Материал для изучения_ЗФО. 1. Возможности энергосбережения при применении интеллектуальных систем управления, особенности их сервисного
 Скачать 0.56 Mb.
|
1 2
1. Возможности энергосбережения при применении интеллектуальных систем управления, особенности их сервисного обслуживания 1.1. Общие сведения, область применения интеллектуальные систем управления Очень часто встречаются понятия «Умный дом» и «Интеллектуальное здание». На первый взгляд может показаться, что эти два понятия – одно и то же, но на практике, когда потенциальный клиент присматривает себе подходящую технологию, его сбивает с толку разброс цен и область применения той или иной технологии. Эти два понятия описывают разную технологию. Термин "интеллектуальное здание" является не совсем точным переводом английского термина "intelligent building". Это понятие родилось в США в конце 80-х годов XX века. Оно применяется для зданий, содержащих в себе автоматические системы - инженерные системы и системы безопасности. Главная цель, которую преследуют владельцы зданий, внедряя такую систему - снижение эксплуатационных расходов. Расходы складываются из затрат на энергоресурсы, обслуживание инженерного оборудования, уборку, охрану, текущий и капитальный ремонт. Даже в Росиии, для коммерческого здания, площадью более 25 тысяч квадратных метров общая сумма эксплуатационных расходов превышает миллион долларов в год. Легко понять, как интересны владельцам такого здания технологии, способные снизить эту цифру хотя бы на 10-20 процентов. Наиболее известны такие лидеры этого рынка как Siemens, Invensys, Honeywell, Johnson Controls. Термин "умный дом" является переводом английского термина "smart house". Иногда применяется также термин "integrated house" . Это понятие сравнительно новое, его первые упоминания относятся уже к 90-м годам XX века и применяется в основном к частным жилым домам. Накопление и усложнение технологий, направленных на повышение комфорта владельцев частного жилья привело к ситуации, когда владелец такого жилья тратит слишком много времени, чтобы заставить эти технологии работать согласованно, с полной отдачей. Тогда появились идеи использовать для упрощения работы с этим оборудованием технологии, ранее применявшиеся для интеграции и автоматизации разнородного презентационного оборудования в конференц-залах и учебных аудиториях. Отличительной особенностью этого класса оборудования являются сенсорные панели с индивидуально настраиваемым графическим интерфейсом пользователя и многопортовые контроллеры для объединения различных систем. Немного особняком стоят технологии распределенного управления C-Bus, EIB. Они одинаково успешно применяются везде, часто во взаимодействии с той или иной управляющей системой верхнего уровня. Ниже приведено сравнение, которое поможет лучше оценить различия между технологиями "умного дома" и "интеллектуального здания". Интеллектуальное здание Умный дом Типовая область применения Жилые и нежилые здания площадью более 3 тыс. квадратных метров Частные квартиры и жилые дома, площадью до 2 тыс. квадратных метров Основные пользователи системы Службы эксплуатации и охраны здания Владельцы дома Основная цель внедрения Снижение эксплуатационных расходов за счет экономии ресурсов и сокращения обслуживающего персонала Экономия личного времени владельцев дома. Повышение комфорта при одновременном снижении сложности управления. Обеспечение безопасности и спокойствия владельцу. Система управления верхнего уровня Рабочее место диспетчера на основе персонального компьютера с программным обеспечением SCADA Специализированный контроллер с сенсорными экранами Поведение в опасной ситуации Привлечь внимание диспетчера к опасной ситуации, далее действовать согласно его командам. Документировать развитие ситуации и действия диспетчера для последующего анализа. Оповестить владельца и службы экстренного реагирования. Самостоятельно принять меры к устранению опасности до их прибытия. Необходимость в обучении Необходим специально обученный персонал Должна быть понятна без обучения или с минимальным обучением. 1.2. Основные функции интеллектуальных систем управления В общем случае система Умный дом может обеспечивать контроль и управление: – системами освещения – системами жизнеобеспечения (электроэнергия, вода, газ, теплоснабжение, водоотвод); – системами безопасности; – каналами связи; – системами видеонаблюдения; – микроклиматом; – мультирум; – локальными объектами (оранжерея, бассейн, сауна и др.). Типичные принципы организации систем: – На блочно-модульном принципе построения аппаратных и программных средств; – На комбинированном методе управления исполнительными устройствами оборудования (ручное и автоматическое, системное и локальное). Это обеспечивает оптимальный выбор приборов и устройств, возможность наращивания функций контроля и управления, подключение к системе автономного оборудования и дополнительных систем. Необходимо обратить внимание на три важных обстоятельства. Система Умный дом обеспечивает возможность: – Во-первых, программирования непосредственно сенсоров контроля и средств управления; – Во-вторых, распределенного размещения на одной информационной шине сенсоров контроля и средств управления; – В-третьих, реализации в реальном масштабе времени дистанционного доступа к системе как местного, так и удаленного. Конкретная конфигурация системы Умный дом определяется проектом. 