Управление инженерными системами

Современные инженерные системы разрабатываются на базе последних достижений науки и техники и, исходя из этого, являются достаточно сложными и должны учитывать, помимо пожеланий Заказчика, разнообразные требования к зданиям и сооружениям, ландшафтному дизайну и т.д. Процесс их создания является многоступенчатым и проходит ряд этапов, начиная с общего замысла и заканчивая сдачей в эксплуатацию. В нем принимают участие, помимо специалистов - разработчиков и монтажников, также Заказчик и различные подрядные организации, выполняющие работы по строительству, дизайну, внутренней отделке жилья и т.д.

Очевидно, что все участники процесса создания инженерных систем должны знать сущность всех этапов создания и свою роль в их реализации. Так, Заказчику интересен, прежде всего, учет его пожеланий, а также сроки создания систем. Строительным организациям необходима согласованность инженерных решений с особенностями возводимых ими объектов, а также сроков монтажа оборудования с общими сроками строительства. Дизайнерским бюро требуется учет требований по планировке помещений и внутреннему интерьеру при размещении инженерных коммуникаций и устройств.

Исходя из этого, главной задачей в нашей работе должен быть комплексный подход по созданию современных инженерных систем. Комплексность заключается в четкой организации всего цикла производственного процесса, включающего следующие этапы:

• проведение экспертиз, необходимых для создания инженерных систем на объектах;
• подготовка и согласование с Заказчиком Технического задания на инженерные системы;
• проектирование инженерных систем и согласование проектных решений с органами государственного надзора, строителями, архитекторами и дизайнерами;
• подготовка и согласование планов по финансированию и монтажу инженерных систем;
• поставка оборудования и материалов инженерных систем;
• монтаж и сдача инженерных систем в эксплуатаци;
• гарантийное и послегарантийное обслуживание функционирующих инженерных систем;
• обучение персонала Заказчика правилам эксплуатации установленного оборудования.

Особо отметим, необходимость четкого планирования всего процесса создания современных инженерных систем. При этом планируется как процесс создания самих систем Исполнителем, так и процесс финансирования работ, оборудования и материалов Заказчиком.

Планирование должно включать в себя:

• создание сетевого план-графика с расчетом необходимых ресурсов и возможных сроков окончания работ;
• согласование плана с Заказчиком и подрядными организациями;
• контроль выполнения плана с составлением отчетов и внесением корректировок;
• отчет о выполнении плана.

Результаты выполнения планов анализируются, с целью учета, реальных особенностей процесса создания инженерной системы в последующем планировании.

При планировании работ по сервисному обслуживанию составляется перечень выполняемых работ и календарный план их выполнения, которые согласовываются с Заказчиком при заключении соответствующего договора.

Основные инженерные системы «Современного Дома»

В рамках комплексного подхода можно определить перечень основных инженерных систем «Современного Дома»:

• электропитание и освещение;
• котельные и бойлерные;
• отопление радиаторами, «теплыми полами» или воздухом;
• водоснабжение, анти-протечка и очистка воды;
• вентиляция и кондиционирование;
• канализация и дренаж;
• «центральный пылесос» и обогрев наружных поверхностей («ледостай»);
• видео-наблюдение и охранно-пожарная сигнализация;
• контроль доступа и охрана периметра;
• телефонная (АТС) и микросотовая (DECT) связь;
• эфирное и спутниковое телевидение («TV»);
• «Домашний Кинотеатр» и музыкальная трансляция «MultiRoom»;
• камеры охлаждения и винные погреба;
• система управления домом ("Умный Дом")

Этот перечень может изменяться в зависимости от пожеланий Заказчика, технических возможностей Исполнителя и условий, в которых производится строительство дома. Инженерные системы могут создаваться каждая в отдельности, а также в условиях их интегрирования, совместного использования оборудования и возможностей каждой системы.

Возможности и проблемы интеграции инженерных систем

Основа интеллектуального здания – интегрированная, кабельная инфраструктура. Она включает в себя: структурированную кабельную систему (СКС), взаимосвязывающую компоненты шиной, для передачи управляющих сигналов системам автоматизации.

Приведем список классов, на которые можно разбить системы, составляющие в своей совокупности то, что может быть названо «интеллектуальным зданием»:

1) Системы управления инженерными коммуникациями и установками: отопление, вентиляция, кондиционирование, водоснабжение, канализация, электроснабжение, теплоснабжение, газоснабжение.

2) Технологические системы: система автоматического пожаротушения, система пожарной сигнализации, система безопасности и контроля доступа, системы связи (включая телефонию, телевидение, Интернет), системы управления некоторыми инженерными системами (вентиляцией квартиры или офиса, отоплением, и пр.), доступные пользователям, система управления освещением, системы управления бытовой техникой.

