Интеллектуальный мир коттеджей

«Умные» дома и коттеджи, о которых мечтали фантасты, уже существуют. Компьютеризированные системы регулируют все аспекты жизнедеятельности – от разнообразных режимов освещения, поддержания или изменения температуры воды и воздуха до управления парковкой автомобилей, системами безопасности, охраны и пожаротушения.

Концептуально каждый «умный» коттедж соответствует следующим перечисляемым далее канонам.

• «Умный» коттедж является замкнутой средой с обязательной связью с внешним миром. Средства коммуникации предполагают использование проводных и беспроводных технологий. В их состав входят кабельные системы для ADSL и кабельного телевидения, оптоволоконная сеть, средства мобильной связи и цифрового спутникового телевидения.

• Все помещения охвачены локальной сетью. Оборудование, входящее в состав «умного» коттеджа, управляется посредством систем как с проводным, так и беспроводным доступом. Каждое помещение оснащено интеллектуальным устройством с сенсорным экраном, цифровой системой управления и передачи информации.

• «Умный» коттедж должен заботиться о своих обитателях. Климатическая система анализирует погоду и создаёт наиболее эффективным образом благоприятную и комфортную обстановку в различных помещениях дома. Мониторинг, управление отдельными режимами климатической системы доступны через Интернет. Кондиционеры не только «следят» за температурой и влажностью в помещении, но и убивают летающих насекомых и озонируют воздух.

• Также все помещения охвачены проводной системой, например Econet, в которой задействован метод передачи информации через электрическую проводку. Эта система в совокупности с другими системами «умного» дома позволит оптимально расходовать электроэнергию, управлять бытовыми приборами и силовыми агрегатами.

• «Умный» коттедж – это в первую очередь приспосабливаемое («гибкое») здание. Это значит, что используемые инженерные системы здания способны обеспечить адаптацию к возможным в будущем качественным и количественным изменениям. Такие системы являют собой очередную ступеньку на пути к созданию систем с «искусственным интеллектом» и в недалёкой перспективе смогут отслеживать состояние всего здания и самостоятельно выбирать режим функционирования.

Из чего же состоит «умный» коттедж?

Коттеджный комплекс, оснащённый интеллектуальной системой, расположен на северо-западе Санкт-Петербурга недалеко от Юкковского заказника. Посёлок состоит из двух- и трёхуровневых коттеджей, проекты которых разработаны финскими архитекторами. К домам подведены все необходимые коммуникации.

Интеллектуальная система посёлка организована следующим образом: основное инженерное оборудование в домах жильцов подключено к единой системе диспетчерского контроля с выходом на центральный диспетчерский пульт, который располагается в административном корпусе. Система диспетчерского контроля (автоматизированная система) верхнего уровня реализована на базе SCADA-системы GENESIS32 V9 фирмы ICONICS. Информация о состоянии всех систем, охранной и пожарной сигнализаций, температурном режиме и т.п. каждого дома непрерывно поступает на сервер GENESIS32, где она отображается, анализируется и архивируется. В автоматическом режиме происходит регистрация всех тревог и событий, отображается информация о причинах возникновения той или иной ситуации, формируются нужные отчёты и журнальные формы. В обычной ситуации диспетчер ни во что не вмешивается: параметры температурного режима, вентиляции или освещения регулируются вручную самими владельцами коттеджей или автоматически. В случае же возникновения каких-либо неполадок или нештатных ситуаций диспетчер автоматизированной системы моментально информируется об этом, после чего он может дистанционно исправить неполадки, задействовать резервные узлы или перевести автоматизированную систему в режим аварийной эксплуатации и вызвать эксплуатационную службу посёлка для принятия соответствующих мер. Поэтому важнейшими функциями автоматизированной системы считаются поддержание работоспособности, защита от аварийных ситуаций и обеспечение безопасности от несанкционированного проникновения посторонних.

Помимо традиционных для интеллектуального жилого комплекса решений реализованы дополнительные функции дистанционного управления коттеджем. Так, существует возможность дистанционно управлять режимами освещения, климатизации, бытовыми приборами и т.п.