1.2.1 Управление освещением Внутреннее освещение во всѐм доме, наружное освещение, динамичные световые сцены позволяющие придать разные «настроения» помещению, включение при прохождении, плавное включение ламп накаливания с учетом мощности, выключение всех устройств по одной команде. На примере модуля Siemens N342 рассмотрим основные возможности по управлению освещением. Модуль предназначен для управления десятью независимыми группами источников света в помещении зависимости от показаний датчика наружной освещенности. При проектировании для каждой группы задается зависимость (8 точек) между измеренным значение освещенности и соответствующим уровнем яркости данного источника света. Эти графики записываются в память модуля. Модуль получает телеграмму от датчика освещенности и рассылает телеграммы с соответствующими уровнями яркости модулям регулирования освещения – диммерам. Модуль может также выдавать команды "включить/выключить" без плавной регулировки. Это значительно экономит затраты на инсталляцию, но в то же время может не обеспечивать плавного распределения света по рабочей поверхности. Это уже вопросы конкретного проекта, для нас же важно то, что при одном датчике освещенности для каждой стороны здания достигается оптимальное освещение рабочих мест на протяжении всего рабочего дня, что существенно экономит потребление электроэнергии. К существующим на рынке диммерам с интерфейсом EIB можно подключать до 50 электронных балластов для управления люминесцентными лампами 36 Вт. К управлению освещением в определенной мере можно отнести управление закрытием жалюзи, роллетами. Сценариев управления освещением может быть очень много, так как комплектование каждой группы источников света программируемым коммутирующим устройством с интерфейсом EIB позволяет "на ходу" изменять режимы освещения. Главное - это с взглядом в будущее и оглядкой на стоимость должным образом сгруппировать источники света и подключить их к подходящим EIB устройствам. Для одновременного выполнения нескольких действий, где задействованы разнотипные исполнительных устройств, применяют так называемые модули сцен. Под сценой здесь понимается совокупность состояний различных устройств, например, значение яркости освещения, включена или выключена нагрузка и т.п. Если постановка задачи требует включения в сцену большего числа исполнительных механизмов, чем может вместить один модуль, то есть возможность использовать ресурсы других модулей сцен. Каждый производитель устанавливает свои ограничения на число сцен и количество задействованных устройств. Поэтому перед началом разработки сцен необходимо в первую очередь определить возможности применяемого оборудования. Сцены активизируются по командам пользователя через настенные клавишные переключатели, ИК-пульты, модули ввода голосовых команд и т.д. 1.2.2 Управление электродвигателями Шторы, жалюзи, роллеты, автоматические ворота, шлагбаумы, гаражные ворота, насосы. Чтобы включить жалюзи и ролеты в систему управления необходим специализированный модуль Модуль управления жалюзями/ролетами выполняет почти одинаковые функции. В общем случае он управляет двумя двигателями 220 В и/или 24 В постоянного тока: один выполняет подъем/опускание; другой - поворот пластин. Есть и более простые модели, управляющие только одним двигателем. Приложения модуля не ограничиваются только управлением жалюзями и ролетами. С его помощью автоматизируется управление раздвижными тентами, маркизами, сервоприводами на задвижках и т.п. Модуль обеспечивает безопасный режим работы механизма в условиях сильного ветра (сворачивание тентов, подъем наружных жалюзей и т.п.) и позволяет параллельно подключить еще несколько пар двигателей. Обычно электропривод ролет питается 220 В, а двигатели жалюзей - 24 В постоянного тока. При подборе модулей необходимо учитывать количество и параметры одновременно управляемых механизмов. 1.2.3 Коммутация электропотребителей (управление силовыми розетками) Включение/отключение групп розеток или отдельных розеток в каждой комнате. При этом можно управлять различными бытовыми устройствами, к примеру, отключить телевизор в детской комнате, отключить питание утюга после заданного интервала времени, уходя из дома обесточить все устройства (кроме некоторых) по нажатию одной кнопки и т.д. Система управления электропотребителями способна снизить до минимума вероятность возникновения пожаров вследствие не выключенных кипятильников, обогревателей и прочих электроприборов. В идеальном случае можно управлять каждой розеткой. Эту задачу можно решить без выделения дополнительного канала коммутации на EIB модуле. Для каждого из них можно подобрать модули бинарного выхода с соответствующими электрическими характеристиками и обеспечить автоматическими выключателями и модулями УЗО где это нужно. 