Системы безопасности и жизнеобеспечения интеллектуальных объектов

Главная - Статьи - Умный дом - Системы безопасности и жизнеобеспечения интеллектуальных объектов

Системы безопасности и жизнеобеспечения интеллектуальных объектов

Сегодня идут жаркие споры вокруг концепции интеллектуального здания. Хотя сам термин уже утвердился в лексиконе отечественных специалистов, до сих пор, к сожалению, в него вкладывают разный смысл – умный дом, интеллектуальное здание, интегрированная система жизнеобеспечения и т.п. Однако в более широком смысле было бы правильно говорить о концепции “интеллектуального объекта”, под которым можно понимать квартиру, этаж, офис, жилой дом, производственное здание и т.д. Типовая структура системы безопасности и жизнеобеспечения такого объекта имеет вид, приведенный на рис.1. Но в зависимости от уровня автоматизации, интеграции и интеллектуализации многие виды интеллектуальных объектов имеют свои особенности построения систем безопасности и жизнеобеспечения. Рассмотрим их более подробно.

Интегрированные системы безопасности и жизнеобеспечения
Под этим термином понимают совокупность технических подсистем, объединенных по организационному, информационному, программному и эксплуатационному принципам. Как правило, интегрированные системы безопасности и жизнеобеспечения включают в себя подсистемы охранной и пожарной сигнализации, видеонаблюдения, управления доступом, оповещения, автоматизации инженерных служб, жизнеобеспечения и др. Основное их приложение — построение комплексных систем безопасности и жизнеобеспечения крупных и средних объектов: банков, предприятий, офисов.

Все подсистемы собраны в единый функциональный программно-аппаратный комплекс. Интеллектуальную основу интегрированной системы обычно составляет локальная вычислительная сеть с архитектурой клиент–сервер, обеспечивающая взаимодействие системы с единой базой данных. Центральное ядро системы образовано мощным компьютером – выделенным сервером базы данных, обрабатывающим запросы автоматизированных рабочих мест (АРМ) на базе персональных компьютеров, которые оснащены специальным программным обеспечением.
Одна из отечественных интегрированных систем безопасности и жизнеобеспечения реализована на основе интегрированной системы безопасности “Орион”, структурная схема которой приведена на рис.2. Основной структурный элемент системы “Орион” – автоматизированное рабочее место – предназначено для организации системы, которая включает в себя подсистемы охранной, пожарной и аварийной сигнализации, контроля доступа, видеонаблюдения, оповещения, пожаротушения и другие подсистемы в соответствии с решаемыми задачами. Функции АРМ: централизованное и автоматизированное взятие зон и разделов на охрану и снятие их с охраны; отображение состояний зон и разделов на планах помещений; централизованный и распределительный контроль доступа; управление автоматизированными устройствами; многоступенчатая обработка сигналов тревоги; поддержка дополнительных сетевых постов охраны; выдача речевых сообщений при возникновении тревожных ситуаций; организация новых подсистем обеспечения безопасности.

Аппаратное обеспечение реализуется на основе приборов “Сигнал-20”, “Сигнал-20П”, “С2000-4”, “С2000-СП1”, “С2000-К”, “С2000-КДЛ”, “С2000-ИТ”. Программное обеспечение содержит оперативную задачу, администратор базы данных, генератор отчетов, средства администрирования и обслуживания.

   
Основные технические характеристики системы “Орион”:
Число шлейфов и разделов подсистем 2000
Число подключаемых приборов 127
Длина линии интерфейса RS-485 4000
Операционная система русская версия Windows 95/98/NT
Требования к компьютеру Pentium 150/RAM32MB/HDD1GB/SVGA15”

На российском рынке технических средств безопасности сегодня представлено множество интегрированных систем, и выбор оптимального варианта достаточно сложен. Поэтому для объективного сравнительного анализа целесообразно сопоставить стоимостные характеристики некоторых интегрированных систем безопасности (табл.1).
Данные табл.1 позволяют сделать вывод, что для решения одинаковых задач оптимальна система “Орион”, чья стоимость в 2–4 раза ниже средней.

