Технологии интеллектуального здания в жилых и офисных комплексах
Что скрывается под термином «интеллектуальное здание»?
Возникновение понятия «интеллектуальное здание» обусловлено развитием
функциональных структур, использующих информационные технологии, которые
повсеместно проникают в сферу обслуживания объектов строительства, включая
жилищные комплексы, офисы и коттеджи.
На физическом уровне инфраструктуру здания представляет универсальная
структурированная кабельная система, обеспечивающая единую телекоммуникационную
среду передачи данных, возможность подключения к ней аппаратуры любого
назначения и способная передавать все виды сигналов.
На логическом уровне — это набор технических устройств, подсоединяемых к
структурированной кабельной системе и выполняющих самые различные функции — от
простой логики конечного оборудования (датчиков, считывателей, заслонок,
нагревателей, извещателей, видеокамер и т. п.) и более сложной логики
контроллеров, зонных панелей, телеметрического оборудования до
автоматизированных пультов управления, мониторов и серверов компьютерных сетей.
И, наконец, на высшем интеллектуальном уровне инфраструктуры находится
централизованная система управления зданием, образующая на информационном уровне
единую логику функционирования всех систем. В наибольшей степени интеллект
здания, офиса, коттеджа определяется именно этим уровнем, который не допустит
усиления вентиляции в случае задымления и раздувания возникшего пожара или
блокирования дверей при наличии людей в помещениях.
Таким образом, независимо от конкретного перечня обслуживающих и сервисных
систем интеллектуальность здания складывается из наличия служб, деятельность
которых базируется на информационных технологиях; высокоразвитой трехуровневой
инфраструктуры, включающей физическую телекоммуникационную среду, комплекс
оборудования и централизованную систему управления.
Технологии интеллектуального здания
Интеллектуальное здание предоставляет своим обитателям определенные сервисные
услуги, способно адекватно и оперативно реагировать на любые изменения их
требований и происходящих процессов благодаря высокой управляемости, которая
определяет необходимость взаимосвязи служб и подсистем, особенно в критических и
аварийных ситуациях, на базе полной автоматизации всех процессов. Обязательными
и независящими от назначения здания являются службы электро-, водо- и
теплоснабжения.
Кроме традиционной (общего электроснабжения, как правило, электрической энергии
низкого качества) в комплекс интеллектуального здания входят системы:
- бесперебойного питания высокотехнологичного оборудования;
- автономного гарантированного электроснабжения на основе электрических или
дизельных генераторов;
- технологического заземления;
- интеллектуального освещения;
- контроля и управления основными энергетическими показателями.
В концепции интеллектуального здания заложен единый центр управления
электроснабжением по заранее установленной программе или в зависимости от
сложившейся ситуации на базе микроконтроллеров и датчиков напряжения и тока,
позволяющих в активном режиме определять нагрузку в электросети, качество и
оптимальный расход энергии.
Автоматизированное водоснабжение интеллектуального здания предназначено для
создания нормальных условий жизнедеятельности и централизованного контроля
качественного функционирования всех водопотребляющих систем, включая водяное
пожаротушение, отопление, холодильные агрегаты, централизованное
кондиционирование и пр. Программируемые режимы обеспечивают их эксплуатацию в
особых условиях.
Автоматизированная система теплоснабжения позволяет управлять соответствующим
оборудованием для обеспечения комфортного теплового режима внутри здания,
оптимизировать работу тепловых устройств, таких, как тепловентиляторы,
радиаторы, а также поддерживать необходимую температуру для бесперебойного
функционирования вычислительной и другой техники. Дистанционное измерение
температуры, давления и расхода воды в центральных тепловых пунктах в сочетании
с программным управлением в несколько раз снижает теплопотребление за счет
экономии тепла в ночное время (в офисных системах) и эффективного распределения
в жилищно-коттеджных комплексах.
К традиционным также относятся системы телефонии и телевизионного вещания.
Телефонные системы интеллектуального здания отличаются использованием
многофункциональных внутренних телефонных станций и телефонно-компьютерной
интеграцией. Емкость современных телефонных станций варьируется от нескольких
номеров (для работы дома) до десятков тысяч в условиях крупных офисов.
Современные учрежденческие автоматические телефонные станции (VATC) позволяют не
только экономить средства за счет организации связи с внутренними абонентами без
выхода на городские линии, но и предоставляют большой объем сервисных услуг. К
ним относятся: интеллектуальная обработка вызовов и всех типов речевых,
факсимильных сообщений и электронной почты, а также передача мультимедийных
приложений и данных, интернет- и компьютерная телефония, микросотовая связь.
