Elektryczne Systemy

Inteligentne

Studia dzienne

Wydział Elektrotechniki i

Informatyki

Definicje inteligentnego

budynku

• Inteligentny budynek łączy w sobie różnego

rodzaju innowacje technologiczne lub inne, oraz

dzięki sprawnemu zarządzaniu maksymalizuje

zwrot kosztów całej inwestycji.

• Inteligentny budynek to taki, który zapewnia

wysoką produktywność oraz wydajne środowisko

pracy poprzez optymalizację jego podstawowych

elementów

struktury,

systemów,

usług

i

zarządzania i powiązań między nimi.

• Inteligentne budynki pomagają właścicielom,

menadżerom oraz użytkownikom zrealizować

własne cele w zakresie kosztów eksploatacji,

komfortu, wygody, bezpieczeństwa, elastyczności

oraz stałej obecności na rynku.

Definicje inteligentnego

budynku c.d.

• Inteligentny Budynek to taki, który stwarza środowisko

maksymalizujące wydajność osób w nim przebywających

i jednocześnie pozwala na efektywne zarządzanie

zasobami, przy minimalnych kosztach operacyjnych.

• Inteligencja domu zawarta jest w nim samym, w jego

usytuowaniu,

rozwiązaniach

przestrzennych,

architektonicznych, materiałowych.
Określenie budynek inteligentny związane jest zarówno

z konstrukcją budynku jak i jego wyposażeniem

technicznym. Dotyczy przede wszystkim inteligencji

układów

sterowania

i związanych z nim urządzeń, sterowanych optymalnie.

Co to znaczy inteligentny budynek? Jaki budynek
możemy

nazwać

inteligentnym?

Jeśli budynek jest wyposażony w systemy: alarmowy, klimatyzacji,

ogrzewania, wentylacji, sterowania oświetleniem, roletami,

żaluzjami, markizami to NIE ZNACZY, że jest inteligentny.
Inteligencja budynku polega na tym, iż wyżej wymienione

systemy są zintegrowane, tzn. każdy system dysponuje informacją

o każdej zmianie stanu innego systemu. Na przykład, jeżeli czujka

dymu

wykryje

w budynku pożar to nie tylko włączy się alarm, ale również

zostanie wysłany sygnał do systemu klimatyzacji i wentylacji. Ten

zachowując się inteligentnie zapobiega rozprzestrzenianiu się

pożaru poprzez wytworzenie podciśnienia w pomieszczeniach nim

objętych. Inny przykład: gdy mamy opuszczone markizy i otwarte

okna dachowe a czujnik wiatru wykryje, iż jest on zbyt silny -

informacja ta dotrze do systemu sterowania markizami i oknami,

które zostaną automatycznie zamknięte.

Definicje inteligentnego

budynku cd.

• Budynek, który dzięki swej konstrukcji i wyposażeniu

spełnia wymagania energooszczędności wynikającej z

zarządzania

pracą

odbiorników

energii

oraz

zapewniający wygodę użytkowania nazywa się

Budynkiem Inteligentnym.

Podstawowe cechy budynku inteligentnego:

Podstawowe cechy budynku inteligentnego:



Sieć komputerowa



Telekomunikacja



Sterowanie



Bezpieczeństwo



Wnętrza

Topologia sieci w domu

przyszłości

Wszystkie systemy zainstalowane w

budynku możemy podzielić na trzy

podstawowe grupy:

• Podsystemy zabezpieczenia i nadzoru, chroniące

życie, zdrowie oraz mienie na terenie budynku.

• Podsystemy

sterowania,

zwiększające

funkcjonalność
i komfort obiektu.

• Systemy

zarządzające

wymienionymi

podsystemami.

Integracja to współdziałanie komponentów
systemu, polega na wspólnym wykorzystaniu
urządzeń albo pasma transmisyjnego.

Podstawowe cechy systemu

zarządzania

•

Otwartość

na

podsystemy,

czyli

zdolność

do

komunikowania się z podsystemami innych producentów.

•

Skalowalność, czyli możliwość budowy bardzo małych jak i

bardzo dużych systemów.

•

Bezawaryjność i pewność działania.

•

Bezpieczeństwo, czyli odporność na sabotaż z zewnątrz jak

i wewnątrz systemu.

•

Łatwość obsługi, czyli przyjazny interfejs.

Dokładna

struktura

zintegrowanego

systemu

zarządzania nie jest określona, zależy od producenta
systemu.

Główne typy podsystemów wchodzące

w skład budynku inteligentnego

I. Podsystem sterowania i nadzoru instalacji technicznych.

• podsystem ogrzewania;
• podsystem wentylacji;
• podsystem klimatyzacji;
• podsystem sterowania oświetleniem;
• podsystem monitorowania zużycia wody, prądu, gazu.

II. Podsystem

centralnego

monitoringu

instalacji

bezpieczeństwa.

• podsystem wykrywania i sygnalizacji pożaru;
• podsystem sygnalizacji przeciwwłamaniowej;
• podsystem kontroli dostępu;
• podsystem telewizji dozorowej;
• podsystem nagłośnienia ewakuacyjnego.

III. System zintegrowanego zarządzania.

• podsystem wizualizacji;
• centralne sterowanie podsystemami

Zaawansowanie integracji systemów

budynkowych możemy podzielić na

cztery poziomy:

• 1 poziom, najniższy stopień integracji. W instalacjach,

każdy system stanowi odrębną całość, komunikacja
między systemami możliwa jest poprzez zastosowanie
fizycznych połączeń.

