Автоматизация и диспетчеризация в коммунальном хозяйстве

Лекция 11.

Автоматизация и диспетчеризация в промышленности и коммунальном хозяйстве.

Системы «умный дом» и «интеллектуальное здание»

Учебная литература: ЭИ-1.

Дополнительная литература по теме лекции:

1. Е. С. Бондарь, А. С. Гордиенко, В. А. Михайлов, Г. В. Нимич. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Издательство: ТОВ " Видавничий будинок " Аванпост-Прим", 2005 г.

2. Сопер Марк Эдвард. Практические советы и решения по созданию «умного дома». Издательство: NT Press, Москва. 2007.

3. В. Харке. Умный дом. Москва, Техносфера, 2006.

План лекции.

§ Автоматизация и диспетчеризация в коммунальном хозяйстве – история.

§ Диспетчеризация – определение, основные положения, пример.

§ Системы «умный дом» и «интеллектуальное здание»

i. История

ii. Основные положения

iii. Пример построения

Автоматизация и диспетчеризация в коммунальном хозяйстве

Долгое время в нашей стране объекты коммунального хозяйства не подлежали ни автоматизации, ни диспетчеризации. Затем (во второй половине 20 века) начали внедрять диспетчерские пульты в РЭУ и ДЕЗах, локальные АСР в зданиях и на вспомогательных объектах, средства телеуправления и оперативной связи (дистанционное включение-отключение света в зданиях в местах общего пользования, системы связи с пассажирами лифтов и т.д.). Такие системы внедрялись, в основном, в общественных зданиях или многоквартирных жилых домах. Сельские дома, «бараки», коттеджи на одну-две семьи и т.д., как правило, не рассматривались как объект автоматизации.

Ситуация начала меняться во второй половине 90х годов 20 века. В настоящее время, с одной стороны, предъявляются высокие требования к экономии ресурсов и защите окружающей среды, с другой – к обеспечению комфортных условий для обитателей дома. Все это привело к тому, что стали пользоваться спросом и вышли на рынок сначала системы автоматизации, затем – комплексной автоматизации и диспетчеризации зданий и других объектов коммунального хозяйства.

Сейчас широко применяются термины «умный дом», «интеллектуальное здание», АСУЗ.

Существует тенденция к тому, чтобы называть «умным домом» системы автоматизации для коттеджей и отдельных квартир, «интеллектуальным зданием» - системы для многоквартирных жилых домов, общественных зданий и объектов (железнодорожных станций и т.д.), но в данный момент провести между этими терминами точную границу сложно.

АСУЗ — Автоматизированная Система Управления Зданиями. Предназначена для автоматизации инженерных систем жизнеобеспечения здания: отопления и холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования, водоснабжения и канализация, электроснабжения и освещения. Является основой интеллектуальных зданий.

Основными целями внедрения АСУЗ являются повышение эффективности и качества работы систем жизнеобеспечения здания, сокращение расходов на обслуживающий персонал. Практически все современные объекты коммерческой недвижимости и жилые здания повышенной комфортности оснащаются АСУЗ.

Принято разделять АСУЗ на системы для крупных объектов недвижимости и на системы для автоматизации коттеджей, дач, офисов и отдельных квартир.

При построении АСУЗ выделяется несколько уровней автоматизации, т.е., ее также можно представить себе, как многоуровневую иерархическую систему:

1. Уровень диспетчеризации и администрирования, на котором осуществляется взаимодействие между персоналом (операторами, диспетчерами, пр.) и системой через человеко-машинный интерфейс, реализованный на базе компьютерных средств и SCADA-систем.

2. Уровень автоматического управления, основновными компонентами которого являются контроллеры автоматического управления, модули ввода-вывода сигналов и электротехническое коммутационное оборудование.

3. Уровень периферийных устройств, включающий в себя датчики и исполнительные механизмы, кабельные соединения.

Рис. 11-1.

Диспетчеризация

Диспетчеризация — процесс централизованного оперативного контроля, управления, координации какого-либо процесса с использованием оперативной передачи информации между объектом диспетчеризации и пунктом управления. В отличие от автоматизации, диспетчеризация подразумевает наличие человека – диспетчера. Диспетчеризация, как правило делается на базе SCADA-систем или ПТК, например, системы Trace Mode, ПТК Контар и т.д.

