Интеллектуальное здание

Открытые технологии децентрализованной автоматизации

На рынке средств автоматизации зданий существует отдельный класс технологических платформ - открытые системы децентрализованной автоматизации. С течением времени рыночные позиции технологий LonWorks усиливаются, и все больше заказчиков и проектировщиков останавливают на них свой выбор. Попробуем разобраться в причинах этой ситуации.

В начале разговора о технологиях, применяемых в области автоматизации зданий, полезно остановиться на самом понятии «интеллектуальное здание» (Intelligent Building). Существует множество различных его определений.

Не ставя цель дать «окончательную» формулировку, приведем наиболее содержательные с нашей точки зрения определения:

· комплекс, адекватно реагирующий на присутствие и поведение человека, а также на состояние окружающей среды;

· множество организационно-технических решений, направленных на создание комфортных, экономичных и безопасных условий для владельцев и арендаторов здания и реализованных на базе экологических, эргономических и информационных технологий;

· интегрированный комплекс подсистем, созданный на основе единой структурированной кабельной системы, с элементами искусственного интеллекта, который обеспечивает комфортные условия для протекающих в здании бизнес-процессов и быстро реагирует на изменение потребностей пользователей. Применение единого подхода ко всем системам управления в здании обеспечивает взаимодействие разных систем жизнеобеспечения;

· комплекс систем, интегрированных в единое информационное пространство для максимальной эффективности функционирования служб здания при одновременном снижении эксплуатационных расходов

· комплекс со свободно программируемым механизмом взаимодействия существующих в здании систем;

· здание, оснащенное системой управления, основная задача которой состоит в автоматизации процессов оценки ситуаций, возникающих при эксплуатации здания, и соответствующей реакции на них.

В приведенных определениях присутствуют как технические аспекты (автоматизация, комплексность, интеграция и т.д.), так и целевые пользовательские характеристики (безопасность, комфорт, снижение эксплуатационных расходов и прочие). Нас же интересует техническая сторона вопроса.

Таким образом, резюмируя приведенные определения, скажем, что здание претендует на «интеллектуальность», если его инженерная инфраструктура и установленная в нем автоматизированная система управления (Building Management System или BMS) удовлетворяют следующим требованиям:

· наличие межсистемной интеграции

· высокая степень автоматизации

· масштабируемость

· готовность к модернизации

· гибкость и программируемость

· адаптивность к окружающей среде и к поведению людей

· эргономичность и дружелюбность пользовательских интерфейсов

В последние два-три десятилетия в мире появилось множество решений и технологических платформ, нацеленных на удовлетворение в той или иной мере перечисленных требований. Но, как признает большинство специалистов, наиболее успешным и эффективным решением стали так называемые децентрализованные сети управления с распределенным интеллектом.

Дополнительно надо отметить, что все предлагаемые на рынке решения делятся на два больших класса - фирменные закрытые решения и открытые технологии. Термин "открытая технология" в данном случае означает, что любой разработчик или инсталлятор имеет свободный доступ к полной технической документации и спецификациям на данную технологию и может самостоятельно начать производство совместимых с ней продуктов без каких-либо дополнительных разрешений и лицензий с чьей-либо стороны. Достоинства открытых технологий неоспоримы - потребитель получает больший набор альтернатив и не привязан в течении многих лет к единственному поставщику с сопутствующими этому обстоятельствами и рисками.

Так вот, наиболее известная и распространенная на сегодняшний день открытая система в области автоматизации зданий - сетевая технология децентрализованной автоматизации LonWorks. Эта технология имеет статус мировой, а в ряде стран и статус национального отраслевого стандарта.

Стандарт ISO-16484-2 "Системы автоматизации и управления зданиями. Аппаратные средства" определяет трехуровневую иерархию систем автоматизации зданий. Нижний "полевой" (fieldbus) уровень охватывает оконечные устройства - датчики, клапаны, выключатели. К среднему уровню "автоматизации" стандарт относит контроллеры, принимающие информацию от нижнего уровня и передающие ее на верхний уровень, а также вспомогательное сетевое оборудование. Верхний уровень "управления" включает операторские станции. В рамках данной классификации систему LonWorks можно отнести к первым двум уровням - полевому уровню и уровню автоматизации.

