Факт возведения «интеллектуального здания» (ИЗ, от англ. Intelligent Building) характеризует профессиональный уровень компании — системного интегратора, требует от ее специалистов знаний инженерных систем, умения объединять их в единый комплекс. Как и любое современное здание, ИЗ имеет системы энергоснабжения, освещения, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, отопления, канализации, вертикального транспорта, безопасности, связи, компьютерных, телекоммуникационных и телевещательных сетей, мониторинг.
Контроль и управление работой этих систем осуществляет единая система диспетчеризации (в англ. терминологии — BMS, Building Management System) — система управления зданием. Сам термин «интеллектуальное здание» — просто красивая и распространенная рекламная уловка. В силу привлекательности он был быстро подхвачен журналистами и системными интеграторами. Американцы, первые сформулировавшие, что такое интеллектуальное здание, и сейчас продолжают оставаться законодателями моды в разработке технологии.
Поэтому, наверное, лучше ориентироваться на их определение ИЗ: в интеллектуальном здании необходимо наличие системы управления зданием — упомянутой выше BMS, и это как минимум. Кроме того, должно быть не менее 15 тыс. информационных точек, через которые поступает информация с контролируемых инженерных систем. И только тогда американские специалисты употребляют термин «intelligent building».
Для России, конечно, 15 тыс. — завышенный показатель. Однако, когда присутствует возможность управления посредством 2000–3000 точек, думаю, можно такие здания называть интеллектуальными. Хотя, безусловно, и в России есть ИЗ, соответствующие американским требованиям. Например, административное здание ОАО «Российские железные дороги», где мониторинг и управление различными инженерно-техническими системами осуществляется через 32 тыс. точек, и тут без системы управления зданием не обойтись.
Еще один пример — офисное здание нефтегазовой компании ТНК-BP, где работает более 30 инженерных систем и задействовано 28 тыс. точек контроля. Московский отель Courtyard by Marriott в Вознесенском переулке также можно назвать интеллектуальным зданием, хотя в нем всего около 2000 точек контроля 20 инженерных систем и они управляются единой системой диспетчеризации. Характеризуя систему как интеллектуальную, надо четко представлять ее отличие от обычной системы автоматизации.
При этом очевидно, что от установки, например, интеллектуальных систем безопасности здание таковым не становится. Почему? Даже если есть диспетчерский пульт системы безопасности, и, например, при проходе посетителя через турникет с использованием электронной карточки у оператора на экране появляется его фотография или камеры реагируют на открытие окна — можно утверждать, что элемент системы интеллектуального здания присутствует, а связи его с другими системами здания нет.
То же самое касается и отдельно автоматизированных систем кондиционирования, освещения и т.п. Рассмотрим главу на примере системы диспетчеризации, реализованной в здании отеля Courtyard by Marriott. Все требования к данной системе в целом и в частности были определены стандартами, принятыми в сети отелей Marriott данного класса. В качестве системы диспетчеризации здания отеля были применены решения на базе программного обеспечения (ПО) Metasys и сетевых процессоров.
Это было связано с тем, что Metasys является одной из платформ, которую использует Courtyard by Marriott в различных странах мира: аппаратнопрограммная система управления зданием является ядром интеллекта, позволяет управлять системами жизнеобеспечения и контролировать все инженерные точки здания. Через распределенные сетевые процессоры NCM (Network Control Module) и сети LonWork и BACnet она объединяет все системы жизнеобеспечения интеллектуального здания в единую отказоустойчивую архитектуру.
Система Metasys обеспечивает не только централизованный мониторинг, диспетчеризацию и управление оборудованием инженерных систем, но и экономию потребляемой электроэнергии. В гостинице Courtyard by Marriott BMS выполняет следующие функции:
- обеспечивает получение оперативной информации диспетчерами, руководителями эксплуатационных служб отеля о состоянии инженерных систем;
- обрабатывает текущую информацию в режиме реального времени, управляет инженерными системами здания и их оборудованием по заданным режимам работы;
- проводит документирование и регистрацию параметров процессов инженерных систем, и действий диспетчерских служб;
- осуществляет автоматизированный учет эксплуатационных ресурсов инженерного оборудования и контроль техобслуживания;
- обеспечивает возможность подключения к системе дополнительного оборудования, увеличение точек контроля и функций управления без нарушения работы системы управления зданием.