Все индивидуальные системы интеллектуального здания, в конечном счёте, подключены к единой системе диспетчерского контроля коттеджного посёлка.

В состав типовой структуры системы управления жилыми помещениями коттеджей входят:

1) система управления освещением –

• диммирование (плавное регулирование),
• включение/выключение,
• управление в зависимости от уровня освещённости (датчик освещённости),
• управление от датчика движения;

2) система управления шторами, жалюзи;
3) системы охранной и пожарной сигнализаций;
4) система климат-контроля и поддержания температурного режима;
5) система безопасности.

Параметры и режимы работы перечисленных систем можно задать:

Понятие „«умный» коттедж” во многом перекликается с хорошо знакомым многим понятием „«умный» дом”, но по некоторым параметрам считается наполненным более интеллектуальным содержанием. Как известно, главная задача любой интеллектуальной системы здания — обеспечение трёх необходимых условий: комфорта, безопасности и рационального энергоснабжения. Основная идея «умного» коттеджа сводится к обеспечению надёжной, согласованной и бесконфликтной работы всего технического оснащения современного загородного дома.

В проекте «умного» коттеджа реализован максимально удобный интерфейс управления разнообразной техникой. В первую очередь, интеллектуальная система позволила избавиться от большого количества пультов управления бытовой техникой и узлами автоматизированной системы. Все функции управления реализуются через единый универсальный пульт. Принципиальным отличием от подобных систем является применение готовых сценариев управления освещением, климатической системы и системой контроля энергопотребления. Например, для системы освещения можно использовать такие готовые сценарии, как «поздний ужин», «лёгкий бриз», «вечеринка» и т.п., а можно запрограммировать и собственный сценарий. Для каждого сценария подбираются зоны освещения, тип задействованных светильников, интенсивность освещения и условия перехода из одного состояния в другое с учётом присутствия людей в помещении. Кроме того, можно настраивать расписание работы всех систем, в том числе и освещения. Например, существует удобный сценарий «вне дома»: система выключит свет во всех комнатах, переключит на экономичный режим систему кондиционирования и отопления, поставит коттедж на охрану.

В SCADA-системе контролируется работа всех инженерных систем и осуществляется согласованное функционирование отдельных систем управления и системы управления коттеджным посёлком в целом. В каждом коттедже реализовано управление системами вентиляции, отопления, антиобледенения для крыш и подъездных путей, водоснабжения и водоочистки в бассейнах. Оборудование названных систем имеет значительную энергоёмкость и для общей сети электроснабжения представляет серьёзную нагрузку. Единая система управления позволяет контролировать и перераспределять нагрузку потребителей в сети в рамках всего посёлка: каждый «умный» коттедж на своём уровне согласно активным сценариям формирует приоритеты, в соответствии с этими приоритетами задействуются наиболее важные системы, а остальные переводятся в экономичный режим. Помимо сценариев энергопотребления по приоритетам широко используются режимы включения по таймерам и от сигналов датчиков движения, которые, например, активизируют нужные системы только при появлении в помещении человека и выключают их самостоятельно после его ухода. Также предусмотрен ввод комбинированных сценариев управления различными системами. Например, можно устанавливать яркость источников освещения по зонам и по времени, управлять тёплыми полами в режиме экономного расходования электроэнергии, при постановке коттеджа на охрану автоматически выключать энергопотребители, кроме тех из них, которые должны работать в отсутствие людей.

Рассмотрим подробнее некоторые системы «умного» коттеджа.

Система управления освещением

На рис. 1 показана функциональная схема характерного фрагмента системы управления освещением, а в табл. 1 приведены её компоненты.