Технология LonWorks состоит из множества равноправных узлов (nodes), взаимодействующих друг с другом по стандартизированным открытым протоколам. Эта сеть относятся к классу одноранговых (peer-to-peer) сетей с коммутацией пакетов (packet switching). В состав каждого сетевого узла входят один или несколько микропроцессоров, прикладная подсистема, определяемая функциональным назначением устройства (сенсор, дискретный вход или диммер и т.п.), и приемопередатчик (трансивер), соответствующий среде передачи, для которой он предназначен. Кроме того, каждый узел оснащен постоянной и перепрограммируемой энергонезависимой памятью, содержащей набор необходимых системных и прикладных микропрограмм, а также конфигурационные коммуникационные адресные таблицы, определяющие, соответственно, параметры прикладных программ и связи, в ко­торых данный узел должен участвовать. Введение узла в эксплуатацию (commissioning) означает присвоение ему сетевого адреса, загрузку необходимой прикладной программы и установку требуемых конфигурационных свойств.

После ввода сети в эксплуатацию, когда каждый ее узел сконфигурирован надлежащим образом, работоспособность каждого из узлов не зависит от работоспособности большинства других узлов или от работоспособности какого-либо выделенного "центрального" элемента сети. Каждый узел функционирует самостоятельно в соответствии с собственной прикладной программой. Этим определяется высокая надежность децентрализованных сетей и их устойчивость к поломкам. При выходе из строя любого конкретного узла функциональность теряется только в одном конкретном месте сети - в том, за которое отвечал вышедший из строя узел. Вся остальная сеть продолжает исправно работать.

Обратимся теперь к вопросу о том, каким же образом технология LonWorks решает проблемы интеграции разнородных подсистем (cross-system integrated planning) и их совместимости (interoperability). Дело в том, что LonWorks определяет и стандартизирует свои типы данных и функциональные блоки (объекты) для каждой прикладной области или задачи - будь то управление освещением или вентиляционной установкой. Каждый функциональный блок для инсталлятора - это своего рода "черный ящик" с известным входом и выходом. По сути, это готовая прикладная программа, поставляемая производителем вместе с устройством.

Так вот, каждый производитель LonWorks совместимого оборудования гарантирует соответствие его аппаратно-программных решений утвержденным в соответствующем стандарте типам данных и функциональным профилям. Поэтому потребитель, выбирая оборудование, маркированное знаком LonMark, может быть уверен, что независимо от производителя получит предсказуемый результат и гарантию совместимости устройств.

Технология LonWorks для проектирования сетевой структуры конфигурирования узлов и ввода их в эксплуатацию использует свои программные инструментальные средства (tools software). Это интегрированные среды проектирования, устанавливаемые на персональном компьютере. Работая в такой среде проектировщик может в соответствии с решаемой задачей задать ту или иную топологию сети, выбрать из имеющейся базы данных устройств необходимое оборудование, определить необходимые функциональные блоки (т.е. отобрать из готовых библиотек нужные прикладные микропрограммы) и задать требуемые коммуникационные связи в сети (binding в LonWorks). Связи устанавливаются между сетевыми переменными (в терминах LonWorks). Как правило, каждая сетевая переменная соответствует входам или выходам физических устройств (узлов), подключенных к сети. Так в общих чертах выглядит процедура проектирования и программирования сетей LonWorks.

Необходимо обратить особое внимание на то, что функциональные связи между сетевыми узлами в системе LonWorks устанавливаются на программном уровне. Это позволяет относительно легко менять функциональность системы без дополнительного монтажа или изменения кабельных проводок. Тем самым обеспечивается требование гибкости и программ и программируемости системы управления. Стандарт LonWorks определяет и реализует все семь уровней модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, начиная с физического. Таким образом, помимо прочего, обеспечивается аппаратная совместимость устройств на уровне трансиверов.