Информация о работе любой системы жизнеобеспечения здания поступает на сетевые процессоры от интеграторов типа Metasys и полевых контроллеров, каждый из которых получает данные от контролируемой системы жизнеобеспечения. Интеграторы представляют собой устройства, передающие на процессор BMS информацию о работе систем с локальной автоматикой (в т.ч. с интегрированных систем безопасности, лифтов, источников бесперебойного питания, холодильных установок).
Сигналы от полевых контроллеров и интеграторов поступают на сетевые процессоры BMS системы по сетям LonWork. В здании установлены сетевые процессоры, имеющие архитектуру с распределенным интеллектом (так, в Courtyard by Marriott все инженерные системы и кабели распределены по нескольким этажам) и осуществляющие автоматическое управление всеми системами ИЗ по запрограммированным в них алгоритмам.
Такая архитектура существенно повышает надежность работы BMS, и выход из строя любого из процессоров не повлияет на работу контролируемой им системы жизнеобеспечения, поскольку его функции возьмет на себя другой процессор. Архивирование данных, мониторинг и протоколирование работы систем жизнеобеспечения в интеллектуальном здании осуществляется через сервер с RAIDмассивом пятого уровня и через автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов функциональных систем, организованных на базе рабочих станций.
Обмен данными между сетевыми процессорами BMS, сервером и рабочими станциями осуществляется по протоколу Ethernet/BACnet, что позволяет организовать мониторинг и дистанционное управление системами ИЗ. Для обработки всей информации, поступающей от любой системы жизнеобеспечения, используется программное обеспечение BMS — Metasys M5 (Johnson Controls).
Надо заметить, что гостиница Courtyard by Marriott в сравнении с таким интеллектуальным зданием, как, например, штаб-квартира ТНК-BP, — не самое насыщенное инженерными системами здание. Тем не менее, для представления масштаба инженерного комплекса отеля достаточно сказать, что на объекте установлено более 20 механических, электрических, электронных и других инженерных систем более 30 производителей.
Автоматизация гостиницы включает в себя обеспечение бесперебойной работы всех инженерных систем с использованием встроенных средств управления и оборудования локальной автоматики и специализированных станций диспетчерского управления компании. В качестве интеллектуальной составляющей средств управления системами использованы два сетевых процессора, 10 полевых контроллеров и более 250 контроллеров управления климатом, обеспечивающих совместно с локальной автоматикой полную автоматизацию инженерных систем гостиницы и позволяющих экономично наращивать мощности инженерии в будущем.
Диспетчеризация таких систем гостиницы, как приточно-вытяжная вентиляция и кондиционирование, а также систем холодного и горячего водоснабжения, тепло и холодоснабжения осуществляется посредством контроллеров автоматики инженерного оборудования. В подсистемах диспетчеризации этих систем предусмотрены такие функции, как контроль работы элементов системы, мониторинг работы приводов, дистанционное управление, измерение температуры, аварийная сигнализация при сбое контролируемых параметров, переключение на резервный двигатель и др.
В системе применено оборудование, совместимое как с физическими интерфейсами, так и информационными протоколами. В качестве физических интерфейсов используются только стандартизованные интерфейсы (EIA/TIA 232, EIA/TIA 485 и т.п.). Оборудование и ПО локальных систем обеспечивают цифровую передачу в системе диспетчеризации тревожных сообщений о неполадках и нештатных режимах, возникших в данной системе; данных о текущих режимах работы локальной системы, а также возможность отработки аварийных действий по сигналам системы пожарной безопасности.
