Instabus 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 droŝszych, 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 równieŝ 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 równieŝ 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 moŝna rozpatrywać tylko jako instalację elektryczną, gdyŝ jednym z głównych jej zadań jest integracja róŝnych instalacji domowych, które w klasycznym wykonaniu pracują jako odrębne. Popularnymi obszarami obsługiwanymi przez system Instabus jest sterowanie: oświetleniem, Ŝaluzjami i ogrzewaniem, lecz moŝna równieŝ zintegrować z systemem wiele innych instalacji np. wentylacje i klimatyzacje. Ostatnio wprowadzony elektroniczny system zarządzania Europejską Magistralą Instalacyjną, HES (Home Electronic System), rozszerzył moŝliwości systemu o obsługę urządzeń gospodarstwa domowego i telewizji przemysłowej. Pokrótce omówione zostaną moŝliwości tego systemu. Podstawowym załoŝeniem jest podział wszystkich urządzeń na elementy wykonawcze (aktory) i zadające (sensory). Wszystkie one połączone są ze sobą za pomocą dwuŝyłowego przewodu magistralnego (sygnałowego). SłuŜy 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 naleŝy doprowadzić bezpośrednio przewód zasilający. Nie zachodzi tutaj konieczność rozdziału zasilania, za pomocą łączników, jak to ma miejsce w klasycznej instalacji. ObniŜa to w znaczny sposób ilość przewodów i kabli zainstalowanych w budynku. KaŜde urządzenie wyposaŝone 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 1
magistrali na konkretne działanie elementu wykonawczego. Czas przekazywania wiadomości jest niezauwaŝalny dla człowieka. Dzięki wyposaŝeniu wszystkich elementów systemu w urządzenia mikroprocesorowe uzyskuje się instalacje o tzw. "rozproszonej inteligencji". Nie wymaga ona centralnego sterownika, którego uszkodzenie powodowałoby awarię całego systemu. Oznacza to, Ŝe uszkodzenie jednego lub kilku elementów nie wpływa w większy sposób na funkcjonowanie reszty urządzeń. Korzyścią takiego rozwiązania jest teŝ moŝliwość dowolnej konfiguracji, późniejszych zmian i praktycznie nieograniczonej rozbudowy instalacji (ponad 10 000 elementów). Wykonanie instalacji polega na okablowaniu obiektu i montaŝu 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 moŝliwość 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 niezaleŝny i nie wymaga współpracy z komputerem. Występowanie zakłóceń jak np. zaniki napięcia sieci nie wpływają na jego poprawne funkcjonowanie. 2
Rys. 1 Oszczędności energii 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. MoŜe być ono sterowane ręcznie przez łącznik lub automatycznie przez czujnik natęŝenia słońca, czujnik oświetlenia powierzchni, czujnik ruchu, zegar lub przez wszystko jednocześnie. Za pomocą łącznika moŝemy włączać, wyłączać, regulować natęŝenie światła, ustawiać zadane wcześniej poziomy oświetlenia i uruchamiać sceny oświetleniowe. Pozostałe sensory słuŝą do wykonywania czynności związanych z zapewnieniem oszczędności. Jest to utrzymywanie stałego natęŝenia oświetlenia na powierzchni w zaleŝności 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 kaŝdej chwili moŝliwość regulacji, podlega ono procesom automatycznym i półautomatycznym takim jak: obniŝenie temperatury w nocy i w chwili nieobecności uŝytkowników w domu, w pomieszczeniu gdzie otwarte są okna i wielu innym. Inne instalacje mogą podlegać podobnej regulacji. Poza oszczędnościami zwiększa to równieŝ komfort korzystania z wszelkich instalacji w domu. MoŜliwość korzystania z tych samych sensorów przez wiele urządzeń wykonawczych zapewnia ogromną elastyczność systemu i swobodę w tworzeniu funkcji kombinacyjnych. Rys. 2 Integracja urządzeń za pomocą HES. 3
