Опыт создания инженерной инфраструктуры «интеллектуального» здания

Назначение системы диспетчеризации и управления здания, принцип построения системы и ее функции. Управление инженерными системами. Выбор среды передачи данных. Экономический эффект

Современные строительные технологии подразумевают наличие большого количества инженерных и информационных систем в возводимых зданиях. Возрастают требования потребителей к качеству офисов. Максимальный комфорт и удобство эксплуатации при сокращении затрат могут быть обеспечены только благодаря комплексному подходу к построению инженерных систем, максимально возможной автоматизации эксплуатационного процесса и объединению отдельных элементов в единую систему мониторинга и управления.

Задачи, поставленные перед разработчиками

В начале 2002 года компании «Телеком-Монтаж» одним из заказчиков была поставлена задача – создание полной инженерной инфраструктуры нового административного здания общей площадью около 8000 м2 в крупном областном центре Вологодской области. Формулировалась задача просто: необходимо было построить самое современное здание в городе.

Было предложено несколько вариантов реализации проекта, отличавшихся друг от друга не только стоимостью, но и предлагаемым уровнем решений – от набора не связанного между собой оборудования до единого комплекса инженерных систем.

В первом случае системы безопасности строились на элементах различных производителей:

·   система пожарной сигнализации (базировалась на оборудовании ESMI с применением датчиков различных производителей);

·   система охранной сигнализации (базировалась на оборудовании Vista 501);

·   система контроля доступа Cotag (на 98 помещений).

При этом управление вентиляцией, лифтовым оборудованием, тепловым пунктом должно было осуществляться посредством систем, запроектированных ранее генеральным проектировщиком здания.

Самый дорогой вариант предполагал создание комплекса специальных инженерных систем (КСИС) «интеллектуального» здания. В этом случае системы безопасности предлагалось построить полностью на оборудовании компании Siemens, а управление инженерными системами здания предлагалось выполнить на базе контроллеров Lexel с выводом информации посредством SCADA-системы Genesis32 компании Iconics.

Подготовка проекта

Началу проекта предшествовала разработка технического задания, наиболее полно отражающего потребности и желания заказчика, относившиеся в основном к защищенности помещений и удобству использования предлагаемых систем.

Одной из самых сложных была задача включить в состав диспетчеризируемых и управляемых систем оборудование, запроектированное и уже смонтированное подрядной строительной организацией заказчика, поскольку управление им было выполнено на уровне 60-х годов прошлого века. Данное оборудование состояло из следующих подсистем:

·   подсистема приточно-вытяжной вентиляции и дымоудаления;

·   подсистема водяного (спринклерного) пожаротушения;

·   подсистема водоснабжения и канализации;

·   тепловой пункт.

Итогом работы стал проект по созданию комплекса специальных инженерных систем здания, включающий в себя следующие основные подразделы:

·   система электропитания (включая источники бесперебойного питания);

·   структурированная кабельная система;

·   локальная вычислительная сеть;

·   система телефонной связи;

·   интегрированная система безопасности объекта;

·   система информирования;

·   система общего кондиционирования;

·   система кондиционирования технологических помещений;

·   система диспетчеризации и управления.

Все запроектированные системы объединены в единый программно-аппаратный комплекс, взаимодействующий как на верхнем (программном), так и на нижнем (аппаратном) уровнях.

Выбор протокола для систем автоматизации здания

Система диспетчеризации и управления зданием (рис. 1) предназначена для повышения надежности и эффективности функционирования инженерных систем за счет их слаженной работы, своевременного информирования персонала о параметрах систем и возникающих в них неисправностях, управления инженерными системами.

Рис. 1. Структурная схема системы диспетчеризации

В качестве протокола для систем автоматизации здания выбран открытый стандарт LonWorks с применением свободно программируемых контроллеров NetLon MB-2 (рис. 2) производства Lexel, объединенных в сеть, имеющую свободную топологию. Сегменты сети объединяются между собой высокоскоростными магистральными шинами через роутеры LPR-12 компании Echelon. Устройства, не поддерживающие протокол LonWorks, включены в систему при помощи межсистемных шлюзов протокольного уровня.

Рис. 2. Контроллер Netlon MB-2

Распространенный промышленный стандарт LonWorks является открытым протоколом, что позволяет:

·   выбирать оборудование различных производителей, исходя из поставленных условий и соотношения цена–качество;

·   обеспечить интеграцию с остальными подсистемами здания;

·   безболезненно расширять или модифицировать систему в дальнейшем.

Контроллеры LonWorks обеспечивают прием и декодирование информации от датчиков, выдачу управляющих воздействий на органы управления, а также организуют взаимодействие между собой и системами управления. Контроллеры располагаются в местах сбора данных и объединяются в сеть специальным кабелем. К этой же сети подключается рабочее место диспетчера со средствами отображения и ввода информации.

Фактически система диспетчеризации и управления является ядром «интеллектуального здания», поскольку обеспечивает взаимодействие всех указанных подсистем.

