instabus - propozycja dla oszczędnych. Paweł Petykiewicz - Siemens Sp. z o.o.

Transkrypt

1 instabus - propozycja dla oszczędnych. Paweł Petykiewicz - Siemens Sp. z o.o.

2 W ostatnich latach przy zakupie nowych urządzeń lub instalacji nowoczesnych systemów coraz częściej zwracamy uwagę na ich energochłonność i komfort obsługi. Nierzadko elementem decydującym o wybraniu konkretnego rozwiązania jest większa oszczędność energii. Decydujemy się na zakup rzeczy nowocześniejszych i przez to droższych, ale w perspektywie czasu zwracających zainwestowane pieniądze z nawiązką. Jednym z takich nowoczesnych, energooszczędnych systemów jest instabus. Rozwój techniki, a w szczególności układów mikroprocesorowych pociągnął za sobą zmiany również w koncepcji budowy instalacji elektrycznej. Powodem tych zmian był m.in wzrost wymagań dotyczących oszczędności energii, komfortu jej eksploatacji, bezpieczeństwa instalacji elektrycznej oraz przejrzystości struktury. W wyniku prac badawczych opracowano nowy system instalacji, oparty na doświadczeniach zdobytych przy automatyzacji procesów produkcyjnych. Stworzono - Europejską Magistralę Instalacyjną EIB (European Installation Bus), zwaną również systemem instabus. Przymiotnik europejski w nazwie wybrano nie bez powodu. Ponad sto firm europejskich zrzeszonych w stowarzyszeniu EIBA (European Installation Bus Association) produkuje urządzenia do EIB, zaś instalacje najpopularniejsze na obszarze Europy Zachodniej lawinowo zwiększają swoją liczbę. Głównym ośrodkiem produkcji jak i rynkiem zbytu są Niemcy, gdzie od 1995 roku zaleca się w nowych budynkach instalowanie przewodu magistralnego, niezbędnego przy instalacji w tym systemie. EIB nie można rozpatrywać tylko jako instalację elektryczną, gdyż jednym z głównych jej zadań jest integracja różnych instalacji domowych, które w klasycznym wykonaniu pracują jako odrębne. Popularnymi obszarami obsługiwanymi przez system instabus jest sterowanie: oświetleniem, żaluzjami i ogrzewaniem, lecz można również zintegrować z systemem wiele innych instalacji np. wentylacje i klimatyzacje. Ostatnio wprowadzony elektroniczny system zarządzania Europejską Magistralą Instalacyjną, HES (Home Electronic System), rozszerzył możliwości systemu o obsługę urządzeń gospodarstwa domowego i telewizji przemysłowej. Pokrótce omówione zostaną możliwości tego systemu. Podstawowym założeniem jest podział wszystkich urządzeń na elementy wykonawcze (aktory) i zadające (sensory). Wszystkie one połączone są ze sobą za pomocą dwużyłowego przewodu magistralnego (sygnałowego). Służy on do wymiany informacji pomiędzy urządzeniami, a ponadto za pomocą niego zasila się część elementów systemu. Do urządzeń wymagających zasilania napięciem 220 V, jak np. oświetlenie, poza przewodem magistralnym należy doprowadzić bezpośrednio przewód zasilający. Nie zachodzi tutaj konieczność rozdziału zasilania, za pomocą łączników, jak to ma miejsce w klasycznej instalacji. Obniża to w znaczny sposób ilość przewodów i kabli zainstalowanych w budynku. Każde urządzenie wyposażone jest w port magistralny, który zawiera w sobie m.in. mikroprocesor z pamięcią. Port ten przetwarza informacje z sensora (np. naciśnięcie przycisku) i przesyła za pomocą przewodu magistralnego informację, na zasadach podobnych jak w sieciach komputerowych, do konkretnego aktora lub grupy aktorów (np. szeregu opraw świetlnych w pokoju). Oczywiście aktory posiadają identyczne porty magistralne, które przetwarzają cyfrową informację z magistrali na konkretne działanie elementu wykonawczego. Czas przekazywania wiadomości jest niezauważalny dla człowieka. Dzięki wyposażeniu wszystkich elementów systemu w urządzenia mikroprocesorowe uzyskuje się instalacje o tzw. rozproszonej 2

3 inteligencji. Nie wymaga ona centralnego sterownika, którego uszkodzenie powodowałoby awarię całego systemu. Oznacza to, że uszkodzenie jednego lub kilku elementów nie wpływa w większy sposób na funkcjonowanie reszty urządzeń. Korzyścią takiego rozwiązania jest też możliwość dowolnej konfiguracji, późniejszych zmian i praktycznie nieograniczonej rozbudowy instalacji (ponad elementów). Wykonanie instalacji polega na okablowaniu obiektu i montażu urządzeń, a następnie odpowiednim zaprogramowaniu wszystkich elementów magistralnych. Za pomocą specjalnego programu komputerowego nadaje im się adresy fizyczne, odpowiednie priorytety i funkcje jakie powinny spełniać. Istnieje możliwość dowolnego przyporządkowania funkcji odpowiednim przyciskom czy łącznikom. Np. za pomocą jednego klawisza mogą być wyłączane wszystkie światła w domu. Jest to przydatne w przypadku rozległego obiektu np. domu jednorodzinnego, gdy wychodzimy z domu. Proces programowania instalacji jest w znacznej mierze automatyczny i trwa krótko. Wszystkie parametry zostają zapamiętane w pamięci elementów magistralnych i mogą być w dowolnej chwili zmienione. Po zakończeniu programowania system działa jako niezależny i nie wymaga współpracy z komputerem. Występowanie zakłóceń jak np. zaniki napięcia sieci nie wpływają na jego poprawne funkcjonowanie. instabus / konwencjonalna 1 Oszczędności wynikające z przeparametryzowania zamiast przeinstalowania przy zmianach koniguracji systemu 0,9 + Załączanie lokalne 0,85 + Wyłączanie centralne Oszczędności energii przez zmniejszenie poboru mocy + Sterowanie zegarem + Ściemnianie + Regulacja stałonatężeniowa 0,75 + Sterowanie żaluzjami + Korzystanie ze scen 0,70 + Regulacja temp. pomieszczeń + Regulacja temp. strefowa 0,60 Funkcjonalność Rys. 1 Oszczędności energi przy zastosowaniu systemu instabus w stosunku do instalacji konwencjonalnej. instabus tak jak wspomniano na początku jest systemem energooszczędnym. Zadanie to jest spełnione dzięki procesom automatycznej regulacji. Weźmy dla przykładu oświetlenie. Może być ono sterowane ręcznie przez łącznik lub automatycznie przez czujnik natężenia słońca, czujnik oświetlenia powierzchni, czujnik ruchu, zegar lub przez wszystko jednocześnie. Za pomocą łącznika możemy włączać, wyłączać, regulować natężenie światła, ustawiać zadane wcześniej poziomy oświetlenia i uruchamiać sceny oświetleniowe. Pozostałe sensory służą do wykonywania czynności związanych z zapewnieniem oszczędności. Jest to 3

4 utrzymywanie stałego natężenia oświetlenia na powierzchni w zależności od światła słonecznego, zapalanie oświetlenia w miejscach rzadko odwiedzanych tylko gdy ktoś tam przebywa, wyłączanie oświetlenia w godzinach kiedy nikt go nie potrzebuje, itp. Podobnie jest z ogrzewaniem. Poza sterowaniem ręcznym, dającym nam w każdej chwili możliwość regulacji, podlega ono procesom automatycznym i półautomatycznym takim jak: obniżenie temperatury w nocy i w chwili nieobecności użytkowników w domu, w pomieszczeniu gdzie otwarte są okna i wielu innym. Inne instalacje mogą podlegać podobnej regulacji. Poza oszczędnościami zwiększa to również komfort korzystania z wszelkich instalacji w domu. Możliwość korzystania z tych samych sensorów przez wiele urządzeń wykonawczych zapewnia ogromną elastyczność systemu i swobodę w tworzeniu funkcji kombinacyjnych. Technika systemowa budynku z powodzeniem przyjęła się w budownictwie użyteczności publicznej, głównie dzięki największym możliwością obniżenia zużycia energii (do 60%). Jest również coraz chętniej stosowana w budownictwie jednorodzinnym także ze względu na prostotę i komfort obsługi. Właśnie dla tych Telefon Napęd drzwi garażu System antywłamaniowy Kolektor słoneczny Żaluzje Komputer domowy Dzwonek domowy Telefax Ogrzewanie Oświetlenie Małe urządzenia AGD Home Electronic System Klimatyzacja Ogrzewacz wody Pralka Wieża stereo Suszarka Telewizor Zmywarka Video Lodówka i zamrażarka Piec i mikrofalówka Pochłaniacz kuchenny Nawilżane Rys. 2 Integracja urządzeń za pomocą HES. prywatnych użytkowników, chcących wyposażyć swoje domy w instalacje systemu instabus, firma Siemens przy współpracy z kilkoma innymi firmami zrzeszonymi w EIBA, stworzyła system przeznaczony do kontroli, zarządzania i sterowania wszystkimi funkcjami w domu - Home Electronic System. Dzięki niemu możliwe jest sterowanie wszystkimi funkcjami urządzeń-uczestników magistrali EIB, zarządzanie urządzeniami gospodarstwa domowego, nadzór nad bezpieczeństwem (systemy przeciwpożarowe, antywłamaniowe, kontroli dostępu). Ponadto HES jako Multimedia-Gateway (brama multimedialna) tworzy połączenie pomiędzy urządzeniami zainstalowanymi w obszarze domu z sieciami zewnętrznymi. Otwiera ogromną ilość nowych możliwości takich jak obsługa i nadzór systemu z dużej odległości. Wszelkie uszkodzenia mogą być zgłaszane bezpośrednio do serwisu przy pomocy telefonu lub faksu, zaś liczniki zużycia energii mogą być automatycznie odczytywane poprzez sieć telefoniczną. 4

5 Zdalne odczytywanie i obliczanie zużycia energi, zarządzanie energią Nadzór nad bezpieczeństwem HES Ogrzewanie Klimatyzacja Urządzenia AGD Oświetlenie Home Assistant Konserwacja Bezpieczeństwo PC / Telekom instabus EIB Interaktywna TV, Home-Shopping, Home- Banking, Home-Office Zdalne sterowanie, diagnozowanie i serwisowanie Rys. 3 HES - system zarządzania domem. Obsługa systemu odbywa się za pomocą jednego lub więcej HomeAssistant, to jest standardowego multimedialnego komputera PC, na którym zostało zainstalowane oprogramowanie HomeAssistant. Oferuje on min.: obsługę i możliwość zmian parametrów zainstalowanych w domu urządzeń przystosowanych do HES/EIB, rejestracje meldunków o błędach przyłączonych elementów, odczytywanie ich i pokazywanie na ekranie, informowanie o uszkodzeniach przyłączonych urządzeń zewnętrznych punktów serwisowych i usługowych, jeśli życzy sobie tego właściciel, obsługę zdalną przez linie telefoniczna. Koordynuje on zazwyczaj rozdzielone funkcje. Na przykład nastawy parametrów aparatów jak ogrzewanie czy nawadnianie ogródka dokonywane zazwyczaj każde w innym miejscu, można wykonać za pomocą HES-a z jednego. Oczywiście funkcje te mogą być osiągnięte w pełni bez jego pośrednictwa. Jak każde inne urządzenie, jednostka centralna HomeAssistant jest połączona z systemem instabus. Połączenie to dokonuje się poprzez standardowe złącze szeregowe w komputerze, RS 232. Dzięki temu możliwe jest pasywne lub aktywne uczestnictwo w ruchu jaki odbywa się po magistrali tzn. uczestniczenie w przepływie informacji i obrazowanie jej na ekranie. Odczytując telegramy innych urządzeń HomeAssistant rozpoznaje, które okno czy drzwi są otwarte, które rolety są opuszczone, bądź też czy pralka lub piec aktualnie działa. Wszystkie informacje są podawane w postaci graficznej na ekranie. W podobny sposób obrazowane są informacje o uszkodzeniu urządzeń przyłączonych do systemu instabus. Poprzez analizę przesłanych informacji HomeAssistant rozpoznaje nadawcę komunikatu, jak również rodzaj błędu. Jednocześnie aktywnie ingeruje w zdarzenia występujące na magistrali. Znaczy to, że wszystkie działania w domu dokonywane zazwyczaj przez 5

