взаємодіють між собою через роутери та мости (data bridges), об”єднуючи різні носії сигналів та даних. Основною перевагою CEBus порівняно з Х-10 є швидкість обміну даними, яка досягає 10000 біт в секунду, незалежно від типу носія. Вона забезпечує необхідну швидкість реакції системи та нетривалий час активного стану вузлів.

У Росії концепція ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ стала просуватися практично відразу, як тільки бізнес в області інсталяцій СКС встав на ноги. Захоплення ІНТЕЛЕКТУАЛЬНИМИ БУДІВЛЯМИ привела до того, що багато провідних інсталяторів або вивели свій бізнес на інсталяторський рівень, або кооперувалися з організаціями, що професійно займаються різними підсистемами будівлі (або і те і інше одночасно).

Власне кажучи, і провідні виробники СКС роблять точно так само, укладаючи альянси з виробниками обладнання для різних підсистем будівлі. Не потрібно також забувати, що ряд виробників СКС (Lucent, Siemens, Alcatel) активно займаються і мережевим, і телекомунікаційним бізнесом, вони є найкрупнішими системними інтеграторами і можуть своїми силами реалізувати рішення для ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ.

Таким чином, замовнику не потрібно дивуватися того, що з пропозицією про побудову ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ до нього можуть прийти „якісь кабельщики”. Як бачимо, технології систем контролю, та керування автоматикою сьогодні вже вийшли на рівень єдиних стандартів, масового виробництва, і як наслідок, доступних цін.

Стандарти на „фундамент” ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ – СКС – давно існують та реалізуються на практиці. Таким чином, ідея ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ перетворилася з теоретичної у практичну. На шляху концепції ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ залишився тільки один бар”єр – ментальний. Як і всі перспективні новації, концепція ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ, стикається при запровадженні у Росії з особливостями національного менталітету.

Спеціалісти признають, що при реалізації проектів ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ їм поки що вдається досягнути „рівня інтелектуалізації” приблизно відсотків на 40-60 % від реально можливого. Одна з причин такого стану справ, зрозуміло, у нехватці коштів у замовника (або небажанні їх тратити), але й без того неготовність замовників до адекватного сприйняття ідеї зазнає різко негативного впливу на процес запровадження концепції ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ у Росії.

Однією з самих важких у вирішенні проблем є сепаратизм від окремих служб, особливо в регіонах. Сепаратизм викликаний як персональними, так і професійними інтересами, а також протиріччям у вимогах різних нормативних актів. Основне проявлення сепаратизму – небажання мати нічого спільного з іншими службами.

Звичайна аргументація в цьому випадку – кожний має бути повним господарем у своїй підсистемі, робити там що завгодно, не дивлячись на інших і самим за все відповідати. Будь-яке вторгнення на територію, яку начальник підрозділу вважає своєю, сприймається не інакше, як особиста образа. У свою чергу, ряд нормативних документів передбачає, як повинні бути організовані пожежні та охоронні системи.

Складалися вони давно, без врахування розвитку технологій, але керівники відповідних відділів часто вибирають саме їх дотримуватись, навіть якщо „по правилам” все працює на порядок гірше. В державних установах переконати тих, хто обирає букву офіційного документу практично неможливо.

Проте, ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА БУДІВЛЯ не вкладається ні в які ГОСТи, тому що в них взаємодія підсистем на такому рівні не описана взагалі. Аргументи про економію коштів за рахунок оптимального використання людських ресурсів при експлуатації будівлі мало кого переконують.

Людська праця у Росії до сьогодні вважається самим дешевим ресурсом. Скорочення витрат на персонал може, крім того не обрадувати керівників підрозділів, які думають категоріями бюджетів відділу та лімітами штатних розкладів. І насам кінець, проблеми можуть виникнути і при взаємодії з будівельними організаціями.

Будівельники різним чином перешкоджають тому, щоб немала частина підряду була віддана на сторону. Крім того, замовник отримує, як правило, немало пропозицій від інших організацій зробити кожну окрему підсистему швидше та дешевше. Ці проблеми, загалом, цілком вирішувані, але віднімають багато часу та нервів у всіх учасників процесу.

Ще одне джерело проблем – погане розуміння замовником того, що саме представляє собою ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА БУДІВЛЯ, ми окремо розглядати не будемо, тому що, сам матеріал ставить однією з своїх задач її усунення. Робота над будь-яким складним проектом розуміє під собою активну участь у ньому всіх зацікавлених сторін.

