ПРЕИМУЩЕСТВА УМНОГО ДОМА
Информационные системы от ЗАО «Арктика»

Система диспетчеризации выводит эксплуатацию здания на новый качественный уровень.

Она становится реальным помощником человеку при управлении комплексом инженерных систем здания.

Роль автоматизации инженерных систем в современном здании

Инженерные системы современного здания невозможно представить себе без систем автоматизации. Все они работают в автоматическом режиме, в той или иной степени автономно, практически без вмешательства человека. Роль персонала сводится к включению-выключению систем, заданию параметров функционирования, наблюдению за работой, устранению неисправностей.
Системы автоматики даже в простейшем виде обеспечивают экономию энергоносителей, не допуская перегрева помещений, более точно поддерживают температуру, отключают системы при возникновении аварийных ситуаций.

Диспетчеризация – новый этап развития систем автоматизации

В современном здании количество инженерных систем измеряется десятками. Тут уместно привести пример одного из торговых комплексов нашего города, протяженностью около 300 м. Систем вентиляции более десятка, венткамеры разнесены по всему пространству здания. Системы вентиляции должны быть включены и выйти на режим к определенному времени, а их включение и выключение занимает около часа, следовательно, это время они работают бесполезно, что вызывает потери энергии. В конце рабочего дня обход для выключения систем также занимает около часа и вызывает непроизводительные потери энергии.
Аналогично обстоит дело и с включением системы освещения. Причем основное время тратится на перемещение человека между техническими помещениями.
Приведенный пример указывает на настоятельную необходимость управления инженерными системами из единого диспетчерского пункта. Современные средства вычислительной техники позволяют объединить все инженерные системы в единый программно-аппаратный комплекс на базе одного или нескольких компьютеров (в зависимости от потребного количества рабочих мест), а процесс включения-выключения выполнить программным способом вообще без вмешательства человека. Экономия энергоресурсов только на этой простейшей операции весьма значительна.

Функции системы диспетчеризации

Система диспетчеризации выводит эксплуатацию инженерных систем здания на новый качественный уровень и обладает рядом новых функций.
· Наглядное представление всех инженерных систем здания на экране монитора.
· Включение/выключение систем, задание параметров работы.
· Архивирование текущих параметров работы систем.
· Графическое отображение параметров работы систем в реальном времени.
· Выдача аварийных сообщений на диспетчерский пост, на средства мобильной связи, на удаленный компьютер.
· Ведение журнала аварийных сообщений.
· Выдача оператору рекомендаций по устранению аварий.

Преимущества системы диспетчеризации

· Оперативное управление и получение информации о режимах функционирования инженерных систем здания.
Системы диспетчеризации позволяют дистанционно изменять параметры работы систем, принимать аварийные сигналы. Кроме того, на компьютере сохраняется информация обо всех параметрах работы систем. Например, температура прямой и обратной воды в тепловом пункте, на узлах обвязки калориферов в системе центрального кондиционирования. Анализ этих данных позволяет судить об эффективности работы теплообменников, степени их загрязненности, прогнозировать время очередного обслуживания.

· Автоматическое оповещение обслуживающего персонала о неисправностях, в том числе посредством мобильных коммуникаций.
Несомненным достоинством систем диспетчеризации является выдача аварийных сигналов непосредственно на диспетчерский пост с указанием не только отказавшей системы, но и с указанием неисправного элемента, а в наиболее продвинутых системах с рекомендациями обслуживающему персоналу, какие действия следует предпринять. Все аварии фиксируются в журнале аварий, в котором отображаются время происшествия, отказавший элемент. Это позволяет службе эксплуатации не только оперативно реагировать на нештатные ситуации, но и вести статистику отказов, прогнозировать сроки профилактических ремонтов.

Еще одно достоинство – удаленный мониторинг работы систем. Выдача аварийных сигналов в виде SMS-сообщений позволяет обслуживающему персоналу оперативно получать информацию о нештатных ситуациях на объекте и незамедлительно реагировать.
Вполне реальной стала возможность установить связь с системой диспетчеризации с компьютера, установленного практически в любой точке земного шара, и получить сведения о работе инженерных систем здания. При эксплуатации автономных котельных эта технология уже стала стандартной.

· Автоматический учет и фиксация потребления ресурсов (тепло, вода, электроэнергия) как объекта в целом, так и при необходимости отдельных потребителей.
Из-за ограничений на энергоресурсы учет и фиксация их потребления очень важны. Система диспетчеризации позволяет учитывать не только потребленные ресурсы зданием в целом, но и вести учет потребления каждого потребителя. Данная функция реализована специалистами компании «Арктика» в элитном жилом комплексе на набережной Мартынова.

· Возможность получения информации о работе систем на удаленном компьютере (например, для создания единой диспетчерской службы для комплекса зданий).