• 2 poziom integracja podsystemów, za pomocą łącza

szeregowego, poprzez specjalny kontroler.

• 3 poziom obejmuje systemy, które połączone są ze

sobą za pośrednictwem lokalnej sieci komputerowej.

• 4 poziom odnosi się do systemów, w których wszystkie

urządzenia podłączone są do wspólnej magistrali

systemowej.

Klasyfikacja systemów zarządzania

budynkami inteligentnymi pod

względem ich złożoności

Klasyfikacja systemów zarządzania

budynkami inteligentnymi pod

względem ich złożoności c.d.

Kategorie instalacji budynków

inteligentnych

Kategorie instalacji budynków

inteligentnych c.d.

Połączenie klas i kategorii daje pełny obraz
integracji instalacji w inteligentnym budynku.

Przykładowo obiekt klasy „5A” oznacza budynek
w pełni inteligentny, natomiast „5B” oznacza
obecnie

najwyższy

standard

budynku

inteligentnego.

Korzyści wynikające z zastosowania

zintegrowanego systemu zarządzania

budynkiem

• maksymalizacja bezpieczeństwa

• większa funkcjonalności

• wzrost komfortu

• minimalizacja kosztów eksploatacji

• łatwa rozbudowa i modernizacja

Podział zintegrowanych systemów

• System

z

procesorami

funkcyjnymi

niezależnymi.

• System

z

procesorami

funkcyjnymi

niezależnymi, dołączonymi do procesora
głównego.

• System z procesorem wielofunkcyjnym i

wydzielonymi torami dozorowymi.

• System z procesorem wielofunkcyjnym i

torami

dozorowanymi

mieszanego

przeznaczenia.

System z procesorami funkcyjnymi

niezależnymi

Każdy z procesorów jest niezależny i przeznaczony
do przetwarzania niezależnych sygnałów.

System z procesorami funkcyjnymi

niezależnymi, dołączonymi do procesora

głównego

Niezależne podsystemy mogą być dołączone do
procesora głównego realizującego funkcje sterujące
i obrazującego informację.

Zalety systemów z niezależnymi

procesorami:

• Możliwość działania jako podsystemy niezależne

(w systemie bez procesora głównego).

• Potencjalnie najwyższa niezawodność.
• Koncentracja danych i ograniczenie personelu

(w systemie z głównym procesorem).

• Poprawa wydajności działania (w systemie z głównym

procesorem realizującym funkcje sterujące).

Wady tych systemów to:

• Wysoki koszt całego systemu zintegrowanego.

System z procesorem

wielofunkcyjnym i

wydzielonymi torami

dozorowymi

Zalety:

• Podstawowe zalety integracji.
• Możliwość

dokładniejszego

przedstawienia

monitorowanego

środowiska,

co

pozwala

na

sprawniejsze sterowanie i odpowiedzi na stany

alarmow

Wady:

• Integracja kilku funkcji w jednym procesorze może

znacząco zmniejszyć prędkość odpowiedzi na sygnały

dochodzące z systemu.

• Awaria wspólnych urządzeń sterujących i obrazujących

prowadzi do utraty więcej niż jednej funkcji.

System z procesorem wielofunkcyjnym i

torami dozorowanymi mieszanego

przeznaczenia

Zalety:

•

Obniżka

kosztów

okablowania

wynikająca

z

zastosowania tych samych kabli do sygnalizacji
różnych stanów.

•

Obniżka kosztów urządzeń, uzyskiwana poprzez użycie
wspólnych urządzeń wejściowo/wyjściowych.

•

Możliwość dokładnego przedstawienia środowiska
monitorowanego

pozwalająca

na

sprawniejsze

sterowanie i szybkie odpowiedzi na sygnały alarmowe.

•

Zmniejszenie

liczby

procesorów

i

urządzeń

obrazujących może zwiększyć niezawodność całego
systemu.

•

Połączenie wielu funkcji w jednym procesorze
zmniejsza liczbę połączeń między podsystemami, co
również ma wpływ na poprawę niezawodności całego
systemu.

Wady:

• Awaria wspólnych urządzeń sterujących i

obrazujących prowadzi do utraty więcej niż
jednej funkcji.

Zintegrowany system zarządzania i kontroli

dostępu.

Wymagania stawiane BMS:

• duża elastyczność (zmiana konfiguracji w ślad za

zmianą potrzeb);

• skalowalność (rozbudowa od małego do dużego

systemu, obejmującego wiele obiektów).

Ideą zarządzania inteligentnym budynkiem za

pomocą systemu BMS jest skoncentrowanie w

jednym miejscu wszystkich funkcji sterowniczych i

kontrolnych.

Interfejs użytkownika realizowany jest głównie

poprzez interfejs graficzny – GUI (ang. Graphics User

Interface), czyli oprogramowanie wizualizacyjne,

które pozwala na stałe monitorowanie stanu

wszystkich systemów oraz graficzne przedstawienie

na monitorze komputera każdego pomieszczenia i

każdej kontrolowanej instalacji.

Sfera działań BMS obejmuje:

• system kontroli dostępu;
• bezpieczeństwa;
• przeciwpożarowy;
• wykrywania dymu;
• oświetlenia;
• komunikacji;
• okablowania;
• zarządzanie eksploatacją i informacją;
• automatykę biurową;
• nadzór wind;
• kontrolę HVAC.

System komunikacji z protokołem

BACnet

• BACnet (ang. