Управление системой «Интеллектуальный дом»

максимально облегчено, т.е. сведено практически к простому  подсоединению  к

свободному разъему в сети или  даже простому включению прибора. А  он сам  уже

должен при поддержке системы  управления подключиться к ней,  настроить  свои

параметры в соответствии с требованиями системы и  предложить  свои  сервисы

другим  компонентам  системы.   При   этом   система   должна   предоставить

пользователю по его требованию очень подробный интерфейс настройки  всех  ее

компонент и алгоритмов функционирования.

- здесь появляется много новых  аспектов, которые нужно автоматизировать  -

это избавление человека от повседневной работы, как  то:  уборка  помещения,

приготовление пищи, стирка одежды и  т.д. Причем  они  в  отличие  от  других

областей очень плохо  поддаются  автоматизации  и  система  должна  обладать

очень высоким интеллектом, чтобы  приемлемым  образом  справляться  с  этими

задачами.

- в функциях дома должно быть  четко разграничено, что  он  может  делать,  а

чего делать не должен ни в коем случае. Важно, чтобы человек  знал  об  этом

разграничении и был уверен, что дом никогда эту черту не переступит.

 

Возможности интеллектуального дома

 

Возможности у интеллектуального  дома такие же как  и  у  здания,  но  к  ним

добавляются еще несколько специфических. Одна из  них,  как  уже  отмечалось

выше, избавление человека от повседневных забот. Подключение  всех  домашних

приборов и устройств к интегрированной  системе  позволяет  также  освободить

человека, живущего в  таком  доме,  от  необходимости  следить  за  наличием

продуктов, скоплением мусора в  корзине,  своевременной  оплатой  счетов,  и

многим другим. Система сама за всем будет следить, затем  принимать  решение

о необходимых действиях  и  при  наличии  возможности  выполнять  какие-либо

действия  (заказ  продуктов  в  магазине,  перевод   денег   со   счета   за

коммунальные услуги и т.д.)

 

Удаленное управление интеллектуальным домом

 

Человек  может  управлять  интеллектуальным  домом  или  зданием  с  помощью

некоторых  средств  управления,  размещенных  в   самом   здании   или   его

окрестностях, но включенных в  ту  же  коммуникационную  среду,  что  и  все

остальные компоненты системы. Но существует множество случаев  когда  бывает

необходимо    или    желательно    удаленное     управление     подсистемами

интеллектуального дома. Перечислим основные из них:

  - человек хочет иметь возможность  контролировать  состояние  своего  дома

    при длительном отсутствии  и  при  необходимости   управлять  некоторыми

    системами

  - в случае непредвиденных  ситуаций (пожар, наводнение и  т.д.) дом должен

    иметь возможность известить  об этом своего владельца   и  соответсвующие

    городске службы

  - при неисправностях в некоторых  модулях  и  подсистемах,  диагностика  и

    некоторые ремонтные  или  настроечные  процедуры   могут  быть  проведены

    специалистами  из  сервисных  центров  удаленно  без  непосредственного

    присутствия,  что   экономит  значительные   средства   и   способствует

    разнообразию доступных  технических средств

Концепция  интеллектуального  дома  предоставляет   возможность  создания  в

рамках интегрированной системы  управления подсистемы удаленного  управления.

Эта  подсистема  позволяет  получать  информацию  о  событиях  и   состоянии

некоторых параметров и удаленно посылать  команды  управления  всей  системе

или  ее  отдельным  компонентам.  Относительно  глубины   реализации   такой

возможности в интеллектуальном доме можно выделить следующие формы:

1. Автономный саморегулируемый  и  управляемый  объект,  включающий  в  себя

всевозможную автоматику, но не имеющий сообщения с «себе подобными». Это  та

наиболее примитивная модель искусственного интеллекта, на  которую  делается

упор  в  средствах   массовой   информации.   Где   «интеллектуальный   дом»

представляется чудом техники, сулящем массу удобств и удовольствий  богатому

лентяю, которому лень встать с дивана, чтобы щелкнуть выключателем.