1.2.4 Управление отоплением В реализации задач управления отоплением участвует следующее оборудование: – комнатные температурные контроллеры; – датчики комнатной и наружной температуры; – сервопривод для термостатических головок; – котельное оборудование с блоком автоматики и насосными группами. Комнатный температурный контроллер. Используется как двухуровневый или непрерывный (PI-контроллер) регулятор для процессов нагревания или охлаждения, для нагрева и охлаждения, а также для двухступенчатого нагрева или охлаждения. Прикладная программа контроллера сравнивает текущее значение температуры в комнате (датчик температуры интегрирован в контроллер) с заданным значением и вычисляет необходимое управляющее воздействие, которое передается исполнительному механизму как команда переключения "включить-выключить" или как команда позиционирования 0-100%. Интерфейс с пользователем может быть представлен пятью светодиодами, отображающих текущий режим работы, кнопкой переключения режимов "комфортный/ночной/дежурный" и вращающимся механизмом подстройки заданного значения температуры для текущего режима. Контроллер поддерживает 5 основных режимов, для каждого из которых задаются определенные значения (уставки) температуры: – "комфортный" - контроллер стремится привести температуру в комнате к текущей уставке, образованной уставкой режима и ее подстройки в пределах от -5 до +5 Кельвина. Уставка режима может быть изменена в процессе работы. Это используется для адаптации комнатной температуры к температуре наружного воздуха (летняя компенсация). – "дежурный" - в этом режиме на непродолжительное время (люди вышли из помещения) температура понижается при обогреве и повышается при охлаждении комнаты на определенную величину, например, на 2 градуса. Это приводит к экономии энергии. В то же время, по возвращению людей, помещение может быстро перейти в комфортный режим за счет небольшой разницы между заданными значениями температур "дежурного" и "комфортного" режимов. – "ночной" - в этом режиме температура понижается при обогреве и повышается при охлаждении комнаты на определенную величину, например, на 4 градуса. Этот режим используется при продолжительном отсутствии людей в помещении. – "защита от переохлаждения/перегрева" - используется для отключения нагрева или охлаждения при достижении критических значений температуры. Открытие окна, которое отслеживается контроллером, вызывает переход в режим "защита от переохлаждения" при нагреве или "защита от перегрева" при охлаждении. В режиме "защита от переохлаждения" заданное значение комнатной температуры понижается, например, до +7°С, а в режиме "защита от перегрева", например, до +35°С. Такое изменение заданного значения вызывает немедленное закрытие соответствующего вентиля в контуре нагрева или охлаждения. При закрытии окна контроллер возвращается в предыдущий режим. – "точка росы" - охлаждение отключается при появлении сигнала тревоги от детектора точки росы. Режимы могут переключаться дистанционно по EIB-шине от пультов и программ визуализации. Ряд моделей контроллеров обеспечивают подключение датчика открытия окна и датчика движения. Датчики температуры. Каждый контроллер комнатной температуры имеет встроенный датчик температуры. Датчики наружной температуры выполняют измерения в пределах от -30°С до +70°С. Как правило, они входят в состав погодной станции - EIB- устройства, к которому подключаются датчики наружной температуры, освещенности, ветра и дождя. Сервопривод для термостатических головок. В настоящее время на рынке можно найти 2 категории таких изделий: 1) с поддержкой EIB-интерфейса, например, изделия компаний Heimeier или Oventrop. Они устанавливаются на каждый радиатор и имеют встроенные интерфейсы с шиной EIB. Как правило, дополнительное питание для таких моделей не требуется. 2) стандартные сервоприводы, требующие обеспечения электропитания и дополнительных модулей сопряжения с шиной EIB. Достоинством таких моделей является их доступность и возможность одновременно управлять несколькими радиаторами от одного модуля сопряжения с шиной EIB. Котельное оборудование. Почти стандартный состав оборудования многих производителей котельного оборудования (Viessmann, Bosch Thermotechnic, Buderus и др.) выглядит таким образом: котел, контроллер котла и коммуникационный контроллер для удаленной диагностики и управления. Поддержка в коммуникационном контроллере интерфейса с шиной EIB позволяет легко интегрировать подсистему отопления в общую систему управления сооружением. Основные функции, которые поддерживаются при этом, следующие (на примере изделия Vitocom 200 тип EIB /Viessmann/): 1. корректное включение/выключение установки; 2. мониторинг состояния оборудования; 3. формирование начальных установок; 4. переключение режимов работы. Ниже приведена схема подсистемы отопления с учетом различных вариантов реализации управляющих команд комнатных контроллеров. Для организации работы по временным программам можно использовать EIB- устройства, называемые временными переключателями. Обычно это двух или четырех канальные таймеры, которые работают по нескольким программам (годовая, недельная, суточная, конкретная дата, диапазон дат) с учетом перехода на зимнее/летнее время. 