6 przyciski lub łączniki mogą być przeprowadzone przy pomocy końcówki komputera z zainstalowanym oprogramowaniem. Ponadto istnieje możliwość przyporządkowania urządzeniom określonych funkcji oraz zmiana ich ustawień i parametrów. Poprzez HomeAssistant domownik nastawia przykładowo przy jakiej temperaturze w pomieszczeniu ogrzewanie powinno być wyłączone, wyznacza, którym przyciskiem, które światło lub która roleta ma być sterowana, zaś po zakończeniu procesu nastawiania, wszystkie elementy pracują dalej samodzielnie. HomeAssistant jest komfortowym interfejsem obsługi zdecentralizowanego systemu instabus. Informacje o urządzeniach magistralnych są prosto i zrozumiale przedstawione w jednym lub kilku miejscach. Elementy magistralne są swobodnie obsługiwane z jednego lub kilku miejsc, przez każdego nie przeszkolonego użytkownika. Jednocześnie po podłączeniu komputera HomeAssistant do sieci telefonicznej istnieje możliwość zewnętrznego nadzoru domu, automatycznego powiadamiania służb serwisowych oraz wiele innych. Po wyposażeniu jednostki centralnej w kartę telewizyjną i złącze antenowe można sterować kamerami telewizji przemysłowej oraz oglądać na ekranie monitora obraz przekazywany przez nie. W chwili obecnej istnieją już urządzenia gospodarstwa domowego przystosowane do przyłączenia do magistrali EIB. Zarządzanie nimi poprzez HES-a jest dziecinnie proste. Dziecinnie, ponieważ opcje urządzeń ukryte są pod postacią zrozumiałych dla każdego piktogramów, zaś wszystkie wątpliwości w każdej chwili rozwiewa nam program pomocy, służący radą lub opisem opcji. Rys. 4 Widok menu głównego HomeAssistant. Wszystkie funkcje są dostępne za pomocą interfejsu graficznego w formie płaszczyzny z widocznymi, opisanymi klawiszami. Menu główne oferuje przegląd wszystkich dostępnych opcji np. dom/mieszkanie, bezpieczeństwo, nastawy systemu itp. Po wyborze jednego z klawiszy pojawia się następne podmenu z klawiszami, w którym użytkownik otrzymuje dodatkowe informacje dotyczące wybranej funkcji ewentualnie może sterować, zmienić nastawy i włączyć lub wyłączyć urządzenie. Tym sposobem wszystkie systemy i urządzenia są obsługiwane za pomocą jednego 6

7 programu. Częstokroć proces zmiany parametrów czy kontroli urządzeń jest dzięki interfejsowi graficznemu i skutecznej pomocy tak uproszczony, że może być natychmiast przeprowadzony nawet przez niewprawnego i nie przeszkolonego użytkownika. Świadomie też został położony nacisk na ergonomię obsługi, ażeby umożliwić możliwość korzystania z urządzeń również ludziom starszym. Dostęp do klawiszy widocznych na ekranie można osiągnąć klasycznie za pomocą myszki i klawiatury komputera, na którym został zainstalowany program HomeAssistant lub poprzez dotyk palcem bezpośrednio ekranu w określonym miejscu. W tym ostatnim przypadku wymagany jest specjalny monitor dotykowy. Monitory takie są sprzedawane w formie normalnych monitorów komputerowych lub jako powierzchnie ciekłokrystaliczne, które mogą być łatwo wbudowane np. w blat stołu kuchennego. HES zapewnia możliwość sterowania z jednego miejsca całym oświetleniem w domu. Światła zainstalowane w różnych pomieszczeniach mogą być obsługiwane (zapalane, gaszone, przyciemniane) pojedynczo lub grupowo, zaś szereg kilku lub kilkunastu czynności, które wykonują się wedle wcześniej zaprogramowanej sekwencji, może zostać zapisany jako jedna scena. Obsługa świateł jak i aktywowanie scen może być dokonywane w dowolnej chwili za pomocą klasycznych łączników lub panelu HomeAssistant. Dzięki członowi komunikacyjnemu zachowujemy kontrolę nad całym systemem za pomocą sieci telefonicznej nawet poza domem. Umożliwia on również wysyłanie i przyjmowanie pisemnych wiadomości przez fax oraz odczytywanie ich na odległość przez telefon. Otrzymany fax może być odczytany przez HomeAssistant, który może udzielić odpowiedzi i wysłać ją z powrotem do nadawcy. Oczywiście dostęp z zewnątrz jest chroniony przez mechanizm kontroli dostępu. 7