Об интеллектуальных зданиях (ИЗ) в последнее время очень много говорят, этой популярной теме посвящено множество конференций и статей в самых разных изданиях. Многочисленные компании декларируют, что строят ИЗ или оснащают интеллектом уже построенные здания. Но зачастую то, что подавляющее большинство фирм называют ИЗ, весьма и весьма далеко от настоящего интеллекта, даже интеллекта машинного. Создание по-настоящему интеллектуальной системы всегда сопряжено со значительными затратами и долгой, тщательной подготовкой. Можно по пальцам пересчитать компании, которые по-настоящему серьезно занимаются интеллектуализацией зданий и вкладывают в это направление значительные ресурсы. Среди них компания "Армо-Групп" (http://www.armo.ru), которая недавно открыла первый в России центр моделирования и интеграции систем интеллектуального здания (далее — просто Центр). В результате беседы с техническим директором "Армо-Групп" Андреем Абрамовым в помещении Центра и родилась эта статья.
Сценарии и реалии
В последние годы специалисты "АРМО-Групп" выполнили два крупных проекта создания комплексных систем управления зданиями (Building Management System, BMS) — для комплекса "Царев сад" на Софийской набережной (84 тыс. кв. м) и дома № 41-43 на Большой Спасской (53 тыс. кв. м). Качественно построенная BMS после окончания строительства может значительно повысить интеллектуальность здания и сделать работу его обитателей максимально эффективной, безопасной и комфортной, экономя при этом значительные суммы в процессе эксплуатации.
Практика показала, что для наглядной демонстрации возможностей системы BMS лучше всего реализовать избыточную модель будущего ИЗ, построенного на реальных компонентах здания или их программно-аппаратных имитаторах, и ознакомить клиента с этой моделью, чтобы он выбрал те функции и подсистемы, которые реально ему нужны. Такой подход позволяет отработать различные сценарии действий для экстремальных и аварийных ситуаций, могущих возникнуть в процессе эксплуатации здания, а также проверить на совместимость различные подсистемы ИЗ. По образному выражению Андрея Абрамова, основа интеллектуального здания — это «интеграция + сценарии». Построение ИЗ начинается с установки и интеграции различных систем — видеонаблюдения, контроля доступа, охранной и пожарной сигнализаций, инженерной автоматики, вентиляции, кондиционирования и других. Параллельно идет отладка сценариев поведения и взаимодействия этих систем в штатных и нештатных ситуациях.
Есть сценарии приятные — сотрудник приходит на работу, регистрируется с помощью идентификационной дистанционной магнитной (Proximity) или микропроцессорной карточки в системе контроля доступа и учета рабочего времени; охранники на экране монитора системы видеонаблюдения сверяют фото, автоматически извлеченное из корпоративной базы данных, с лицом реального обладателя карточки, подтверждают его идентичность; по пути следования и в кабинете сотрудника включается свет, начинает работать кондиционер, устанавливается необходимый температурный режим и и отключается охранная сигнализация. Можно добавить и другие приятные мелочи, которые максимально приблизят начало непосредственной работы и создадут привычную и комфортную обстановку. Такой сценарий можно "довести до ума" и в процессе реальной эксплуатации здания. Все зависит от возможностей используемой BMS и глубины интеграции.
Но в первую очередь необходимо продумать неприятные, тревожные сценарии. Пожар, затопление, нападение, срочная эвакуация — полностью отработать такие ситуации на реальном здании в принципе нельзя. Более того, может быть, за все время существования здания такие ситуации ни разу и не реализуются, но предусмотреть их и как-то проверить работоспособность соответствующих сценариев необходимо. Если в уже эксплуатируемом офисе попробовать несколько раз отработать пожарную тревогу в полном объеме: оповещение, лифты, дымоудаление, подпор воздуха, отключение энергии и т.д., это, скорее всего, приведет к неоправданным затратам рабочего времени и нервных клеток персонала. То же самое и с электрикой: хотя бы просто заставить сработать защиту электропитания, устроить пробное короткое замыкание в реальных условиях — процедура не только нетривиальная, но и чрезвычайно опасная. Но если у клиента нет уверенности в адекватной работе интеллектуальных систем здания в критических ситуациях, то все достоинства интеллектуальной системы будут сведены на нет...
Одна из основных функций охранной системы — работать в интерактивном режиме при возникновении экстремальной ситуации и подсказывать персоналу, как развиваются события, какие действия уже выполнены, что еще предстоит сделать и какие команды подать. Более того, вся информация о процессе протоколируется, в базу видеоданных записываются даже действия конкретных сотрудников.