Системы безопасности и жизнеобеспечения для интеллектуального здания
Анализ развития систем безопасности, жизнеобеспечения и связи показывает, что оно идет по пути тотальной интеграции. Логический итог интегрального подхода* – создание адаптивных интегральных, или интеллектуальных, систем управления объектами, высокая эффективность которых достигается максимально возможным уровнем интеграции устройств микроэлектроники, кибернетики, связи и использованием методов искусственного интеллекта. Современные системы безопасности и жизнеобеспечения для интеллектуального здания должны содержать:

  • интеллектуальные системы безопасности;
  • интегрированные базы знаний;
  • интегральные глобальные и локальные сети связи.


Примером практической реализации системы безопасности и жизнеобеспечения интеллектуального здания может служить система автоматизированного контроля и управления жизнеобеспечением и безопасностью зданий CBAS корпорации Computrols (США) (рис.3), которая предназначена для решения следующих задач:

  • повышение уровня безопасности человека и его имущества;
  • обеспечение максимального комфорта и долголетия здания;
  • эффективное и экономичное потребление энергоресурсов;
  • снижение затрат на эксплуатацию здания, минимизация расходов как на содержание, так и на обслуживание системы.

Основные особенности системы CBAS – простота проектирования и установки; удобство обслуживания; возможность корректировки и расширения; открытость (полное использование возможностей системы, новые алгоритмы работы, добавление новых точек контроля и управления); функционирование без существенной зависимости от структуры построения здания, общей протяженности коммуникаций и длины отдельных лучей системы; возможность интегрирования систем, необходимых для жизнеобеспечения зданий и осуществления контроля и управления зданием или группы зданий с одного диспетчерского пункта; создание интуитивного интерфейса программного обеспечения.

Таблица 2. Особенности и характеристики контроллеров системы CBAS
Контроллер Особенности Характеристики
Контроллер 32 точки конфигурируются как бинарные или аналоговые входы/выходы Бинарные выходы 24 В, 50 мА. Аналоговые выходы 0–10 В,
управления DDC3 с помощью перемычек. Проверка на обрыв и заземление 20 мА (могут программироваться как бинарные 10 В).
Контроллер управления 30 точек конфигурируются как бинарные или аналоговые входы/выходы
DDC2 с помощью перемычек; 20 бинарных выходов; 10 аналоговых выходов; То же
Контроллер Компактный контроллер для управления VAV-боксами и другим оборудованием;  
управления VAV3 6 точек программируются как бинарные входы/выходы; один аналоговый выход; –– // ––
Контроллер 32 точки конфигурируются как бинарные входы или выходы Бинарные выходы 24 В, 50 мА.
управления С2 с помощью перемычек Бинарные входы — сухие контакты
Контроллер пожарной Устанавливается в блок расширения (до шести в блоке); До 200 единиц оборудования на луч. 100 датчиков.
сигнализации Fire 1 подключается к адресному аналоговому оборудованию 100 входных или выходных модулей. Самодиагностирование
Контроллер охранной 27 точек программируются как входы или выходы с помощью перемычек. Бинарные выходы 24 В, 50 мА.
сигнализации SC1 Проверка линии на обрыв и заземление Бинарные входы — сухие контакты
Контроллер подсистемы Предназначен для контроля доступа одной двери. Возможно подключение Память на 2000 событий в автономном режиме. Один вход
контроля доступа считывателей Weigand, кодонаборного устройства, кнопки выхода, для кодонаборного устройства. Один вход для считывателя
АС1/АС2 дверного контакта, дверного замка карточек. Один бинарный выход — реле до 250 В, 5 А.

Система CBAS содержит программное и аппаратное обеспечение производства корпорации Computrols, а также других производителей. Программные средства системы обеспечивают интеграцию всех систем здания и дистанционный контроль и управление; подключение системы замкнутого телевидения и телефонизации; поддержку протоколов обмена информацией других фирм; контроль доступа с помощью индивидуальных паролей, причем функции и порядок доступа пользователей к системе могут быть разграничены как вертикально, так и горизонтально; автонастройку регуляторов; оптимизацию включения/выключения оборудования с минимизацией времени выхода на заданные режимы; подсчет времени работы оборудования и чередование оборудования в зависимости от наработки; сброс пиковых нагрузок с помощью задержек при включении и цикличной работы оборудования; автоматический рестарт оборудования при “просадках” напряжения; электронную почту для пользователей системы; разделение тревог в системе по описанным приоритетам; самодиагностирование и предоставление отчетов; графический и текстовой интерфейсы; возможность дозвона в систему по телефонной сети и управления узлами системы по телефону; создание Интранет, CBAS Web-сервера и Web-сайтов здания; управление системами здания через Интранет и/или Интернет при достаточном уровне доступа и др. Для программирования контроллеров и создания алгоритмов работы систем жизнеобеспечения и безопасности здания не требуется знания специального компьютерного языка. Различные меню выбора действий освобождают оператора системы от необходимости запоминания кодов и номерных обозначений. Алгоритмы контроля системы могут использовать простые выражения на английском или русском языке.