Технология LonWorks подходит как для проектов, связанных с автоматизацией освещения, жалюзи и индивидуального климат-контроля, так и для сложных комплексных климатических систем или систем безопасности.

Большинство LonWorks устройств стоят 150-500 евро за единицу. Свободно программируемые контроллеры или многофункциональные специализированные устройства могут стоить в два-три раза больше. Чем масштабней проект и чем больше он охватывает точек автоматизации, тем экономически выгоднее применение описываемых технологий. Но даже коттедж средних размеров вполне может стать объектом для автоматизации по технологии LonWorks.

Ниже приведены некоторые дополнительные сведения по технологии LonWorks.

LonWorks (LON - Local Operating Network) - сетевая технология автоматизации, разработанная для применения на транспорте, в промышленности и строительстве. Технология создана американской компанией Echelon, основанной в 1986 году Майком Маркуллой (Mike Markulla), бывшим сотрудником корпорации Intel и Apple. Штаб-квартира компании находится в Сан-Хосе (шт. Калифорния).

Основы технологии LonWorks были заложены в начале 90-х годов прошлого века, когда инженерами компании Echelon были разработаны специализированный микропроцессор Neuron Chip (впервые был представлен в декабре 1990 года), коммуникационный протокол LonTalk (ANSI/EIA 709-1) и первое инструментальное программное обеспечение для разработки и проектирования. С тех пор технология непрерывно развивается и приобрела статус международного и национального стандарта ряда стран. На международный рынок технологию LonWorks продвигает Международная ассоциация LonMark, объединяющая более 300 компаний по всему миру. С 2007 года действует российское национальное отделение Ассоциации.

Топология сетей LonWorks: шина, кольцо, звезда, свободная. Поддерживаемые среды передачи: витая пара, оптический кабель, коаксиальный кабель, радиоканал, силовая электросеть, IP-сети, ИК-канал. Наиболее распространенная среда передачи - витая пара. Физическую структуру сетей LonWorks определяют канал (физическая среда передачи данных) и сегмент (участок физической среды передачи данных или канала, соединенный с портом маршрутизатора или репитера) сети. Скорость передачи данных для витой пары свободной топологии (FTT) составляет 78 Кбит/с. При этом максимальное расстояние между узлами, принадлежащими одному сегменту, не может превышать 400 м а общая длина кабеля - 500 м.

Базовое понятие сети LonWorks - сетевая переменная. Механизм сетевых переменных служит основой для информационного обмена в сетях LonWorks. Любое изменение значения выходной сетевой переменной узла-сенсора автоматически передается всем узлам сети, с входными сетевыми переменными которых связана данная переменная.

Сейчас стандарт LonWorks описывает более 180 типов стандартных переменных, SNVT (Standard Network Variable Types) и более 160 стандартных типов конфигурационных параметров, SCPT (Standard Configuration Parameter Types).

Логическая адресация узлов LonWorks реализуется через понятия домена, номера подсети и номера узла. Один до мен может включать до 255 подсетей, а каждая подсеть до 127 устройств. Таким образом, в одном домене может быть до 32385 узлов. Число доменов в сети LonWorks практически не ограничено (до 248). Узлы, принадлежащие различным доменам, не могут связываться по сети напрямую. В этом случае связь осуществляется через специальные сетевые устройства - мосты (bridges) и маршрутизаторы (routers).

Один из важнейших структурных компонентов менеджмента сетей LonWorks - сетевая операционная система LNS(LonWorks Network Services), представляющая собой клиент серверную платформу для проектирования, администрирования и мониторинга сетей LonWorks и поставляемая компанией Echelon.

Структурная схема BACnet

Общая информация о BACnet ( 1 файл, 2 файл )

Контроль доступа ( 1 файл, 2 файл )

BACnet для аэропортов

BACnet для гостинниц

BACnet для университетов

Технология BACnet

Какую технологию по автоматизации и управлению зданием выбрать, чтобы она удовлетворяла всем поставленным задачам сегодняшнего дня и была бы актуальной в будущем с учетом неизбежно наступающих изменений?

Вот несколько причин почему.