· Экономия и оптимизация потребления ресурсов (энергоносителей, воды и электроэнергии).
Оперативное получение информации о превышении лимита энергопотребления позволяет руководству предприятия своевременно снизить энергозатраты. Снижение затрат на оплату энергоресурсов достигает 20–30%! Срок окупаемости системы диспетчеризации по расчетам составляет 3–4 года.

· Повышение эффективности работы всех инженерных служб объекта (предприятия, здания), в том числе при действиях в аварийных и нештатных ситуациях.
В аварийных ситуациях система не только осуществляет отключение аварийной системы, но и выдает обслуживающему персоналу рекомендации, какие действия следует предпринять.

· Получение руководством объекта (техническим персоналом, владельцами) достоверной информации о состоянии контролируемых систем в удобной и наглядной форме.
Еще одно важное достоинство системы диспетчеризации – возможность организации на объекте нескольких рабочих мест с различным функциональным назначением и разными уровнями доступа.
По сути, система диспетчеризации выводит эксплуатацию здания на новый качественный уровень. Она становится реальным помощником человеку при управлении комплексом инженерных систем здания.

Особенности проектирования. Информационная система

Система диспетчеризации объединяет все инженерные системы здания в единый программно-аппаратный комплекс. По сути, в здании появляется еще одна инженерная система – информационная, которая накладывает свой отпечаток на организацию проектирования разделов автоматизации всех инженерных систем.
Проектирование каждой инженерной системы происходит независимо друг от друга. Для одних систем такой подход допустим, для других это неправильно. Часто о системе управления вспоминают, когда инженерная система уже спроектирована. Участие же заказчика на этапе проектирования, как правило, пассивно и сводится лишь к утверждению сметы расходов при смутном понимании того, что же он получит в конечном итоге.
Компания «Арктика» предлагает заказчику еще на этапе проектирования рассмотреть возможность создания комплексного управления всеми инженерными системами здания.
Важным качественным отличием современного здания от обычного является наличие новой инженерной системы – информационной, основное назначение которой несколько упрощенно можно представить как передачу данных от локальных систем управления инженерными системами на пульт (пульты) оператора и обратно. В обиход даже вошел термин «интеллектуальное здание»! Создание современного интеллектуального здания – это качественно новая задача, к решению которой ЗАО «Арктика» вплотную приблизилось.
Логически информационная система располагается «над» локальными системами управления, поэтому проектирование ее должно выполняться, по меньшей мере, одновременно с проектированием локальных систем...

Состав и структура информационной системы зависит от того круга задач, которые она призвана решать. Совокупность этих задач определяет вычислительное ядро системы, на базе которого строятся прикладные приложения, обеспечивающие вывод на экран необходимых данных, архивирование измерительной информации, выполнение предварительной обработки данных, ведение журнала аварий и т. п. Правильно построенное ядро информационной системы позволяет безболезненно осуществлять ее наращивание, добавляя новые инженерные системы, новые операторские места.
Задача выбора архитектуры информационной системы имеет оптимизационный характер. Излишняя экономия приводит к ограниченным возможностям последующего расширения. Чрезмерная избыточность – прямые потери. Выбор оптимального решения – непростая задача, которую заказчик и проектировщики должны решать совместно.
При проектировании информационной системы необходимо учитывать состав и характеристики локальных систем управления. Более того, информационная система навязывает требования по интерфейсу, ограничивая тем самым выбор локальных контроллеров либо вынуждая использовать дополнительные устройства сопряжения.

Опубликованы открытые протоколы обмена данными, которые за рубежом уже практически стали стандартами при проектировании инженерных систем зданий. Многие производители контроллеров выпускают свои устройства, ориентируясь именно на эти протоколы. Информационная система должна создаваться в самом начале процесса проектирования, и проектировщики должны научиться мыслить системно, учитывая особенности взаимодействия инженерных систем здания.
Наиболее перспективным, с точки зрения автоматизации зданий, следует признать протокол LONTalk, специально разработанный американской компанией Echelon именно для этой цели и предоставляющий максимальную свободу при выборе оборудования и программного обеспечения.

Дополнительная сложность создания интеллектуального здания заключается в том, что информационная система существует не столько в материальном воплощении, сколько в виртуальной информационной области, поэтому необходимо в корне менять организацию процесса проектирования.
Важной особенностью информационной системы является «человеко-машинный» интерфейс. В разработке требований к этой части наиболее активную роль должен играть заказчик. Именно он должен сформулировать, какую информацию следует выводить на монитор, в каком виде, какие данные необходимо архивировать, определить реакции системы на аварийные ситуации.
Наиболее рационально решать эту задачу совместно с разработчиками информационной системы с учетом конкретных пожеланий заказчика. В любом случае откладывать эту работу «на потом» крайне нежелательно.