УАТС функционируют одновременно с оборудованием перспективных видов связи
(спутниковая, радиотелефонная, видеоконференции) и дают возможность
коммутировать пакеты и каналы, поддерживать межсетевое взаимодействие
вычислительных сетей. На базе телефонного сервера создается база
унифицированного обмена сообщениями (unified messaging), позволяющая
организовать почтовую систему голосовых и факсимильных сообщений, электронных
писем с протоколированием внешних и внутренних вызовов и информации об
абонентах. Внутренняя телефонная сеть может иметь шлюз прямого выхода на
международные телефонные линии.
Определенный набор средств приема телевизионных сигналов обеспечивает трансляцию
программ центрального телевидения и распределение их на телевизионные приемники.
Система может быть единой для всего здания или комплекса зданий. С ее помощью,
используя кабельную сеть, можно передавать внутреннюю видеоинформацию, проводить
видеоконференции, передавать служебную информацию и поддерживать передачу
сигналов многоканального телевидения высокой четкости, идущих со спутниковой или
вещательной антенны, а также с внешней линии кабельного приема.
В совокупности с системами охранного телевидения и видеонаблюдения телевизионные
средства интеллектуального здания обеспечивают кабельный видео- и телевизионный
сервис в любом помещении дома или офиса.
Кроме того, в жилищных и офисных комплексах используют:
- локальные вычислительные сети;
- телекоммуникационные системы передачи информации, доступа к глобальной
корпоративной сети или Интернет;
- средства охранной и противопожарной сигнализации;
- системы контроля доступа, оповещения, радиотрансляции, звуковой и световой
сигнализации;
- средства управления оборудованием вентиляции и кондиционирования, контроля
температуры и влажности в помещении;
- системы химического и радиационного контроля, металлодетекции,
рентгено-телевидения и газового анализа.
Это далеко не полный перечень вспомогательного и сервисного оборудования
интеллектуального здания. Иногда он включает до 47 наименований.
Структурированная кабельная система
Современное оборудование структурированных кабельных систем (СКС) позволяет
одновременно использовать специализированные кабельные каналы для разводки
слаботочных информационных сетей и сети электроснабжения. Для этих целей
применяют декоративные металлические короба с сепаратором, разделяющим обе
системы, и заземлением либо пластиковые с внутренним экранированием слаботочных
систем от наводок линий электроснабжения.
На лицевую панель декоративного короба кроме слаботочных выводят розетки
электропитания высокотехнологичного оборудования, например, компьютерного и (при
необходимости) бытового электропитания с целью защиты
информационно-вычислительных приборов от бросков напряжения бытовой техники. При
этом розетки компьютерного электроснабжения могут иметь специфическое
исполнение, исключающее доступ к ним бытовой техники.
Выделенную таким образом сеть электроснабжения высокотехнологичного оборудования
гораздо легче стабилизировать посредством источников бесперебойного питания (UPS)
разной мощности (фазных, этажных, групповых), чем сеть электроснабжения всего
здания, включающую неизбежные нагрузки бытового энергопотребления. Систему
стабилизированного бесперебойного питания в этом случае рассчитывают по
номинальной мощности высокотехнологичного оборудования, что значительно снижает
ее стоимость.
Офисные комплексы интеллектуального здания
В современном офисе технологии интеллектуального здания встречаются значительно
чаще, чем в других обитаемых помещениях. Но далеко не всегда их применяют в
каждой организации. Наличие технологий определено конкретными задачами и
финансовыми возможностями. Системы одной категории имеют различные
функциональные возможности и стоимость, что в конечном итоге влияет на их выбор
и использование. Приведем наиболее распространенные служебные и сервисные
офисные системы.
Комплексная система обеспечения безопасности. В нее входят:
- средства контроля и разграничения доступа на базе электронных носителей
(магнитные карты, электронные и радио-брелки, smart card);
- оборудование охранной сигнализации ограждений емкостного типа, радиолучевой
охраны территории с оптоволоконным или высокочастотным кабелем, ультразвуковыми
датчиками охраны сейфов и специальных помещений;
- устройства противопожарной сигнализации с датчиками регистрации различной
плотности дыма, огня, периодически генерирующие сигналы проверки, различающие
степень опасности и соответствующие нормативным документам Госпожарнадзора;
- система охранного телевидения и обзора состояния территории с автоматическим
обнаружением подвижных объектов, получением изображения в реальном масштабе
времени в момент нарушения рубежа охраны;
- активные и пассивные средства защиты информации, в том числе компьютерной,
контроля телефонных, электрических, вибрационных, акустических, радио- и
телевизионных источников утечки информации;
- систему оповещения и управления эвакуацией людей, включая громкоговорящее
оповещение через специально выделенную сеть с принудительной передачей данных во
все озвучиваемые зоны независимо от состояния звукоизлучателей. Может служить
для трансляции служебных сообщений или радиопрограмм;
- оборудование звуковой и световой сигнализации (звуковая и световая индикация
сигналов тревоги, организация аварийных кнопок);
- система металлодетекции, рентгенотелевидения и газового анализа [выявление
оружия, крупных металлических предметов, взрывных устройств);
- средства химического и радиационного контроля (круглосуточный мониторинг
химического состава воздуха в здании и контроль попадания радиационных веществ в
помещение офиса).