2. При подключении интеллектуального   дома  к  сети,  связывающей   отдельные

объекты  в  единое  целое,  что  позволит  осуществлять  мониторинг   систем

жизнеобеспечения, энергосбережения ресурсов,  безопасности  и т.д.  Решение

любых  вопросов,  связанных  с  упомянутыми  системами,  а  также   доставка

различных услуг по сети станет гораздо  проще и эффективнее.

3. Высшая форма  интеллектуального   жилища:  обмен  информацией  как  внутри

дома, так и вне его (по глобальной сети) происходит  с  помощью  стандартных

цифровых  протоколов.  Все  компоненты  системы   интегрированы   в   единое

коммуникационное пространство.

Последняя  форма  рассматривается  как  основа  релизации  концепции  ИЗ   и

предполагает  создание интегрированных  систем  управления  интеллектуальным

домом.

 

 

Состояние проблемы

 

На   данный   момент   уже   существуют   сложившиеся    решения    создания

интеллектуальных   офисов    или    производственных    цехов.    Проблемами

автоматизации управления инфраструктурой зданий начали заниматься еще  более

30 лет назад. Поэтому  к   натоящему  моменту  времени   существует  множество

стандартов  и готовых решений для  этого  класса  зданий.  Но  для  категории

частных  домов,  котеджей  или  квартир  пока  не   существует   комплексных

стандартизованных решений. Хотя для жилых многоэтажек  как целого в  принципе

приминимы системы автоматизации офисных  и административных зданий.

 

Как было сказано выше основой  реализации  концепции ИЗ  является  создание

интегрированных систем управления. В этой работе также  будет  создан  макет

интегрированной  системы  управления.  Далее  она  будет  рассмотрена  более

подробно.

 

1.3 Интегрированная система управления  зданием

 

 

Определение и роль в интеллектуальном здании

 

Система управления зданием может быть как  интегрированной,  так  и  состоять

из  нескольким автономных  систем  управления  разными  подсистемами  здания.

Автономные  системы имеют свои  преимущества  и  недостатки  по  сравнению  с

интегрированными, но в  нашем  случае  наиболее  важно  то,  что  автономные

системы  не  могут  использовать  общие   данные.   Каждая   система   имеет

собственные датчики  и  сигнализаторы,  недоступные  для  других,  столь  же

герметично замкнутых систем. Это  —  следствие  изолированности  действий  и

невозможности  автоматической  координации  реакции  систем.  Поэтому  такие

системы не могут обеспечить  требований,  предъявляемых  к  интеллектуальным

зданиям.

Интегрированная  система управления  интеллектуальным  зданием   занимается

решением  задач  обеспечения  комплексной  работы  всех  инженерных   систем

здания: освещения, отопления, вентиляции, кондиционирования,  водоснабжения,

контроля доступа и многих других.

Интегрированная  система   управления   инфраструктурой   здания   позволяет

безболезненно, без переделок  повышать  разнообразие  обслуживаемых  функций

контроля за состоянием всего здания в  целом,  различных  его  помещений,  а

также за условиями труда и жизни находящихся  в  нем  людей.  При  этом  уже

существующие и  работающие  автономные  устройства  интегрируются  в  единую

систему.

В отличие от автономных систем,  интегрированная  система  использует  общую

базу данных. Такая база данных может быть аутентично использована не  только

отдельными подсистемами обеспечения  жизнедеятельности, но и  любыми  другими

устройствами автоматизации  управления  зданием,  как,  например,  системами

фотоидентификации,  установками  обогрева   и   вентиляции,   осветительными

сетями,  и  даже  может   собирать   данные,   исходящие   от   существующих

задействованных в здании автономных  систем  (например,  от  противопожарной

установки).

Интегрированная система предоставляет  удобный  доступ  и  к  архиву  за  все

прошедшее время работы. Использование больших массивов данных  за  прошедшее

время позволяет проводить аналитические  прогнозы  и  принимать  обоснованные

стратегические решения.