1.2.5 Управление вентиляцией и кондиционированием воздуха Наиболее гибкие возможности по управлению имеет система типа "fan coil". Данная система дает возможность индивидуально управлять температурой воздуха и режимами вентиляции каждого помещения. При этом можно отказаться от водяного отопления. До последнего времени в рамках EIB-инсталляции подобное управление было достаточно дорогим и громоздким, но ситуация резко изменилась с появлением специализированных модулей. При использовании split-систем возникают серьезные проблемы - бытовые и полупромышленные модели большинства производителей не имеют аппаратных средств стыковки с внешней по отношению к ним системой управления. Это делает практически невозможным подключение таких устройств к EIB-инсталляции без вмешательства во внутренности их блока управления. В системе вентиляции можно легко управлять вентиляторами, контурами нагрева наружного воздуха и заслонками. На сегодняшний день уже существует достаточно технических средств для этого, начиная от многочисленный сервоприводов и заканчивая специализированными датчиками CO 2 , смешанных газов (продукт курения), влажности и др. Уже появились EIB-версии таких устройств. Опыт реализации EIB ориентированных систем ОВКВ показал интересные результаты по экономии энергии. Покомнатное управление отоплением с учетом использования помещения дает возможность сэкономить до 30% энергии, затрачиваемой на подготовку теплоносителя. Гибкое управление вентиляцией и кондиционированием воздуха с учетом процессов, протекающих в помещении, обеспечивает до 50% экономии энергии, необходимой для подготовки температуры воздуха и осуществления воздухообмена. Это достаточно серьезные показатели, потому что в энергетическом балансе сооружения затраты на ОВКВ занимают доминирующее положение. 1.3. Безопасность и сигнализация в системах интеллектуального автоматизированного управления 1.3.1 Мониторинг состояния строительных конструкций здания и параметров окружающей среды Подвижки грунтов, сезонное или постоянное поднятие уровня грунтовых вод постепенно могут привести к разрушению здания. Установленные датчики влажности грунта и специализированные датчики, регистрирующие изменения в строительных конструкциях, позволяют заранее определить опасные процессы в здании и тем самым дать время для разработки предупредительных мероприятий. Ветер, осадки также могут нанести вред. Имея погодную станцию, включающую датчики температуры, освещенности, дождя и ветра, измеряется скорость в диапазоне от 0.7 до 40 м/с), можно оперативно отреагировать, например, убрать раздвижные навесы, чтобы их не сорвало сильным ветром, закрыть окна на крыше, чтобы их не залило дождем и т.п. 1.3.2 Пожарная безопасность, водобезопасность Система управления зданием не является заменой специализированных систем пожарной безопасности. Датчик дыма предназначен для заблаговременного обнаружения пожара. С помощью оптической системы без радиоактивных компонент он идентифицирует появление дыма, а система контроля температуры фиксирует резкое повышение окружающей температуры. При этом устройство посылает в шину сигналы тревоги. Кроме того, устройство посылает текущее значение температуры, а по запросам программы визуализации выдает значение плотности дыма. При демонтаже чувствительного элемента, устройство шинного сопряжения посылает в шину телеграмму о неисправности устройства. Датчики воды фиксируют ее появление в характерных зонах пола. Реакцией на это может быть перекрытие соответствующих трубопроводов кранами с электроприводом. 1.3.3 Электробезопасность Многие ситуации, возникающие в системах электроснабжения, (пониженное напряжение, перенапряжение, исчезновение фазы, не симметрия, факт отключения автомата защиты, коммутация линий и т.п.) должны обрабатываться не только автоматикой электрической защиты, но и системой здания. Для решения этой задачи существует много технический решений. Самое распространенное - это сигнальные и защитные реле, настроенные на определенные режимы и информирующие внешний мир о происходящем своими контрольными контактами. Для подключения таких реле к EIB-инсталляции используются все те же модули бинарного входа. 1.3.4 Контроль доступа Магнитные контакты, фиксирующие открытие окон и дверей, электрические замки, датчики разбития стекла, барьерные датчики, датчики движения - это далеко не полный перечень датчиков, задействованных в организации контроля доступа к помещениям. Для их подключения к EIB-инсталляции используются модули бинарного ввода в виде, например, клавишного интерфейса. Этот модуль позволяет подключить до четырех источников сигналов, удаленных от него не более чем на 1 м, и обладает самым низким показателем стоимости 1 канала. Кроме того, есть специализированные модули, например зонный контроллер Siemens N266, который не только принимают сигналы от датчиков, но и определяет разрыв и замыкание шлейфа, хранит сигналы тревоги и имеет возможность тестировать датчики. 