Принцип построения и функции системы управления

Управляющая система построена по централизованно-распределенному принципу, который заключается в объединении датчиков и органов управления на наиболее низком иерархическом уровне системы в подсети, контролируемых с помощью устройств более высокого уровня – программируемых управляющих контроллеров стандарта LonWorks.

Результатом внедрения проекта является единый диспетчерский пульт службы эксплуатации, позволяющий отслеживать параметры систем в режиме реального времени и управлять системами с рабочего места диспетчера.

В системе реализовано управление системами:

·   приточно-вытяжной вентиляции и дымоудаления;

·   кондиционирования;

·   электропитания здания;

·   электроосвещения;

·   водоснабжения и канализации;

·   тепловым пунктом;

·   лифтами и др.

Управление системой вентиляции

Для управления системой приточно-вытяжной вентиляции возможно дистанционное автоматическое и ручное включение/выключение приточных вентсистем в зависимости от температуры окружающего воздуха, времени суток, включение/выключение электронагревателей в зависимости от температуры окружающего воздуха, контроль температуры подаваемого воздуха с его регулировкой, контроль количества подаваемого воздуха с регулировкой, контроль работы вентиляторов, калориферов, электродвигателей, контроль положения заслонок и управление ими.

Для получения информации о состоянии устройств, давлении, температуре, влажности и т. д. используются датчики производства компаний Honeywell (например, датчики температуры воздуха T7411A1019 и погружные датчики температуры T7413A1041).

Управление системой кондиционирования

Система кондиционирования проектировалась и поставлялась подрядной организацией заказчика. При проектировании использовано центральное интеллектуальное оборудование кондиционирования воздуха VRV (Daikin), положительный опыт эксплуатации которого имелся у заказчика. Диспетчеризация оборудования выполнена с применением контроллеров Siemens, поддерживающих протокол LonWorks, что позволило построить единую систему управления и мониторинга оборудования.

Мониторинг и управление системой кондиционирования осуществляется с отдельного компьютера, находящегося на рабочем месте диспетчера. Указанный компьютер также включен в общую систему диспетчеризации, и все данные о других системах могут быть отображены на нем, а данные системы кондиционирования – на других компьютерах диспетчерской.

Осуществляется контроль работы наружных и внутренних блоков системы кондиционирования (работа вентиляторов, компрессоров, а также фильтров, состояние которых определяется при помощи заложенного поставщиком оборудования алгоритмов, посредством контроллеров Echelon конвертируется в сигналы шины LON и передается на центральное оборудование), контроль и установка температуры в помещениях, контроль протечек воды.

При помощи SCADA-системы и переданных поставщиком алгоритмов реализована «система напоминаний» о необходимости проведения регламентных работ, замены фильтров, а также журнал аварийных сообщений.

Для поддержания требуемых параметров микроклимата в помещении серверной и агрегатов бесперебойного питания (ИБП) в соответствии с техническим заданием установлена отдельная система кондиционирования для удаления тепловых избытков оборудования. Согласно требованиям, предусмотрено 100-процентное резервирование системы кондиционирования серверной и помещения ИБП. Система прецизионного кондиционирования проектировалась субподрядчиками компании «Телеком-Монтаж» – фирмой «Хоссер», г. Санкт-Петербург.

Мониторинг системы прецизионного кондиционирования осуществляется как с рабочего места диспетчера, так и с компьютеров заказчика, поскольку от микроклимата серверных помещений зависит не только работа систем здания, но и течение бизнес-процессов заказчика. В данном случае при помощи контроллеров C-1002, С-7000 компании Stulz контролируется не только состояние внешних и внутренних блоков, но и температура (с точностью до 1°), и относительная влажность в помещениях. Указанные контроллеры позволяют интегрировать прецизионные кондиционеры в сеть LonWorks и, помимо температуры и влажности, передавать на диспетчерский пульт сигнал аварийной остановки кондиционеров, контролировать перекос фаз, выполнять остановку и запуск холодильных машин. В случае отсутствия воды в приточном трубопроводе на пост диспетчера немедленно подается тревожный сигнал с указанием неисправности, а при наличии протечек из внутренних блоков кондиционеров или трубопроводов немедленно отключается подача воды и происходит ее аварийный слив из внутренних блоков в общую систему канализации. При этом уведомление об аварии поступает не только на пост диспетчера и мобильный телефон системного администратора, электронное сообщение отправляется также в службу сервиса компании – поставщика оборудования.

Управление электроснабжением

Рис. 4. Шкаф управления освещением

Управление электроснабжением и освещением здания (рис. 4) осуществляется в автоматическом режиме, однако дежурный диспетчер может в любой момент вмешаться в работу систем и произвести необходимые действия со своего рабочего места. У диспетчера есть возможность:

·   контролировать состояние вводных и групповых защитных автоматов вводно-распределительных устройств и этажных распределительных щитов при помощи блок-контактов состояния автоматов защиты Z-NHK производства компании Moeller;

·   производить отключение и включение групп потребителей посредством дистанционных приводов Moeller;

·   осуществлять переключение АВР;

·   контролировать напряжение и ток на всех участках сети электропитания от ввода в здание до комнатных распределительных щитов (рис. 5).