Технологии LonWorks

   Традиционные решения инженерного оборудования здания представляют собой совокупность отдельных, не взаимодействующих между собой систем. Здание, в котором эти системы объединены в интегрированный комплекс и правильно организованы уже на этапе проектирования (с учетом возможных будущих изменений), имеет право называться интеллектуальным.
   Как в европейских странах, так и в России все большее распространение, в качестве основной сетевой технологии построения комплексных систем автоматизации зданий (интеллектуальное здание, умный дом) получает LonWorks, открытая технология, разработанная компанией Echelon Corporation. Аппаратная часть технологии LonWorks базируется на программируемом чипе Neuron или подобном микропроцессоре. Сеть LonWorks имеет децентрализованную распределенную архитектуру, где каждый узел выполняет функции управления, включая обработку информации, ввод/вывод данных и взаимодействие с другими узлами, что обеспечивается ПО каждого из узлов. Протокол LonTalk, лежащий в основе технологии LonWorks, обеспечивает возможность создания сетей с практически неограниченным количеством узлов и ориентирован на решение задач автоматизации, где необходима высокая надежность. Узлами сети LonWorks могут быть различные датчики, исполнительные механизмы, контроллеры и другие устройства. Это оборудование может быть связано стандартными сетями TCP/IP с возможностью доступа к нему через Интернет из любой точки мира. Скорость передачи информации в сети LonWorks составляет до 1,25 Мбит/с, время реакции узла 10 - 20 мс. Стандартный размер пересылаемого LonWorks пакета 10-14 байт, но возможна передача и 228-байтовых сообщений. Характер пересылки пакетов - событийный.
    В качестве физической среды передачи LonWorks использует витую пару, коаксиальный кабель, силовую проводку, радиоканал, оптоволокно. Скорость связи варьируется в зависимости от типа канала.
   Первоначально стандарт был разработан для HVAC (систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха), однако в настоящее время он уже используется при построении комплексных систем жизнеобеспечения здания (включая системы безопасности, учета энергоносителей, освещения и др.).
   Технология LonWorks позволяет строить системы управления зданиями по свободной топологии, которая наилучшим образом соответствует структуре систем интеллектуального здания:

• типизация оборудования и процессов;

• единая физическая среда передачи информации;

• централизация (функций мониторинга и управления) и интеграция систем;

• децентрализация (распределенные системы управления);

• сегментация (модульный принцип построения систем);

• адаптация (готовность к изменениям);

• наращиваемость и избыточность (наличие резерва).

Наши возможности

   В настоящее время нами ведутся работы по применению в составе выпускаемых нами приборов современной промышленной технологии LonWorks, позволяющей создавать комплексные системы автоматизации зданий.

В данный момент СКБ "Тензор" были выполнены следующие работы:

• проведены испытания разработанного сетевого адаптера, с помощью которого стало возможным подключать устройства, работающие с протоколами RS232/RS485 к сети LonWorks адаптер LonWorks - RS232/RS485);

• оформлены все лицензионные формальности с компанией ECHELON;

• несколько наших специалистов прошли сертификацию как сетевые интеграторы и разработчики устройств LonWorks.

Обеспечиваемые преимущества

Инженерное оборудование современного здания представляет собой комплекс сложных инженерно-технических систем безопасности, жизнеобеспечения, и информатизации (КСБЖИ) с соответствующими системами управления:

• интегрированный комплекс технических средств безопасности:

  • система управления доступом;

  • система охранно-тревожной сигнализации;

  • система охраны периметра;

  • система телевизионного наблюдения;

  • система сбора и обработки информации;

  • система пожарной сигнализации и оповещения о пожаре;

  • система автоматического пожаротушения;

• комплекс систем жизнеобеспечения:

  • системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха;

  • система управления микроклиматом;

  • система гарантированного бесперебойного электроснабжения;

  • система удаленного мониторинга и управления электроснабжением;

  • системы освещения и управления освещением;

  • система учета энергоносителей и другие системы;

  • системы контроля и управления лифтами, эскалаторами и пр.

• комплекс систем информатизации:

  • локальная вычислительная сеть (ЛВС);

  • система приема эфирного и спутникового телевидения;

  • система радиофикации;

  • система телефонной сети;

  • система проведения конференций с синхропереводом;

  • система электрочасофикации;

  • средства оперативной радиосвязи персонала и другие системы.

