Обзор технологий существующих интеллектуальных домов

Обзор предметной области

За последние несколько лет рекламная компания интеллектуальных зданий развивается стремительными темпами. Столь быстрый рост в этом направле­нии обусловлен прежде всего возросшим инте­ресом к интеллектуальному зданию как со сто­роны частных лиц (вследствие возросшего бла­госостояния), так и со стороны инвесторов (ввиду заявляемых возможностей интеллектуального здания и возмож­ности повысить рыночную привлекательность застройки). Агрессивная политика фирм-про­изводителей и системных интеграторов по за­воеванию этого сегмента рынка также опреде­ляет актуальность интеллектуальных зданий. Все это стало возможным благодаря использованию в качестве интеллек­та передовых достижений и технологий, поя­вившихся к началу III тысячелетия в области коммуникаций (EIB, LonWorks, CAN, X10 и т.д.), микропроцессорной техники (ARM, PIC) и про­граммирования (multi-tasking real-time OS, object programming).

Следует отметить, что анализ материалов пе­риодических изданий, Интернет-ресурсов и специализированных выставок показал: на сегодняшний день под понятием интеллектуальное здание подразумеваются совершенно разные по составу и функциональным воз­можностям системы. Различия в подходе к построению интеллектуальных зданий объясняются тем, что, во-первых, разрабатываемый в течение послед­них лет ГОСТ по интеллектуальному зданию до сих пор не введен в действие, поэтому лю­бые рассуждения о соответствии того или иного набора систем «критериям» или «стан­дартам» интеллектуального здания носят ис­ключительно концептуальный характер. Во-вторых, на рынок интеллектуальных зданий выходят компании, исторически имеющие различную направ­ленность: климатическая техника (во главу угла ставятся задачи по управлению климатом), системы безопасности (заказчик получает интеллектуальное здание в виде интегрированной системы охраны с расширенными функциями управления) мультирумные системы (под интеллектуальным зданием подра­зумевается домашний кинотеатр, управляю­щий светом и жалюзи) и прочее. Тем не менее на сегодняшний день есть ряд общепринятых (однако документально не уза­коненных) определений, функций и признаков интеллектуального здания, которые не вызывают разногласий у специ­алистов: интеллектуальное здание - это совокупность систем жизнеобеспечения, безопасности и телекоммуника­ции под управлением единого программно-ап­паратного ядра. Интеллектуальное здание должно интегрировать современные инже­нерные системы здания:

- автоматизированное управление (АСУ, АСКУЭ, АСУТП) и диспетчеризация;

- энергоснабжение и освещение;

- отопление, водоснабжение и канализация;

- вентиляция и кондиционирование;

- противопожарная безопасность (сигнализа­ция, оповещение, пожаротушение);

- технические средства охраны (охранная сиг­нализация, контроль доступа, видеонаблюдение);

- структурированные кабельные сети [1].

Строительство интеллектуального здания, в первую очередь, направ­лено на достижение экономичной, комфортной и безопасной эксплуатации здания.

Экономичность подразумевает под собой осуществление мониторинга всех инженерных систем здания, реализация межсистем­ных алгоритмов управления в автоматиче­ском (на основании сценариев, показаний счетчиков и сигналов датчиков) или ручном (с диспетчерского пульта, АРМ оператора службы безопасности и т.д.) режимах, а также управление освещением, климатом, доступом к информационным ресурсам по заданным алгоритмам (или параметрам среды) [1].

Комфортная эксплуатация интеллектуального здания подразумевает под собой управление освещением по определенному сценарию (создание световых сцен), управление автоматикой и бытовой техникой, управление лифтами, управление мультирумными системами [1].

Для обеспечения безопасности проживания интеллектуальное здание должно выполнять следующие функции:

– обеспечение разграничения доступа в здания (помещения), к пунктам управления инженерными системами, к информационным ресурсам;

– своевременное обнаружение возгораний, оповещение людей и автоматическое пожаротушение;

– организация охраны здания (помещений) с оповещением сил реагирования и пользователей в автоматическом режиме;

– обнаружение неисправностей в работе систем жизнеобеспечения и автоматическое оповещение пользователей и аварийных служб, автоматическая локализация аварийных участков, включение резервного оборудования;

– возможность визуального контроля внутренних помещений и внешней территории [1].

