Это не есть что-то принципиально новое, это давно забытые старые идеи, спроецированные на современные рыночные условия и - достижения строительных, энергетических, микроэлектронных и информационных те. Интеллектуальное будущее зданий

Сегодня мы становимся свидетелями изменения отношения человека к зданию. Постепенно приходит понимание, что здание — это сложный организм, который должен развиваться по определенным законам, чтобы удовлетворять растущие требования человека к комфорту, безопасности и экономически обоснованной функциональности. Это не есть что-то принципиально новое, это давно забытые старые идеи, спроецированные на современные рыночные условия и - достижения строительных, энергетических, микроэлектронных и информационных технологий. В прошлые, досоциалистические, времена был дворник (хозяин постялого двора /ссылка на словарь Даля/).

Он подметал дорожки, следил за порядком и состоянием здания, ремонтировал и был источником различной информации для обитателей. Сейчас, пройдя через социалистический реализм, мы снова возвращаемся к необходимости «дворника». Вот только его черты уже другие. Для человека здание является неотъемлемой частью его производственной, культурной и бытовой деятельности.

В рыночных условиях здание вовлекается в товарно-денежные потоки и, соответственно, имеет некоторую стоимость, требует затрат на эксплуатацию и на энергоресурсы. И поэтому в современных условиях функции сопровождения жизненного цикла здания берут на себя Автоматизированные Системы Технического и Экономического Управления Зданием (сокращенно — АСУЗ). Они-то и будут предметом нашего внимания в данной статье. Решаемые АСУЗ задачи можно условно разбить на следующие уровни: • Мониторинг и учет: • параметров потребления энергетических ресурсов (в основном это вода, тепло, газ, электроэнергия); • параметров инженерных систем (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения, освещения, электроснабжения и др.); • параметров, определяющих состояние строительных конструкций и окружающей среды с целью предупреждения аварийных ситуаций. • Управление параметрами и режимами работы инженерных систем (отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения, освещения, электроснабжения и др.) с целью удовлетворения требований строительных и санитарных норм. • Человеко- и бизнес-ориентированное (интеллектуальное) управление инженерными и коммуникационными системами с целью создания условий пребывания в сооружении в соответствии с заданными критериями: уровень комфорта, эффективность использования ресурсов и т.п. Первые два уровня в той или иной степени всегда представлены в любых зданиях. Они образуют тот технологический фундамент, который является необходимым условием функционирования любого здания.

Третий уровень — «интеллектуальный» — практически отсутствует в проектируемых и существующих АСУЗ в Украине. И тому есть несколько причин. Во-первых, на этом уровне осуществляется тесная интеграция всех инженерных и коммуникационных систем, а это требует определенных технических решений, к которым не всегда готовы наши проектанты. Во-вторых, протекающие в здании бизнес-процессы (не говоря уже о поведении человека в своем доме) не всегда поддаются формализации, которая необходима для настройки поведения АСУЗ. И, в-третьх, критерии эффективности интеллектуальных решений не всегда очевидны на этапе проектирования из-за сложности самой задачи. Но не стоит расстраиваться по поводу этих трудностей, ведь опыт внедрения интеллектуальных систем у наших соседей слева и справа свидетельствует о том, что это направление жизнеспособно и дает заказчику определенные выгоды. Давайте перенесемся в недалекое будущее и представим себе «интеллектуальное» здание.

Для начала следует определиться со смыслом термина «интеллектуальное» здание (ИЗ). Сегодня не существует точного определения этого термина. Каждый поставщик подобных решений вкладывает в него свой смысл. В результате некоторого обобщения мы находим, что под ИЗ понимается автоматизированная комплексная (охватывает инженерные и коммуникационные системы, финансово-экономические и социальные аспекты функционирования здания) система, которая: • «чувствует», что происходит внутри и снаружи здания; • «реагирует» таким образом, чтобы наиболее эффективным способом обеспечить эффективные с точки зрения бизнес-процессов, безопасные и комфортные условия пребывания в нем людей, сведя при этом до минимума потребление энергии и энергоресурсов; • «объединяет» все технические, экономические и социальные подсистемы в единый организм; • «взаимодействует» с людьми посредством применения простых и легко доступных средств общения в локальном и дистанционном режимах. ИЗ и его владелец.