Система диспетчеризации жилого комплекса.
Энергоучет и функция ограничения пиков

В качестве примера приведем систему диспетчеризации систем обеспечения микроклимата жилого комплекса на наб. Мартынова, спроектированную и смонтированную компанией «Арктика». Она сочетает в себе центральную приточную систему и VRF-систему кондиционирования с переменным расходом хладагента (Mitsubishi Electric). Суть ее работы проста: для каждой лестничной клетки свежий воздух, приготовленный в центральной приточной системе, подается в квартиры, где при помощи кондиционера канального типа охлаждается (или подогревается в зимнее время) до требуемой температуры.
Жильцы автономно могут включать приток свежего воздуха в свои квартиры и задавать требуемую температуру. Дополнительно можно установить кондиционер настенного типа в каждой квартире.
В общей сложности на объекте установлено 20 наружных и более 60 внутренних блоков общей холодопроизводительностью более 850 кВт и теплопроизводительностью более 950 кВт.

Для интеграции систем поддержания микроклимата разработана система диспетчеризации, которая предоставляет службе эксплуатации ряд неоспоримых преимуществ:
· дистанционный мониторинг состояния установленного оборудования с единого АРМ;
· возможность удаленного управления всеми внутренними блоками;
· учет энергозатрат;
· энергосбережение;
· ограничение пиков потребления электроэнергии;
· расширенная диагностика неисправностей.

Для интеграции кондиционеров в единую систему управления зданием (в перспективе – жилым комплексом) в проекте специалистами ЗАО «Арктика» был использован программно-аппаратный комплекс производства Mitsubishi Electric: центральные контроллеры G-50A из расчета один прибор на каждую лестничную клетку, свободнопрограммируемый контроллер PLC MELSEC серии «Q» и программное обеспечение TG-2000A.
Все основные функции системы диспетчеризации реализованы на базе центральных контроллеров G-50A.
Для заказчика этот прибор привлекателен тем, что если в процессе эксплуатации понадобится расширение возможностей системы диспетчеризации, то для этого не потребуется ни аппаратная, ни программная модернизация системы. Каждый контроллер G-50A уже имеет все возможные программные модули, и они активируются при необходимости реализации той или иной функции.

Программное обеспечение TG-2000A служит для визуализации контроля и управления. Программа позволяет располагать пиктограммы внутренних блоков на поэтажных планах, хранить информацию об электропотреблении, настраивать универсальные контроллеры G-50A для выполнения специальных функций, например, для ограничения пиковой мощности или настройки параметров режима энергосбережения. Все контроллеры, а также компьютер диспетчера связаны локальной сетью Ethernet.
В рамках данной системы реализован раздельный учет «количества холода», потребленный жильцами каждой квартиры. Это позволяет справедливо рассчитывать плату за эксплуатацию системы кондиционирования.
Важная особенность представленной схемы учета: компьютер диспетчера используется только для визуализации управления, выполнения финальных расчетов и хранения информации об электропотреблении за прошлые месяцы. Оперативная информация о коэффициентах загрузки наружного блока и данные со счетчиков потребления электроэнергии обрабатываются независимо от центрального компьютера диспетчера.
В случае неисправности компьютера диспетчера данные будут в течение двух месяцев автономно собираться контроллерами (G-50A и PLC) системы учета электропотребления и при первой же возможности будут переданы на него.
Одним из главных требований к системе кондиционирования было требование по ограничению средней получасовой мощности (функция ограничения пиков).
Потребляемая (пиковая) электрическая мощность системы кондиционирования на объекте не должна превышать 200 кВт, при установленной мощности 248 кВт. Эта задача также решается при помощи программно-аппаратного комплекса.
Функция ограничения пиков работает следующим образом: контроллер вычисляет среднюю потребленную получасовую мощность и делает прогноз на следующие полчаса. При неблагоприятном прогнозе (превышение мощности) контроллер производит «веерное» снижение производительности внутренних блоков с целью уменьшения потребляемой наружными блоками мощности. Через полчаса процесс повторяется. Данная процедура позволяет избежать перегрузки электросети и выполнить условие поддержания комфорта в помещениях.
Практический опыт, полученный при реализации данного проекта, уже нашел применение во второй очереди комплекса. Впоследствии все здания комплекса планируется объединить в единую систему диспетчеризации.

Заключение

Современные системы автоматизации инженерных систем зданий настоятельно требуют внедрения систем диспетчеризации, которые дают эксплуатирующему персоналу ряд неоспоримых преимуществ:
· экономия энергоресурсов;
· оперативность в управлении системами;
· возможность прогнозирования состояния систем и планирование ремонтно-профилактических мероприятий;
· оперативность в разрешении аварийных ситуаций;
· возможность управляющему персоналу получения оперативной достоверной информации о работе систем.
Проектирование системы диспетчеризации следует вести параллельно с проектированием локальных систем автоматизации. При этом заказчик или его представители должны активно участвовать в составлении технического задания. Разработку и внедрение современных систем диспетчеризации можно поручить компании, имеющей квалифицированный персонал, хорошую техническую базу и опыт проведения подобных работ.

Создание современного интеллектуального здания – это качественно новая задача, к решению которой ЗАО «Арктика» вплотную приблизилось.

С. П. Смирнов,
технический директор

Тел. (812) 441-3530
Е-mail: