Inteligentny Budynek

Transkrypt

1 Inteligentny Budynek Poradnik SMARTech Zapraszamy do zapisu na Poradnik o Inteligentnych Domach na Pod adresem poradnik@inteligentnydom.pl czekamy na Twoje pytania, wątpliwości i opinie.

2 SPIS TREŚCI 1. Budynek Inteligentny Wyjaśnienie pojęcia Historia Cechy i wymagania stawiane przed inteligentnym budownictwem Klasyfikacja Budynków Inteligentnych BMS Budowa BMS Komunikacja z podsystemami Komunikacja z użytkownikiem Zasady działania BMS w praktyce Korzyści z inteligencji Systemy w Inteligentnym Budynku Idea Inteligentnego Budynku Rozwój technologii Integracja systemów Systemy automatyzacji dla dużych budynków Wprowadzenie System kontroli i zarządzania dużym budynkiem Centralna Dyspozytornia i podstawowe oprogramowanie systemu Systemy informatyczne do wizualizacji pracy inteligentnych instalacji Komputerowa sieć komunikacyjna System automatyki budynku (BAS) System komunikacyjny z protokołem BACnet Systemy monitoringu urządzeń bezpieczeństwa Instalacje w budynku inteligentnym Ogrzewanie i wentylacja Systemy przeciwpożarowe Systemy nadzoru, kontroli dostępu i przeciwwłamaniowy Okablowanie strukturalne i sieci Instalacje teleinformatyczne Przegląd instalacji budynkowych Instalacja elektryczna Instalacje przeciwpożarowe Instalacja oświetleniowa Instalacja HVAC Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 2

3 4.5. Systemy fizycznej kontroli dostępu i dozoru Sieć komputerowa Podsumowanie Podstawowe funkcje instalacji w inteligentnym budynku System wentylacji i klimatyzacji System centralnego ogrzewania, ciepłej wody i instalacje chłodnicze Systemy bezpieczeństwa Cechy dobrego komputerowego systemu nadzoru Integracja systemów sterowania i bezpieczeństwa Sieci zintegrowane Głębokość integracji Proces zarządzania bezpieczeństwem inteligentnego budynku Faza początkowa, faza projektowania i faza operacyjna Analiza zagrożeń Określenie zintegrowanego systemu zabezpieczeń Przykłady integracji System integrujący główny system zarządzania i wizualizacji Okablowanie strukturalne w systemach zabezpieczeń? Systemy bezpieczeństwa Zadania i własności systemów bezpieczeństwa Współpraca z innymi instalacjami technicznymi System Automatyki Budynku System automatyki budynku Centralny układ nerwowy Korzyści zastosowania systemów automatyki budynkowej Budynek inteligentny jako forma integracji systemów Integracja systemów w inteligentnym budynku Koncepcja budynku inteligentnego opartego na sieci teleinformatycznej Założenia Topologia schematu budynku inteligentnego Opisy systemów w budynku inteligentnym System XSM (Excel Security Manager) System XBS (Excel Building Supervisor) Możliwości praktyczne systemów Inteligentnego Budynku Ekonomiczne aspekty inteligentnych systemów w biurach Opis realizacji systemu KNX w budynku STOEN w Warszawie Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 3

4 Od tego miejsca Paweł Jaworski, Radosław Figat Akademia Techniczno Rolnicza im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich w Bydgoszczy Wydział Telekomunikacji i Elektrotechniki PRACA MAGISTERSKA Temat pracy: Dom i budynek inteligentny. Kierujący pracą: Przygotowali: prof. zw. Andrzej Milewski Paweł Jaworski Bydgoszcz Budynek Inteligentny 1.1. Wyjaśnienie pojęcia Koncepcja Inteligentnego Budynku została stworzona w Ameryce Północnej przez sprzedawców systemów automatyki budynkowej. Termin ten opisuje budynki, które wykorzystują technologie mikroprocesorowe do poprawy swojej wydajności. Według pierwszych definicji: Inteligentny Budynek to taki, który stwarza środowisko maksymalizujące wydajność osób w nim przebywających i jednocześnie pozwala na efektywne zarządzanie zasobami, przy minimalnych kosztach operacyjnych. Inteligentny Budynek powinien zapewniać również produktywne i efektywne ze względu na koszty, środowisko pracy, poprzez optymalizację swoich czterech podstawowych elementów struktury, systemów, usług i zarządzania oraz powiązań między nimi. Możliwe jest to dzięki zastosowaniu zintegrowanego systemu zarządzania, umożliwiającego integrację informacji z różnych systemów budynkowych. Pomaga także właścicielom, administratorom i osobom Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 4