1.3.5 Комплексная безопасность Мысли об оставленном включенном утюге или кипятильнике, незакрытом кране или окне могут серьезно испортить настроение и нарушить привычный ритм жизни до момента разрешения сложившейся ситуации. Умный дом утратил бы всю свою привлекательность, если бы не обеспечивал максимальную (в разумных пределах) безопасность обитателей и их имущества. Безопасность здания тесно вплетена в основные алгоритмы управления и проявляет себя только в тех случаях, когда имеющиеся программно-технические средства не в состоянии самостоятельно справиться с возникшей ситуацией, и появляется угроза безопасности людей и имущества. То есть для принятия решения необходим человек. Он должен быть оповещен, снабжен необходимой информацией и иметь в распоряжении организационно-технические возможности для разрешения опасной ситуации. Вот эти задачи и должна решать подсистема комплексной безопасности здания, которая включает в себя: – контроль режимов работы инженерных подсистем – электро-, водо-, тепло- и газоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения, канализации и др.; – контроль параметров микроклимата в помещениях; – мониторинг состояния строительных конструкций здания и параметров окружающей среды с целью предотвращения их разрушительного воздействия на здание или элементы его инженерных подсистем; – пожарная безопасность, водо- и газобезопасность; – контроль доступа к помещениям здания; – информационная безопасность – предотвращение несанкционированного доступа в систему управления зданием и его ресурсами. 1.4. Дополнительные возможности 1.4.1 SMS-оповещение и управление Оповещение на мобильный телефон при возникновении аварийных ситуаций - пожар, затопление водой, несанкционированное проникновение и т.п. Домом можно управлять, отправляя SMS-сообщения с мобильного телефона. 1.4.2 Мультимедийные функции («Мультирум») Система мультирум обеспечивает матричную коммутацию аудио сигналов по помещениям. Звук от различных источников (DVD и CD проигрыватели, радио и т.д.) выводится в требуемых помещениях. Управление переключением каналов, настройкой громкости выбор FM-станции по командам с ИК-пульта или настенных кнопок, по датчикам движения и т.д. 1.4.3 Функции универсального управления дистанционного ИК-пульта Система, имеет ИК-передатчики, может управлять устройствами, поддерживающими управление по ИК-каналу. Таким образом, с пульта Domintell, сенсорной панели, кнопочных выключателей или мобильного телефона можно удалѐнно управлять плеерами, кондиционерами, телевизорами, CD/DVD проигрывателями во всѐм доме. 1.4.4 Автоматический полив Контроль влажности почвы, управление насосами, управление по расписанию, учѐт погодных условий. 1.4.5 Функции диспетчеризации Domintell может быть использована для построения систем диспетчеризации. При этом с компьютера диспетчера осуществляется мониторинг и управление всеми функциями системы. Подключение к ПК осуществляется через шлюзовой модуль. 1.4.6 Централизованное управление, удаленное управление Управление системой осуществляется программно. Программа может легко модифицироваться в дальнейшем по требованию заказчика. 1.4.7 Контроль режимов работы инженерных подсистем Каждая инженерная подсистема может оказаться в нештатном или аварийном состоянии, которые идентифицируются непосредственно самим контролирующим оборудованием этой подсистемы или косвенным путем другим оборудованием. И если в первом случае мы можем получить сигнал ошибки и расшифровать ее природу, то во втором случае нам предстоит самим решать задачу мониторинга состояния. Например, факт включения двигателя модулем бинарного выхода мы можем определить следующими способами: – коммуникационный объект "состояние" модуля бинарного выхода подтвердит нам факт замыкания управляющего контакта реле, коммутирующее питание двигателя, и ничего не скажет о том, включился ли он; – дополнительный датчик, фиксирующий появление электромагнитного поля вокруг двигателя, даст информацию о факте подачи напряжения на статор двигателя, но ничего не скажет о том, начал ли он вращаться; – и лишь дополнительный датчик, фиксирующий вращение вала двигателя, даст нам информацию о том, что поставленная цель - запустить двигатель - достигнута. Этот модельный пример показывает, что при проектировании системы управления зданием необходимо оценить целесообразность и глубину организации обратной связи от инженерного оборудования, чтобы обеспечить требуемый уровень безопасности и заданное время восстановления работоспособности. Итак, в зависимости от степени интеграции с инженерным оборудованием можно получать сигналы тревоги следующим образом: – при наличии EIB-совместимого контроллера инженерного оборудования имеется полный доступ из системы управления зданием к кодам ошибок и появляется возможность дистанционно их анализировать; – в противном случае мы может получить информацию о тревоге или аварии в виде сигнала "1" на бинарном входе EIB-устройства, например, "аварийная остановка установки". При его появлении код ошибки можно получить по месту установки контроллера оборудования или попытаться косвенным путем определить причину аварии. 