Интеллектуальное здание. Концепция крупным планом
Еще лет пять назад большинство российских специалистов строительной индустрии, вероятно, ничего не слышало об интеллектуальном здании. Этот термин «перекочевал» в строительную периодику из компьютерных изданий в связи с началом использования в строительной индустрии информационных (компьютерных) технологий автоматизированных систем управления инженерным оборудованием здания. Сегодня термин «интеллектуальное здание» (ИЗ) уже прочно обосновался на страницах журналов строительного профиля.
Тема ИЗ начинает «набирать темп» так же стремительно, как в свое время внедрение персональных компьютеров. Если в начале 90-х гг. широкой публикой в нашей стране компьютер воспринимался как нечто фантастическое, то сегодня многие уже не только свободно оперируют понятиями «компьютер», «Интернет», но и всесторонне пользуются преимуществами, предоставляемыми этой всемирной информационной паутиной. По-видимому, у ИЗ тоже неплохие перспективы.
И все же, в чем принципиальное отличие интеллектуального здания от обычного, инженерные системы которого построены по традиционной схеме? Можно сказать, что уже не только владелец здания беспокоится о состоянии инженерных систем, но и само «правильно» спроектированное здание «беспокоится» о состоянии систем и условиях жизни его обитателей, предоставляя им совершенно другие уровни комфорта и безопасности. Владелец такого здания не тратит время на контроль за работой инженерного оборудования. Эту миссию выполняют автоматизированные комплексы управления. Они не только включат, выключат и отрегулируют работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения и электроснабжения, но и проинформируют оператора о возможных неполадках в работе систем, напомнят о необходимости проведения регламентных работ. При возникновении чрезвычайных ситуаций они приведут в действие необходимое оборудование и оповестят обитателей здания о путях и способах эвакуации. Важным отличием современных систем управления является простота и удобство работы с ними.
Черты ИЗ могут быть присущи зданиям различного назначения и масштаба: жилым многоквартирным домам и коттеджам, гостиничным комплексам и семейным отелям, крупным административным зданиям и небольшим офисам, бизнес-центрам, промышленным предприятиям, аэропортам и т. д.
В качестве иллюстрации можно привести «умный дом» создателя корпорации Microsoft Билла Гейтса. Это многоэтажная вилла, оснащенная самым «продвинутым» оборудованием на основе информационных технологий. В здании не только поддерживается оптимальный микроклимат в каждом помещении и осуществляется компьютерный контроль и управление всем инженерным оборудованием, но и обеспечивается информационно-музыкальное сопровождение посетителя при его перемещении по дому. По маршруту следования гостя не только включается и выключается освещение, но и введено сопровождение видеопрограммами и музыкой (в соответствии с выбором гостя). Если посетитель не впервые оказался в этом доме, система управления восстановит его предпочтения.
«Умный дом» Б. Гейтса — это, конечно, диковинка, что-то вроде сказочной «избушки на курьих ножках» в современной трактовке. Между тем ИЗ — это не миф, не сказка, а вполне реальный объект, тиражированный тысячами экземпляров. В Европе даже создана организация, которая своей целью ставит развитие и распространение концепции «интеллектуального здания» — Европейская Группа Интеллектуальных Зданий (EIBG). Россия в этой области современного строительства существенно отстает от мирового опыта. Наша совместная задача — наверстать упущенное…
Понятие «интеллектуальное здание»
Традиционные решения инженерного оборудования здания представляют собой совокупность отдельных, не взаимодействующих между собой (автономных) систем. Здание, в котором эти системы объединены в интегрированный комплекс и правильно организованы (с учетом возможных будущих изменений) уже на этапе проектирования, «имеет право» называться интеллектуальным (с теми оговорками, о которых пойдет речь ниже).
Самое время теперь попытаться разобраться в том, что же такое интеллектуальное здание и так ли однозначно все мы понимаем этот термин. «Интеллектуальное здание» — это не совсем удачный перевод с английского языка термина intelligent building. Английское слово intelligent, буквально означающее «разумный, понятливый», в сочетании со словом building использовано в значении «гибкий, приспосабливаемый». Так что этот термин в первоначальном смысле означает «здание, готовое к изменениям» или «приспосабливаемое (гибкое) здание». Понятие «интеллектуальное здание» означает здание, «способное приспосабливаться к изменениям окружающей среды». Другими словами, это здание, инженерные системы которого способны обеспечить адаптацию к возможным изменениям в будущем.