5 korzystającym z budynku w osiąganiu własnych celów w zakresie kosztów, komfortu, wygody, bezpieczeństwa, długoterminowej elastyczności i atrakcyjności rynkowej. Inteligencja budynku i domu nie rodzi się i nie wzrasta wraz z ilością zainstalowanych tam nawet najnowocześniejszych urządzeń, inteligencja domu zawarta jest w nim samym, w jego usytuowaniu, rozwiązaniach przestrzennych, architektonicznych, materiałowych. Ale tak, jak dla projektowanego budynku czy domu potrzebny jest inteligentny projektant, tak dla jego użytkowania niezbędny jest inteligentny użytkownik Historia Zaczątki inteligentnego budownictwa można odnaleźć już na początku poprzedniego stulecia, kiedy to w umysłach architektów (Le Coubusier, Paul Meymont, Aleksander Persitz) narodziły się pomysły integracji podstawowych systemów wymiany informacji kilku obiektów. Jednak pierwsze praktyczne realizacje tych koncepcji pojawiły się we wczesnych latach dziewięćdziesiątych (budynek Hongkong Bank). Obecnie na zachodzie Europy, w Stanach Zjednoczonych i na Dalekim Wschodzie istnieje już szereg obiektów, które można nazwać inteligentnymi np. kompleks Rockefeller Center w Nowym Jorku, siedziba firmy Bosch A.G. i Daimler Benz A.G. w Niemczech, siedziba firmy Digital Equipment Corporation we Francji i inne. Definicja Inteligentnego Budynku ewoluuje oczywiście w ślad za rozwojem nowych technologii. W początkowych realizacjach układy sterowania budynkami działały na zasadzie automatyki stycznikowo - przekaźnikowej. Stopniowo wraz z rozwojem elektroniki i informatyki rosła ilość i stopień komplikacji poszczególnych rozwiązań poprzez technikę elementów dyskretnych, układów logicznych TTL i CMOS do specjalizowanych układów procesorowych. Powstawały wielkie centralne panele sterowania, do których doprowadzano kablami informacje z instalacji technicznych. Panele takie zajmowały sporo miejsca i wymagały drogiego okablowania. W celu lepszego zobrazowania stanów technicznych najbardziej istotnych urządzeń stosowano tablice synoptyczne ze wskaźnikami optycznymi. Rozwiązanie to było bardzo drogie, zawodne i mało przejrzyste. Jest jeszcze dzisiaj czasem stosowane w celu zobrazowania stanów w systemach wykrywania i sygnalizacji pożaru. Po kryzysie energetycznym w połowie lat siedemdziesiątych nastąpiła gwałtowna potrzeba ograniczenia zużycia energii. Wprowadzono wówczas wiele funkcji, Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 5

6 które pozwalały na bardziej racjonalne zużycie energii. Te funkcje to: optymalizacja czasu załączania i wyłączania systemów grzewczych i chłodniczych, obcinanie" szczytowego zużycia energii, wprowadzenie programów czasowo i zdarzeniowo zależnych. Takie systemy miały chociażby hotele Marriott i Victoria w Warszawie. Stosowane matryce przekaźnikowe zostały zastąpione przez multipleksery cyfrowe, a kable dwulub czterożyłowe pozwalające na transmisję cyfrową sygnałów analogowych zajęły miejsce kabli wielożyłowych. Zamiast paneli centralnych stanęły komputery z monitorami, drukarki wyparły rejestratory analogowe. Po raz pierwszy pojawiło się specjalizowane oprogramowanie do celów wizualizacji stanów technicznych w budynkach. Stosunkowo krótki był okres fascynacji centralnym komputerowym sterowaniem jako sercem systemu. Wynikało to z tego, że jego ewentualna awaria paraliżowała pracę całego systemu. Kolejnym krokiem było zastosowanie autonomicznych sterowników pracujących w sieci. Poszczególne sterowniki sterują pracą systemu w określonym jego fragmencie. Centralny komputer przejął funkcję zarządzania siecią poprzez wizualizację całego systemu, archiwizowanie zdarzeń oraz zmianę parametrów pracy sieci i poszczególnych sterowników. Kolejnym krokiem na drodze ewolucji systemów budynkowych było wprowadzenie funkcji zarządzania procesami w budynku. Od tego czasu można mówić o Budynkach Inteligentnych. Stało się jasne, że oszczędzanie energii to za mało. Podstawowy problem stanowiło integrowanie różnych systemów na poziomie protokołów komunikacyjnych umożliwiających centralne zarządzanie. O ile poszczególni potentaci oferujący różne systemy starali się zapewnić ich kompatybilność, o tyle systemy różnych producentów bazowały na własnych często unikalnych protokołach. Centralne zarządzanie wymagało wówczas tworzenia interfejsów programowych pomiędzy poszczególnymi systemami, a programem zarządzającym. Jak wiadomo, jest to zabieg kosztowny pociągający za sobą również spowolnienie pracy systemu jako całości. Idea Inteligentnego Budynku jako taka, powstawała w zupełnie innej rzeczywistości technologicznej. Jej dzisiejsza realizacja możliwa jest dzięki wykorzystaniu najnowszych zdobyczy teleinformatyki. Wymierne korzyści płynące z jej zastosowania, zarówno dla inwestora, jak i dla bezpośrednich użytkowników korzystających z jego udogodnień, są bezsporne. Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 6

7 1.3. Cechy i wymagania stawiane przed inteligentnym budownictwem Budynek Inteligentny powinien posiadać następujące cechy użytkowe: zapewnienie wymaganej infrastruktury technicznej i komunikacyjnej obiektu, utrzymywanie stabilnych parametrów środowiska wewnętrznego niezależnie od zmian zewnętrznych, łatwe dostosowanie tych parametrów do zmiennych potrzeb użytkowników, zapewnienie pełnej ochrony i kontroli zasobów budynku, umożliwienie efektywnej łączności ze światem zewnętrznym, zapewnienie pełnego nadzoru nad funkcjonowaniem całości obiektu, zagwarantowanie komfortu przebywania w obiekcie. Budynek Inteligentny powinien spełniać następujące wymogi: Bezpieczeństwo Obiekt powinien spełniać surowe wymogi bezpieczeństwa dla osób zatrudnionych, jak również dla znajdującego się w nim mienia. Wymagania te odnoszą się zarówno do zagrożenia zewnętrznego, np. napady, włamania, kradzieże, jak i zagrożenia wewnętrznego, np. duży stopień skomplikowania instalacji technicznych, błędy i pomyłki pracowników. Uwagę należy zwrócić również na wzrastającą rolę informacji oraz jej wartość. Ogromne znaczenie ma tu więc prawidłowo zaprojektowany i zainstalowany system kontroli dostępu, telewizji dozorowej oraz system sygnalizacji włamania i napadu. Wygoda Poprzez zapewnienie ergonomii i właściwego zagospodarowania budynków, szczególnie biurowych, możliwe jest zapewnienie pracującym w nich osobom optymalnych warunków pracy. Uzyskana dzięki temu właściwa wydajność powoduje zwrot kosztów wyłożonych na zorganizowanie stanowiska pracy. Zainstalowane w budynku systemy powinny zapewniać optymalne warunki pracy, a więc: właściwą temperaturę otoczenia, wilgotność, oświetlenie dostosowane do potrzeb, wymianę powietrza. Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 7