Таблица 3. Объекты, оборудованные системами CBAS в городе Москве
Наименование объекта Адрес объекта Уровень автоматизации
“Парк Плейс”, Москва, Ленинский Автоматизация отопления, кондициониро-
Москва проспект, 113/1 вания, вентиляции, освещения, пожаро-
“Дукат Плейс II” Москва, ул. Гашека, 7 То же
Новинский Сад Москва, Большая –– // ––
Жилой комплекс Москва, Автоматизация отопления, вентиляции,
“Газпром” ул. Наметкина, 82 освещения, кондиционирования
ПК “Гостиный Москва, То же
Двор” ул. Ильинка, 4

Аппаратное обеспечение системы CBAS содержит ряд контроллеров фирмы Computrols, причем для каждой подсистемы разработаны свои контроллеры, в наибольшей степени учитывающие особенности подсистемы. Общие для всех контроллеров свойства состоят в возможности работы как в сетевом, так и в автономном режимах, а также в наличии микропроцессора 386 серии в каждом контроллере, энергонезависимой флэш-памяти и постоянного ОЗУ, средств самодиагностирования, локального порта для подключения ручного программатора, защиты от высокого напряжения, цифровых дисков для простоты выставления адреса и др. Система обладает модульной конструкцией с отсоединяющейся терминальной колодкой, работает при температурах от 0 до 45оС при 95% влажности. Основные характеристики контроллеров системы CBAS приведены в табл.2.
Сегодня система CBAS достаточно активно используется при строительстве новых и реставрации старых объектов (табл.3).

Перспективные технологии автоматизации разумного дома
Совершенно очевидно, что эффективность систем безопасности и жизнеобеспечения напрямую зависит от уровня их автоматизации. Автоматизацию дома осуществляет сеть, представляющая собой результат слияния различных технологий и реализации новых стандартов на коммуникационные системы, средства взаимодействия и проводку в помещениях. При этом в понятие домашней автоматизированной сети входит также инфраструктура проводки и коммуникационных средств.

Таблица 4. Новые сетевые технологии для автоматизации разумного дома
Платформа или технология Разработчик Протокол связи Коммутационная среда Дальность трансивера, м Элементная база Особенности Реализация
LonWorks Echelon LonTalk (открытый Сеть питания, 25 ИС семейства Открытая платформа, Merloni Elettrodomes-
Домашняя Рабочая группа фирм- Открытый протокол ВЧ-канал с полосой 2,4 ГГц, 50 Комплект Позволяет включать Первая опытная сеть
радиосеть производителей домаш- коллективного бес- шумоподобный сигнал специализи- в сеть телефоны HomeRF была
HomeRF них ВЧ-систем (Home проводного доступа с “прыгающей” частотой, рованных ИС DECT-стандарта показана на форуме
Домашняя Общество организаций Спецификация Проводной канал с полосой Семейство ИС В основе платформы На рынок вышли
проводная проводных сетей Home Run фирмы 2,45 ГГц, скорость передачи HomePNA – технология сетевые средства
сеть HomePNA (Home Tut Systems 1 Мбит/с. Новое семейство Ethernet. Организует серии AnyPoint (Intel)
HomePNA Phoneline Networking ИС HomePNA 2.0 позволит дополнительную связь и HomeLine (Farallon)
Технология Группа приверженцев Поддерживает ВЧ-канал с полосой 2,45 ГГц, 0,1–100 Семейство ИС. Поддерживает канал На выставке
связи технологии Bluetooth протоколы сигнал с “прыгающей” В дальнейшем одновременной COMDEX’ 99 Ericsson
Bluetooth (Bluetooth Special GSM-стандарта частотой (1600 скачков/с), все устройства асинхронной передачи представила головной