И все-таки так ли уж неудачен термин «интеллектуальное здание» (в смысле «разумное здание»)? Конечно, современному состоянию дел в части инженерного и информационного оснащения зданий этот термин не соответствует, однако в отношении будущих зданий он вполне уместен. Пройдет не так уж много времени, и здания обретут «искусственный интеллект» — вот тогда с полным основанием можно называть их интеллектуальными. Эти здания будущего сами смогут отслеживать работу и состояние всей «начинки» здания, включая ограждающие конструкции, и принимать решения в изменяющихся обстоятельствах.
Пока же понятию «интеллектуальное здание» будем придавать современную трактовку как «зданию, подготовленному к изменениям». Поскольку сам термин «интеллектуальное здание» уже является вполне устоявшимся, мы будем употреблять его, не забывая о современном наполнении этого понятия.
Сегодня уже можно говорить о «стандарте» понятия «интеллектуальное здание». Под этим подразумевается устойчивая совокупность характерных особенностей, присущих ИЗ:
предоставление определенного набора услуг обитателям здания;
наличие способности оптимально реагировать на изменения в происходящих в здании процессах;
сочетание «децентрализованных» (распределенных) принципов построения систем с централизацией функции мониторинга;
структурированный подход к построению инженерных систем здания;
возможность внесения изменений с минимальными затратами.
«Интеллектуальное здание» — понятие многомерное. Это и «здание», и «комплекс систем», и «технология» и т. д. Немного забегая вперед, определим интеллектуальное здание как современную технологию автоматизированных комплексных систем инженерного оборудования здания с определенной степенью их интеграции на основе структурированных кабельных систем и стандартов открытых систем.
Комплекс систем безопасности — жизнеобеспечения — информатизации
Инженерное оборудование современного здания представляет собой комплекс сложных инженерно-технических систем безопасности — жизнеобеспечения — информатизации (КСБЖИ) с соответствующими системами управления. В состав КСБЖИ интеллектуального здания входят:
интегрированный комплекс технических средств безопасности:
— система управления доступом;
— система охранно-тревожной сигнализации;
— система телевизионного наблюдения;
— система сбора и обработки информации;
— система пожарной сигнализации и оповещения о пожаре;
— система автоматического пожаротушения;
комплекс систем жизнеобеспечения:
— системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;
— система управления микроклиматом;
— система гарантированного бесперебойного электроснабжения;
— система удаленного мониторинга и управления электроснабжением;
— системы освещения и управления освещением;
— система учета энергоносителей и другие системы;
— системы контроля и управления лифтами, эскалаторами и пр.;
комплекс систем информатизации:
— локальная вычислительная сеть (ЛВС);
— система приема эфирного и спутникового телевидения;
— система радиофикации;
— система телефонной сети;
— система проведения конференций с синхропереводом;
— система электрочасофикации;
— средства оперативной радиосвязи персонала и другие системы;
структурированная кабельная система (СКС);
единый центр диспетчеризации.
Важной частью КСБЖИ являются автоматизированные системы управления, которые и составляют суть интеллектуального здания. Все слаботочные системы контроля объединяются на основе СКС в систему диспетчеризации инженерного оборудования здания с единым центром мониторинга систем.
Интеграция и управление
ИЗ — это не столько внешние эффекты, сколько незаметная для окружающих эффективная работа инженерного оборудования, создающая идеальные условия жизнедеятельности обитателей здания. Эффективность работы достигается четким взаимодействием отдельных систем, их интеграцией.
Интеграция систем обеспечивает:
повышенный уровень безопасности здания в целом (предотвращение аварий, обеспечение непрерывности процессов и пр.);
четкое взаимодействие работы всех инженерных систем с приоритетом системы пожарной безопасности;
организацию сетевой структуры управления с реализацией функций автоматического контроля, обработки и хранения информации о состоянии систем с единого диспетчерского пульта управления;
сочетание автоматического и ручного режимов управления, обеспечивающего оперативный контроль дежурного персонала за состоянием каждого элемента инженерных систем с диспетчерского пульта;
высокий уровень управления средой обитания (в рамках ИЗ).