8 Funkcjonalność Zintegrowane instalacje budynku powinny umożliwiać efektywne wykorzystanie czasu pracy personelu, skuteczną i wydajną komunikację wewnątrz firmy oraz komunikację z jej otoczeniem zewnętrznym. Estetyka Przyjazna architektura i odpowiednio zaaranżowany wystrój wnętrz pozytywnie oddziałują na samopoczucie i wydajność ludzi przebywających w obiekcie. Oszczędność, ekonomika eksploatacji Budynek konkurencyjny w stosunku do innych powinna cechować oszczędność w zużyciu energii (elektrycznej, cieplnej) i innych mediów. Ma to istotne znaczenie przy stale rosnących cenach nośników energii i mediów. Prawdziwie Inteligentny Budynek ma zdolność uczenia się, dostosowywania i "instynktownego" reagowania na warunki środowiska, mając na celu zapewnienie komfortowych warunków we wnętrzu i efektywne zużycie energii Klasyfikacja Budynków Inteligentnych Każdy Budynek Inteligentny posiada system zarządzający, który integruje zastosowane w nim instalacje. W rzeczywistości system może stanowić często jeden, kilka lub cała sieć komputerów klasy PC, wyposażonych w odpowiednie oprogramowanie zarządzające. O ile porównywanie całych systemów jest trudne, o tyle łatwiejsze może być porównanie ich funkcjonalności. Pod względem tej właśnie kategorii możemy podzielić systemy zintegrowane na sześć klas, określających ich poziom zaawansowania, co przedstawiono w poniższej tabeli: Klasyfikacja systemów zarządzania Budynkami Inteligentnymi pod względem ich złożoności KLASA NAZWA KLASY OPIS 0 Brak systemów sterowania Obiekt nie posiada sterowania i żadnych systemów zabezpieczeń Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 8

9 1 Brak zintegrowanych systemów zarządzania Obiekt wyposażony jest w systemy nadzoru lub sterowania, przy czym poszczególne podsystemy nie współpracują ze sobą i nie korzystają ze wspólnych zasobów 2 Częściowy monitoring Obiekt wyposażony jest w kilka systemów nadzoru i sterowania, a niektóre z nich połączone są wspólnym systemem wizualizacji Pełny monitoring Wszystkie podsystemy nadzoru i sterowania w budynku 3 połączone są jednym wspólnym systemem wizualizacji informacji 4 Pełny monitoring i częściowe zarządzanie centralne Obiekt jest wyposażony w systemy nadzoru i sterowania praktycznie wszystkimi funkcjami, większość systemów jest połączona jednym wspólnym systemem wizualizacji informacji, niektórymi systemami można sterować z jednego wspólnego systemu zarządzania 5 Pełne centralne zarządzanie Obiekt wyposażony jak w przypadku klasy 4., ale tutaj wszystkie systemy są połączone jednym wspólnym systemem zarządzania Tab.1 Klasyfikacja systemów zarządzania Klasa 0 jako najmniej zaawansowana oznacza całkowity brak podsystemów nadzoru lub sterowania w obiekcie. Klasa 5 jest klasą najbardziej zaawansowaną i oznacza praktycznie pełną obecność systemów zabezpieczenia i sterowania oraz ich pełną integrację i scentralizowane zarządzanie. Aby lepiej zrozumieć zasadę przypisywania poziomu klas posłużmy się przykładem: jeśli w budynku mamy dwa podsystemy, np. sygnalizacji pożarowej i włamaniowej, połączone wspólnym systemem wizualizacji informacji, to taki system zintegrowany będzie można oznaczyć klasą trzecią. Z kolei jeśli w budynku zainstalujemy dodatkowo, np. system kontroli dostępu, to dopóki nie dołączymy go do wspólnego systemu wizualizacji, to ogólna klasa instalacji zintegrowanej spadnie do poziomu klasy drugiej. Elastyczność takiej klasyfikacji odkrywamy w przypadku bardziej złożonych instalacji. Jeśli przykładowo mamy w budynku kilka systemów nadzoru, wszystkie są podłączone do systemu Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 9

10 zarządzania na zasadzie wizualizacji oraz kilka systemów sterowania, z których nie wszystkie są podłączone do systemu zarządzania, to budynek należy zaliczyć do klasy czwartej. Warto tu zauważyć, że jeśli zainstalujemy w tym budynku dodatkowy system nadzoru, który nie jest podłączony do systemu zarządzania, to ogólna klasa instalacji nie spadnie do klasy drugiej, a pozostanie w czwartej. Sumując zebrane wnioski można powiedzieć, że klasa 0 oznacza brak podsystemów; klasa 1 to brak jakiegokolwiek systemu zintegrowanego (brak sterowania i wizualizacji); klasy 2 i 3 oznaczają posiadanie systemu wizualizacji (pełnego lub niepełnego); a klasy 4 i 5 posiadanie systemu sterowania (pełnego lub niepełnego). Zintegrowany system zarządzający to nie wszystko, ponieważ samo określenie klasy systemu zarządzającego nie wystarczy. Należy uzupełnić ten brak poprzez sprecyzowanie zakresu integracji w obiekcie. Można to zrobić wprowadzając kategorie systemu. Kategorie instalacji budynków inteligentnych KATEGORIA WYPOSAŻENIE OPIS OBIEKTU A Pełne wyposażenie Budynek jest wyposażony w pełen asortyment systemów zabezpieczeń i systemów sterowania, istnieje w nim pełne okablowanie strukturalne, użytkownicy mogą korzystać z wszelkich możliwych udogodnień B Systemy zabezpieczeń, sterowanie oświetleniem i HVAC Budynek jest wyposażony przynajmniej w system sygnalizacji przeciwpożarowej, włamaniowej, kontroli dostępu oraz sterowanie oświetleniem i klimatyzacją C Tylko systemy zabezpieczeń Budynek wyposażony jest przynajmniej w system sygnalizacji pożarowej, włamaniowej i kontrolę dostępu Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 10