Для повышения жизнестойкости данные о сигнализации критических ситуаций дублируются на аппаратном уровне при помощи дискретных или стандартных аналоговых сигналов. Большинство компаний-интеграторов проводит обучение персонала эксплуатирующей компании, но стоит учесть, что количество технического персонала зависит от типа и площади здания. Чем больше здание — тем больше подразделения эксплуатационной службы.
В гостинице Courtyard by Marriott один пост безопасности и пожарной охраны, одно АРМ для управления инженерными системами гостиницы. В целом обслуживанием всех систем занимается от десяти до пятнадцати человек. Такая система диспетчеризации имеет средства защиты от операторских ошибок персонала, которые могут привести к авариям объектных инженерных подсистем.
Если в работе оборудования появляются сбои, BMS будет своевременно информировать службы эксплуатации, отвечающие за работу данного оборудования, а также главную службу эксплуатации и смежные подразделения. Иными словами, если BMS не видит реакции оператора системы электроснабжения на тревожные сообщения, она отправляет сигнал тревоги главному диспетчеру.
При обнаружении критической ситуации и отсутствии по каким-либо причинам управляющих воздействий со стороны оператора или другого сотрудника, имеющего право управления системой в течение заданного времени, а также запрета на принятие самостоятельных решений, система отрабатывает заранее заложенный алгоритм. Если все-таки аварийная ситуация возникла, то операторы, осуществляющие контроль работы оборудования, будут иметь полную информацию о каждой системе и рекомендации BMS по выбору оптимального и наиболее безопасного выхода из ситуации.
Помимо того, большую часть задач будет решать автоматика здания. Все действия автоматики и операторов систем протоколируются BMS, поэтому вероятность возникновения ситуаций коллективной безответственности за остановку или сбой в работе оборудования близка к нулю. Расходы на техническое обслуживание оборудования и инженерных систем минимальны, поскольку мониторинг параметров всех систем осуществляется круглосуточно, и при своевременном вызове сервисных бригад случаи серьезного ремонта оборудования исключены.
При создании системы энергоснабжения зданий гостиницы, помимо систем общего электроснабжения и аварийного освещения, была установлена система бесперебойного питания, обеспечивающая оптимальное управление снабжением электроэнергией всех помещений Courtyard by Marriott. Кроме того, энергосистема предусматривает возможность установки дополнительных компонентов для ее поэтапного наращивания. Стоит отметить, что все больше российских компаний приходит к необходимости предусматривать установку современных систем электроснабжения уже на этапе строительства.
Вообще, инвесторы все чаще обращают внимание на то, что сейчас без аварийных систем электроснабжения им трудно выиграть в конкурентной борьбе. Что уж говорить о гостинице, где комфорт и безопасность гостей — главная задача. Выбор системы безопасности зависит от функционального назначения здания (гостиницы, бизнес-центры, офисы корпораций, производственные комплексы), площади и сложности планировочных решений здания (различные решения для зданий большой площади, средней и малой), требований заказчика к системе безопасности (требования к организации безопасности здания). Для того чтобы грамотно выбрать систему безопасности, необходимо проанализировать все факторы.
Комплексная система безопасности Courtyard by Marriott является самостоятельным компонентом BMS и полностью контролирует все противопожарные системы здания, осуществляя управление системами противопожарной защиты здания при возникновении пожарной ситуации. Проектирование и оборудование гостиницы системами безопасности производилось с учетом международных норм для отеля Marriott International. Рассмотрим эту систему подробнее. В здании установлена одна диспетчерская службы охраны, один пост пожарной охраны.
Полностью интегрированная противопожарная система включает в себя системы пожарной сигнализации, водяного пожаротушения, одну панель пожарной сигнализации с оповещением фирмы Simplex 4100U со встроенным Touch Screen (сенсорным экраном), на котором отображаются графические планы, и насчитывает более 800 пожарных извещателей, 600 громкоговорителей и 500 огнезадерживающих клапанов. Диспетчер имеет возможность полностью контролировать и управлять системой с использованием дружественного графического интерфейса.