Рассмотрим пример взаимодействия систем в ИЗ при возникновении чрезвычайной ситуации. Так, при возникновении пожара (очага возгорания) «срабатывают» извещатели системы пожарной сигнализации (СПС). Сигнал от них передается на пожарную панель, которая формирует команду включения световых, звуковых и речевых оповещателей. При этом СПС также формирует сигналы для исполнения другими системами интегрированного комплекса по заданным алгоритмам:
1. Система телевизионного наблюдения «направляет» ближайшую видеокамеру на очаг возгорания и присваивает этой видеокамере высший приоритет. На мониторе наблюдения формируется полноэкранное изображение с этой видеокамеры, и видеомагнитофон переходит в режим приоритетной записи «картинки» с «тревожной» видеокамеры.
2. Система управления микроклиматом выключает приточную систему вентиляции, обслуживающую данную зону, чтобы предотвратить поступление свежего воздуха к очагу возгорания. Для удаления дыма из коридоров, холлов, лестниц (вдоль маршрутов эвакуации) включается соответствующая подсистема дымоудаления (открываются заслонки, включаются вентиляторы).
3. Система управления электроснабжением отключает цепи электропитания вблизи зоны пожара.
4. Система управления освещением включает аварийное освещение.
5. Система управления доступом разблокирует двери для беспрепятственной эвакуации людей.
6. Система управления лифтами спустит их на первый этаж и т. п.
Одновременно сигнал поступает в единый диспетчерский центр на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. На мониторе АРМ появляется графическая и текстовая информация о пожаре и месте его возникновения. Оператор имеет возможность проконтролировать работу системы автоматики и при необходимости продублировать ее.
Эти действия могут быть обеспечены только за счет взаимодействия отдельных систем комплекса ИЗ, таких как СПС, системы управления освещением, микроклиматом, доступом, электроснабжением и лифтами. Именно наличие таких взаимосвязей между отдельными системами комплекса позволяет говорить о действительно интеллектуальном здании, когда комплекс приобретает новое качество — интегрированность. Интегрированный комплекс не является простой суммой отдельных систем, а на основе единой платформы управления приобретает новые свойства, отсутствующие у составляющих.
Объединенная кабельная система (СКС + силовая сеть)
Структурированная кабельная система (СКС) предназначена для организации физического уровня системы передачи информации в локальных вычислительных и телекоммуникационных сетях ИЗ. СКС обеспечивает быстрое и легкое изменение конфигурации кабельной системы посредством перекоммутирования на кроссовых панелях. СКС, объединяющая всю «слаботочку» (ЛВС, телефонию и т. д.), создает единую информационную кабельную сеть здания. Единая информационная инфраструктура обеспечивает необходимое взаимодействие систем и служб здания, его целостность как единого организма.
СКС создается на основе стандартов и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к открытым системам. Конфигурация СКС и применяемое оборудование обеспечивают возможность наращивания системы без нарушения работоспособности смонтированной части системы. При разработке рабочей документации предусматривается возможность прокладки кабелей всех вышеуказанных систем и 30-процентный резерв для обеспечения дальнейшего развития.
Кабельная система является компонентом КСБЖИ здания с самым продолжительным временем жизни, дольше которого существует только каркас здания. Считается, что несовершенные кабельные системы являются причиной до 70% всех простоев информационно-вычислительных сетей. Поэтому правильная организация кабельных систем, определяющих надежность функционирования всех служб здания, является одной из ключевых задач при создании ИЗ.
Объединенная кабельная система (СКС + силовая электросеть) здания — это многофункциональная физическая среда, обеспечивающая передачу и распределение электроэнергии и информации, а также мониторинг и управление системами ИЗ. Этакая «информационно-энергетическая супермагистраль».
Стандарты (BACnet, LonWorks, EIB и др.)