BACnet предназначен специально для автоматизации зданий.
Так как BACnet комитет ASHRAE (SSPC 135) состоит из экспертов в области автоматизации зданий, то сам протокол BACnet обладает особенностями и возможностями, точно предназначенными для систем автоматизации зданий, чего нельзя сказать про другие протоколы. Среди таких особенностей: создание расписаний событий по часам и дням, построение приоритетов в командах для задания точек данных (setpoints) и точек выхода, ведение журналов трендов, обширные возможности обработки различных событий и тревог, и т.д.

BACnet не имеет строгой зависимости от локальных или глобальных сетевых технологий.
В то время как некоторые протоколы привязаны к специфическим сетевым технологиям, сообщения протокола BACnet могут быть переданы посредством различных физических сред и сетевых топологий, в зависимости от требований в каждом конкретном случае. Вам всего лишь необходимо описать требуемую пропускную способность сети. Кроме того, протокол BACnet был усовершенствован дополнением BACnet/IP - спецификация для использования BACnet по IP (Интернет протоколу). Технология, заключающаяся в BACnet/IP, может с легкостью распространяться на различные типы сетей (например, ATM, SONET, ISDN) и на требования к процессам (например, шифрование и сжатие), когда такие требования возникают.

BACnet - это национальный американский стандарт и европейский стандарт ISO.
Возможности протокола BACnet были признаны и предложены для стандартизации всеми ведущими мировыми организациями по стандартизации, включая Европейский Комитет по Стандартизации (CEN) и Международную Организацию по Стандартизации (ISO).

BACnet легко масштабируется от маленьких приложений для автоматизации здания до глобальных сетей с тысячами устройств.
Фактически BACnet не имеет ограничений по числу внутресетевых устройств и количеству точек данных, которые должны принадлежать какому-то из устройств. Более того, BACnet может быть применен в устройствах фактически любого размера: от крошечных специфических, до больших программируемых устройств.

При внедрении BACnet разработчики могут добавлять нестандартные расширения и дополнения без опасения нарушить существующую способность к взаимодействию компонентов общей системы (interoperability).
BACnet был разработан так, чтобы производители оборудования могли добавлять свои новые разработки и дополнения одновременно с другими производителями оборудования, находящимися в одной сети. И если кто-то собирается стандартизировать какую-то из инноваций, необходимо направить предложение в BACnet комитет.

BACnet был принят и одобрен ведущими компаниями, работающими в области пожарной безопасности в США и Европе, а также другими организациями, не входящими в ОВК (HVAC).
Национальная ассоциация производителей электрического оборудования (NEMA) и ее секция "Передача сигналов, защита и коммуникации" (3SB) рекомендовали, чтобы протокол BACnet был утвержден в качестве стандарта NEMA. Результатом этого решения служит рекомендация от NEMA по использованию BACnet в качестве метода интеграции охранных и противопожарных систем с другими системами управления.

BACnet поддержан всеми ведущими производителями чиллеров.
Все основные производители чиллеров, включая Carrier, Dunham-Bush, McQuay, Trane, и York, обладают BACnet интерфейсами в своих устройствах.

BACnet зарекомендовал себя с наилучшей стороны в реальной практике применения его в системах автоматизации зданий.
BACnet успешно применен в тысячах проектов зданий по всему миру: как минимум в 16 странах и даже в Антарктиде. Успешные применения BACnet распространяются от самых маленьких и простых проектов, например: присоединение чиллера к существующей закрытой (proprietary) системе управления энергопотреблением здания, до очень масштабных проектов, например: федеральное здание Phillip Burton в Сан-Франциско, новый комплекс зданий парламента Германии в Берлине и взаимосвязь управлением муниципальными зданиями в г. Мемфис (шт. Теннеси).

BACnet - полностью открытый протокол и его будущее находится в руках промышленности.
Любой желающий может разработать BACnet оборудование без использования закрытых технологий, инструментов или каких-либо лицензионных взносов. Более того, любой желающий может принять участие в обсуждениях комитета ASHRAE SSPC 135, который поддерживает стандарт BACnet.