Система пожарной безопасности управляет всеми противопожарными системами, контролирует спринклерную систему пожаротушения, полностью реализует алгоритм эвакуации людей. В соответствии со специфическими требованиями для сети отелей Marriott в номерах установлены датчики с локальными пищалками, т.е. при задымлении датчика появляется локальный сигнал от него.
Все переходы и лестничные площадки здания оснащены стробоскопами и системой оповещения для реализации алгоритма эвакуации персонала и жителей гостиницы, включая немобильные группы граждан. Цели и назначения информационной системы — передача тех или иных видов информации одними системами, включая инженерные, другим системам и обеспечение работы бизнеса. Стоит сказать, что в основном требования к информационным системам в гостиничной сфере несколько иные, чем к системам офисных зданий, бизнес-центров, банков.
Например, в стандартный гостиничный номер, как правило, нет необходимости ставить большое число розеток. В номерах есть Wi-Fi для клиентов, а также телевидение по запросу. Кроме того, присутствует возможность сделать запись на персональную Proximity-карту. С ее помощью клиент, перемещаясь по отелю, может открывать двери, разрешенные ему для доступа, пользоваться видеоконференцией или получать и оплачивать по карте различные услуги (телефонные переговоры, интернет, ТВ-каналы и т.д.).
В емкое понятие «информационная система» можно включить весь комплекс систем, которыми оснащена гостиница. Для инженера информационные системы — состояние вентиляционных установок, положение переключателей и т.д., т.е. общий мониторинг работы инженерных систем; для служащего гостиницы это может быть информация программного модульного комплекса, который показывает, какое количество номеров занято, сколько забронировано, общую статистику (например, сколько человек находилось в номере, какими услугами пользовались и т.д.).
В гостинице реализована структурированная кабельная система (СКС) компании ITT Network Systems and Services, поскольку эта система использует не только современные и перспективные протоколы физического уровня (включая 100 Мбит/с TPPMD, 100 BaseTX, 155 и 622 Мбит/с ATM, IEEE 802.3 Gigabit Ethernet), но и поддерживает работу высокоскоростных протоколов. Надо отметить, что каких бы то ни было принципиальных отличий в использовании инженерных систем в данной гостинице от применения этих систем в других, «неинтеллектуальных» гостиницах нет.
Можно сказать, что основными техническими преимуществами внедрения комплексной системы автоматизации и диспетчеризации здания в сравнении с автономными инженерно-техническими системами являются:
- возможность «вписаться» в те энергетические ограничения, которые могут предъявлять собственнику муниципальные службы города, и исключить на этапе строительства расходы на дополнительные электрические подстанции — такая ситуация особенно актуальна, когда здание строится в центральной части крупных городов;
- возможность значительного сокращения расходов на эксплуатацию и ремонт оборудования в течение всего жизненного цикла здания за счет снижения влияния человеческого фактора и возложения контрольных функций на автоматику здания, а также исключение серьезного ремонта или замены вышедшего из строя дорогостоящего оборудования — на ремонт и восстановление работоспособности оборудования может уходить 10–20 % от его первоначальной стоимости;
- за счет применения энергосберегающего оборудования и интеллектуальных систем управления инженерией ежегодные коммунальные платежи снижаются на 15–30 %.
Так, для здания бизнес-центра площадью около 50 тыс. м2 стоимость ежегодных коммунальных расходов по Москве (электро-, теплои водоснабжение, канализация и др.) составляет в среднем около $ 150 на квадратный метр площади. Нетрудно посчитать среднюю ежегодную экономию на эксплуатации такого бизнес-центра, которая составит примерно $ 1,5 млн. Российский опыт длительной эксплуатации интеллектуальных зданий пока отсутствует.
Позитивный эффект от внедрения интеллектуальной системы можно ощутить уже на этапе ее проектирования, когда устанавливаются жесткие энергетические лимиты и планируются коммунальные расходы. В США, согласно статистическим данным, вложения в интеллектуализацию здания возвращаются за пять лет, причем за счет экономии на коммунальных платежах. Таким образом, в последующие годы эксплуатация «интеллектуального здания» — это безусловная экономия средств.