Следует отметить, что оборудование этой и других систем «умного» коттеджа сформировано из изделий различных производителей, что позволило за счёт оптимизации состава этих изделий обеспечить требуемую функциональность и необходимую надёжность всех систем в рамках отведённого финансирования. Среди наиболее широко применяемых устройств следует указать:

• первичные преобразователи, мощные тиристорные сборки и коммутационные модули, а также интеллектуальные устройства управления фирмы Thermokon, которые нашли широкое применение практически во всех системах «умного» коттеджа;

• сенсорные графические операторские панели серии ТР фирмы VIPA;

• контроллеры семейства Fastwel I/O и разнообразные модули, позволяющие создавать оптимальные схемотехнические решения;

• многофункциональные и высоконадёжные локальные рабочие станции и серверы семейства AdvantiX фирмы Fastwel и другое оборудование этой фирмы.

Система управления освещением выполняет следующие функции:

• управление группами освещения;

• управление яркостью освещения;

• установка световых сценариев (группы и яркость одной кнопкой);

• автоматическое включение/выключение наружного освещения;

• автоматическое включение освещения в тёмное время суток (от датчиков движения);

• имитация присутствия (использование таймера и сценариев);

• автоматическое выключение всего света при покидании дома.

В качестве примера на рис. 2 приведена экранная форма SCADA-системы, с помощью которой можно выбрать необходимое помещение, источники освещения и настроить нужный сценарий для системы управления освещением.

Есть возможность использовать несколько схем освещения. Наиболее популярные из них – фронтальная, боковая и силуэтная. Во всех применяемых схемах освещения возможно регулирование яркости. В системе задействовано несколько различных типов источников света: направленный, рассеянный, точечный и прожектор, каждый из которых имеет свои собственные свойства и области применения.

Система климат-контроля

На рис. 3 приведена экранная форма настройки параметров и режимов работы узлов и модулей системы климат-контроля.

В систему климат-контроля объединены различные агрегаты, устройства, системы, такие как кондиционеры, система вентиляции, система отопления и обогрева полов (тёплые полы), увлажнители воздуха, уловители пыли, ионизаторы и т.д. Всё это оборудование может работать в двух основных режимах: абсолютно независимо друг от друга и под управлением SCADA-системы по определённым сценариям и рецептам. Единое активное управление SCADA-системы позволяет сформировать во всём коттедже благоприятный микроклимат. В системе регулирования климатических параметров с обратной связью используются следующие параметры: показания датчиков температуры трёх уровней, датчиков влажности, группы датчиков загазованности, а также данные метеостанции. На рис. 4 приведены компоненты системы климат-контроля и фрагмент экранной формы визуализации её функционирования.

В систему климат-контроля наряду с ранее перечисленными составляющими входит система контроля загазованности в гараже и других помещениях. Она построена по традиционной схеме, но при регулировании здесь учитываются такие параметры, как данные о погодных условиях, значения изменений температуры и влажности, запылённость воздуха. Например, в гараже устанавливаются комбинированные датчики загазованности; при превышении допустимого уровня СО система управления «умного» коттеджа обрабатывает соответствующие сигналы от датчиков, регистрирует в базе данных SCADA-системы аварийное или предаварийное состояние климатической системы, а при необходимости проинформирует хозяина и предпримет необходимые действия: включит вентиляцию, откроет гаражные ворота, включит оповещение по выбранному сценарию (тревожный сигнал, запуск мультимедийной системы, отправка SMS и т.п.).

Система безопасности

Посёлок имеет единое ограждение и единую систему безопасности. Наряду с общей системой в каждом коттедже существует локальная система безопасности. Такая система призвана обеспечить наиболее высокий уровень охраны «умного» коттеджа, что достигается благодаря её взаимодействию со всеми системами коттеджа в рамках единой интеллектуальной системы. Общая система безопасности посёлка обеспечивает чёткую и скоординированную работу локальных систем безопасности.