Интегрированная информационная система может состоять из подсистем: активного
оборудования локальной вычислительной сети, оборудования для связи с
территориально удаленными подразделениями, организации служебной видеосвязи и
видеоконференций. Интегрированную информационную систему посредством СКС можно
использовать для телефонной связи и передачи данных по локальной вычислительной
сети в зависимости от конкретной коммутации соединений.
Комплексная система оснащения залов заседаний с подсистемами звукоусиления,
синхронного перевода, конференц-залов, видеопроекции и отображения графической
информации, внутреннего телевидения. Системы конференц-залов, как правило,
взаимодействуют с общей информационной средой здания и в значительной степени
интегрированы между собой.
Система жизнеобеспечения учреждения, состоящая из подсистем диспетчеризации
инженерного оборудования и энергообеспечения.
Системы передачи информации — оборудование обмена информацией и документами с
территориально удаленными подразделениями, другими организациями (факсы,
телексы, телетайпы, системы электронной почты, спутниковые системы связи).
Комплекс средств управления оборудованием вентиляции и кондиционирования для
создания комфортных условий деятельности внутри помещений.
Средства контроля, регистрации и регулировки температурно-влажностных режимов
помещений.
Автоматизированная система лифтового оборудования — управление лифтами в
процессе нормальной деятельности здания по заранее заложенной программе,
исключающей возможность возникновения критических ситуаций (срабатывание
пожарной сигнализации, доставка охраняемого лица и особо ценных грузов,
блокировка нежелательных лиц внутри лифта).
Система электрочасофикации — прием спутниковых сигналов точного времени,
установление и определение единого времени на всей территории офиса, отображение
текущего времени разных часовых поясов, числа, дня недели, месяца, года,
температуры воздуха, уровня радиационного фона, получасовой или часовой бой,
согласование текущего времени офиса с компьютерами и серверами.
Это далеко не полный перечень интеллектуальных систем. Каждая из них может
существовать самостоятельно, однако определению «интеллектуальная» соответствует
та, в которой все подсистемы функционируют в комплексе и которая имеет
централизованный механизм управления всей инфраструктурой здания. Подобное
взаимодействие и единый стиль управления позволяют упростить обслуживание
системы и поднять ее функциональные возможности на качественно новый уровень.
Из вышеизложенного очевидно, что службы видеонаблюдения и охранной сигнализации
взаимодействуют между собой. Взаимосвязаны также службы пожарной сигнализации,
системы оповещения, управления вентиляцией, лифтового оборудования, контроля
доступа, звуковой и световой сигнализации. Это и определяет степень интеллекта
современного офиса.
Интеграцию подсистем интеллектуального комплекса и создание единой платформы
управления учитывают уже на стадии проектирования. Однако желаемое не всегда
удается реализовать. На практике в силу различных организационных и финансовых
проблем. Функционально подобную систему можно наращивать по мере возможности и
необходимости, соблюдая на всех этапах, начиная с самых ранних, принципы
системной интеграции.
Квартирные и коттеджные интеллектуальные комплексы
Отечественный рынок проектных решений интеллектуального здания находится в
стадии формирования. Более динамично развивается жилищное и коттеджное
строительство, где требования удобства, надежности и комфорта обуславливают
дополнительное вложение средств уже на стадии строительства.
Сегодня наибольшее распространение получили интегрированные интеллектуальные
системы безопасности и связи для жилых зданий, а также различные телевизионные
системы. Речь здесь идет не о привычном кабеле, а об интеллектуальных системах
типа интерактивного телевидения. Кроме того, в жилых домах реальны такие услуги,
как видео по запросу Интеграция систем телевидения и безопасности позволит при
сигнале домофона получать на телевизоре изображение с установленной на нем
видеокамеры. Другой вариант— возможность вызова на телевизионный экран
изображения с видеокамеры наружного наблюдения.