После нескольких виртуальных "учений" на модели будущей системы, проведенных в Центре с участием заказчика, сценарий обработки тревожных ситуаций, равно как и набор используемого оборудования, нередко существенно меняется. Заметим, что в современных BMS можно предусмотреть модули, которые определяли бы степень эффективности находящегося на рабочем месте охранника или диспетчера с помощью предложенных им несложных проверочных тестов. Если сотрудник показал неудовлетворительные результаты (либо вообще заснул или потерял сознание), система посылает сигнал на более высокий уровень управления. Если и здесь нет должной реакции, сигнал оповещения поступает к начальнику соответствующей службы — например, с помощью SMS-сообщения на его мобильный телефон.
Наибольшая эффективность достигается, если начать взаимодействие с заказчиком еще до проектирования, на стадии разработки концепции ИЗ. Если здание изначально не задумывалось как интеллектуальное, то потом сделать его таковым оказывается гораздо сложнее, да и намного дороже. На стадии проектирования можно многое изменить, рассмотреть альтернативные решения, но если заказчик придет к интегратору с готовым стандартным проектом и попросит «начинить его интеллектом», то довольно часто первоначальный вариант приходится перерабатывать на 70%, а проект крупного здания, как правило, весьма недешевый.
Составляющие интеллекта
Почему-то распространено ошибочное мнение, что информацию "полевого" уровня (field level), поступающую от датчиков и контроллеров различных систем, можно непосредственно передать на компьютеры с помощью кабельной системы и там уже все обработать. Более того, некоторые считают, что BMS, интегрированная система управления зданием, не нужна, поскольку контроллеры и так управляют всеми процессами.
На самом деле такое решение возможно только в небольших зданиях. Информационный поток, поступающий с полевого уровня здания размером более 20 тыс. кв. м, уже нуждается в серьезной обработке. Тут необходимы дополнительные специализированные вычислительные мощности — сетевые процессоры. "Армо-Групп" предлагает в составе своих решений процессоры NCM компании Johnson Controls International (JCI), каждый из которых рассчитан на 1600 информационных точек. В 32-этажном здании на Большой Спасской, например, таких процессоров будет установлено несколько десятков, а вместе эти NCM, соединенные друг с другом по протоколу BacNet, образуют суперкомпьютер с параллельной отказоустойчивой архитектурой. Кстати, четыре серых "ящика" NCM по вычислительной мощности примерно эквивалентны серверу Hewlett-Packard LH4. Такой распределенный "мозг" очень трудно вывести из строя целиком, поскольку при повреждении линий выходит из строя только один сегмент, а остальная система продолжает функционировать. Обычные компьютеры и серверы при этом используются как средство отображения, визуализации и длительного хранения информации. Но даже разработка только компьютерных систем верхнего уровня — тоже весьма непростое дело, и в этой области существует не так много комплексных решений.
И, наконец, о ценах
Затраты на интеллект увеличивают расходы на 20 — 30 долл./кв. м и составляют 5—8% от общей стоимости строительства здания. Однако системы ИЗ позволяют экономить 5—7% на эксплутационных расходах и к пятому году эксплуатации полностью окупаются. Кроме того, они позволяют избежать дорогостоящих внеплановых ремонтов и значительно повышают комфорт обитателей ИЗ.
Представьте себе в магазине два одинаковых дорогих автомобиля, но один из них стоит на 5% дешевле, так как в нем отсутствует панель приборов. Станет ли здравомыслящий человек покупать такой автомобиль? Когда все нормально работает, особенно в пути, вряд ли у вас возникнет желание проверить уровень масла или работу каких-нибудь других систем. Так же получается и с нормально работающей инженерной системой здания. Но вот один из узлов начал работать с повышенной нагрузкой. Пока вы — без специального сигнала оповещения — это обнаружите, может пройти много времени, и узел к тому моменту может выйти из строя или потребовать серьезного и дорогого ремонта.
Скажем, начался перегрев подшипника чиллера (холодильной машины). Конечно, при наличии времени и умения можно перебрать параметры на панели локального управления и определить неисправность. Но трудно поверить, что в реальности весьма немногочисленный и не обремененный лишними знаниями персонал службы эксплуатации здания будет это делать. Да и находится чиллер, как правило, в подвале, удаленном от рабочих мест персонала.
Поэтому одна из основных задач систем ИЗ — не только правильно реагировать на аварийные или нештатные ситуации, но и своевременно предотвращать их, а также прогнозировать возможность их возникновения и планировать вероятный последующий ремонт.