11 Tab.2 Kategorie instalacji Budynków Inteligentnych Systemy zostały podzielone na trzy kategorie. Kategoria A określa najpełniejsze wyposażenie obiektu, natomiast kategoria C oznacza wyposażenie obiektu wyłącznie w najbardziej podstawowe systemy zabezpieczeń (system sygnalizacji pożarowej, włamaniowej i kontroli dostępu) BMS Najważniejszym elementem Inteligentnego Budynku jest system zarządzania, tzw. BMS (ang. Building Management System), optymalizujący warunki wykorzystania dostępnych mediów. Wykorzystanie Centralnego Systemu Zarządzania Budynkiem umożliwia, oprócz pełnego sterowania systemami automatyki klimatyzacji i wentylacji, także kontrolę nad systemem oświetleniowym oraz elektroenergetycznym. Rys.1 Sfera działania BMS. Możliwość sterowania budynkiem w sposób w pełni zautomatyzowany pojawiła się stosunkowo niedawno. Początkowo każde urządzenie stanowiło w pełni autonomiczny układ, którego sterowaniem i nadzorem zajmował się tylko i wyłącznie człowiek konserwator. Czuwał on nad poprawną pracą odpowiednich instalacji lub komfortem ludzi przebywających w pomieszczeniu. Następnym krokiem w automatyzowaniu pracy budynku było sprzęgnięcie ze sobą czujników i Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 11

12 elementów wykonawczych w taki sposób, by zmiana stanu czujnika automatycznie wpływała na działanie układów wykonawczych. Kolejnym etapem było połączenie ze sobą wszystkich elementów danej grupy, przez co powstał podsystem odpowiedzialny za określoną funkcjonalną część instalacji. Umożliwiło to, poza autonomicznym sterowaniem pojedynczych pomieszczeń, kontrolowanie i traktowanie budynku jako całości. Dzisiaj coraz rzadziej używa się sformułowania, że w pomieszczeniu budynku jest klimatyzacja. Mówi się raczej, że obiekt traktowany całościowo jest klimatyzowany, a za utrzymanie zadanych parametrów (temperatura, wilgotność) odpowiada automatyka nawiewu i klimatyzacji. Oczywiście każdy z podsystemów może funkcjonować niezależnie, utrudnia to jednak zarządzanie budynkiem. Monitorowanie, kontrola działania, wykrywanie niesprawności i ich usuwanie oraz modyfikacje i rozwój instalacji stają się znacznie łatwiejsze dzięki wprowadzeniu komputerowych systemów zarządzających, które wspomagają operatorów. Systemy takie poprzez integrację podsystemów, zapewniają pełniejszą i łatwiejszą w zarządzaniu strukturę, która może samodzielnie reagować w zmieniających się sytuacjach eksploatacyjnych i awaryjnych w zależności od stopnia zakłócenia i miejsca jego wystąpienia. Obrazowo Zintegrowany System Zarządzania Budynkiem można przedstawić w postaci piramidy: Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 12