Technika systemowa budynku z powodzeniem przyjęła się w budownictwie uŝyteczności publicznej, głównie dzięki największym moŝliwością obniŝenia zuŝycia energii (do 60%). Jest równieŝ coraz chętniej stosowana w budownictwie jednorodzinnym takŝe ze względu na prostotę i komfort obsługi. Właśnie dla tych prywatnych uŝytkowników, chcących wyposaŝyć 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 moŝliwe jest sterowanie wszystkimi funkcjami urządzeń-uczestników magistrali EIB, zarządzanie urządzeniami gospodarstwa domowego, nadzór nad bezpieczeństwem (systemy przeciwpoŝarowe, 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 moŝliwości takich jak obsługa i nadzór systemu z duŝej odległości. Wszelkie uszkodzenia mogą być zgłaszane bezpośrednio do serwisu przy pomocy telefonu lub faksu, zaś liczniki zuŝycia energii mogą być automatycznie odczytywane poprzez sieć telefoniczną. 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 moŝliwość 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 Ŝyczy 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 kaŝde w innym miejscu, moŝna wykonać za pomocą HES-a z jednego. Oczywiście funkcje te mogą być osiągnięte w pełni bez jego pośrednictwa. Jak kaŝde inne urządzenie, jednostka centralna HomeAssistant jest połączona z systemem Instabus. Połączenie to dokonuje się poprzez standardowe złącze szeregowe w komputerze, RS 232. Dzięki temu moŝliwe 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 teŝ 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 równieŝ rodzaj błędu. Jednocześnie aktywnie ingeruje w zdarzenia występujące na magistrali. Znaczy to, Ŝe wszystkie działania w domu dokonywane zazwyczaj przez przyciski lub łączniki mogą być przeprowadzone przy pomocy końcówki komputera z zainstalowanym oprogramowaniem. Ponadto istnieje moŝliwość przyporządkowania urządzeniom określonych funkcji oraz zmiana ich ustawień i parametrów. Rys. 3. HES - system zarządzania domem. 4
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 kaŝdego nie przeszkolonego uŝytkownika. Jednocześnie po podłączeniu komputera HomeAssistant do sieci telefonicznej istnieje moŝliwość zewnętrznego nadzoru domu, automatycznego powiadamiania słuŝb serwisowych oraz wiele innych. Po wyposaŝeniu jednostki centralnej w kartę telewizyjną i złącze antenowe moŝna sterować kamerami telewizji przemysłowej oraz oglądać na ekranie monitora obraz przekazywany przez nie. 5
Rys. 4 Widok menu głównego HomeAssistant. W chwili obecnej istnieją juŝ urządzenia gospodarstwa domowego przystosowane do przyłączenia do magistrali EIB. Zarządzanie nimi poprzez HES-a jest dziecinnie proste. Dziecinnie, poniewaŝ opcje urządzeń ukryte są pod postacią zrozumiałych dla kaŝdego piktogramów, zaś wszystkie wątpliwości w kaŝdej chwili rozwiewa nam program pomocy, słuŝący radą lub opisem opcji. 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 uŝytkownik otrzymuje dodatkowe informacje dotyczące wybranej funkcji ewentualnie moŝe sterować, zmienić nastawy i włączyć lub wyłączyć urządzenie. Tym sposobem wszystkie systemy i urządzenia są obsługiwane za pomocą jednego programu. Częstokroć proces zmiany parametrów czy kontroli urządzeń jest dzięki interfejsowi graficznemu i skutecznej pomocy tak uproszczony, Ŝe moŝe być natychmiast przeprowadzony nawet przez niewprawnego i nie przeszkolonego uŝytkownika. Świadomie teŝ został połoŝony nacisk na ergonomię obsługi, aŝeby umoŝliwić moŝliwość korzystania z urządzeń równieŝ ludziom starszym. Dostęp do klawiszy widocznych na ekranie moŝna 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 moŝliwość sterowania z 6
jednego miejsca całym oświetleniem w domu. Światła zainstalowane w róŝnych pomieszczeniach mogą być obsługiwane (zapalane, gaszone, przyciemniane) pojedynczo lub grupowo, zaś szereg kilku lub kilkunastu czynności, które wykonują się wedle wcześniej zaprogramowanej sekwencji, moŝe zostać zapisany jako jedna "scena". Obsługa świateł jak i aktywowanie "scen" moŝe 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. UmoŜliwia on równieŝ wysyłanie i przyjmowanie pisemnych wiadomości przez fax oraz odczytywanie ich na odległość przez telefon. Otrzymany fax moŝe być odczytany przez HomeAssistant, który moŝe udzielić odpowiedzi i wysłać ją z powrotem do nadawcy. Oczywiście dostęp z zewnątrz jest chroniony przez mechanizm kontroli dostępu. Autor: Paweł Petykiewicz 7