Управление системой «Интеллектуальный дом»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение    3

Раздел 1. Интеллектуальное здание 3

  1.1 Концепция "интеллектуального  здания"   3

    Почему появилась необходимость  в интеллектуальном здании  3

    Основные положения концепции  интеллектуального здания     4

    Возможности интеллектуального здания     5

    Экономические аспекты   5

  1.2 Применение концепции ИЗ  для жилого дома     5

    Отличия дома от здания  6

    Возможности интеллектуального  дома  6

    Удаленное управление  интеллектуальным домом    6

    Состояние проблемы 7

  1.3 Интегрированная система  управления зданием  7

    Определение и роль  в интеллектуальном здании   7

    Возможности интегрированных  систем  9

    Примеры алгоритмов, реализуемых  в интегрированной системе 9

Раздел 2. Структура интегрированной  системы управления  9

  2.1 Уровни интегрированной системы  управления зданием 10

    Деление интегрированной  системы управления зданием на  уровни   10

  2.2 Уровень кабельных сетей     10

    Стандарты кабельных  сетей     10

    Принципы структурированных  кабельных сетей     10

  2.3 Уровень системы управления  технологической инфрастуктурой  здания   11

    Стандарты сетей контроля  и управления устройствами  11

    Стандарт FOUNDATION fieldbus  12

    Компоненты стандарта  FOUNDATION fieldbus 12

  2.4 Интегрированная система управления  информационной,  вычислительной  и

  коммуникационной инфраструктурой     14

    Архитектура системы     15

Раздел 3. Построение макета интегрированной  системы управления зданием   15

  Условия создания системы  15

  Архитектура системы  16

  Структура аппаратного модуля    16

  Структура программного модуля   17

  Структура макета интегрированной  системы   18

Заключение  19

Литература  20

 

 

 

Введение

 

В   учебно-исследовательской   работе   на   тему    «Управление    системой

«Интеллектуальный  дом»   через   Интернет»   ставится   целью   рассмотреть

возможности  построения  современной  интеллектуальной  системы   управления

зданием  с  удаленным  управлением  через  Интернет.  Пояснительная  записка

состоит из трех разделов.  В  первом  разделе  рассматривается  концепция  и

определение интеллектуального здания,  его  составные  части  и  выполняемые

функции.  Во  втором   разделе   рассматривается   интегрированная   система

управления   зданием,   как   один   из   вариантов   реализации   концепции

интеллектуального  здания.  В  третьем  разделе  приведено  описание  частей

созданного в рамках данной работы макета интегрированной системы  управления

интеллектуальным зданием.

 

Раздел 1. Интеллектуальное здание

 

 

1.1 Концепция "интеллектуального здания"

 

 

Почему появилась необходимость  в интеллектуальном здании

 

 

Любое здание – будь-то административное, производственное или жилое  состоит

из  некоторого  набора  подсистем,  отвечающих  за  выполнение  определенных

функций, которые решают различные задачи в процессе  функционирования  этого

здания.  По  мере  усложнения  этих  подсистем   и   увеличения   количества

выполняемых ими функций,  управление  ими  становилось  все  сложнее.  Также

стремительно росли расходы  на содержание обслуживающего персонала, ремонт  и

обслуживание этих подсистем. Впервые  эти проблемы  встали  при  эксплуатации

больших административных и производственных комплексов.

 

Современное здание такого типа —  это город в  миниатюре.  Фактически  в  нем

действуют все службы, являвшиеся ранее  непременными  атрибутами  городского

хозяйства. В таких зданиях обычно  существует  административная  служба  или

администратор, которые используют  и  обслуживают  эту  систему  практически

круглосуточно.  Хотя  есть   немало   средств   автоматики,   которые   сами

справляются  с  возложенными  на  них  задачами,  такими,   как   отопление,

вентиляция,  поддержание  микроклимата,  освещение,  пожарная  сигнализация,

дымоуничтожение,  контроль  входа/выхода  и   т.   п.,   но  управление   и

обслуживание всех этих систем требует  наличие  администрирующего  персонала.