ИЗ гармонизирует взаимодействие человека со зданием во всех его фазах, обеспечивая при этом оптимальную работу всех технических систем и эффективное использование всех ресурсов. На этапе проектирования владельцу и его менеджерам необходимо будет найти общий язык с архитектором и сформировать свои требования к ИЗ и критерии его эффективности. ИЗ и архитектор. ИЗ дает возможность архитектору максимально реализовать свои идеи не только при создании формы здания, но и ввести в форму и интерьер элементы динамизма, выраженные, например, различными сценариями работы системы освещения, изменениями внутренней и внешней геометрии здания. В то же время перед архитектором стоит сложная задача по формированию перечня реализуемых ИЗ функций, которые бы гармонировали с представлениями и пожеланиями владельца будущего здания.

ИЗ и инженер-проектировщик. ИЗ требует от инженеров-проектировщиков дополнительных знаний о современных датчиках, сенсорах, исполнительных механизмах, свойствах различных материалов, системах передачи информации и принятии решений. ИЗ и поставщик решения. Поставщик решения лучше всех осведомлен о возможностях технических средств, которые он закладывает в свои предложения.

В то же время он меньше всех знает о потребностях владельца и замыслах архитектора. Поэтому удачный проект ИЗ получается только в результате творческой работы перечисленных выше участников. Другой составляющей успеха проекта является технология построения ИЗ с точки зрения технических средств. В жизненном цикле ИЗ после ввода его в эксплуатацию начинается фаза «сближения» проектных решений с реальным поведением занимающих здание людей.

Технические средства в этой фазе должны обеспечить максимальные возможности переопределения алгоритмов работы при минимальных затратах на монтажные и строительные работы. Не стоит думать, что проект ИЗ подходит только для крупного сооружения. Со всеми своими атрибутами только с различным наполнением он применим к квартире, дому, гостинице, кафе, ресторану, офису, детским, учебным, медицинским и культовым зданиям, цехам, складам, административным зданиям, гаражам, стоянкам, местам торговли и т.п. Технология проектирования Одним из факторов успешного проекта ИЗ является создание команды специалистов — представителей владельца, архитекторы, инженеры-проектировщики и поставщик решения (назовем их разработчики ИЗ). Хотим сразу же отметить, что технологии и критерии проектирования АСУЗ на «интеллектуальном» уровне для зданий производственного назначения и жилья принципиально отличаются по своему внутреннему наполнению.

Если для зданий первой категории можно изначально сформулировать некоторые общие критерии эффективности и цели, то для зданий, предназначенных для жизни людей, требуется искать некий баланс между экономической эффективностью, уровнем безопасности и комфорта, и, что самое сложное, — следует учитывать психологические и социальные особенности жильцов ввиду того, что отношение человека к автоматической системе, «живущей параллельно» с ним на работе и дома, может быть совершенно противоположным. Последовательность этапов работы по проектированию ИЗ выглядит следующим образом (речь идет о проектировании третьего «интеллектуального» уровня АСУЗ): • определение функционального назначения помещений, зон прилегающей территории, схем перемещения людей и ресурсов (например, материальных ценностей, автотранспорта); • определение состояний, в которых могут находиться помещения и зоны (табл. 1); • определение инженерных и коммуникационных систем, возможностей по управлению режимами их работы в составе комплексной АСУЗ; • для каждого состояния помещения или зоны назначаются режимы работы инженерных и коммуникационных систем (табл.

2); • определяются факторы, инициирующие смену состояний помещений и зон (такими факторами могут быть: команды пользователя, время суток и сезон, события, фиксируемые различными датчиками и др.); • определяются действующие лица и их полномочия при взаимодействии с АСУЗ (табл. 3); • формируются сценарии поведения здания в зависимости от последовательности возникающих событий и команд пользователей; • с учетом требований по оформлению интерьера и особенностей строительных конструкций формируются технические спецификации на датчики и сенсоры (табл. 4), исполнительные механизмы (табл. 5) и интерфейсы с пользователем; • далее их состав оптимизируется с учетом одновременного использования в различных задачах; • формируются спецификации на функциональные модули мониторинга, данные которого используются впоследствии для анализа функционирования АСУЗ; • проектируются коммуникации и способы соединения с инженерными системами.

Технические решения Мы не ставили перед собой задачи в рамках этой статьи описывать существующие на сегодняшний день технические решения, а хотим остановиться на технологии European Installation Bus (EIB) — европейской инсталляционной шине, которая обеспечивает: • снижение затрат на энергию до 30%; • легкое подключение ранее установленного оборудования; • гибкое и быстрое расширение системы и ее адаптацию под требования клиента в любое время без серьезных затрат на переделку уже существующих коммуникаций; • минимизацию расходов на сопровождение и развитие АСУЗ; • богатство технических решений (на рынке существует более 4000 устройств, сертифицированных на совместимость с технологией EIB). В предыдущих номерах (№ 1(26)/2000, №3(28)/2000) уже эта технология уже была кратко описана. На сегодняшний день эта технология является международным стандартом, который поддерживается в рамках одно именной ассоциации EIBA (www.eiba.com) более чем 120 производителями различного оборудования по всему миру. Ассоциация отметила в этом году 10-летний юбилей своего существования.

С точки зрения технологии EIB АСУЗ представляет собой децентрализованную структуру, состоящую из: • устройств фиксации событий (датчика, сенсора, приемника и передатчика команд и т.д.) (см. табл.4.); • исполнительных механизмов (вентилей, задвижек, выключателей, пр.) (см. табл.5.). • интерфейсов для взаимодействия между собой и с другими подсистемами: • по проводным каналам связи; • по силовым проводам сети 220 В; • телефонным и радиоканалам; • посредством инфракрасного излучения, голоса; • по локальным и глобальным компьютерным сетям; Одной из особенностей этой технологии является то, что переменное напряжение 220 В подводится только к потребителям электроэнергии. За счет этого повышается электробезопасность, упрощается схема электроснабжения, экономится кабель. Такой подход делает систему управления более надежной, гибкой к изменениям состава и параметров решаемых задач, экономически эффективной в процессе эксплуатации и развития. Практически неограниченный спектр датчиков и исполнительных механизмов позволяет реализовывать всевозможные замыслы владельцев и дизайнеров. Таблица 1 Примеры состояния помещений. Наименование Описание Выключено Инженерные подсистемы выключены (обесточены) - ничто не работает, кроме охранно-пожарной сигнализации. Вывод из этого режима осуществляется вручную Пассивное Инженерные подсистемы в ждущем режиме. Вводятся в действие по сценарию/команде.

Например, напряжение на определенных группах розеток отключено, освещение отключено, вентиляция выключена, отопление на минимально допустимом уровне, двери заблокированы. Дежурное Инженерные системы находятся в «приторможенном» режиме — например, работают на 50% своей мощности. Рабочие Рабочие режимы, когда отрабатываются различные сценарии и команды пользователя Индивидуальные Разновидность «рабочего» режима, когда отрабатываются индивидуальные сценарии или команды, ориентированные на определенного пользователя или группу пользователей Обслуживание Режим, когда на объекте производится уборка или техническое обслуживание: подается напряжение на определенные розетки, яркое основное освещение, дополнительное освещение в определенных местах, вентиляция работает интенсивнее и прочее. Обработка Санитарная обработка помещений — специальные режимы освещения, вентиляции, др. Аварийное Специальные сценарии работы инженерных подсистем Таблица 2 Примерный перечень действующих лиц. Действующее лицо Доступные возможности Владелец - взрослый человек, владеющий всем или частью здания и полностью контролирующий происходящие процессы. Все возможности по управлению и переопределению (в пользовательских терминах) сценариев на контролируемой им территории. Служащий - взрослый человек, выполняющий производственные функции и пользующийся определенными ресурсами ИЗ (напр., рабочие комнаты, комната для копирования, зона на парковке, ...).

Имеет доступ к местам своего пребывания (напр., спальня, столовая, санузел, сад, гараж) и ограниченные возможности по управлению комфортом Гость — взрослый человек, временно находящийся в доме и пользующийся некоторыми его ресурсами (напр., комната, спортзал, бассейн, ...). Имеет доступ к местам своего пребывания (напр., спальня, столовая, санузел, сад, гараж) и ограниченные возможности по управлению комфортом Ребенок — постоянно или временно находится в доме, является объектом повышенного внимания и ограничен в пользовании некоторыми ресурсами. Возраст ребенка определяет степень даваемой ему свободы. Домработник — лицо, выполняющее обслуживание здания и имеющее определенные права по взаимодействию со всеми подсистемами ИЗ. Имеет некоторые возможности, связанные с выполнением служебных обязанностей (напр., уборка, работа с детьми и т.п.). Охранник — лицо, ответственное за реализацию охранных функций в доме и прилегающей территории. Имеет некоторые возможности, связанные с выполнением служебных обязанностей, которые могут различаться в зависимости от полномочий охранника (контроль наружный, в доме, вкл./выкл. охранных функций и т.п.). Техник — инженер, обслуживающий определенные подсистемы ИЗ в рамках договоров на обслуживание. Имеет доступ только к некоторым подсистемам, которые он обслуживает (напр., электрик, сантехник, и т.п.).

Специалист— инженер, который сопровождает систему управления ИЗ, кодирует сценарии в соответствии с указаниями Владельца, возможными замечаниями и пожеланиями других действующих лиц. Имеет права системного администратора, которому доступна вся система ИЗ. Таблица 3 Примеры работы инженерных подсистем в некоторых помещениях. Освещение Типовые сценарии работы освещения а) «Пассивный» режим — никого нет в помещении; б) «дежурный» режим — ограниченное освещение для различения контуров предметов, дверей, ступенек; в) «рабочие» режимы; г) «обслуживание» — уборка, техническое обслуживание, когда требуется яркое освещение; д) «обработка» - специальное освещение для дезинфекции помещений. Отопление Типовые сценарии работы отопления а) «пассивный» режим - никого нет в помещении -отопление отключено; б) «дежурный» режим - минимально достаточное отопление для минимизации времени выхода на «рабочие» режимы; в) «рабочие» режимы. Функции контроля: а) контроль утечки теплоносителя; б) контроль внештатного появления воды. Электроснабжение Типовые группы электрических нагрузок а) бытовые — однофазные — без дополнительных средств обеспечения качества и надежности б) технологические одно/трехфазные - надежное и качественное электроснабжение.

Типовые функции а) подача напряжения на розетки по сценариям и командам; б) включение/выключение нагрузок по сценариям и командам; в) безопасное электроснабжение во влажной среде. Функции контроля а) защита от замыкания, утечки на землю, пр.; б) симметричность трехфазной линии. Вентиляция и кондиционирование воздуха Типовые функции а) регулирование температуры и влажности воздуха, поступающего в систему воздуховодов приточной вентиляции; б) поддержание параметров воздуха в пределах санитарных норм и специальных требований за счет управления кондиционерами-доводчиками; в) перевод систем приточной и вытяжной вентиляции в энергосберегающие режимы работы в часы пониженных нагрузок, а также отработка заданных алгоритмов включения/выключения местных вентиляционно-кондиционирующих установок; г) перевод систем в аварийные режимы функционирования в предопределенных ситуациях (напр., удаление дыма). Доступ к ресурсам Типовые функции а) идентификация персонала/посетителя (индивидуальный код, ...); б) вкл./выкл. доступа к ресурсам по коду пользователя, по сценарию; в) регистрация использования ресурсов; г) оповещение (через систему ТКМ) о внештатных ситуациях. Телекоммуникации Типовые функции а) видеонаблюдение; б) передача голоса/данных по внутренней телефонной/радио сети; в) информационное взаимодействие с абонентами во внешнем мире по телефонной/радио сети, компьютерным сетям (локальным, Internet); г) связь со специализированными службами [пожарной, безопасности, газо-, водо-, электроснабжения, др.). Таблица 4 Перечень применяемых датчиков. Наименование Описание Датчик температуры Постоянно измеряет температуру и сравниваете пороговым значением Датчик освещенности Постоянно измеряет уровень освещенности и сравнивает с одним или двумя пороговыми значениями Датчик движения Фиксирует движение в своей зоне действия Датчик воды Фиксирует наличие воды Датчик пожара Фиксирует повышение температуры и появление дыма Датчик угарного газа Фиксирует наличие угарного газа Датчик природного газа Фиксирует присутствие в воздухе природного газа Контакт Фиксирует открытие/закрытие окна, двери, "вкл./выкл." выключателя, другое событие типа "да/нет" Таймер Отсчитывает временные интервалы для временных программ включения/выключения Счетчик Универсальный счетчик чего-либо: событий, электро-, теплоэнергии, расхода энергоносителя, и т.п.

Голосовая команда Распознавание голосовых команд на разных языках Внешняя команда Прием внешних команд по электронной почте, от компьютера, из телефонной сети и др. Идентификация Идентификация действующего лица по карточке, паролю, отпечаткам пальцев, пр. Видеонаблюдение Фиксация и обработка изображений с видеокамер Таблица 5 Перечень применяемых исполнительных механизмов. Наименование Описание Реле Замыкание/размыкание контактов, коммутация электрических цепей Электропривод Управление электро- и сервоприводом, связанным с вентилем, клапаном, насосом, заслонкой, жалюзями/шторами и т.п. Дим мер Плавная регулировка яркости галогенных, люминесцентных ламп и ламп накаливания Команда Цифровая команда, которая передается на интеллектуальные устройства