До последнего времени технологии домашних сетей развивались достаточно стихийно. Однако сегодня формируется разумный набор стандартов, чему безусловно способствовало появление в 1998 году целого ряда новых сетевых технологий, таких как HomeRF, LonWorks, HomePNA и Bluetooth, которые начали теснить CEBus-технологию, считающуюся до этого перспективной (табл.4).
Анализ развития сетевых технологий показывает, что до настоящего времени основным сдерживающим его фактором была их высокая стоимость. Однако высокая эффективность и оптимальная стоимость технологии Bluetooth позволяет надеяться на быстрое ее внедрение в системы автоматизации дома. Так, на фирме VLSI уже разработан комплект матричного кристалла с отдельной флэш-памятью и радиомодулем стоимостью 20 долл. В ближайшее время планируется объединение всех устройств в одном кристалле стоимостью всего 5 долл.

В качестве примера практической реализации технологии разумного дома рассмотрим современную систему Continuum фирмы Andover Controls, активно используемую для построения АСУ зданиями (рис.4). Ее архитектура ориентирована на повышение надежности и производительности АСУ здания и представляет собой двухуровневую распределенную систему микропроцессорных контроллеров, связанных друг с другом последовательными каналами связи и работающих в автономном режиме. Контроллеры верхнего уровня подключаются к локальной сети Ethernet (10 Мбит/с) по протоколу TCP/IP и обеспечивают подсоединение исполнительных контроллеров, управляющих оконечным оборудованием. Контроллеры позволяют подключать оборудование сторонних производителей по протоколам Echelon LONTalk, EIB, BACnet, Tanknet. Программа управления Continuum Cyberstation работает под управлением Windows NT 4.0 и поддерживает все открытые стандарты Microsoft: OLE, ODBC, COM, DCOM. Отличительные свойства системы:
 

  • интеграция различных систем на базе одного графического интерфейса — программы Cyberstation;
     
  • обмен данными между объединенными системами;
     
  • полная интеграция элементов управления в объединенных системах;
     
  • расширение любой системы;
     
  • просмотр полной инсталляции на рабочих станциях;
     
  • универсальность контроллера Continuum.

    Эти свойства системы Continuum определяют такие ее достоинства, как обеспечение глобального управления; упрощенная работа администратора системы; единый графический интерфейс пользователя, упрощающий и удешевляющий обслуживание; наглядное представление всех данных на одном экране рабочей станции; общая база данных для полносетевой системы; оптимизация управления энергией.

    Основные характеристики системы:  
    Память программ пользователя 8 Мбит
    Постоянная память программ 4 Мбит
    Сетевые контроллеры 4 000 000
    Подключаемые модули (на один сетевой контроллер) 32
    Исполнительные контроллеры (на один сетевой контроллер) 254
    Коммуникационные порты:
    RS-485/RS-232C 4
    Ethernet 10Мбит/с 1
    Входы контроллеров:
    цифровой вкл/выкл
    аналоговый 0–10 В, 0–20 мА
    счетчик 4 Гц
    термистор есть
    Выходы контроллеров:
    цифровой вкл/выкл, 6 А/230 В
    аналоговый 0–10 В, 0–20 мА
    ШИМ 0,1 с
    Время работы от батарей:
    с оконечными каскадами - 90 мин
    поддержка процессора и памяти - 72 ч
    поддержка памяти......... 10 лет

    Сравнивая реальное положение дел и приведенные требования к системам безопасности и жизнеобеспечения для интеллектуального здания, можно сделать вывод, что в России еще не реализованы интеллектуальные системы безопасности высокого уровня интеграции. Однако можно надеяться, что в ближайшее время адаптивные системы безопасности для интеллектуальных объектов перейдут из разряда виртуальных в реальные. Сегодня для этого существуют все предпосылки, в том числе необходимые технические средства и услуги.



    Автор: Журнал "Электроника"
    Источник: http://www.electronics.ru/showArticle.phtml?id=4553420



  • Справочник по внедрению интеллектуальных систем 2005-2006.

    Яндекс цитирования Rambler's Top100
    Сайт управляется системой uCoz