При отсутствии диспетчеризации необслуживаемых объектов информацию о них можно получить только периодическим обходом, что не эффективно. Поэтому спрос на системы диспетчеризации крупных предприятий, жилых массивов и др. территориально распределенных объектов неуклонно растет. Однако внедрение таких систем тормозится сложностью и высокой стоимостью их установки и эксплуатации. Основной проблемой является проблема надежной среды передачи данных от объекта на диспетчерский пункт. Возможна передача данных по телефонным каналам, радиоканалу, сотовой сети, кабелям. У каждого из этих способов есть свои достоинства и недостатки.

Основные задачи диспетчеризации территориально распределенных объектов:

· Оповещение о возникновении на объекте аварийных ситуаций;

· Периодический сбор данных и запись их в архив;

· Наблюдение в реальном времени в удобной форме;

· Управление объектом;

· Получение отчетов в заданной форме;

· Обмен данными с другими службами.

Более подробно в качестве основного канала передачи данных рассмотрим Интернет. Преимущества Интернет-технологий: готовая, хорошо развитая инфраструктура, высокая надежность, разнообразие каналов передачи данных, отсутствие ограничений на расстояния, низкая стоимость трафика.

Московским заводом МЗТА была разработана принципиально новая технология диспетчеризации, на которую был получен патент. В общих чертах суть ее заключается в следующем: контроллеры, расположенные на объектах, через Интернет передают данные на сервер, на котором работает специально разработанная SCADA-система. Для каждого объекта в SCADA-системе существует отдельная страница, на которой информация об объекте отображается в удобной форме. Страницы могут объединяться в иерархическую структуру, что удобно для корпоративных пользователей. Для просмотра информации об объекте нет необходимости подключаться непосредственно к контроллерам. Достаточно при помощи обычного Интернет-браузера, имея необходимые права доступа, зайти на страницу, соответствующую объекту. Это так называемая технология тонкого клиента.

Рис. 11-2.

Экономическая эффективность

Затраты на строительство ИЗ, конечно, выше, чем на строительство зданий с традиционным составом инженерного оборудования. Однако не следует забывать, что совокупная стоимость здания представляет собой сумму затрат на строительство и эксплуатационных затрат в течение всей «жизни» здания. Стоимость эксплуатации «усредненного» здания в России превышает стоимость строительства в десятки раз.

Формирование в здании инженерной инфраструктуры типа ИЗ существенно повышает его ликвидность. ИЗ — это эффективное инвестиционное решение, позволяющее существенно снизить расходы на обслуживание и развитие. Такое здание соответствует современным международным требованиям.

Построение Интеллектуального здания позволяет:

· Вписаться в ограниченные энергомощности и исключить расходы на строительство дополнительной подстанции и прокладку силовых кабелей, особенно в центральных частях города, где муниципальные власти ограничивают владельцев зданий в объемах энергопотребления;

· Сократить расходы на дорогостоящие ремонт и замену вышедшего из строя оборудования, продлить срок его службы за счет постоянного мониторинга параметров инженерных систем и своевременного проведения наладочных работ при выявлении отклонений параметров систем от нормы.

· Снизить на 20% ежемесячные коммунальные платежи (вода, тепло, кнализация, электроснабжение) за счет работы систем в наиболее экономном режиме и автоматического перевода инженерии здания из дневного в ночной режим работы (когда автоматически отключается освещение, кондиционеры, снижается температура отопительных батарей в комнатах, персонал которых покинул здание).

· Сократить в 3 раза расходы на службу эксплуатации, поскольку большинство систем будет работать в автоматическом режиме, что снижает расходы на ремонт или замену дорогостоящего оборудования, вышедшего из строя по причине халатности персонала или ошибок оператора.

· Исключить расходы на интеллектуальную надстройку систем здания при расширении числа инженерных систем и их модернизации за счет использования возможностей открытой архитектуры системы управления здания.

· Снизить заболеваемость сотрудников за счет создания комфортных условий для их работы и, как следствие, сократить расходы на реабилитацию сотрудников и страховые выплаты.

Эксплуатационные аспекты

За счет максимальной автоматизации процессов управления и контроля работы систем жизнеобеспечения, владелец интеллектуального здания может рассчитывать на получение следующих выгод:

· Увеличится в 2 раза срок бесперебойной работы инженерных систем за счет автоматического поддержания оптимальных условий работы оборудования.

· При возникновении аварийных ситуаций операторы, осуществляющие контроль работы оборудования, будут иметь полную информацию о работе каждой системы и рекомендации системы управления зданием по выбору оптимального и наиболее безопасного выхода из ситуации. При этом большая часть задач будет решать автоматика здания.

· При появлении сбоев в работе оборудования система управления зданием будет своевременно информировать службы эксплуатации, отвечающие за работу данного оборудования, а также главную службу эксплуатации и смежные подразделения. Иными словами, если оператор системы электроснабжения уснул на рабочем месте и система управления зданием не видит его реакции на тревожные сообщения, то она отправляет тревогу главному диспетчеру.

· Расходы на техническое обслуживание оборудования и инженерных систем будут минимальными; поскольку мониторинг параметров всех систем осуществляется круглосуточно и при своевременном вызове сервисных бригад, случаи серьезного ремонта оборудования будут исключены.

· Все действия автоматики и операторов систем протоколируются системой управления зданием, поэтому вероятность возникновения ситуаций коллективной безответственности за остановку или сбой в работе оборудования близка к нулю.

Инженерные системы

Ниже приведен полный перечень всех систем Интеллектуального здания:

Электропитание

· Система электроснабжения

· Система стабилизации и корректирования напряжения питания

· Система бесперебойного электроснабжения

· Система резервного электроснабжения (дизель-генератор)

· Система централизованного, дистанционного и сценарного управления системами электроснабжения

· Система учета затрат электроэнергии

· Система электропитания бытовых электроприборов, объектов

Освещение

· Система внутреннего освещения

· Система внутреннего цветового оформления

· Система аварийного освещения

· Датчики освещенности

Водоснабжение

· Система подачи технической воды

· Система подачи горячей воды (рециркуляция)

· Система подачи холодной воды

· Датчики протекания

· Система учета затраты воды

· Система контроля протекания воды во всех помещениях

· Система прекращения подачи воды при выявлении протекания

· Система извещения людей и служб при выявлении протекания воды

Газоснабжение

· Система контроля вытока газа

· Датчики вытока газа

· Система учета затраты газа

· Система оповещения об вытоке газа людей и служб

Отопление

· Управление системами отопления разных типов (отопительные котлы, сплит-системы с обогревом, " теплые полы" )

· Система учета потребления

· Датчики температуры энергоносителей (нагретой воды)

Канализация, стоки, дренаж

· Сливная канализация

· Система контроля за сливными стоками

· Система управления дренажем сливных стоков (принудительное осушение кровли, территории)

· Датчики протекания

· Бытовая канализация

· Система управления дренажем канализации

· Система контроля за стоками канализации

· Система сигнализации и оповещения в случае аварий в системах сливной и бытовой канализаций

Пожарная сигнализация

· Система пожарной сигнализации

· Датчики дыма

· Датчики возгорания, тепловые

· Сигнализация (сирены звуковые и светозвуковые)

· Система автоматического газового пожаротушения

· Система дымоотвода

· Система извещения о пожаре людей и служб

Охранная сигнализация

· Система охранной сигнализации внутри помещений, контроль проникновения

· Система охранной сигнализации

· Датчики дверей и окон магнитные

· Датчики разбивки стекла звуковые

· Датчики объемные

· Датчики движения

· Сигнализация (сирены звуковые и светозвуковые)

· Система оповещения о нарушении охраны людей и служб

· Система внешней охранительной сигнализации, охрана периметра

· Датчики объемные активные линейные (излучатель + приемник)

Прилегающая территория

· Система внешнего и ландшафтного освещения

· Система внешнего и ландшафтного цветового оформления

· Система внешнего аудио-видео сопровождения (ландшафтные компоненты)

Фонтаны

· Система управления фонтанами или комплексом фонтанов на участке и внутри помещений

· Система освещения фонтанов (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система цветового оформления фонтанов (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Датчики протекания

· Система оповещения людей и служб при выявлении протекания воды

Аквариум

· Система управления компрессорами аквариума

· Система освещения аквариума (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система цветового оформления аквариума (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система специализированного освещения аквариума (напр. инфракрасного)