Моделирование и отладка всех систем в "Армо-Групп", в свою очередь, позволит заказчику, как утверждают специалисты Центра, сэкономить еще до 10% на этапе монтажных и пусконаладочных работ, а также избежать принципиальных ошибок в выборе оборудования для начинки ИЗ. Общая стоимость оборудования, установленного в Центре на данный момент, превышает 200 тыс. долл.
Центр моделирования и интеграции систем ИЗЦентр создан в компании "Армо-Групп" с целью проведения работ по интеграции, наладке и запуску всех системных компонентов интеллектуального здания. Здесь отрабатываются сценарии поведения систем в нестандартных и тревожных ситуациях на объекте. Главная подсистема ИЗ, установленная и интегрированная в единый комплекс в Центре, — BMS (система управления зданием) на базе платформы Metasys производства Johnson Controls (http://www.johnsoncontrols.com). Эта система представляет собой по сути мозг ИЗ. Основу платформы Metasys образуют сетевые процессоры NCM, связывающие в единую распределенную архитектуру все системы здания. Информация о работе систем здания поступает к NCM от полевых контроллеров (функциональных систем) и от интеграторов типа Metasys Integrator. Интеграторы передают информацию о работе систем с локальной автоматикой, таких, как интегрированные системы безопасности, лифты, ИБП и холодильные установки. Сигналы от полевых контроллеров и интеграторов поступают в NCM по сетям LonWork. Сетевые процессоры образуют параллельную распределенную архитектуру, что существенно повышает надежность работы BMS. Архивация данных, а также визуализация управления и механизм ручного вмешательства в управление зданием реализуются с помощью сервера LH-4 фирмы Hewlett-Packard с RAID-массивом 5-го уровня и автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов, в качестве которых используются рабочие станции Vectra VL400 HP. Сетевые процессоры NСM и серверы связываются с рабочими станциями по протоколу Ethernet/BacNet, что позволяет дистанционно контролировать системы ИЗ. В BMS установлена последняя версия программного обеспечения Metasys M5 фирмы Johnson Controls. Один NCM Metasys обрабатывает информацию с 1600 точек, а всего в центре установлено 18 таких процессоров. Для объединения компонентов в интеллектуальную систему "Армо-Групп" обычно использует СКС Nexans и ITT Cannon, коммутаторы Avaya Cajun и серверы Hewlett-Packard. Здесь, как и в прочих видах систем, могут применяться другие компоненты и продукты по желанию заказчика. Следующий компонент ИЗ — интегрированная система безопасности профессионального класса iSecurePro компании Simplex (http://www.simplexnet.ru), предназначенная для крупных и ответственных объектов. Эта система позволяет управлять из единого центра работой систем охранно-тревожной и пожарной сигнализации, голосового оповещения о пожаре, видеонаблюдения и контроля доступа. Охранно-тревожная сигнализация и система контроля доступа построена на базе интеллектуальных контроллеров ISC (Intelligent Simplex Controls). Система видеонаблюдения рассчитана на 160 каналов с разрешением в 500 твл. В нее входят цветные камеры, в том числе высокоскоростные поворотные купола серии SpeedDome Ultra, и матричный коммутатор Sensormatic AD 1024. Система цифровой записи построена на цифровых мультиплексорах Calibur DVMR фирмы Kalatel (http://www.kalatel.com) с дисковым массивом емкостью 160 Гбайт. Мультиплексоры подключены к сети Ethernet, что позволяет просматривать фрагменты видеозаписи на мониторе удаленного компьютера. Противопожарная система Simplex 4120 на базе панелей емкостью 1000 точек (датчиков и исполнительных устройств) содержит:
Следующий компонент ИЗ — система вентиляции и кондиционирования. В Центре смоделированы полный центральный кондиционер с рекуперацией воздуха и система четырехтрубных фанкоилов, дающая возможность моделировать любые климатические режимы в соответствии с привычками клиентов, а также в зависимости от времени суток, дня недели, времени года. В ИЗ также входит система электроснабжения и освещения. Она включает оборудование всех систем энергоснабжения, начиная от трансформаторной подстанции и ИБП и кончая автоматами этажных щитов и комнатным освещением. Благодаря этому оборудованию можно моделировать любые сценарии, от аварийных до комфортных. Часть оборудования, по словам представителей компаний APC и Schneider Electric, впервые поставляется в Россию. Все применяемое оборудование работает по цифровым протоколам передачи данных. И, наконец, важную роль в оборудовании Центра играют лифты. Здесь смонтированы контроллеры и установлен программный эмулятор работы лифтов фирмы OTIS для 32-этажного здания. На них отрабатываются сценарии различных, в том числе и аварийных, режимов работы. |
