Пример использования систем автоматизации и диспетчеризации в высотных жилых комплексах
Высокий дом должен быть «умным»
- Такое масштабное зодчество обязано стремительному развитию технологий, и не только строительных. Для нормальной эксплуатации высотных зданий нужно задействовать до 50 инженерных систем (тепло- и водоснабжения, вентиляции, пожаробезопасности и т.д.), большая часть которых подлежит автоматизации и управлению.
Эксперты рекомендуют выполнять единую систему автоматизации и диспетчеризации инженерного оборудования для всего здания. Лучше всего, если она строится по модульному принципу, т.е. поддерживает возможность подключения новых областей контроля. И, конечно, такая система должна обладать высокой надежностью, имея в основе децентрализованную локальную сеть.
- Практика показывает, что интеллектуальные компоненты систем жизнеобеспечения (контроллеры и процессоры, блоки интеграции, комплекс управления и ПО) составляют до 15% общей стоимости всех систем. При этом они дают ежегодную экономию до 20%расходов на энерго- и водоснабжение здания и окупаются уже через 3-5 лет эксплуатации.
«Мозг» дома
Для взаимодействия отдельных подсистем инженерного оборудования и автоматизированного оперативного контроля и управления нужна диспетчерская структура.
- В 1970-е гг. американские инженеры разработали стандарт и протокол передачи сигналов Building Management System (BMS). На его основе была создана первая централизованная система интеллектуального управления зданием. Позже были разработаны и другие стандарты и системы, образовавшие класс SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) или, в отечественной практике, АСУ ТП — (автоматизированные системы управления технологическими процессами) или АСУЗ -(автоматизация систем управления зданием), в современной интерпретации.
Принципиально в составе АСУ ТП (АСУЗ) можно выделить три функциональные части(наиболее характерно для высотных зданий):
- периферийное оборудование — датчики (температуры, давления и пр.) и исполнительные механизмы (клапаны, приводы и т.д.);
- контроллеры, или мини-компьютеры, в комплексных системах обычно имеющие модульную структуру;
- терминалы управления — АРМ диспетчеров, оборудованные мониторами, куда поступают данные от оборудования и контроллеров одной или нескольких инженерных систем, и консолями, которые позволяют регулировать параметры этих систем.
При этом, если раньше шкафы автоматики и электрики(силовые) устанавливали отдельно, то сейчас их все чаще комбинируют. Это снижает число кабельных соединений и повышает общую надежность системы.
Точка сборки
До середины 1990-х гг. производители компонентов автоматизации применяли «закрытые» протоколы. Это обязывало заказчиков использовать оборудование однажды выбранного поставщика для автоматизации всех систем.
- Но спектр инженерных систем настолько широк, что полный ассортимент инструментов автоматизации не может предложить ни одна фирма. Поэтому возникает задача обмена информацией между оборудованием различных марок. Решить ее можно с помощью протоколов унификации, наиболее распространенными среди которых сегодня являются LON и BАСnet.
- Первый используется в бизнес-центре «Багратион» и штаб-квартире РЖД (МПС); второй — в здании компании «Лукойл» на Большой Ордынке и в новом Ледовом дворце в Казани; в штаб-квартире компании ТНК-BP на Старом Арбате задействованы оба, что планируется сделать и в башне «Федерация». Также системы автоматизации часто строят на основе протоколов ModBus, RS-485 и промышленный Ethernet.
Другой вариант — использовать промышленную шину (Foundation Fieldbus («FieldBus»)), аппаратно-программный посредник для цифровых устройств, умеющий преобразовывать разные протоколы. Признанным стандартом стала шина PROFIBUS. Разработанная компанией Siemens (Германия), она быстро распространилась в Европе, а теперь используется и в Китае. Для шины создано множество ведущих и ведомых устройств, и спектр ее применения очень широк — от производства до офисных и жилых зданий. Постепенно этот стандарт «обживается» и в России: PROFIBUS включена в системы автоматизации на ряде станций газопроводов «Уренгой-Петровск» и «Ямал-Европа». Также из промышленных шин можно назвать CAN, AS-Interface, и InterBus.