· Система автоматического кормления

· Система управления качеством и температурой воды в аквариуме

· Система управления дренажем, наполнением водой аквариума

Зимний сад, оранжерея

· Система управления поливом

· Сценарии расчетливой затраты воды при поливе

· Система отопления

· Система увлажнения

· Система инфракрасной подсветки

· Система аудио, видео сопровождения (влагозащищенные, водонепроницаемые, ландшафтного исполнения компоненты )

· Система цветового оформления (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система освещения (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Датчики влажности почвы

· Датчики температуры почвы

· Датчики влажности воздуха

· Датчики освещенности (инфракрасные компоненты)

Бассейн

· Система наполнения бассейна (рециркуляция воды для наполнения)

· Система управления температурой воды, воздуха в отмеченных помещениях

· Система аудио, видео сопровождения (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система цветового оформления (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система освещения (влагозащищенные или водонепроницаемые компоненты)

· Система осушения бассейна

Телефония

· Центральное оборудование - МИНИАТС

· Шлюз в центральную систему управления для взаимодействия со всеми системами с помощью радиотелефона

Аудио и видео

· Сервер Audio

· Сервер Video (постоянная видеозапись всех передач, которые интересуют, защита от видеорекламы)

· Домашний кинотеатр

· Управление экраном проектора

· Управление проектором

· Система мультирум (доступ к любому видео или аудио источнику из любого помещения)

· Шлюз в центральную систему управления для взаимодействия системы мультирум со всеми системами (напр. сообщение голосом о состоянии какой-либо системы по всему дому или связь с домофоном из любого помещения)

Компьютерная сеть, Интернет

· Центральное оборудование (концентраторы, коммутаторы)

· Шлюз в Интернет

· Разведение системы кабельных соединений (кабель 5 или 6 кат.)

Метеостанция

· Система контроля за погодой

· Система обогрева датчиков

· Шлюз в центральную систему управления для взаимодействия со всеми системами

Ворота

· Управление воротами

· Управление дверями

· Датчики положения ворот, дверей

Жалюзи, ролекассеты, шторы

· Управление жалюзями, ролекассетами, шторами

· Датчики освещенности

· Датчики положения жалюзей, ролекассет, штор

Гаражи, мастерские

· Датчики концентрации CO

· Система приточно-вытяжной вентиляции (отдельная от общего дома)

· Система очистки воздуха от испарений вредных веществ и выхлопных газов

· Система освещения (напольные компоненты, световые дорожки)

· Система автопаркования (датчики положения автомобиля)

· Система охранительно-пожарной сигнализации, видеонаблюдения

· Система отопления

· Система водоснабжения

· Система телекоммуникаций (телефония, компьютерная сеть)

· Система аудио/видео сопровождения

Грозозащита

· Внешняя защита от грозовых разрядов

· Внутренняя защита от грозовых разрядов

· Заземление

Лекция 11.

Автоматизация и диспетчеризация в промышленности и коммунальном хозяйстве.

Системы «умный дом» и «интеллектуальное здание»

Учебная литература: ЭИ-1.

Дополнительная литература по теме лекции:

2. Сопер Марк Эдвард. Практические советы и решения по созданию «умного дома». Издательство: NT Press, Москва. 2007.

3. В. Харке. Умный дом. Москва, Техносфера, 2006.

План лекции.

§ Автоматизация и диспетчеризация в коммунальном хозяйстве – история.

§ Диспетчеризация – определение, основные положения, пример.

§ Системы «умный дом» и «интеллектуальное здание»

i. История

ii. Основные положения

iii. Пример построения

Автоматизация и диспетчеризация в коммунальном хозяйстве

Сейчас широко применяются термины «умный дом», «интеллектуальное здание», АСУЗ.

Рис. 11-1.

Диспетчеризация

Основные задачи диспетчеризации территориально распределенных объектов:

· Оповещение о возникновении на объекте аварийных ситуаций;

· Периодический сбор данных и запись их в архив;

· Наблюдение в реальном времени в удобной форме;

· Управление объектом;

· Получение отчетов в заданной форме;

· Обмен данными с другими службами.

Рис. 11-2.

12 3 Следующая ⇒