При оснащении здания различными системами и оборудованием от разных производителей важно, чтобы технические устройства не «конфликтовали» между собой, а были бы совместимы и представляли единое целое. Проблема совместимости была решена через разработку т. н. «стандартов открытых систем». В основе построения ИЗ как раз и лежат принципы «открытой архитектуры». Не вдаваясь в подробности, отметим, что здесь под «открытостью» предполагается наличие единого сетевого протокола у оборудования разных производителей, обеспечивающего «правильное» взаимодействие всех инженерных систем здания. Возможность обмена данными обеспечивает сетевую совместимость систем и возможность интеграции систем в единый комплекс, «работающий как часы».
Для того чтобы системы «понимали» друг друга, они должны использовать одни и те же правила — стандарты — при обмене данными. В области телекоммуникаций такие правила называют протоколами. Наличие стандартного сетевого протокола у оборудования ИЗ дает нам уверенность в том, что при расширении системы не возникнет проблем. Стандартный сетевой протокол — это гарантия свободы выбора! Теперь мы не «привязаны» к какому-то одному поставщику оборудования (и его ценам!) — выбор за нами.
В настоящее время широкое распространение в области систем управления зданиями получили стандарты BACnet, LonWorks, EIB и др. Стандарт BACnet (Building Automation Control Network — сетевой протокол для автоматизации зданий) был разработан американским обществом инженеров по отоплению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Стандарт EIB (European Installation Bus) — европейская инсталляционная шина — предназначен для управления энергопотреблением, освещением, жалюзи, микроклиматом и для контроля доступа.
В европейских странах все большее распространение в качестве основного сетевого стандарта получает LonWorks, разработанный в компании Echelon Corporation. Первоначально этот стандарт был разработан для HVAC-систем (систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), однако в настоящее время он уже используется при построении комплексных систем (включая системы безопасности, учета энергоносителей, освещения и др.).
С целью пропаганды и распространения стандарта LonWorks в мае 1994 г. была создана ассоциация LonMark, объединяющая производителей и инсталляторов Lon-продуктов. Для маркировки продукции, сертифицированной по стандарту LonWorks, предприятия-производители используют логотип LonMark. При наличии такой метки на оборудовании пользователь может быть уверен в том, что данное оборудование обеспечивает полную поддержку требований LonWorks по совместимости.
Сеть управления LonWorks поддерживает различные среды для передачи информации: кабель «витая пара», коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель, радиоканал и др. Стандарт LonWorks позволяет строить системы управления зданиями по «свободной» топологии, которая наилучшим образом соответствует структуре комплексных систем ИЗ.
Преимущества комплекса систем интеллектуального здания
В целом концепция ИЗ направлена на удовлетворение индивидуальных требований заказчика в управлении зданием. Комплексные системы управления обеспечивают обитателям здания безопасность и комфорт, получение информации о состоянии систем здания в удобной форме, эффективное использование оборудования. В итоге — снижение эксплуатационных затрат и потребления энергоресурсов и воды.
В интеллектуальном здании оптимизированы основные элементы «среды обитания» (структура, системы, службы, управление) и взаимоотношения между ними. Эксперты считают, что применение комплексных интегрированных систем экономит не менее 15% затрат владельца на установку за счет устранения избыточных связей в инфраструктуре. Меньше затрат требуется и на обучение персонала объекта управлению комплексом. Владелец получает возможность управлять всеми системами объекта с одной рабочей станции.
По сравнению с автономными системами комплексная система имеет следующие преимущества:
существенная экономия на кабельных сетях и сетевом оборудовании;
снижение энергопотребления и повышение надежности всей системы;
повышение оперативности управления объектом;
графическое представление информации о состоянии систем и оборудования на различных уровнях (объектовом, зональном, адресном);
снижение трудозатрат эксплуатационных и диспетчерских служб;
обеспечение необходимого взаимодействия систем;
снижение вероятности возникновения страховых случаев;
«открытость» комплекса, обеспечивающая возможность его наращивания и использования оборудования разных производителей.
Затраты на строительство ИЗ, конечно, выше, чем на строительство зданий с традиционным составом инженерного оборудования. Однако не следует забывать, что совокупная стоимость здания представляет собой сумму затрат на строительство и эксплуатационных затрат в течение всей «жизни» здания. По некоторым оценкам стоимость эксплуатации «усредненного» здания в России превышает стоимость строительства в десятки раз! Все деньги мы тратим на эксплуатацию. В Европе все наоборот: больше «вкладывают» в строительство, чтобы существенно экономить в период эксплуатации здания. Пора и нам последовать этому примеру.