13 Rys.2 Model Zintegrowanego systemu zarządzania budynkiem. Stopnie integracji systemów budynkowych: a) Poziom 1 charakteryzuje się najniższym stopniem integracji. W instalacjach, każdy system stanowi odrębną całość, komunikacja między systemami możliwa jest poprzez zastosowanie fizycznych połączeń; b) Poziom 2 charakteryzuje się integracją podsystemów, za pomocą łącza szeregowego, poprzez specjalny kontroler; c) Poziom 3 obejmuje systemy, które połączone są ze sobą za pośrednictwem lokalnej sieci komputerowej, dzięki temu informacja pochodząca z dowolnego podsystemu jest dostępna z każdego podłączonego do sieci komputera; d) Poziom 4 odnosi się do systemów, w których wszystkie urządzenia podłączone są do wspólnej magistrali systemowej. Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 13

14 Analizując systemy sterowania budynków należy wyraźnie rozgraniczyć pojęcia inteligencji i automatyki. Ta ostatnia to jedynie zdolność do aktywacji i regulacji ruchu, zazwyczaj za pomocą środków elektromechanicznych wymagająca instrukcji z odległego źródła. Poziomy prawdziwej inteligencji zawierają bardziej instynktowne reakcje na warunki lokalnego środowiska. Dlatego też inteligencja odnosi się bardziej do procesów decyzyjnych, niż to automatów. Inteligencja jest wprowadzana do budynku raczej dzięki technologii automatyki, niźli przez automatyzację elektronicznie wspomagającą funkcjonowanie budynku. Klasyfikacja systemów zarządzania. Poza programami typu BMS, które są najpełniejszymi systemami integracyjnymi, wyróżnić można również: systemy centralnego sterowania i nadzoru instalacji technicznych BAS (ang. Building Automation System), systemy centralnego monitoringu instalacji bezpieczeństwa DMS (ang. Danger Management System, nazywane też SMS Security Management System). Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 14

15 Rys.3 Klasyfikacja informatycznych systemów zarządzających i nadzorujących oraz przykłady podlegających im systemów. Systemy BAS i DMS mogą być stosowane jako podsystemy działające pod nadzorem BMS lub pracować niezależnie. Z uwagi na bezpieczeństwo użytkowników i samych podsystemów zintegrowany system zarządzania BMS nie powinien ingerować w pracę systemów zabezpieczeń, (zakres DMS), a jedynie monitorować je, pobierając od nich informacje o ich działaniu, analizować je i wizualizować. Pełna kontrola może dotyczyć za to systemów sterowania (zakres BAS) BMS Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 15

16 może nimi zarządzać i kontrolować. Może to wykonywać na przykład poprzez włączanie i wyłączanie oraz regulację działania zgodnie z predefiniowanymi lub nie, parametrami Budowa BMS. Systemy BMS muszą charakteryzować się dużą elastycznością (zmiany konfiguracji wraz ze zmianą potrzeb) oraz skalowalnością (rozbudowa od małego do dużego systemu, obejmującego wiele obiektów). Wymagania takie spełnia filozofia budowy modułowej, która pozwala w pełni wykorzystywać możliwości tkwiące w integrowaniu podsystemów, zapewnia dużą elastyczność w adaptacji i rozbudowie instalacji, a także wyklucza konieczność wyłączania całego systemu w przypadku awarii jego części - awaria jednego elementu nie wpływa na pracę pozostałych. Podstawowe systemy stosowane w nowoczesnych budynkach użyteczności publicznej klasy A podział ze względu na branżę - system sygnalizacji pożaru Projekt pożarowy - system oddymiania - system gaszenia - system kontroli dostępu i rejestracji czasu pracy Projekt systemów ochrony - system sygnalizacji włamania - system telewizji dozorowej - system nagłośnienia - system oświetlenia Projekt elektryczny - system zasilania - ochrona przeciwprzepięciowa - ochrona przeciwporażeniowa Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 16