BacNet

LonWork

Quantum Automation

Характеристики:

Наша компания является авторизированным дилером компании DSX, Даллас, США.

Система DSX является самой мощной системой контроля над предприятием среди представленных на рынке Украины.

Основные функции этого комплекса:

* возможность прямого интерактивного управления системой и отдельными объектами с компьютера, работа в составе ЛВС,
* отображение событий в режиме реального времени в текстовом и графическом режимах,
* автоматизация статистической обработки информации: учет рабочего времени, составление отчетов по заданному фильтру и т.д.,
* снижение влияния "человеческого фактора" за счет автоматизации действий и реакций,
* модуль печати на пластиковых картаx - "Badging" позволяет наносить на карту любую текстовую и графическую информацию с помощью принтера карт,
* высокий уровень безопасности достигается за счет парольного доступа к ресурсам системы, разделения функций принятия решений и управления оконечными устройствами на аппаратном уровне, наличия "интеллектуальных" модулей с встроенной логикой, 3-х уровневого резервирования баз данных, возможности дублирования каналов связи, цифровых алгоритмов управления исполнительными устройствами,
* за счет применения модульных принципов в архитектуре системы, широкой номенклатуре периферийных модулей различного назначения обеспечивается гибкость конфигурации и снижение затрат,
* широкие возможности интеграции с системами сторонних производителей (ОПС, CCTV, HVAC и пр.),
* широкий выбор считывателей разных технологий, типов и производителей: PROXIMITY-считыватели, биометрические считыватели, считыватели магнитных карт, считыватели карт Виганда и пр.,
* выполнение охранных функций за счет подключения внешних панелей охранной сигнализации различных степеней секретности от разных производителей,
* гибкость режимов доступа и охраны: доступ по двум картам, временной и зонный "anti-passback", ограничение количества лиц в помещении, режим "вход под принуждением", автоматическая постановка/снятие с охраны.

Система DSX ещё более мощная, по сравнению с конкурентами:

Ø система очень масштабируема. Может поддерживать 32 000 объектов по 128 дверей. Объекты могут быть разнесены по всей стране и даже миру.
Ø на одном объекте расстояние между контроллерами - 1200 метров.
Ø имеет уникальное программное обеспечение, позволяющие IT специалистам самим программировать систему под собственные нужды
Ø каждый котроллер обладает интеллектуальными свойствами, не зависят друг от друга и от центральной рабочей станции.

Детальная схема

Основной компонент системы - это блок контроллеров, состоящий из бокса, блока питания и самих контроллеров. Контроллеры системы доступа бывают 2-х, 4-х, 8-ми дверные. Также в блок можно установить контроллер охранной сигнализации и контроллер программируемых выходов.

Для удобства заказа компания DSX предлагает уже собранные конроллеры и составные части к ним.

Характеристики:

GG-M-VerifPhoto
В реальном времени показывает окно с информацией о происшедшем событии, в том числе фотографию владельца карточки. Позволяет оператору немедленно реагировать на событие: внести комментарии к событию, заблокировать карточку и т.д.

Характеристики:

Графические планы
# Создание планов территории с помощью примитивов: стена, дверь, окно, контроллер, датчик и т.д.
# Связывание объектов плана с объектами системы.
# Возможность создания большого количества планов. Каждый пост сможет наблюдать только за своей территорией.
# Отображение на плане в режиме реального времени событий в системе, в том числе уменьшенного бейджа владельца карточки.
# Отображение на плане состояния контролируемых датчиков.

Характеристики:

Учет рабочего времени
# Возможность использования расписаний различной кратности, в том числе скользящие графики
# Настройка допустимых отклонений от рабочего графика
# Возможность создания исключений (больничные, отпуска, командировки и т.д.)
# Настройка внешнего вида отчета - количество и порядок следования колонок, сортировка и т.д.
# Отчеты по рабочему времени
# Итоговые отчеты по рабочему времени - итог за период
# Отчет вида: "первый приход, последний уход"

Характеристики:

GG-M-2002-Badge
Модуль подготовки и печати пластиковых карточек. Разработка шаблонов (графическая и текстовая информация) Печать карточек. Поддержка одного или нескольких шаблонов на одну страницу печати.