Автоматизация «сверху»
Один из самых показательных примеров интеллектуального высотного здания — башня «Запад» (242 м) в комплексе «Москва-Сити». В башне автоматизировано 45 инженерных систем, включающих порядка 7500 единиц оборудования, 1500 из которых объединены современной BMS-системой Metasys М5 компании Johnson Controls. Локальные контроллеры управления DX-912х поддерживают сеть LonWorks и подключаются к системе Metasys через шину N2E. Они имеют аналоговые и цифровые входы/выходы и обеспечивают обмен информацией между исполнительными устройствами и АРМ диспетчера.
- Верхний уровень управления представляет рабочая станция диспетчера M5 Workstation. Это набор программ, работающих в среде Microsoft Windows, поэтому их можно установить на обычный ПК. Возможно как локальное подключение, так и удаленное (по выделенной линии или через модем) — в этом случае используется решение Metasys Web Access. Контроль и разграничение прав доступа к АРМ диспетчера обеспечивает подсистема M-Password. Приложения M5 Workstation имеют удобный интерфейс, гибкие настройки (включая программирование), разные виды отображения и анализа информации. В одной локальной сети может работать несколько АРМ диспетчера, каждое из которых контролирует одновременно до 25 подсетей управления.
- Благодаря многоуровневой распределенной архитектуре комплекс управления Metasysобъединяет системы жизнеобеспечения здания в целостную отказоустойчивую инфраструктуру. Модульный принцип организации и широкие возможности масштабирования позволяют подключать к системе до 32 тысяч точек контроля. Для интеграции в систему управления устройств сторонних производителей используется модуль Metasys Integrator.
Автоматизация «снизу»
Современные производители оснащают инженерное оборудование элементами автоматики разного уровня — от датчиков до шкафов управления и терминалов.
Если взять для примера инженерные сети, можно выделить компанию GRUNDFOS, выпускающую широкий спектр насосов. Так, для мониторинга и контроля работы канализационных насосов была разработана система Modular Controls (сегодня шкафы управления на базе этой разработки выпускаются на российском заводе концерна в подмосковной Истре). Она включает различные компоненты и программы, которые можно комбинировать в соответствии с размером и уровнем сложности управляемого объекта.
- Мозг» Modular Controls — устройство CU 401 с цифровыми и аналоговыми входами/выходами, контролирующее до 6 насосов. Программы управления насосами загружаются с помощью карт памяти CompactFlash, а GSM-модуль обеспечивает беспроводное удаленное управление через ПК или с мобильного телефона (SMS-сервис).
- В качестве интерфейса между системой и оператором можно использовать ПК или присоединяемую панель OD 401. Она реализует логичное, интуитивно понятное управление, позволяя выполнять настройки параметров системы. Состояние системы отображается в графическом и текстовом виде (надписи и сообщения на русском или английском языках). Журнал аварий гарантирует быстрое и точное обнаружение неполадок, а кодовая защита — санкционированный доступ к системе управления.
Подобные системы для других видов сетей жизнеобеспечения и безопасности были использованы при возведении одного из самых крупных небоскребов «Москва-Сити» — «Северной Башни». Система пожаротушения этого здания состоит из спринклерных систем и пожарных кранов, где установлены различные комбинации насосов GRUNDFOS серий ТР и CR. Все эти агрегаты через шины PROFIBUS сведены в единую сеть и управляются из единой диспетчерской «Северной Башни». Таким образом обеспечивается безопасность всех уровней «высотки» — от многоуровневого подземного гаража и стилобата до 27 этажа центрального атриума.
- Энергосберегающие технологии и встроенные системы автоматизации делают подобное оборудование привлекательным для использования в том числе и на различных бытовых и промышленных объектах. Оно работает в Большом театре и храме Христа Спасителя в Москве, в Мариинском театре и Эрмитаже в Санкт-Петербурге, а также в муниципальных зданиях и водоканалах многих городов России — от Нижнего Новгорода до Хабаровска.
- Реализуя инновации в области строительства и архитектуры, проектировщики высотных зданий используют передовые технологии и в системах жизнеобеспечения. Учитывая, что доля этих систем составляет от 30 до 50% общей стоимости объекта, следует задуматься о критериях выбора уже на этапе проектирования. Установка надежного оборудования является хорошей инвестицией, которая обеспечит удобство и долговечность эксплуатации небоскреба.
Материал по теме:>>Решения для автоматизации систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