3) Системы управления бизнесом: фронт-офис автоматической системы управления, направленные на клиента или пользователя; бэк-офис, направленные на внутреннюю деятельность организации, включая склад, бухгалтерию и пр.

К интеллектуальному зданию можно отнести здание, если в нем присутствуют несколько вышеперечисленных систем и они объединены между собой. Современные системы построены по модульному принципу, позволяющие постепенно объединять, развивать и совершенствовать их.

Ввиду значительного списка инженерно-технических систем в здании, имеются значительные трудности в организации согласованного управления всеми системами и подсистемами здания, при обеспечении надежности их функционирования, и удобства эксплуатации. Поэтому должно существовать строгое, иерархическое построение поступления и обработки сигналов и команд, на всех трех рассматриваемых уровнях. Наименее трудной и ресурсозатратной является интеграция на «верхнем уровне», которая позволяет интегрировать системы на уровне серверов баз данных.

Благодаря возможности свободно программируемых реакций на события от объекта, становится легко создать частичную или полную автоматизацию всех проходящих процессов. Иными словами информация от объекта может обрабатываться, как оператором, так и самой автоматикой комплекса. Так же обстоят дела с принятием решения по событиям, к примеру, в случае возникновения какой-то тревоги и бездействия оператора, автоматика самостоятельно принимает решение, по заранее заданному алгоритму и передает полную информацию о произошедшем на центральный диспетчерский пункт. Таким образом, весь комплекс может стать легко управляемым и прозрачным.

К проблеме интеграции управления зданием относится также отсутствие методологии создания таких систем, общих правил и принципов. Необходима разработка регламента создания интегрированных систем, которай обеспечивает генерирование требований к техническим и программным средствам, к их составу, к структурам построения и идеологии систем управления, а также определяет требования к взаимодействию систем.

Помимо существующей проблемы интеграции управления инженерно-техническими системами здания существуют проблемы, связанные с возвратом вложенных инвестиций в строительство, а именно относящиеся к эксплуатации. Важным аспектом эксплуатации здания является ресурсопотребление. И важнейшей задачей интеграции управления инженерно-техническими системами после ее технической реализации является, обеспечение энергоэффективного управления зданием как единым объектом автоматизации.

Таким образом, проблему создания интеллектуального здания, исключая строительно-технологические условия, можно разделить на две составляющие:

1. Интеграция управления инженерно-техническими системами здания в едином структурированном информационном поле, для обеспечения мониторинга и управления зданием, как единым объектом автоматизации.
2. Разработка единого регламента функционирования инженерно-технических систем здания для обеспечения его энергетической эффективности.

Проблема интеграции управления инженерно-техническими системами здания заключается в отсутствии в настоящее время программно-аппартных средств, позволяющих реализацию интегрированных систем управления, программное и технические средства которых обладали бы конструктивной, параметрической, программной и эксплуатационной совместимостью. В результате чего, наблюдается наличие отдельных комплексов управления, объединяющих близкие по назначению инженерно-технические системы. Из-за отсутствия взаимодействия комплексов управления наблюдается дублирование функций инженерно-технических систем, значительные по численности службы эксплуатации трудности взаимодействия служб эксплуатации при возникновении нештатных и тревожных ситуаций, отсутствие централизованного мониторинга и управления системами здания и координации действий обслуживающего персонала. Все это в конечном итоге негативно сказывается на качестве комфорта и сопряжено с высокими издержками эксплуатации.

Резюмируя вышесказанное, можно отметить, что для создания функциональной, надежной, рациональной системы автоматизации необходимо взаимодействие всех вовлеченных в этот процесс субподрядчиков на самой ранней стадии работ - на этапе формирования технического задания. Причем необходимо делать ставку на использование общего открытого протокола, с помощью которого системы могут быть объединены в единый комплекс с минимальным количеством технических и организационных сложностей, что в конечном счете благоприятно скажется не только на качестве, но и на цене конечного продукта.

Примеры построения интегрированных инженерных систем

Описываемые в данной статье примеры имеют практическую реализацию на наших объектах. Схемы примеров на практике могут упрощаться или усложняться в зависимости от технического задания на конкретный объект.

Пример 1: Интеграция системы контроля доступа, телефонной связи, видео-наблюдения и приема эфирного и спутникового телевидения.

Данный пример имеет следующий алгоритм работы:

1. Гость подходит к калитке территории дома и нажимает вызывную кнопку на «антивандальной» панели домофона.
2. Вызов с домофона поступает на телефонную станцию системы телефонной связи дома.
3. Телефонная станция может направить вызов на радиотелефон, стационарный телефонные аппараты, мобильный или сотовый телефон,«MultiRoom» (для громкого вызова или оповещения), систему управления домом (для хранения информации о приходе Гостя), систему видео-наблюдения (для ее активизации) и т.д.
4. Сняв трубку, к примеру, телефонного аппарата хозяин может поговорить с гостем.
5. При необходимости, включить ближайший телевизор на нулевой канал (канал просмотра видеоизображения с видео-глазка калитки, настроенный раннее в системе приема эфирного телевидения) и посмотреть изображение гостя. Изображение будет присутствовать и в ночное время благодаря ИК-подсветки.
6. Если вы узнали гостя и хотите его впустить, то не отпуская телефонную трубку набираете на телефонном аппарате код открытия электрозамка (например код 13).
7. Электрозамок срабатывает и ваш гость проходит на территорию.

Реализацию функционирования системы контроля доступа можно осуществить не использую систему телефонной связи, а базируясь только на оборудовании системы управления домом.

Пример 2: Интеграция системы охранно-пожарной сигнализации, передачи SMS-сообщений, анти-протечек, электропитания и освещения.

В этом примере используются семь интегрированных инженерных систем. Их взаимодействие может осуществляться, как напрямую, так и через другие инженерные системы. Например:

1. При протекании воды в туалетной комнате система анти-протечек мгновенно перекрывает стояк системы водоснабжения посредством специального быстрозакрывающегося клапана .
2. Далее передает сигнал протечки (замыканием «сухих контактов») в систему охранно-пожарной сигнализации или прямо в систему управления домом. Тот или иной способ выбирается исходя из технического задания на эти системы.
3. Система охранно-пожарной сигнализации сообщает о случившемся в городские службы помощи. Передача информации может осуществляться, как напрямую через стандартные технические средства оповещения, так и через систему управления домом посредством системы передачи SMS-сообщений.
4. В случаях возникновения протечек система управления домом может информировать об этом хозяев интенсивным миганием осветительных приборов системы освещения и отключением находящихся в зоне затопления электрических розеток.

На этом примере отчетливо видно, что «глубина» интеграции инженерных систем уже не зависит от возможностей используемого оборудования, а определяется лишь той ли иной необходимостью и вашей фантазией.

Пример 3: Интеграция систем вентиляции, кондиционирования и отопления

Компоненты интегрированных инженерных систем подробно описаны на самом рисунке. Однако стоит добавить, что данная схема была реализована с использованием утепленных жестких воздуховодов в системе вентиляции и медных трубопроводов в системе отопления. Кроме того, на схеме не показана интеграция в данный проект системы отопления с помощью «теплых полов», так как принцип очень похож на работу системы радиаторного отопления.

Функционирование интегрированной системы вентиляции, кондиционирования и отопления осуществляется по следующему упрощенному алгоритму:

1. Хозяин на панели управления DMS устанавливает необходимую температуру в помещении (24°С).
2. Информация о реальной температуре в этом помещении (20°С) постоянно передается датчиком температуры, встроенного в панель управления DMS.
3. Если заданная хозяином температура в помещении (24°С) выше реально существующей (20°С), то процессор системы управления AMX подает на сервопривод системы отопления дома постоянное напряжение (в диапазоне 0…10 В) для его открытия. Тем самым, обеспечивая прохождения большего объема теплоносителя и разогрева радиаторов, находящихся на одной линии в данном помещении.
4. В этот же момент процессор системы управления AMX, также подает постоянное напряжение (в диапазоне 0…10 В) на воздушную заслонку приточного воздуха интегрированной системы вентиляции и центрального кондиционирования, обеспечивая тем самым уменьшение сечения прохождения охлажденного воздуха. Температура, подаваемого в помещения воздуха (22°С) определяется и задается через процессор приточно-вытяжной установки с помощью собственного пульта управления или через процессор системы управления AMX посредством модуля GOLDen GATE. Установка регулирует температуру приточного воздуха посредством рекуператора, калорифера и холодильной машины.
5. В результате этих действий в помещении становится теплее от разогретых радиаторов и прикрытых воздуховодов, подающих меньше холодного воздуха.

Вследствие постоянной работы заслонок приточного воздуха в воздуховодах системы вентиляции возникают временные перепады давления, которые регулируются автоматически изменением производительности самой приточно-вытяжной установки по информации от собственного датчика давления воздуха в воздуховоде. Вентиляторы приточно-вытяжной установки имеют частотный преобразователь и могут менять свою производительность по 10 м3/ч.

Заключение

В заключении хочется сказать. Мы, люди, создающие для себя и для других интегрированные инженерные системы, получаем неограниченные возможности сейчас и в будущем, максимально эффективно использовать надежную и «умную» технику, которая вокруг нас каждый день, каждый час, каждую секунду. И от того, какой мы сегодня сделаем выбор, зависит «настроение и здоровье» Вашего «Современного Дома», приносящего Вам и вашим близким радость общения.