Будівництво ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ вимагає певних рішень і від її майбутнього господаря. Перш за все, він має зрозуміти, для чого саме це потрібно. Відмітимо, до речі, що при однаковій функціональності затрати на централізовану систему керування будівлею будуть приблизно однакові для будівель різних масштабів.

Таким чином, гранична вартість „квадратного метра інтелекту” знаходиться в оберненій залежності від розмірів проекту, в той самий час, як вартість керування нею „вручну” – в прямій. Відповідно, будувати ІНТЕЛЕКТУАЛЬНУ БУДІВЛЮ є сенс у тому випадку, коли очікувана різниця названих сукупних витрат вас влаштовує.

Крім того, рівень інтелекту будівлі має відповідати цінності вмістимого. Якщо процеси, які проходять в будівлі приносять хороший дохід, а час співробітників та інформація є цінним капіталом, то затрати наприклад на розвинуту систему контролю за переміщенням, та доступом у приміщення, є цілком виправданими.

Якщо ж жорстка трудова дисципліна не має особливого значення, а більшість даних відкриті для всіх службовців, то вкладати великі кошти саме в ці напрями нераціонально. Функціональність ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ має окупати затрати на її побудову, інакше в ній немає жодного сенсу.

І наприкінці, вже майже традиційна рекомендація – не потрібно економити на витратах на масштабність. Будь-який, який не виходить за рамки розумного, запас нарощуваності системи не відніме коштів більше, ніж її наступні доробки та переробки, вартість яких може перекрити вартість резерву за рік експлуатації системи. Зрозуміло, що ні один огляд не може дати вичерпної картини того, як саме будуються, та можуть будуватися ІНТЕЛЕКТУАЛЬНІ БУДІВЛІ.

Крім того, саме поняття ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ БУДІВЛІ є багатомірним та допускає велику кількість варіацій залежно від того, які задачі вона покликана вирішувати. І наприкінці, при грамотному проектуванні степінь інтелектуальності можна нарощувати поступово, розподіляючи інвестиції в часі.

Вже у найближчому майбутньому ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА БУДІВЛЯ може стати тиражованим рішенням, цілком доступним по вартості не тільки для надбагатих замовників. Тому задуматися про те, що галузь здатна запропонувати, потрібно вже сьогодні.

Головне, чого чекають багато компаній від „інтелектуалізації” будівель – зниження витрат на енергопостачання. Підключені до мережі інтелектуальні будівлі дозволяють видавати інформацію про споживання енергії різними пристроями для прийняття обгрунтованих рішень по енергетичній політиці підприємства. Згідно з підрахунками ARC Advisory Group, таким чином вдається скоротити енергоспоживання до 20%.

Серед інших переваг інтелектуальних будівель, можна назвати скорочення трудозатрат на моніторинг різного роду підсистем, встановлених в різних будівлях, з загального центру. Важливим джерелом економії є і підвищена продуктивність праці співробітників, у зв”язку зі створенням більш комфортних умов їх роботи.

Підвищення гнучкості 28,1%

Створення більш безпечних та комфортних умов праці 34,4%

Покращений захист 43,8%

Інтеграція операцій 46,9%

Зниження енергоспоживання 68,8%

Концепція будівництва „інтелектуальних” будівель

Якщо не звертати увагу на рекламні лозунги, то інтелектуальною можна вважати будівлю, обладнану засобами автоматичного контролю за всіма системами життєзабезпечення. Комплекс життєзабезпечення інтелектуальної будівлі утворюють наступні системи:

захист від проникнення з підсистемами: а) захист периметра, б) контроль доступу в будівлю або окремі приміщення (кодові замки, домофони) та в) фіксування незаконного проникнення всередину та переміщення по будівлі (різного роду сенсори);

зовнішнє та внутрішнє відеоспостереження (відеокамери, відеосервери);

протипожежна (пожежні датчики, автоматичні розпилювачі і т.д.);

контроль за витратами води та електроенергії (керовані лічильники, призначені не тільки для візуального контролю, але й для передачі виміряних параметрів на вищий рівень АСУ; їх перекалібровка, підстроювання коефіцієнтів, активація-деактивація і т.п. може здійснюватися дистанційно по цифровому інтерфейсу);

інформаційна (забезпечує доступ до внутрішніх та зовнішніх мережевих ресурсів);

керування силовим обладнанням та освітленням (освітлення всередині будівлі, зовнішня підсвітка, ліфти);

клімат-контролю та вентиляції;

телефонна, з виходом в міську телефонну мережу;

та інше специфічне обладнання, яке не впливає на безпеку та функціонування будівлі (наприклад, електронні табло курсів валют та світлова реклама).