17 - system zasilania awaryjnego - telekomunikacja - okablowanie strukturalne Projekt sanitarny - systemy HVAC (ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja) Tab.3 Zestawienie najważniejszych instalacji budynkowych Poszczególne podsystemy mogą być sterowane przez BMS za pośrednictwem modułów sterujących lub przez niezależne i wyseparowane centrale dzięki temu pracują autonomicznie. Kluczowym elementem dla inteligencji budynku jest zintegrowana współpraca poszczególnych podsystemów. Budynek musi posiadać więc sieć zapewniającą dwustronną łączność pomiędzy urządzeniami końcowymi automatyki a centralami zarządzającymi. Owa sieć musi rozumieć sygnały z każdego przyłączonego do niej urządzenia i przekazywać mu odpowiednie rozkazy Komunikacja z podsystemami Połączenia systemu zarządzającego z modułami dopasowującymi (interfejsy) i komputerami przyłączonymi do sieci wewnętrznej realizowane są za pomocą różnego rodzaju magistral (sieci) komunikacyjnych oraz różnych protokołów transmisji zapewniających pełną wymienialność informacji między BMS-em a podsystemami, (np. sygnalizacją włamania i telewizją dozorową) lub elementami tego samego podsystemu. Są to bardzo istotne elementy systemu. Z technologicznego punktu widzenia sieć komunikacyjna powinna być otwarta, (winna obsługiwać urządzenia i podzespoły wykonane w wielu różnych standardach), a protokół oparty na standardzie przemysłowym, a nie na firmowym rozwiązaniu producenta systemu BMS. Gwarantuje to możliwość współpracy z urządzeniami pochodzącymi od producentów niezależnych bez konieczności każdorazowego pisania nowej aplikacji. Jeżeli każde z urządzeń działających w ramach podsystemu wysyła komunikaty we własnym, indywidualnym formacie, stosowane są tzw. moduły dopasowujące (interfejsy). By zapewnić współpracę między wszystkimi Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 17

18 elementami instalacji sterowanych przez BMS należy już w fazie projektowania dobrać odpowiednie interfejsy. Okablowanie sieci sterowników wykorzystywanych do sterowania budynkiem jest najczęściej odrębną podsiecią, przygotowaną specjalnie pod potrzeby danego podsystemu. Do tego celu można również wykorzystać okablowanie strukturalne (teletechniczne), istniejące już w budynku, co niejednokrotnie wpływa na obniżenie kosztów instalacji Komunikacja z użytkownikiem Ideą zarządzania Inteligentnym Budynkiem za pomocą systemu BMS jest skoncentrowanie w jednym miejscu wszystkich funkcji sterowniczych i kontrolnych. Oczywiście system taki jest obsługiwany przez człowieka, więc stacja nadzoru musi posiadać odpowiedni interfejs użytkownika. Właściwie we wszystkich przypadkach realizowany jest on poprzez interfejs graficzny GUI (ang. Graphics User Interface), czyli oprogramowanie wizualizacyjne, które pozwala na stałe monitorowanie stanu wszystkich systemów oraz graficzne przedstawienie na monitorze komputera każdego pomieszczenia i każdej kontrolowanej instalacji. Badania wykazują, że człowiek szybciej i sprawniej odczytuje obrazy graficzne niż np. tekst, dzięki czemu niejednokrotnie skraca się czas jego reakcji. Oprogramowanie to służy do rutynowej kontroli i jednocześnie pełni rolę systemu ostrzegawczego, zapewniającego ciągły podgląd wszystkich wartości, które możemy odczytać i pobrać z instalacji budynku. W ten sposób systemy BMS dają możliwość pełnego i prostego odzwierciedlenia stanu obiektu, przedstawiając schematycznie rzeczywiste układy pracujące w budynku. Dodatkowe możliwości wizualizacyjne oferują również: tablice meldunkowe i sygnalizacyjne, synoptyczne tablice wskaźnikowe i wyświetlacze ciekłokrystaliczne. Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 18