Его обязанностью является контроль работы этих подсистем и  принятие  мер  в

случае  выхода  их  из  строя.  Но  есть  ситуации,  когда   даже   действия

квалифицированного персонала  могут  оказаться  неэффективными.  Это  случаи

возникновения угрозы зданию и находящимся  в нем  людям,  имеющие  глобальный

характер   –   пожар,   землятресение   и   другие    стихийные    бедствия,

террористические  атаки.  Здесь  нужно  принимать  экстраординарные  меры  в

считанные доли секунды. Реакция и  корректность действий людей в  критической

ситуации может оказаться недостаточной.

 

Традиционные системы  обеспечения  различных  аспектов  жизнедеятельности  в

прошлом  проектировались  как  автономные.  Такие   системы,   создававшиеся

отдельно для каждой функции  и объединенные для произвольной части здания.  В

зданиях устанавливались   системы  только  с  теми  возможностями  и  с  той

степенью сложности, какие  были  необходимы  на  текущий момент  построения

здания. Дальнейшее расширение и модернизация данных систем были  сложными  и

дорогостоящими задачами из-за множества  различных факторов.

Затраты на эксплуатацию такой системы  слагаются из  затрат  на  эксплуатацию

каждой автономной системы в отдельности, стоимости обучения персонала

Стоимость эксплуатации этих систем высока — в силу  их  автономности  каждая

из них  поддерживается  отдельно.  Стоимость  обучения  персонала  столь  же

высока, поскольку операторы должны быть ознакомлены с  эксплуатацией  каждой

автономной системы.

 

Основные положения концепции  интеллектуального здания

 

В  настоящее  время  для  комплексного  решения  вышеперечисленных   проблем

используется   подход,   называемый    «Интеллектуальное    здание»    (ИЗ).

«Интеллектуальное здание» — не  очень  точный  перевод  английского  термина

"intelligent building". Под интеллектом  в  этом  подходе  понимается  умение

распознавать определенные ситуации и каким-либо образом на  них  реагировать

(естественно, степень этого умения может быть различной, в том  числе  очень

высокой).  Вместе  с  тем,  в  соответствии   с   буквальным   переводом   с

английского, ИЗ можно интерпретировать  как  "разумно  построенное"[3].  Это

означает, что здание должно быть спроектировано так, что все  сервисы  могли

бы интегрироваться друг с другом с минимальными затратами  (с  точки  зрения

финансов, времени и трудоемкости), а их обслуживание  было  бы  организовано

оптимальным образом.

 

Концепция интеллектуального здания содержит в себе следующие положения:

-  Создание  интегрированной   системы  управление  зданием  -  системы   с

   возможностью  обеспечения  комплексной   работы  всех  инженерных  систем

   здания:    освещения,    отопления,    вентиляции,    кондиционирования,

   водоснабжения, контроля доступа  и многих других.

- Устранение всего обслуживающего  персонала  здания  и  передача  функций

   контроля  и  принятия  решений   подсистемам   интегрированной   системы

   управления зданием. В эти подсистемы  как раз и закладывается «интеллект»

   здания – то, как оно будет  реагировать на изменение параметров  датчиков

   системы и другие события типа  внештатных ситуаций.

-  Реализация   механизма   немедленного   отключения   и   передачи   при

   необходимости управления человеку  любой  подсистемой  интеллектуального

   здания.  Вместе  с  этим  человеку  должен  предоставляться   удобный   и

   единообразный доступ к управлению  и отображению всех подсистем  и  частей

   «Интеллектуального здания».

- Обеспечение корректной работы отдельных подсистем в случае отказа  общей

   управляющей системы или других  частей системы.

- Минимизация стоимости обслуживания  и  модернизации  систем  здания,  что

   должно  обеспечиваться  применением  общих   стандартов   в   построении

   подсистем, автоматическое  конфигурирование и обнаружение  новых устройств

   и модулей при их добавлении  в  систему.

- Наличие в здании проложенной  коммуникационной среды  для   подключения  к

   ней устройств и модулей  систем. Наряду с этим возможность  использования

   в качестве коммуникационной  среды в системе управления  различных  типов

   физических каналов: слаботочные  линии, силовые линии, радиоканал.

 

Возможности интеллектуального здания

 

Интеллектуальное здание имеет  массу  преимуществ  перед  неинтеллектуальным.

Интегрированная система управления  зданием  позволяется  владельцам  здания

создавать   сколь    угодно    сложные    и    интеллектуальные    процедуры

функционирования этого здания, т.к. все исполнительные системы  этого  здания

могут  работать  согласованно  и  совместно.   Отсюда   следует   реализация

множества  ресурсосберегающих  процедур,   процедур   контроля   доступа   и

обеспечения  безопасности  здания,  учета  и   контроля   практически   всех

параметров систем  здания  и  оперативное реагирование  на  их  критическое

изменение, причем реакция  является  комплексной  и  мгновенной,  удаленного

контроля и управления зданием, т.к. все информационные и управляющие  каналы

связи в такой системе являются цифровыми.  Далее  по  ходу  изложения  будут

приведены    конкретные    примеры    использования    новых    возможностей

интеллектуального здания.

Кроме  предоставления  новых  возможностей  проектировщикам   и   владельцам

интеллектуального здания, оно также  является для них экономически выгодным.

 

Экономические аспекты

 

Во всех странах с развитыми  рыночными  экономиками  прозрачны  и  доходы,  и

расходы налогоплательщиков, а последними являются фактически  все  граждане.

Четкий контроль за доходами и расходами  позволяет эффективно работать  таким

институтам, как ипотечное кредитование  (выдача  кредитов  под  постройку  и

приобретение жилья). Это приводит к тому, что покупку жилья в  кредит  может

позволить  себе  большинство  работоспособного  населения.  Каждый,  взявший

кредит на покупку жилья станет «жить взаймы»: львиная доля его дохода  будет

утекать на погашение кредита. Без  страхования  рисков  в  таком  случае  не

возможны правовые взаимоотношения  в данных экономических процессах. [6]

Поэтому во многих странах уже существует практика обязательного  страхования

жилья. Естественно, что  страховые  компании  заинтересованы  в  качестве  и

надежности страхуемого жилья. Но поскольку возникновения  страховых  случаев

не избежать,  то  страховые  компания  стремятся  затем  взыскать  деньги  с

настоящих виновников, например, —  строительных компаний.

«Интеллектуальное здание» в состоянии  предоставить  экспертам  тот  «черный

ящик», по содержимому которого будут  делаться заключения.  Поэтому  развитие

и внедрение ИЗ в странах  с  развитыми  рыночными  экономиками  сейчас  идет

стремительныи темпами. Даже в России современные и дорогие офисные  и  жилые

здания уже проектируются с  учетом требований концепции ИЗ, для  последующего

их внедрения. [6]

Кроме  того  сами  будущие  владельцы  таких  зданий  заинтересованы  в   их

интеллектуальности,  потому  что  оно   несомненно   приносит   значительную

экономию средств своему владельцу  за  счет  точного  учета  и  контроля  над

всеми  системами  здания,  а   также   интеллектуального  и   рационального

использования таких ресурсов, как  электричество, вода, тепло. [6]

 

 

1.2 Применение концепции ИЗ для  жилого дома

 

Весь предыдуший материал  полностью  справедлив  для  административного  или

производственного здания или комплекса. Но в целью  данной  работы  является

прежде  всего  рассмотрение  системы  управления  интеллектуальным  домом  в

смысле частного жилого дома или  жилища.  Поэтому  далее  будут  рассмотрены

основные отличия от офиса и  предприятия при внедрении концепции  ИЗ  в  жилом

доме, который мы будем называть «интеллектуальный дом».

 

Отличия дома от здания

 

Частный жилой дом или жилище отличаются от административного  комплекса  или

цеха  производственного  предприятия.  Можно  выделить  несколько   аспектов

использования и конструкции жилого дома, которые существенно  отличаются  от

аналогичных в зданиях. Вот самые  важные:

- в жилом доме его владелец  не может и не хочет  постоянно   или  перидически

администрировать и управлять  подсистемами  здания.  Значит  интегрированная

система управления таким домом  должна быть построена  таким  образом,  чтобы

требовать минимального обслуживания или быть полностью автоматической.

- подключение новых  приборов  и  устройств  к  такой   системе  должно  быть