Для жилых домов и индивидуальных коттеджей уже проектируются специализированные
сервисные системы, включающие:
- технологии компьютерных сетей, систем домашней безопасности, автоматизации и
бытовых развлечений;
- средства видеонаблюдения за холлом, подъездом, гаражом, видеонадзора за
детьми, домофоны и системы локальных видеоконференций;
- управление освещением из любого помещения;
- сетевые порты в каждой комнате для подключения аудио- и видеотехники [домашний
театр, совместно используемые видеомагнитофоны, стереозвук] в любом месте дома;
- модуляцию каналов с просмотром на экране телевизора или компьютера территории
перед входной дверью и возможностью играть в компьютерные игры с использованием
экрана телевизора и беспроводного джойстика;
- домашнюю локальную вычислительную сеть;
- высокоскоростные средства подключения к Интернету;
- интерфейсы к таким широкополосным приложениям, как домашние банковские
расчеты, видеоконференц-связь, видеосервис по запросу, цифровое и спутниковое
телевидение;
- управление автоматикой (двери, ворота, рольставни, окна, шторы, жалюзи),
поливку газонов, наполнение бассейнов;
- программное управление микроклиматом и освещением с учетом времени суток,
температурного контроля, наличия людей в помещениях;
- поддержку систем управления бытовой техникой и домашней электроникой на
расстоянии — через Интернет и мобильную связь.
Для предоставления подобных услуг используют оборудование бесперебойного питания
и гарантированного электроснабжения на базе дизель-генератора, серверы
управления, датчики температуры, влажности, освещенности, цифровые датчики
потребляемого тока, охранные и пожарные.
Трудно представить такое обилие разнообразных комплексов, не объединенных общей
кабельной структурой (хотя бы с точки зрения домашней эстетики) и единой
системой управления, позволяющей экономить тепло, воду, электричество и
контролирующей выполнение сервисных функций разнородными системами.
Таким образом, в домашних комплексах интеллектуальных систем присутствуют все
составляющие интеллектуального здания:
- информационные технологии;
- единая коммуникационная среда;
- набор оборудования;
- централизованная система управления.
Следовательно, проектирование и внедрение подобных комплексов необходимо
осуществлять на основе системных технологий интеллектуального здания.
Проблемы построения интеллектуального здания
На возможность создания интеллектуального здания и уровень его интеллекта часто
влияют финансовые проблемы. Правильный подход к определению и анализу
соотношения предстоящих затрат с последующей их окупаемостью является решающим
для принятия решения о размещении в доме или офисе комплекса интеллектуальных
систем.
Представление строительства интеллектуального здания как дорогостоящего процесса
не всегда соответствует действительности. Анализ вложений на его проектирование
по разным оценкам составляет от 12 до 15 % от общей стоимости работ (для
обычного здания — 6-7 %). Но при этом в действие вступают другие факторы.
Руководство интеллектуальным зданием осуществляется из единого центра, что
сокращает количество систем управления инженерным оборудованием и приводит к
снижению совокупных затрат в среднем на 12-13 %. Одна только интеграция всех
слаботочных систем и систем электроснабжения в единую кабельную структуру дает
экономию средств в среднем около 20 %. Итоговая сумма будет существенно меньше
результата сложения стоимости отдельных инженерных систем обычного здания и их
объединения. При строительстве жилищных комплексов и коттеджных поселков эта
разница сократится еще больше.
По данным американской фирмы «Andover Controls», общие затраты на установку
систем контроля, управления и обслуживания при строительстве здания бизнес-офиса
составляют около 4 %. Соответствие технологий систем контроля и управления
уровню единых стандартов и массового производства значительно снижает их цену.
В процессе эксплуатации здания применение интеллектуальных технологий позволяет
значительно уменьшить расходы на обслуживание (до 30 %], упростить его
технически, сократить потребление электроэнергии (на 40 %) и тепла (в два раза),
увеличить срок службы оборудования, пересмотреть требования к последующей
реконструкции.
Проектирование интеллектуального здания оптимизирует следующие строительные и
эксплуатационные параметры:
- на стадии строительства — финансовую выгоду, сокращение сроков, надежность;
- на стадии эксплуатации — снижение стоимости, надежность и удобство
эксплуатации, адаптивность, охрана окружающей среды;
- как объект инвестиций — востребованность на рынке, возврат вложений, рыночная
стоимость.
Офисное и жилищно-коттеджное строительство с учетом постоянно возрастающих
требований к обеспечению, управлению и эксплуатации в перспективе приведет к
разработке проектных решений интеллектуального здания, позволяющих значительно
экономить средства при его эксплуатации.
Обустройство & Ремонт
Леонид Святченко, исполнительный директор 000 «Пэрити», кандидат технических
наук
|