19 1.7. Zasady działania BMS w praktyce Użytkownik Inteligentnego Budynku, spodziewa się, że wszystkie zachodzące w budynku procesy będą realizowane w sposób w pełni zautomatyzowany i bezobsługowy zgodnie z ustawieniami ustalonymi w procesie uruchamiania, bądź zadanymi przez użytkownika, (zmiennymi w bezpiecznym zakresie). Jeżeli większość operacji zadanych odgórnie potrafią realizować sterowniki sieci przemysłowej Inteligentnego Budynku, to nadzór nad nimi sprawuje system BMS. Systemy BMS nie poprzestają jednak na pobieraniu informacji i ewentualnym pozwalaniu administratorowi na podejmowanie określonych czynności. Same także podejmują działania, zwłaszcza w sytuacjach krytycznych, na podstawie tzw. scenariuszy postępowania gotowych lub z możliwością dowolnego definiowania przez uprawnionych użytkowników. Możliwość tworzenia takich procedur dla powtarzalnych operacji znacznie upraszcza sterowanie systemem. Dzięki wszechstronnym możliwościom i stosunkowo dużej elastyczności system BMS integruje cały budynek i w miejscu kontroli stacji operatorskiej tworzy serce całego obiektu. Komunikacja między użytkownikiem a systemem następuje także poprzez: telefon, faks, systemy przywoławcze (pagery), Internet Korzyści z inteligencji Inteligencja to nie tylko systemy budynkowe. To pewne podejście, filozofia budowania. Bez tego obiekt w założeniu inteligentny staje się w praktyce zbiorem bardzo dobrych, niestety tylko indywidualnie, systemów budynkowych. W efekcie pomimo poniesionych kosztów nie stanowią one funkcjonalnie większej wartości. Nowoczesny budynek to zespół kilkudziesięciu skomplikowanych systemów instalacyjnych, wielopoziomowo powiązanych ze sobą. Każdy z wyżej wymienionych systemów wymaga specjalistycznej obsługi, dokładnej dokumentacji, określenia wzajemnego współdziałania, a także współpracy z obsługą i użytkownikiem w czasie normalnej pracy budynku i w sytuacjach Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 19

20 awaryjnych. Duży budynek nie spełni takich wymagań bez integracji wszystkich tych systemów w jeden system wspólnie monitorowany, o jednolitej i spójnej dokumentacji. Realizacja zarządzania instalacjami w sposób tradycyjny wydaje się być w tym wypadku po prostu trudna. Rozwiązaniem może być jedynie rzetelne podejście do procesu inwestycyjnego ze szczególnym uwzględnieniem aspektu inteligencji budynku. Korzyści płynące z użytkowania Budynku Inteligentnego można podzielić na cztery grupy: a) ekonomiczne: precyzyjne dostosowanie kosztów oraz zakresu inwestycji do zaplanowanego standardu użytkowania Inteligentnego Budynku, optymalizacja kosztów rozbudowy Inteligentnego Budynku dzięki modułowości, otwartości, kompatybilności oraz elastyczności wszystkich systemów, obniżenie kosztów bieżącej eksploatacji budynku poprzez racjonalizację zużycia energii, obniżenie kosztów obsługi budynku, gdyż system wiele funkcji wykonuje za ludzi; b) technologiczne: wysoka jakość i niezawodność systemu, a tym samym bezpieczeństwo płynące z jego eksploatacji, stały monitoring, czyli możliwość łatwej bieżącej kontroli systemu dzięki scentralizowanemu systemowi podglądu i sterowania, uniknięcie wysokich kosztów konserwacji, napraw oraz okresów, kiedy system jest nieczynny, dzięki możliwości natychmiastowego reagowania na drobne usterki czy awarie i usuwanie ich w ruchu, zanim spowodują poważniejsze uszkodzenia, prosta i możliwa do wykonania w każdej chwili modernizacja modułów systemu bez potrzeby wymiany wszystkich komponentów; zmianom podlegają tylko wybrane funkcje oraz podzespoły systemu; c) socjologiczne: dowolne i natychmiastowe dostosowanie określonych warunków technicznych stanowiska pracy czy życia zgodnie z wymaganiami użytkownika, Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 20

21 zwiększenie bezpieczeństwa pracy i przebywania, poprzez wprowadzenie rozbudowanych systemów ochrony dostępu i kontroli; d) ekologiczne: zminimalizowanie emisji zanieczyszczeń oraz energii odpadowych do otoczenia, racjonalizacja obciążeń ekologicznych związanych z produkcją i dostawą energii oraz całym szeregiem negatywnych skutków wywieranych na otoczenie. Częstokroć o wiele ważniejsze są korzyści niewymierne, jakich nie można osiągnąć bez zastosowania zintegrowanych systemów zarządzania, na przykład: skuteczne ratowanie życia ludzkiego w przypadkach zagrożenia; eliminacja błędów, niosących fatalne skutki, spowodowanych czynnikiem ludzkim, przy zarządzaniu skomplikowanymi instalacjami oraz w momencie wystąpienia awarii, alarmu, czy stanów krytycznych; możliwość zrealizowania skomplikowanych algorytmów działania systemów technicznych; możliwość generowania raportów, szczególnie zbiorczych w długim okresie czasu. Wszelkie prawa zastrzeżone Mariusz Szepietowski SMARTech Strona 21