• структурированная кабельная система (СКС);

• единый центр диспетчеризации.
  
     Важной частью КСБЖИ являются автоматизированные системы управления, которые и составляют суть интеллектуального здания. Все слаботочные системы контроля объединяются на основе СКС в систему диспетчеризации инженерного оборудования здания с единым центром мониторинга систем. Объединенная кабельная система (СКС + силовая электросеть) здания - это многофункциональная физическая среда, обеспечивающая передачу и распределение электроэнергии и информации, а также мониторинг и управление системами интелектуального здания.
  

  Интеграция систем обеспечивает:

  • повышенный уровень безопасности здания в целом (предотвращение аварий, обеспечение непрерывности процессов и пр.);

  • четкое взаимодействие работы всех инженерных систем с приоритетом системы пожарной безопасности;

  • организацию сетевой структуры управления с реализацией функций автоматического контроля, обработки и хранения информации о состоянии систем с единого диспетчерского пульта управления;

  • сочетание автоматического и ручного режимов управления, обеспечивающего оперативный контроль дежурного персонала за состоянием каждого элемента инженерных систем с диспетчерского пульта;

  • высокий уровень управления средой обитания в пределах здания.

  Поэтому, в сравнении с автономными системами комплексная система имеет следующие преимущества:

  • существенная экономия на кабельных сетях и сетевом оборудовании;

  • снижение энергопотребления и повышение надежности всей системы;

  • повышение оперативности управления объектом;

  • графическое представление информации о состоянии систем и оборудования на различных уровнях (объектовом, зональном, адресном);

  • снижение трудозатрат эксплуатационных и диспетчерских служб;

  • обеспечение необходимого взаимодействия систем;

  • снижение вероятности возникновения страховых случаев;

  • "открытость" комплекса, обеспечивающая возможность его наращивания и использования оборудования разных производителей.

  
  

  Реализация

     Количество реализованных проектов автоматизации зданий, вокзалов, бизнес комплексов, банков, торговых центров, казино, универмагов, элитных офисов в Москве, Санкт Петербурге. Екатеринбурге, Красноярске, Тюмени, Сургуте, Новом Уренгое, Хабаровске, Череповце и других городах России, реализованных по технологии LonWorks приблизилось к пятидесяти.

  Российские примеры реализации систем:

  • В элитном жилом комплексе в Москве (ул. Вавилова, 75), где имеются как офисные, так и жилые помещения, осуществляется управление тепловыми пунктами, вентиляцией, отоплением и кондиционированием, диспетчеризация систем пожарной сигнализации и пожаротушения, видеонаблюдение и контроль доступа, поквартирный учет потребления электроэнергии, воды и тепла. Контроллеры компании Andover Controls с поддержкой TCP/IP позволяют интегрировать в единую систему управления датчики температуры и давления, использовать в качестве среды передачи универсальную кабельную систему.

  • Реализованы интегрированные системы управления и эксплуатации офисного и жилого здания в Москве, (Скарятинский пер., д. 7/23), где функционирует полный комплекс слаботочных систем, включая локальную сеть, системы видеонаблюдения, контроля доступа и пожаротушения.

  • В подмосковных Мытищах, опытный проект диспетчеризации жилищного фонда, где распределенная система контроля параметров осуществляет учет потребления тепла, воды, электроэнергии, контроль работы лифтов, управление освещением и контроль доступа.

  • В Новом Уренгое реализуется новый проект корпоративной сети комплекса офисных зданий - единой информационно-управляющей системы предприятия, включающей телефонию, комплекс средств автоматизации и диспетчеризации систем жизнеобеспечения здания, системы электроснабжения, средства технической и информационной безопасности, обслуживания конференц-зала и селекторной связи. Здание оснащено системами контроля доступа, охранной и пожарной сигнализации, видеонаблюдения, гарантированного электроснабжения, кондиционирования, электрочасофикации и коллективного приема ТВ.
    В настоящее время внедрена автоматизированная система диспетчеризации и управления инженерным оборудованием в двух корпусах комплекса, идет внедрение подсистемы информационной безопасности.