Формирование в здании инженерной инфраструктуры типа ИЗ существенно повышает его ликвидность. ИЗ — это эффективное инвестиционное решение, позволяющее существенно снизить расходы на обслуживание и развитие. Такое здание соответствует современным международным требованиям и является привлекательным рыночным товаром.
Предпосылки реализации проекта «интеллектуальное здание» в РФ
Начиная с 90-х гг., с появлением рыночных отношений в экономике, существенно изменился характер строительства в нашей стране. Повышение цен на энергоносители вызвало необходимость внедрять технические средства энергосбережения. Повышение стоимости земли в крупных городах стимулирует рост этажности зданий, а с высотой здания возрастают проблемы обеспечения безопасности и жизнеобеспечения. И тут уже не обойтись без автоматизированных систем управления, берущих на себя функции оперативного реагирования на изменения режимов работы большого количества технических устройств. Человеку уже просто не справиться с возросшими объемами информации, требующими оперативной обработки и принятия оптимальных решений. С технической точки зрения путь решения этих проблем в строительной сфере очевиден: «Вперед, к интеллектуальному зданию!»
В настоящее время на российском строительном рынке уже созданы главные предпосылки для реализации концепции ИЗ. С одной стороны, имеется потребность в этом продукте, с другой стороны, есть ряд фирм — системных интеграторов, готовых предложить конкретные технические решения ИЗ. Причем работы по созданию ИЗ могут быть выполнены методом поэтапного наращивания комплекса — от отдельной системы до полномасштабного комплекса, что дает возможность владельцу здания планировать финансовые вложения в развитие инфраструктуры объекта.
Стандарт открытых систем, заложенный в конфигурации ИЗ, обеспечивает возможность его дальнейшего наращивания путем расширения аппаратно-программного обеспечения без нарушения работоспособности смонтированной части комплекса. Интеллектуальное здание не только безопасно, комфортно и престижно, но и экономически выгодно!
Крупные гостиницы, офисные здания — благодатная «почва» для реализации концепции ИЗ. Заинтересованность в комплексных системах проявляют, прежде всего, участники гостиничного бизнеса. Инвесторы, вкладывающие средства в развитие гостиничного бизнеса, и владельцы отелей экономически и психологически готовы к новому продукту под названием «интеллектуальное здание», теперь дело за остальными. Готовность владельцев отелей воспринимать идеи ИЗ обусловлена объективной потребностью совершенствования работы отеля в интересах гостей и повышения конкурентоспособности предоставляемых услуг.
Уже сегодня при строительстве новых гостиниц класса *** и выше востребованными оказываются комплексные решения безопасности и жизнеобеспечения с единой информационной инфраструктурой. Это и создание высокоэффективного интегрированного комплекса систем безопасности, и мониторинг всего инженерного оборудования с одного рабочего места. Это и кабельное телевидение гостиницы с системой платных каналов, это и «двойное» использование карты гостя в качестве «ключа» и кредитной карты для оплаты услуг, предоставляемых гостиницей. И многое-многое другое. Впрочем, об этом и других конкретных технических решениях систем интеллектуального здания — в следующих статьях этого цикла.
В заключение несколько слов об актуальности заявленной темы. Актуальность концепции ИЗ в России подтверждается заметной активностью фирм-интеграторов и повышенным общественным вниманием к проблеме энергоресурсосбережения. Так, в апреле 2001 г. в рамках выставки MIPS-2001 («Охрана, безопасность и противопожарная защита») в Москве прошла конференция «Интеллектуальные здания в России». В июне состоялся семинар АВОК (Ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции и кондиционированию воздуха) по теме «Интеллектуальные здания: автоматизация и диспетчеризация систем жизнеобеспечения здания». И наконец, 13 сентября 2001 г. в Санкт-Петербурге в рамках 5-й международной выставки BATIMAT прошла конференция «От интеллектуального здания к интеллектуальному городу». Название — обязывающее. Пора приступать к интеллектуальному зданию, ведь не за горами — интеллектуальный город.Автор: В. РЕПИН
Дата: 12.11.2001
Журнал Стройпрофиль №8
Рубрика: ***
Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной.
| |
«« назад