Контроль за роботою систем може бути розподіленим або централізованим. Так, вахтер або місцева охорона можуть керувати системами відеоспостереження, контролю доступу та захисту від проникнення; відповідальний за пожежну безпеку – протипожежною системою, а адміністратор локальної мережі – доступом користувачів мережі будівлі до зовнішніх та внутрішніх інформаційних ресурсів, наприклад файлових серверів або публічних мереж (Інтернету).

„Інтелектуальна” будівля від автоматизованої, головним чином, відрізняється здатністю програмувати керуючі системи таким чином, щоб реакція на події всередині периметру будівлі проходила по попередньо визначеному сценарію.

Будь-яка з підсистем такої будівлі або функціонує повністю автономно, фіксуючи свої дії в журналі подій, або оперативно взаємодіє з оператором, запрошуючи у нього підтвердження дій.

Наприклад, при виникненні загорання в будівлі, залежно від конфігурації, система може автоматично ініціювати виклик пожежної команди або видати повідомлення про пожежу на пульт відповідального оператора. Рішення про виклик пожежних в другому випадку буде прийняте оператором.

Всі системи життєзабезпечення можуть охоплені єдиною кабельною структурою, або кожна з них буде побудована на своїх кабелях. Спільним середовищем передачі інформації може слугувати, наприклад, комутована мережа Ethernet.

Проте надійність системи вцілому у цьому випадку буде нижчою, тому що, при пошкодженні кабельної проводки порушується функціонування всіх систем, підключених до даного сегменту кабеля.

Як правило, створюється шість незалежних кабельних структур.

Інформаційна мережа будівлі. Переважно Ethernet. Горизонтальна розводка (в межах поверху) створюється на основі витої пари п”ятої категорії, для вертикальної (між поверхами по всій будівлі) застосовують багатомодовий волоконно-оптичний кабель або виту пару категорії п”ять і вище.

Замкнута петля пожежної системи 2 х 2 проводи. Інтерфейс передачі даних відповідає стандарту RS485. Провода кладуться по контуру об”єкта петлею для збільшення надійності та відмовостійкості системи, утворюючи дубльований канал, підключений двома своїми кінцями до ведучого пристрою. При замиканні або одиночному обриві лінії система не тільки продовжує працювати, але і в деяких випадках дозволяє діагностувати місце аварії.

Замкнута петля системи захисту від проникнення (інтерфейс RS485).

Замкнута петля сервісних служб (контроль освітлення, витрат електроенергії, води і т.д.).

Мережа передачі інформації від систем відеоспостереження.

Телефонна мережа будівлі.

В деяких випадках на невеликих або таких, які мають універсальний пожежно-охоронний контролер об”єктах, може використовуватися одна і та ж кабельна проводка для протипожежної та охоронної систем.

Система відеоспостереження може бути поєднана з інформаційною мережею будівлі. В цьому випадку, для обмеження доступу до відеоданих комутатори локальної мережі будівлі (центральний та поверхові комутатори, якщо такі є) повинні мати функцію віртуальних локальних мереж (VLAN).

Проте окремі відеокамери можуть надаватися для спільної експлуатації. Наприклад, відеокамера, встановлена при вході в під”їзд житлового дому, може використовуватися мешканцями для візуального опізнання гостей. Таку можливість надають відеокамери з вбудованим портом для підключення до ЛВС або спеціальні відеофони.

В зв”язку з бурхливим розвитком ІР-телефонії та новими інтеграційними можливостями телефонна мережа будівлі також інколи, особливо в офісах, об”єднується з інформаційною мережею. Провідні виробники телекомунікаційного обладнання вже випустили в продаж пристрої, подібні до телефонів, але вони підключаються до локальної мережі.

Встановлення з”єднання та передача голосової інформації відбувається відповідно до стандарту Н.323. Таке об”єднання зменшує необхідну кількість проводів в кабельній системі та дозволяє передати голос по зовнішнім (іноді публічним) мережам передачі даних без додаткових шлюзів.

Система управління домовою автоматикою (СУДА), до яких можна віднести пожежну систему, охоронну систему та сервісні служби, функціонують на всіх рівнях моделі відкритих систем за єдиними принципами.

На фізичному та канальному рівні СУДА представляють собою один або декілька сегментів, розділених функціонально та фізично (територіально).