Характеристики:
Golden Gate 2002

Назначение
Программное обеспечение Golden Gate 2002 предназначено для организации интегрированных систем контроля и управления доступом на базе контроллеров ITV® Ltd и отвечает требованиям самых различных пользователей - от небольших офисов до распределенных корпоративных систем.

Состав
Программное обеспечение Golden Gate 2002 поддерживает несколько компьютерных рабочих мест. Сервер на базе MSDE позволяет на любом рабочем месте редактировать базу данных персонала, расписания, права доступа, осуществлять поиск и настройку подключенного оборудования. Таким образом можно организовать работу охранника, бюро пропусков и отдела кадров одновременно на нескольких компьютерах.

При использовании дополнительных программных модулей Вы сможете:
# составлять специализированные отчеты по учету рабочего времени персонала - модуль учета рабочего времени
# создавать "живые" планы, отображающие в реальном времени события в системе - модуль графических планов
# готовить шаблоны внешнего вида бейджей и распечатывать их с использованием информации из базы данных персонала - модуль подготовки и печати пластиковых карточек
# отображать на экране всплывающее окно с информацией о событии и фото владельца карточки - модуль фотоверификации

Общие характеристики Golden Gate 2002

Требования к компьютерам:
        # Процессор

    * Необходимо: Pentium-III-700 MHz

    * Рекомендовано: Pentuim IV - 1,8 Ghz

# Оперативная память

   * Необходимо: 128 MB

   * Рекомендовано: 512 MB

# Жесткий диск (свободное место)

   * Необходимо: 2 GB

   * Рекомендовано: 4 GB

# Монитор

   * Необходимо: 800x600, 64K цветов

   * Рекомендовано: 1280x1024, highest 32bit

# Сеть: TCP/IP, UDP/IP, Ethernet
# Операционная система

   * Необходимо: Windows 2000 SP3 , Windows XP Professional

   * Рекомендовано: Windows 2000 SP4, Windows XP Professional SP1

Интерфейс
# Удобное иерархическое представление данных
# Контекстные меню
# Изменение настроек системы с помощью технологии Drag'n'Drop
# Интерфейс отражает объектно-ориентированную природу данных в системе.
# Индивидуальные настройки внешнего вида интерфейса для каждого рабочего места.

Подключение оборудования
# Удобный автоматический и полуавтоматический поиск контроллеров и другого оборудования
# Подключение с использованием различных портов: RS232, RS485, Ethernet.
# Удобное отображение настроек оборудования в виде дерева и в табличном представлении
# Возможность группировки оборудования для создания пропускных пунктов с большим количеством точек доступа
# Непосредственное управление контроллерами и дверями с компьютерного рабочего места оператора
# Мониторинг шлейфов контроллеров с записью изменения их состояния в журнал и отображение его на плане.

База данных персонала
# Иерархическая структура предприятия с большим числом вложений
# Возможность задания групповых прав доступа и/или расписаний рабочего времени
# Возможность создания большого количества дополнительных полей и их группировки
# Импорт фотографий пользователей из нескольких графических форматов
# Возможность выдачи пользователю нескольких пропусков
# Специальная категория "посетители"

Расписания
# Возможность создания недельных расписаний или расписаний с кратностью от 1 до 255 дней
# Удобный графический способ редактирования расписаний
# Установка интервалов в расписаниях с точностью до одной минуты

Генератор отчетов и настройка отображения событий
# Гибко настраиваемые фильтры отчетов
# Возможность использования большого числа фильтров
# Возможность фильтровать события по содержимому дополнительных полей
# Полностью настраиваемый внешний вод отчета: перечень отображаемых полей, порядок сортировки и т.д.
# Возможность быстрого вызова отчета с изменением нескольких параметров фильтра - быстрые запросы
# Настройка цвета события
# Настройка текста события
# Возможность звукового сопровождения для каждого события

Характеристики:

Недорогой преобразователь интерфейса RS232/RS485,

питается от контроллера