До недавнего времени на российском рынке интеллектуальных зданий были представлены исключительно иностранные фирмы-производители. Эти компании можно разделить на применяющие в разработках региональные протоколы (стандарты), например: EIB, LonWorks, C-Bus, X10, и применяю­щие собственные закрытые протоколы переда­чи данных, например Crestron. Традиционное лидерство в этой области принадлежало круп­ным игрокам: Siemens, Crestron (AMX), Andover Controls, Honeywell и др. Монопольная полити­ка (закрытие протоколов и проч.) компаний-производителей позволяла им держать необос­нованно высокие цены на их продукцию и в свою очередь снижала привлекательность по­добных решений для застройщиков. Понимая необходимость расширения рынка интеллектуальных зданий, некоторые иностранные компании предложили решения на основе сетевого протокола TCP/IP, что позволило значительно удешевить решения для построения интеллектуальных зданий.

В 2010-х годах ряд российских компаний предложил свои разработки в качестве про­граммно-аппаратного ядра интеллектуальных зданий. Рассмотрим некоторые предложения российских и иностранных компаний в области проектирования и постройки интеллектуальных зданий.

Одной из подобных систем является сертифицированный «Комплекс управления инженерными система­ми здания МН -3000 Magic House » («Группа компаний АЛТ (Россия). «Комплекс программно-аппаратных средств МН -3000 Magic House » представляет собой ин­тегрированную систему, состоящую из цент­рального сервера, главного процессорного бло­ка мастер-контроллера (МК-01), среды обмена данными (системной шины), удаленных поль­зовательских терминалов с набором сервисных устройств (дистанционных пультов, сенсорных панелей и др.) и возможностей различных про­граммных комплексов, а также объектовых кон­троллеров (ОК-01) и конечных устройств (конт­рольных датчиков и исполнительных приборов и механизмов).

Мастер-контроллер - мощное вычислительное устройство, обладающее ресурсами для управ­ления всей системой и наборов интерфейсов для работы с оконечными контроллерами и внешними пультами управления [4].

Мастер-контроллер предназначен для анализа собранной и переданной объектовыми контроллерами информации об объектах, принятия решений и передачи команд управления объектовым контроллерам, а также для обмена информацией с удаленными устройствами посредством различных каналов связи. Параметрические входы (охранные шлейфы) служат для подключения охранных и пожарных датчиков. Логические (цифровые) входы служат для подключения датчиков с двумя состояниями (без питания и контроля линии), кнопок, для контроля состояния выходов с открытыми коллекторами.

Аналоговые входы служат для сбора метрологических данных.
Выходы с открытыми коллекторами подключаются к релейному или семисторному модулю и служат для управления исполнительными устройствами.

Пользовательские интерфейсные модули служат для обеспечения интерфейса системы с пользователем с помощью светодиодной и звуковой индикации состояния системы и считывателей идентификационного кода пользователя (Dallas iButton, Proximity Card, Keyboard).
Объектовый контроллер - это интеллекту­альное устройство, обладающее набором ресурсов, необходимых для построения сис­тем диспетчеризации, контроля доступа, охраны. Стандартный набор ресурсов:

- охранные шлейфы;

- потенциальные входы;

- входы для аналоговых сигналов;

- входы Wiegand;

- релейные выходы;

- последовательный интерфейс для подключе­ния внешних устройств;

- выходы с ШИМ (широтно-импульсной моду­ляцией) для плавного управления внешними устройствами, например, светом [2].

Интерфейс SPI (master mode) служит для подключения к объектовому контроллеру дополнительных управляющих и исполнительных интеллектуальных устройств, используемых в подсистеме автоматизации с помощью мостов SPI-X10, SPI-Long Word. Интерфейс EIB предназначен для связи объектового контроллера с мастер-контроллером [5–7].

МН-3000 Magic House на уровне МК-01 обеспечивает непрерывный обмен данны­ми с объектовыми контроллерами ОК-01 (обра­ботку поступающей от обслуживаемых систем ин­формации и выдачу команд по соответствующим алгоритмам в реальном масштабе времени). На уровне объектовых контроллеров ОК-01 Magic House обеспечивает реализацию исполнительных функций как в качестве интегрированных в систе­му объектовых устройств, так и самостоятельных устройств, обеспечивающих функционирование объектов ответственности в случаях выхода из строя МК-01 или других жизненно важных эле­ментов комплекса [1].