ИЗ является коммерческим продуктом с четко выраженным экономическим показателем – стоимостью арендуемого квадратного метра. Очевидно, что она в немалой степени зависит от затрат владельца здания на обслуживание этого метра.
За рубежом главным стимулом для развития технологий ИЗ является энергосбережение. Стоимость энергоресурсов такова, что в зданиях развернута самая настоящая борьба за каждый киловатт, гигакалорию и кубометр, – за все, что может экономиться и сокращаться. Важнейшее оружие в этой борьбе – технологии энергосбережения в составе комплекса ИЗ.
АСУ жизнеобеспечения позволяет управлять технологическим оборудованием в зависимости от дня недели и времени суток, а интегрированные системы контроля доступа и охранной сигнализации – в зависимости от занятости помещений персоналом. Все это и называется менеджментом энергосбережения.
Показательно, что на Западе термину «Интеллектуальное Здание» все чаще предпочитают «Зеленое Здание» (Green Building). У нас пока по разным причинам стимул энергосбережения является далеко не первостепенным. Скорее наоборот, расходы на внедрение энергосберегающих технологий, наряду с убытками от их неправильного применения, превышают эффект от самой экономии непозволительно дешевых ресурсов. Однако остальные преимущества ИЗ, а именно:
повышение эффективности и надежности систем жизнеобеспечения здания;
сокращение расходов на эксплуатацию;
повышение уровня безопасности;
повышение комфорта;
обеспечение масштабируемости подсистем;
снижение расходов на этапе строительства и при вводе здания в эксплуатацию;
уменьшение расходов на страхование,
при переносе на отечественную почву ценности не теряют.
Итак, эти преимущества обеспечиваются в первую очередь за счет вышеназванного синергетического эффекта – интегрированного взаимодействия различных подсистем в составе комплекса.
Основная подсистема ИЗ – автоматизированная система управления жизнеобеспечением. На Западе объект автоматизации этой АСУ принято называть HVAC (Heating, Ventilation, Air Condition). Он включает в себя вентиляцию, тепло– и холодоснабжение, кондиционирование и электроснабжение.
Система имеет классическую трехуровневую структуру (рис. 1), характерную для обычных промышленных АСУ ТП. Фактически здание тоже можно рассматривать как технологический процесс.
1-й уровень (field level) – периферийные устройства (датчики и исполнительные устройства), непосредственно связанные с объектами автоматизации.
В качестве датчиков температуры используются термопреобразователи сопротивления с нормированными характеристиками. Для измерения давления применяют датчики с унифицированными аналоговыми выходными сигналами. А исполнительными устройствами служат клапаны и заслонки с электроприводом.
Одним из самых распространенных типов исполнительных устройств в здании является насосное оборудование. Его ведущие производители, чья продукция установлена в подавляющем большинстве новых или строящихся зданий, – это датская компания Grundfos и немецкая Wilo. Их изделия являются хорошим примером составляющих ИЗ: наиболее важное – насосное – оборудование включает в комплект поставки встроенные средства, позволяющие автономно управлять основными параметрами насоса и контролировать их, при этом они имеют все, что нужно для объединения с другими системами автоматизации. На этом уровне используются устройства с высокой степенью стандартизации входных/выходных сигналов, типичной для АСУ зданий.
Особенностью первого уровня автоматизации является использование «интеллектуальных» устройств, позволяющих строить системы с распределенными функциями управления. Наибольшее распространение получили устройства, построенные на базе стандартов EIB и LonWorks и использующиеся в основном для целей так называемой офисной автоматики: управление зонным микроклиматом, освещением, жалюзи и оборудованием конференц-залов. Эти устройства способны автономно выполнять несложные функции контроля и управления.
Обычно они позиционируются как отдельные периферийные устройства автоматики первого уровня, которые просто конфигурируются для типовых задач. Но при реализации гораздо более сложных алгоритмов автоматического управления они не находят широкого применения.
2-й уровень (automation level) – электросиловая и релейная часть автоматики, модули ввода-вывода и контроллеры, сетевые коммуникации между устройствами.
Это основной уровень, на котором выполняются задачи автоматического управления и контроля. Современные АСУ используют распределенный обмен сигналами между периферийными устройствами и контроллерами, обеспечивая тем самым высокую надежность и гибкое конфигурирование системы.
Современные контроллерные средства являются перепрограммируемыми, они способны конфигурироваться под решение любых задач автоматизации в здании (чаще всего для локального автоматического управления, включающего защитные блокировки и мониторинг аварийных ситуаций). Коммуникация между контроллерами и верхним (операторским) уровнем осуществляется по сетям, построенным, как правило, на физическом уровне по интерфейсу RS485. На программном уровне в большинстве случаев использовались внутренние протоколы производителей, однако сегодня прослеживается явная тенденция стандартизации типа LonWorks, BACnet и ProfiBus.
3-й уровень (management level) – операторские станции со SCADA-системой[Supervisory Control and Data Acquisition (англ.) – сбор данных и управление], управляющие панели и сетевые коммуникации.
На этом уровне выполняется дистанционный контроль через SCADA-систему на операторской станции – как правило, это обычный персональный компьютер со встроенным сетевым интерфейсом и установленной на нем SCADA-системой. На этом уровне обеспечивается дистанционный операторский контроль и управление, регистрация аварийных сообщений, сбор данных для построения графиков изменений и подготовки отчетов. Практически все крупные производители АСУ имеют свои собственные