  Экономический эффект

     На сегодняшний день, растущие доходы определенной категории населения, открывают широкие возможности внедрения технологий "интеллектуального здания" и "умного дома" для коттеджей, индивидуальных домов и индивидуальных квартир. Причиной быстро растущего рынка, применения интеллектуальных технологий в быту, стала цена коммунальных услуг. Вода, тепло и электрическая энергия стоят все дороже. "Интеллект", которым хозяин наделяет свой дом, позволяет экономить ресурсы. Не последнюю роль играет и безопасность жилища, причем как от вторжения извне, так и от внутренних неурядиц, таких, как аварии водопровода, электросети и так далее. Автоматика даже в отсутствие хозяина действует с высокой степенью самостоятельности, и только от желаний заказчика зависит, насколько велика может быть эта степень.
     В одном из проектов компании "Телеком-Монтаж" применение технологии LonWorks позволило заказчику экономить до 32% электроэнергии и до 16% воды и тепла, а также снизить расходы на содержание службы эксплуатации здания.
     Экономия электроэнергии достигается за счет включения/выключения наружного освещения, в зависимости от степени освещенности, выключения освещения в рабочих помещениях при отсутствии в них персонала, снижения мощности световых приборов в среднем на 25% (день - 40-50%, утро/вечер - 20-25%, ночь - 90%), включения/выключения освещения лестничных клеток от датчиков присутствия и других мер, позволяющих максимально оптимизировать потребление электроэнергии в здании. Экономия тепловой энергии достигается за счет снижения подачи тепла в части помещений в нерабочее время (выходные и праздничные дни, рабочие дни с 23.00 до 06.00) до 35-40% от уровня подачи тепла в рабочее время. При этом температура воздуха в здании изменяется с 22-24 °С до 12-15 °С. При стоимости строительства в 500-1000 долларов за один квадратный метр "интеллектуализация" здания увеличивает эту сумму лишь на 10-15 долларов. Реализация проекта интеллектуального здания существенным образом отличается от традиционной схемы построения здания. При проектировании интеллектуального здания определяющим принципом является формирование единого подхода при построении всех систем различных комплексов.
  

  Пример алгоритма работы системы жизнеобеспечения интеллектуального здания из области пожарной безопасности

     Рассмотрим пример взаимодействия систем входящих в состав интеллектуального здания при возникновении чрезвычайной ситуации. Так, при возникновении пожара (очага возгорания) "срабатывают" извещатели системы пожарной сигнализации (СПС). Сигнал от них передается на пожарную панель, которая формирует команду включения световых, звуковых и речевых оповещателей.
  

  При этом СПС также формирует сигналы для исполнения другими системами интегрированного комплекса по заданным алгоритмам:

  • Система телевизионного наблюдения "направляет" ближайшую видеокамеру на очаг возгорания и присваивает этой видеокамере высший приоритет. На мониторе наблюдения формируется полноэкранное изображение с этой видеокамеры, и видеомагнитофон переходит в режим приоритетной записи "картинки" с тревожной видеокамеры.

  • Система управления микроклиматом выключает приточную систему вентиляции, обслуживающую данную зону, чтобы предотвратить поступление воздуха к очагу возгорания. Для удаления дыма из коридоров, холлов, лестниц (вдоль маршрутов эвакуации) включается соответствующая подсистема дымоудаления (открываются заслонки, включаются вентиляторы).

  • Система управления электроснабжением отключает цепи электропитания вблизи зоны пожара.

  • Система управления освещением включает аварийное освещение.

  • Система управления доступом разблокирует двери для беспрепятственной эвакуации людей.

  • Система управления лифтами спустит их на первый этаж и т.д.

     Одновременно сигнал поступает в единый диспетчерский центр на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора. На мониторе АРМ появляется графическая и текстовая информация о пожаре и месте его возникновения. Оператор имеет возможность проконтролировать работу системы автоматики и при необходимости продублировать ее.
     Эти действия могут быть обеспечены только за счет взаимодействия отдельных систем комплекса интеллектуального здания, таких как СПС, системы управления освещением, микроклиматом, доступом, электроснабжением и лифтами. Именно наличие таких взаимосвязей между отдельными системами комплекса позволяет говорить о действительно интеллектуальном здании, когда комплекс приобретает новое качество - интегрированность.
  
  Интегрированный комплекс не является простой суммой отдельных систем, единая платформа управления обеспечивает новые преимущества, отсутствующие у комплекса при автономной работе составляющих его подсистем.