Из  всего  изложенного  выше,  можно   выделить   определенные   требования,

предъявляемые к интегрированной системе управления:

      - создание на основе  различных физических сред передачи  данных  единой

        коммуникационной  среды, прозрачной для всех  устройств,  подключенных

        к ней;

      -  возможность  подключения устройств без  дополнительной  настройки  и

        изменения  конфигурации системы;

      - создание протоколов  взаимодействия устройств между  собой и  передачи

        сообщений;

      - ведение единой  централизованной или распределенной  базы данных  всех

        устройств,  компонентов  и  подсистем  интегрированной   системы   с

        указанием  предоставляемых ими сервисов  и служб другим подсистемам;

      - возможность простого  реконфигурирования  системы   с  изменением  или

        перенесением  некоторых  частей   без   настройки   и   перерыва   в

        функционировании;

      - устройства, подключаемые  к  такой  сети  должны  иметь  возможность

        автономной   работы   в   случае   потери   связи   с   системой   и

        самостоятельного  включения  обратно  в  систему  при  восстановлении

        связи;

 

Возможности интегрированных систем

 

Использование данных  одной  системы  (для  управления  устройствами  других

систем), позволяет избежать  дублирования  датчиков,  оптимизировать  расход

таких ресурсов, как вода, тепло, электричество  [2].  Взаимодействие  систем

дает возможность автоматически  выключать свет в помещении при  отсутствии  в

нем людей, а в нерабочее время  и  в  выходные  дни  переводить  отопление  и

вентиляцию в экономичный режим.  Контроль  над  расходом  ресурсов  помогает

вычислить  объекты  с  наибольшим  потреблением  и  разработать  оптимальную

стратегию управления ими. Совмещение двух систем (контроля доступа  и  учета

кадров) позволяет учитывать время  нахождения  на  работе, автоматизировать

выдачу пропусков, расчет заработной платы и т.д. [2]

Пожарные системы безопасности  могут  работать  автономно  и  тем  не  менее

выдавать сигналы  в  систему.  Например,  выдавать  на  экран  дисплея  пути

эвакуации,  перекрывать  пути  распространения   огня,   включать   систему

пожаротушения и т.п.

В большинстве случаев достигается  огромная экономия за счет  снижения  общей

длины коммуникационных кабелей  и  уменьшения  сроков  создания  экземпляров

системы.

 

Примеры алгоритмов, реализуемых в интегрированной системе

 

Пример 1.

Вечером сотрудники покидают здание. Кто-то  еще  может  зачем-то  вернуться,

кто-то засиживается допоздна, но рано  или  поздно  из  здания  уходят  все.

Охранная  система определяет, что в какой-то момент времени  все сотрудники,

работающие  в некоторой  зоне  (этаж,  секция,  крыло  этажа),  разошлись  по

домам. Реакцией на это может стать обесточивание  системы освещения этажа,  а

также выключение настольных компьютеров  по сети, если кто-то  забыл,  уходя,

выключить свой  ПК  (подобная  функция  реализована  во  многих  современных

сетевых адаптерах). Экономия электроэнергии в  этом  случае  очевидна.  Если

добавить  частичное отключение системы отопления  (в  зимнее  время)  или  ее

перевод на пониженные мощности в ночное  время,  то  материальные  выгоды,

приносимые  ИЗ, окажутся вполне ощутимы. [3]

Пример 2.

Определение наличия сотрудника в здании может  также принести пользу с  точки

зрения  защиты информации. Если сотрудник  покинул  здание,  то  его  учетная

запись в информационной системе  блокируется, и никто, даже зная  пароль,  не

сможет войти в сеть под его  именем. Более того,  при  наличии  информации  о

том, с какой рабочей станции  злоумышленник пытался войти  в сеть,  и  о  том,

кто именно находился в тот момент в  помещении,  уполномоченные  лица  могут

принять соответствующие меры. [3]

Но это примеры для использование  интергированных систем  в  интеллектуальных

зданиях, а для  интеллектуального  дома можно привести следующий пример:

К примеру хозяева дома  могут  смотреть  программу  приготовления  того  или

иного блюда на  экране  телевизионной  приставки,  а  затем  послать  рецепт

холодильнику, который,  в  свою  очередь,  передаст  список  ингредиентов  в

интерактивный продовольственный  магазин.

 

 

Раздел 2. Структура интегрированной системы управления

 

 

 

2.1 Уровни интегрированной системы  управления зданием

 

 

Деление интегрированной системы  управления зданием на уровни

 

1. Уровень кабельные сетей (КС)

2. Уровень системы управления  технологической инфрастуктурой здания

3.   Уровень    интегрированная    система    управления    информационной,