Зв”язок з низькошвидкісними пристроями СУДА забезпечує моноканал на основі інтерфейсу RS485 з ізольованим від загальної електромережі низьковольтним живленням (24V DC). Як середовище передачі використовуються неекрановані вита пара та телефонний кабель, прокладені паралельно ЛВС будівлі. Через те, що моноканал RS485 забезпечує зв”язок з критичними пристроями реального часу, то для підвищення надійності та полегшення пошуку несправності в системі він дубльований.

Максимальна довжина дубльованого сегменту при використанні звичайної телефонної пари на швидкості 115 кбіт/с складає 250 м. В системі може існувати до восьми таких сегментів. Якщо потрібна довжина сегменту перевищує стандартні обмеження, допоможуть поверхові повторювачі, які збільшують протяжність недубльованих горизонтальних відводів до 500 м.

Залежно від розмірів СУДА та вимог до її надійності швидкість передачі даних в каналі коливається від 9,6 до 115 кбіт/с.

Мережевий та транспортний рівні роботи низькошвидкісної частини СУДА забезпечуються контролерами будівлі та локальними контролерами мережі. Як і будь-яка мережа пристроїв реального часу, СУДА – це середовище з гарантованою доставкою інформації та фіксованим часом відповіді. В якості мережевого використовується досить примітивний, і тому надійний спеціалізований ASCII-протокол (який використовується в ADAM-сумістних модулях вводу-виводу).

Принцип його роботи – послідовне опитування адресуємих пристроїв. В межах кожного сегменту може адресуватися до 254 локальних контролерів мережі (ЛКС), що цілком відповідає вимогам одного під”їзду сучасного багатоповерхового дому. Частота опитування в значній мірі визначається додатками, але в середньому складає 1-2 с.

Порядок та послідовність опитування ЛКС визначає провідний пристрій СУДА – контролер будівлі. Він ж обробляє помилки мережі, зумовлені збоями при передачі даних, відмовами каналу та обривами лінії. Переважно, для підвищення живучості в будівлі використовуються два таких контролера – один основний, а другий – резервний, працюючий в режимі прослуховування до моменту відмови основного.

Кожний з контролерів підключений до сегменту RS485 двома інтерфейсними адаптерами з протилежних сторін петлі. Таким чином знижується можливість руйнування сегменту при відмові інтерфейсної плати чи обриві лінії.

Як ведомі пристрої СУДА використовуються два типа пристроїв.

Модулі вводу-виводу І-7000, які забезпечують підключення до мережі інтелектуальних пристроїв, типу безадресних пожежних та охоронних датчиків, датчиків температури, вологості, освітленості, пускачів, освітлювальних реле і т.п. Логіка роботи таких модулів в СУДА чітко задана і не може бути перепрограмована.

Локальні контролери мережі, також побудовані на базі модулей І-7000, служать шлюзами для підключення контролерів підсистем (КП). КП мають вихід на інтерфейс RS232/485 (як правило, це операторські панелі системи захисту від проникнення та пожежної сигналізації). ЛКС – відносно інтелектуальні пристрої, які здійснюють трансляцію та попередню обробку спеціалізованих прикладних протоколів КП. Кожний з ЛКС підтримує до чотирьох КП.

Починаючи з сеансового рівня та вище, робота системи забезпечується СУДА лише частково, для окремих обслуговуючих підсистем. В деяких випадках СУДА забезпечує шлюз до ПЗ робочих станцій операторів та системи архівації.

Всі алгоритми прикладного рівня СУДА обробляються засобами контролерів каналу. До задач, які вирішуються контролерами на прикладному рівні, відносяться:

Кліматичне регулювання;

Визначення працездатності окремих сервісних підсистем;

Керування вуличним та коридорним освітленням, розпізнавання низки аварійних ситуацій;

Оцінка стану пожежної та охоронної систем;

Захист від несанкціонованого доступу до ресурсів СУДА зі сторони непривілейованих користувачів (брандмауер прикладного рівня);

Забезпечення інтерфейсу користувача з адміністратором системи.

Важливо відмітити, що ідеологія будівництва „інтелектуальних” будівель може бути використана при проектуванні систем управління життєзабезпеченням будівель різних типів: житлових, офісних чи промислових.

Описана структура представляє собою найбільш загальний випадок системи керування будівлею. Конкретна реалізація ідеології „інтелектуальної будівлі” в значній мірі залежить від вимог замовника.