Несмотря на то что термину «интеллектуальное здание» пошел третий десяток, до сих пор сохраняется некоторая путаница в его точном определении как среди тех, кто предлагает построить «интеллектуальное здание», так и тех, кого интересуют услуги и предложения подобного рода.
Под «интеллектуальностью» неверно было бы понимать прямой перевод с английского — «мыслящее здание». Более корректный перевод термина intelligent building, появившегося в начале 80-х годов, означает систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании и соответствующим образом на них реагировать — одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. 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.
Сущность интеллектуального здания определяется как набор систем, тесно интегрированных в одном или нескольких зданиях. ЦДУ (центральное диспетчерское управление) обеспечивает как контроль, так и управление функциями здания или комплекса зданий.
Исходя из требований экономии ресурсов, увеличения производительности и эффективной эксплуатации здания заказчиком, под «интеллектуальным зданием» (или комплексом зданий) может пониматься и более простая «форма жизни интеллекта» — единая мониторинговая диспетчерская система, опирающаяся на сеть датчиков. Такая архитектура позволяет задавать параметры и контролировать ситуацию в зданиях, но исключает возможность непосредственного управления оборудованием с рабочего места диспетчера. Это ступень к более полной автоматизации.
На сегодняшний день в России есть опыт строительства как первого, более сложного варианта «интеллектуального здания», так и второго, «упрощенного», но, тем не менее, эффективного в эксплуатации. Полный комплекс требований автоматизации реализован, в частности, в столичном торгово-офисном комплексе «Арбат-Центр». Менее сложный проект наша компания выполнила в микрорайоне 10 «А» города Зеленограда.
Десятый микрорайон Зеленограда
Ни для кого не секрет, что недосмотр за состоянием инженерного оборудования современного здания различной оснащенности (от электричества до систем кондиционирования и охраны) чреват аварийной ситуацией с материальными и человеческими жертвами. Диспетчер должен следить и предупреждать подобные ситуации, однако даже при условии усердного отношения к своей работе (что пока еще не стало общей практикой), не всегда способен вовремя обнаружить неисправность. Уменьшить человеческий фактор в управлении и, тем самым снизить вероятность аварий, снизить затраты на потребляемые ресурсы и эксплуатационные расходы призвана автоматизация эксплуатации инженерных объектов жилого фонда.
Система контроля и диспетчерского управления, созданная в Зеленограде, обеспечивает следующие функции: опрос датчиков состояния инженерного оборудования дома; первичную обработку и накопление полученных данных, передачу полученной информации на сервер базы данных с целью ее накопления, хранения и дальнейшей обработки; отображение хранящейся в базе данных информации на автоматизированных рабочих местах.
Принцип действия системы основан на передаче параметров от датчиков, расположенных на инженерном оборудовании зданий микрорайона по коммуникационной линии связи на автоматизированные рабочие места АРМ «Диспетчер» и АРМ «Тепловик», разработанные компанией «РТСофт». Коммуникационная линия передачи данных предоставлена генеральным подрядчиком проекта, Московской телекоммуникационной корпорацией («Комкор»). Домовые регистраторы (контроллеры нижнего уровня) и домовые сети выполнены еще одним участником проекта, МННП «Сатурн».
|
| Рис. 1. Схема решения для г. Зеленоград |
Обмен данными между компонентами зеленоградской автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) происходит путем взаимодействия двух сетевых линий (рис. 1): домовой сети, охватывающей устройства нижнего уровня (датчики и контроллеры, установленные в зданиях) и системной, которая выводит данные в корпоративную сеть «Комкор». Параметры контролируются с двух пультов: АРМ «Тепловик», находящегося в здании Управы микрорайона Зеленограда и АРМ «Диспетчер», расположенного в Москве, в офисе филиала «Комкор».
Одной из основных задач при создании АСДУ стало структурирование данных и создание человеко-машинного интерфейса для визуализации протекающих на объекте процессов. Функциональную работу оператора такой АСДУ Зеленограда можно описать так: на карте, отображенной на мониторе АСДУ, выбирается объект, и для него получаются данные о текущем состоянии выбранного здания. В зависимости от конфигурации объекта (жилой дом, школа, здание теплоцентрали) графики и символы на экране отображают функционирование его значимых систем: тепло-, водо- и электроснабжения и т.д. Объект, предназначенный для мониторинга, «препарирован» снизу вверх: схемы отображают состояние подвалов, этажей и чердаков здания. Диспетчер видит датчики контроля затопления и поступления электроэнергии, показатели работы лифтов. Кроме того, в окне отражена работа охранной сигнализации: показатель целостности доступа к щитовой в подвале, подвод к дому горячей воды (отображаются температуры подаваемой и отходящей воды, давление в водопроводе, суммируется поступающее тепло).
Отдельно выведены данные о потреблении холодной воды (расход, давление, итог потребления за определенный период), технической воды (отопления), об освещении (напряжение в сети, уровень потребления). В дополнительных окнах оперативно появляются сигналы каких-либо тревог и графики процессов, которые диспетчеру нужно анализировать детально. Помимо этого, в системе накапливаются исторические архивы всех желаемых параметров, доступных для анализа со стороны диспетчеров. В общей сложности, АСДУ контролирует 34 параметра: отопления, горячего и холодного водоснабжения, электроснабжения, пожарной и охранной сигнализации, освещения и состояния лифтов, а также сигнализацию затопления подвалов и несанкционированного проникновения в служебные помещения.
В качестве среды разработки человеко-машинного интерфейса для АСДУ была предложена SCADA-система Citect. Citect — относительно недорогое решение, характеризуемое высокой производительностью и возможностью масштабирования, которое можно использовать как для небольших систем, работающих с десятками параметров, так и для крупных проектов. Диапазон опрашиваемых параметров для Citect — до 500 тыс. За одну секунду система может опрашивать до 5 тыс. каналов ввода/вывода. Citect имеет модульную структуру — функциональные модули могут быть распределены по нескольким компьютерам, за счет чего повышается производительность системы. При увеличении объемов данных время отклика системы почти не изменяется, например, скорость передачи тревог в режиме реального времени составляет 1 мс. Кроме того, в Citect имеется функция встроенного резервирования. Система лицензируется на специальных условиях: продаются только исполнительные лицензии, а среда разработки Citect для тестирования пробного проекта предоставляется бесплатно.
В арсенале Citect имеются библиотеки графических объектов (линий, фигур, точек, труб и пр.) и технологических символов (механизмов, резервуаров, насосов и пр.), которые могут быть использованы для визуализации процессов на объекте. Предупреждающие сообщения (тревоги) могут появляться в специальных окнах или через анимированный графический объект, оформляться с помощью звукового сигнала и т.д. Тревоги снабжаются метками времени, что позволяет восстановить последовательность событий и разобраться в аварийной ситуации. Предусмотрено создание справочных окон, содержащих указания оператору для исправления аварийной ситуации. Распределенная система построения «трендов» (временных графиков) может обрабатывать сотни переменных и выдавать графическое изображение поведения технологических процессов во времени. Интервал выборки при этом составляет от 10 мс до 24 ч. Отчеты, выдаваемые периодически (по запросу или при возникновении определенного события), могут составляться в любом удобном для пользователя формате: выводиться на экран, на бумагу, сохраняться на диске в форме текста или базы данных для дальнейшего анализа.
«Арбат-Центр»
В Москве, на пересечении Гоголевского бульвара и Старого Арбата близится к завершению постройка торгово-офисного «Арбат-Центра». Этот проект — будущий дом № 1 по Старому Арбату — не просто крупное здание с современной инфраструктурой, уникальный по сложности инженерных решений и уровню автоматизации. Это одно из первых в России «интеллектуальных зданий», отвечающее всем требованиям, предъявляемым к этому понятию. В отличие от зеленоградского проекта в «интеллект» «Арбат-Центра» заложены не только функции мониторинга, но и возможность управления параметрами жизнеобеспечения и функционирования.
В принципе такое «интеллектуальное здание» можно представить в виде постройки, состоящей из различных кубиков-систем, базирующихся на единой коммуникационной системе и находящихся под одной крышей — интегрированной системой управления. Закономерной проблемой в разработке технологии «интеллектуального здания» является стыковка разнородного оборудования. Сложно состыковать систему кондиционирования и, к примеру, систему охраны, особенно если учесть, что многие поставщики отгружают не просто, допустим, пароувлажнитель, дизель-генератор или лифтовую систему, а комплектуют их своими станциями управления, которые способны понимать только свой протокол. Одной из задач нашей компании было создание единого интерфейса управления, способного отработать связь со всеми средствами автоматики по любому открытому протоколу, интегрируя стандартные решения, которые могут развиваться любым разработчиком, будь то технолог или программист. Модульное иерархическое построение должно обеспечивать гибкое наращивание и модернизацию без перестройки всей системы, позволяя поэтапно вводить системы в эксплуатацию для расширения.
В здании «Арбат-Центра» запроектировано несколько диспетчерских пунктов (рис. 2): диспетчер службы безопасности (ДСБ), диспетчер инженерных сооружений (ДИС) и центральный диспетчер (ЦД). Изменение параметров работы и подача управляющих команд к системам жизнеобеспечения и системам безопасности здания задаются с пультов специалистов, а агрегированная информация выводится на пульт ЦД.
Автоматизированная система диспетчерского управления инженерными сооружениями курирует работу следующих блоков: электроснабжение и освещение, учет электроэнергии, лифтовая система, канализация, питьевая вода, пожарная вода, теплоснабжение, система холодоснабжения, пожаротушения, кондиционирования. Основываясь на оперативной информации от различных датчиков, система корректирует деятельность этих подсистем в соответствии с заданным алгоритмом. Постоянный контроль и действия электронного «интеллекта» исключают ошибочные действия человека и устраняют предпосылки к аварийным ситуациям. При срабатывании пожарной сигнализации диспетчер получит экстренное сообщение, подкрепленное видеоинформацией. Получив подтверждение от диспетчера, система приведет в действие оборудование систем пожаротушения, предварительно перекрыв вентиляцию, чтобы подача воздуха не увеличивала огонь. Таким образом, благодаря интеграции в работе систем, у диспетчера есть возможность задействовать систему жизнеобеспечения для эффективной ликвидации чрезвычайных проишествий.
Одна из интеллектуальных возможностей системы безопасности — специальная функция контроля доступа. Интегрированная автоматизированная система осуществляет следующую цепочку действий: камера фиксирует появление «гостя», система контроля доступа считывает его идентификационную карту и определяет категорию посетителя и зоны, в которые ему разрешен доступ. Если это VIP-персона, автоматически подается отдельный лифт, открывается дверь лифтового холла и т.д. Если в этот момент система «осознает», что в зоне его следования недостаточно комфортно, она тут же напоминает диспетчеру: здесь включить свет, там подогреть воздух. Если же возникает нештатная ситуация, например, «гость», войдя в лифт, посылает его в ту зону, куда ему доступ запрещен, то система безопасности блокирует движение этого лифта, передает на пульт службы безопасности видеоизображение с места инцидента и сигнал тревоги.
Экономика интеллектуальных зданий
Проблемы, связанные с внедрением концепции «интеллектуального здания», в России общие для всей экономики: невысокий уровень финансового менеджмента, бедность страны и потенциальных заказчиков, низкая стоимость энергоносителей и относительная дешевизна рабочей силы. На первый взгляд может показаться, что перспектив для «интеллектуализации» коммунального хозяйства не так много, а мировой опыт в области экономии средств за счет автоматизации функций управления недвижимостью для России не показатель. Например, автоматизация одного из крупнейших бизнес-центров в Европе British Airways в Хармондсворте, при общей стоимости проекта около 302 млн. евро, позволяет экономить до 24 млн. евро ежегодно. Экономия получается за счет более эффективной работы всех систем комплекса зданий, а также за счет увеличения производительности работы персонала приблизительно на 20%. Однако будет ли такая экономия средств и в России? Ведь при сравнительно одинаковых цифрах, затрачиваемых на автоматизацию и в России, и Европе, тарифы на энергоносители там на порядок выше, не говоря уже про стоимость рабочей силы? Уже имеющийся российский опыт построения автоматизированных систем позволяет говорить о том, что и у нас внедрение «интеллектуального здания» позволит экономить около 30% на электроэнергии и около 20% на теплоснабжении.
Что касается производительности обслуживающего персонала, то зеленоградский проект со всей очевидностью продемонстрировал преимущество автоматизации перед «коммунальной армией» не всегда трезвых водопроводчиков, электриков и сантехников. Улучшение состояния коммунального хозяйства, ранее всецело «положенного на совесть» живого оперативно-диспетчерского персонала, происходит за счет предельного сокращения человеческого фактора в управлении все усложняющимся инженерным оборудованием.
АСУ экономит не только время, но и деньги. Одна команда, быстро переданная на объект, может иногда предотвратить аварию. Оперативно вызванная бригада устранит неполадки, выполнив работу множества слесарей-обходчиков, газовщиков, водопроводчиков, электриков, каждый из которых курирует лишь небольшое количество домов. Использование АСДУ позволяет на несколько микрорайонов держать только одну мобильную команду квалифицированных специалистов, которая способна быстро устранить поломку и аварию еще на самых ранних стадиях. Надежный контроль объектов и своевременно принятые меры продлевают также срок службы оборудования, автоматическое управление позволяет сократить расходы на содержание коммунальных служб. Таким образом, АСДУ, обслуживающая микрорайон, окупает себя уже через два-три года работы.
Валерий Иванов (ivanov@rtsoft.msk.ru) — сотрудник компании «РТСофт» (Москва).