Локальная система безопасности представлена системами видеонаблюдения и контроля доступа. Все камеры системы видеонаблюдения выставлены на определённые зоны и имеют индивидуальные настройки параметров распознавания тревожных ситуаций. При возникновении тревожной ситуации в охраняемой зоне производится запись в файловый видеоархив с соответствующей камеры; SCADA-система регистрирует это событие и по определённому сценарию передаёт изображение либо на телевизоры, либо на сенсорные видеопанели, либо на монитор диспетчерской системы. Для дополнительного освещения участков видеонаблюдения в тёмное время суток по предварительно настроенному алгоритму включаются мощные источники света. Таким образом, любое противоправное действие будет зарегистрировано; при этом будут извещены службы безопасности, и, если потребуется, изображение с камер будет передано хозяину на мобильный телефон. «Недремлющее око» коттеджа дополнено системой контроля доступа в помещение. Эта система оснащена разветвлённой сетью различных датчиков (датчиков движения, присутствия, концевых выключателей и т.д.). Оставаясь внутри дома, можно настроить режим контроля доступа, например, на внешний периметр или на весь первый этаж коттеджа. Гибкая система настроек системы безопасности позволяет установить наиболее эффективный и удобный режим её работы, обеспечивающий соблюдение необходимых требований и не нарушающий при этом комфортности проживания в коттедже. «Умный» коттедж зарегистрирует возникновение нештатной ситуации или аварии, попытку несанкционированного доступа или иное идентифицируемое событие, проинформирует об этом по телефону, по внутренней сети, голосовым сообщением, отправлением тревожного SMS-сообщения, а также может включить внешний световой и/или звуковой сигнал.

Диспетчеризация

Система диспетчерского контроля коттеджного посёлка реализована на базе современного программного обеспечения для SCADA-систем GENESIS32. Передовая диспетчерская система позволяет сделать работу систем жизнеобеспечения максимально эффективной, свести к нулю процент нерационального использования ресурсов, обеспечить детальный контроль всех технологических участков и систем. В конечном счёте, при должном уровне комфорта и безопасности всё это приводит к снижению затрат на содержание коттеджа.

Система диспетчеризации обеспечивает:

• централизованный сбор информации о потреблении ресурсов;

• контроль состояния инженерных систем (водоснабжение, отопление, вентиляция и т.д.) и управления ими;

• мониторинг аварийных ситуаций и многоуровневое оповещение в случае их возникновения;

• предоставление различной отчётной информации, в том числе статистических данных о расходе ресурсов;

• мониторинг, сбор и передачу данных в единый диспетчерский пункт о состоянии систем безопасности отдельных коттеджей и всего посёлка.

В целях достижения гибкой информационной интеграции организована единая сетевая древовидная структура по принципу общей высокоскоростной магистрали с использованием протокола TCP/IP и обеспечением широкого частотного диапазона для обмена всеми видами данных. Применение современного оборудования управления и интеллектуальной интеграции компании Hirschmann позволило организовать единый центр информационных услуг, предоставляющий такие услуги, как высокоскоростной доступ в Интернет, электронная почта, телефония, скоростные коммуникации между терминалами жителей, беспроводной информационный доступ к системе услуг посёлка.

Заключение

Эффект от внедрения комплексной автоматизированной системы проявляется незамедлительно в виде снижения эксплуатационных затрат и потребления разного рода ресурсов, а также повышения производительности труда обслуживающего персонала за счёт автоматизации многих выполняемых ими функций, улучшения условий работы и усиления контроля за их действиями.

Без сомнения можно утверждать, что от проекта к проекту «интеллектуальные» здания становятся всё умней и сообразительней. Объединённые компьютеризированные системы позволяют оптимизировать расход энергоносителей в зависимости от количества человек в каждой комнате, заказать продукты по Интернет, распознать владельца дома по отпечатку пальца или сетчатке глаза и впустить его внутрь безо всяких ключей или магнитных карточек и многое другое. Однако домам будущего ещё есть куда развиваться, так как автоматика управляет в них далеко не всем.

В заключение хочется подчеркнуть, что посёлок из «умных» коттеджей не может функционировать в полную силу, находясь в «неинтеллектуальной» среде, следовательно, должна развиваться вся его инфраструктура, всё его окружение. Развитие должно идти по принципу: от интеллектуального здания к интеллектуальному микрорайону, посёлку, городу, государству и, наконец, к интеллектуальному миру. ●

Авторы – сотрудники фирмы ПРОСОФТ
Телефон: (495) 234-0636
E-mail: info@prosoft.ru