1.5. Технологии реализации систем интеллектуального управления Все существующие системы можно обобщенно разделить на 3 категории – это: - Централизованные системы. - Децентрализованные (шинные) системы. - Системы, работающие по радиоканалу и силовой проводке. 1.5.1 Централизованные системы К ним относятся разработки компаний AMX, Crestron, Lutron и др. Состоят из центрального контроллера, панелей управления и множества исполнительно-командных блоков. Системы изначально разрабатывались как домашние системы управления. Центральный контроллер в этой системе автоматизации "Умный дом" выполняет функции "мозга" - к нему подключаются все остальные системы. Различные компоненты имеют свои микроконтроллеры, но программа взаимодействия находится в одном - главном. От главного контроллера сигналы управления могут идти к исполнителям по различным каналам. Преимущества: - Доскональная проработка ядра и программного обеспечения. - Возможность собрать в единый комплекс все системы жизнеобеспечения и свести управление ими на единый пульт. - Возможность включать в качестве исполнителей устройства от самых разных производителей "умного дома". - Хорошие средства создания графического интерфейса. - Отлично продуманная работа с аудио-видеотехникой, мультирум системами, живым видео сигналом. - Очень респектабельный дизайн и функциональность панелей управления, узнаваемость и престижность. Недостатки: - Достаточно высокая цена. - Для своего физического размещения требует технологических объемов или технологических помещений, для установки 19" стоек и других компонентов системы. - В случае выхода из строя центрального контроллера - вся система перестает работать. Проектирование и инсталляция доступны только квалифицированным специалистам. Монтаж осуществим в ходе ремонта или постройки дома. 1.5.2 Децентрализованные (шинные) системы К ним можно отнести системы Instabus (EIB), LonWorks, C-BUS, BacNet и др. Отличием шинных технологии, в частности сиcтемы Instabus (EIB) является то, что у системы "умного дома" нет главного управляющего центра. Вся система состоит из сенсоров и активаторов. Сенсоры предназначены для обнаружения какой-либо активности в здании или измерения каких-либо характеристик. Например: нажатие на кнопку, движение, изменение яркости освещения, измерение температуры, влажности и т.д. Сенсоры посылают телеграммы активаторам (исполнительным устройствам), которые, в свою очередь, исполняют подходящие команды. Исполнительным устройством может быть светорегулятор, реле управления жалюзи, клапан системы отопления и.др. Каждый сенсор и исполнительное устройство имеют свой контроллер, подключенный к управляющей шине и действующий вполне самостоятельно, поскольку в него заложена программа с таблицей управляющих сигналов. С помощью двухжильного кабеля типа "витая пара" или универсального кабеля обеспечивается как электропитание контроллеров и исполнительных устройств (24В, постоянный ток), так и обмен управляющими сигналами по особым правилам. Одна шина объединяет все электрические устройства здания. Управление шинной системой "Умный дом" осуществляется или с клавишных панелей, расположенных в определенных помещениях, или централизованно - с пульта управления или компьютера. Главными достоинствами этой системы являются ее открытость и способность управлять большим количеством подключаемых элементов. ЕIВ расшифровывается как европейская инсталляционная шина. В настоящее время это ведущая в мире система в области автоматизированного контроля и управления инженерным оборудованием зданий. Управляющий кабель шины связывает все приборы и системы (обогрева, освещения, вентиляции и пр.), которые прежде функционировали независимо друг от друга, и интегрирует их в экономически эффективную систему, оптимально адаптированную к индивидуальным требованиям пользователя. ЕIВ расширяет возможности современной электроинсталляции, приводя к появлению функций, которые раньше были вовсе неосуществимы или реализовывались с большим трудом. Как же работает система? ЕIВ выполняет роль автоматического диспетчера, который отвечает за работу приборов и систем в домах и квартирах, промышленных и офисных зданиях. Сенсоры, в том числе датчики движения и термостаты, посылают телеграммы на так называемые исполнительные устройства, которые в свою очередь могут активизировать или деактивизировать, например, осветительные приборы или обогревательную систему. Преимущества: - Оптимально построена для автономного, надежного управления освещением, приводами механизмов, климат контроля. - Система управления "Умный дом", выполненная на EIB , полностью автономна и независима от работоспособности компьютера визуализации, она может работать и хранить в памяти логических модулей все режимы независимо от него. - EIB - надежна в работе, элегантна в исполнении, многофункциональна и позволяет гибко перепрограммировать систему под желания пользователя. - Монтаж компонентов в стандартном электрощите, или установка в стандартные монтажные коробки. - Электроустановка здания может быть выполнена гораздо проще, а позже без проблем расширена и модифицирована. - Система безопасна, так как к панелям управления походят только сигналы управления низкого напряжения, а все силовые сети сведены в щиток. - При изменении назначения или перераспределении помещений быстрое и легкое согласование системы Instabus EIB осуществляется простым перераспределением (изменением параметров) абонентов шины без необходимости прокладки новых электропроводок. - EIB - стандарт де-факто в автоматизации климатических систем и электроприборов. Выбор внешнего вида универсальных выключателей для EIB огромен и представлен различными производителями GIRA, ABB, BERKER, MERTEN, JUNG, SIEMENS и др. - Отличная проработка программно-аппаратного обеспечения компонентов, огромные возможности расширения, хорошие средства создания графического интерфейса. Недостатки: - Достаточно высокая цена. - Проектирование и инсталляция доступны только сертифицированным специалистам, имеющим опыт в работе. Монтаж осуществим в ходе ремонта или постройки дома. 1.5.3 Радиошинные системы (GIRA, LEGRAND, BTCINO) Радиошинная система - набор компонентов, использование которых позволяет дистанционно (с помощью радиосигналов) управлять различными источниками света (включать и выключать, а также регулировать освещение), приводами жалюзи и прочими устройствами. Радиошинная система, обеспечивая удобный способ управления с применением современных технических решений, разработана специально для дополнительного оснащения современной шинной техникой уже существующих зданий и является идеальным решением для небольших объектов. Благодаря тому, что система не нуждается в создании какой-либо инфраструктуры, она представляет интерес для локального применения. В любое время систему можно дополнить новыми элементами, постепенно повышая комфортность здания. Для установки радиошинной cистемы "Умный дом" не потребуется специального обучения и каких-то специальных программных средств, так как ее программирование осуществляется достаточно просто. Все элементы радиошинной системы делятся на две части - радиопередающие и радиоприемные (исполнительные) устройства. Принцип действия системы прост: радиопередающее устройство отправляет управляющую телеграмму, все исполнительные устройства ее принимают, но выполняют команду только те устройства, которые настроены на прием этой телеграммы от данного радиопередающего устройства. Передатчики, получающие питание от батареи, делают систему очень гибкой. Их можно устанавливать даже там, где нет проводов электросети 230 В. Каждое, из исполнительных устройств может быть настроено не более чем на 30 управляющих команд от разных передающих устройств. Дальность действия системы составляет 100 метров в чистом поле. 1.5.4 MyHome BTICINO Система MY HOME состоит из нескольких составных частей, которые в комплексе контролируют все необходимые для автоматизации дома функции: обеспечение комфорта, безопасность, энергосбережение, связь и управление. Все устройства системы MY HOME используют одну технологию, основанную на использовании общей цифровой шины, благодаря чему компоненты различных частей могут быть соединены воедино, сообразно вашему желанию и запросам. Модульность и возможность совместной установки различных частей системы положительно сказывается на оптимизации стоимости системы. Помимо этого, вы также всегда можете выбрать, какую функцию системы вы хотите использовать сейчас, и, какую функцию - в будущем. Более того, система MY HOME также предоставляет возможность связываться с внешним миром посредством специальных устройств, которые взаимодействуют с системой посредством телефонных линий, а также через локальную или глобальную (Интернет) компьютерную сеть. Преимущества: - Возможность реализации в рамках одной системы "Умный дом" и в одном дизайне с электроустановкой и управления инженерными системами, и многозонную систему озвучивания и функции обеспечения безопасности. Недостатки: - Система закрытая, т.е. протокол, по которому общаются устройства в системе, доступен только устройствам производства Bticino. - Ограниченная адресная емкость системы, применима только для небольших проектов. - Ограниченные функции по управлению некоторыми инженерными системами. 1.5.5 InOne by Legrand Система управления на собственном протоколе InOneByLegrand. Единственная из систем, работающая по существующей проводке. Закрытый протокол и уникальная система передачи информации по силовым проводам обеспечивает надежную работу системы, как в частных домах, так и в офисных помещениях. Позволяет управлять любыми инженерными системами здания. Рассчитана на автоматизацию относительно небольших помещений с меньшими затратами как на оборудование, так и на монтаж. Программирование осуществляется как вручную, так и с помощью компьютера. Устройства управления представляют собой классическкие механизмы выключателей, розеток и модульной аппаратуры с единственным отличием: каждое из них содержит в себе электронное устройство. Вся система строится и проектируется как стандартная электрическая сеть, при этом устройства соединяются между собой стандартными электрическими проводами. По проводам одновременно подается питающее напряжение 220 В и информационно управляющий сигнал. Система "Умный дом" строится по принципу ведущий-ведомый. Возможно построение разнообразных сцен и сценариев. Программное обеспечение для работы данной системы не используется, поскольку, как мы уже сказали, все устройства управления представляют собой модернизированные традиционные механизмы. Система может быть построена с использованием трех основных технологий, комплексно объединенных между собой: - обмен информацией по силовой линии с напряжением 220 В; - инфракрасная технология; - радиотехнология. Система In One by Legrand представляет собой набор неотъемлемых функций, обеспечивающих снижение затрат, удобство эксплуатации и надлежащий комфорт: - управление освещением; - управление рольставнями и подвижными тентами; - система сигнализации; - техническая сигнализация; - аудио-, видеодомофонные системы; - телефонная, информационная и ТВ-сеть; - домашний Интернет-сервер. 1.6. Способы передачи управляющих сигналов Проводная передача Передача по радиоканалу (433 МГц) ИК приемопередатчики PLC (Power Line Communication) GSM, WiFi. 1.7. Технология EIB (European Installation Bus) При разработке технологии EIB целью было создание мощного и гибкого инструмента для построения систем автоматизированного контроля и управления зданиями, например, комплексное управление инженерными системами микроклимата (отопление, кондиционирование, вентиляция), водо-, тепло-, электроснабжения и освещения, а также охрана и сигнализация, управление приводной нагрузкой (насосы, двигатели, компрессоры) и бытовой техникой. Система ЕIВ представляет собой открытую децентрализованную шинную систему с событийным управлением и с последовательной передачей данных. Все подключаемые интеллектуальные устройства могут обмениваться информацией через общий канал передачи - шину. Протокол ЕIВ основывается на методе множественного доступа CSМА/СА (Carrier Sense Multiple Access /Collision Avoidance) с контролем несущей и предотвращением коллизий. Передаваемый пакет данных сообщения ЕIВ имеет переменную длину и содержит фиксированный набор полей. Но длина пакета ЕIВ сообщения является переменной и может изменяться от 57 до 184 бит. Скорость передачи для шины ЕIВ составляет 9600 bps. Базовым элементом топологии системы ЕIB является шина. Одна шина (первый уровень) может объединять до 64 интеллектуальных устройств. Длина шины может составлять не более 1000 метров. С помощью линейных соединителей LC (Line Coupler), выполняющих функции гальванической развязки шины и фильтрации информационных пакетов между отдельными шинами, можно объединить в один сегмент до 15 шин первого уровня. Далее система позволяет объединить главной шиной в одну область до 15 сегментов при помощи тех же линейных соединителей. Таким образом, одна область может объединять около 14000 шинных интеллектуальных устройств. В основу EIB устройства положен микроконтроллер – BCU (Bus Coupling Unit). Он выпускается в нескольких видах, позволяющих устанавливать его в электрическом щитке на DIN-рейку, в монтажную коробку под выключатель в подвесном потолке, в конструкции светильника и т.п. Шина EIB в качестве среды передачи данных использует следующие среды: – витая пара (9600 байт/с); – силовая линия (1200/2400 Бит/с, первоначально только для 230В 50 Гц) – спецификация EIB.PL; – вычислительная сеть EIB (например, 10МБит/с Ethernet) - спецификация EIB.NET; – радиоканал - спецификация EIB.RF; – инфракрасное излучение; – телефонная сеть; – голосовые команды. Поддержкой и развитием стандарта EIB занимается международная организация EIBА (European Installation Bus Association) со штаб-квартирой в Брюсселе. Она основана в 1990 году и на сегодняшний день включает более 110 членов, объединивших свои усилия в уникальном сочетании сотрудничества и конкуренции. В их числеABB, Bosch, Buderus, Danfoss, Gewiss, Legrand, Moeller, Siemens, Vaillant, Viesmann, Gira и др. Для создания и реализации EIB проектов используется общее программное обеспечение ETS (EIB Tools Software). В марте 1998 Ассоциация EIB стала первой организацией, выпустившей объектные спецификации системы с шинной архитектурой, соответствующие стандарту CEN TC247 и предназначенные для объектов управления в системах HVAC. В рамках Ассоциации работает инициатива EIB Scientific Partnership, объединяющая ведущие университеты мира в разработке новых EIB решений. Активными членами Ассоциации EIB являются компании Siemens AG (продукция под торговыми марками 1 2 |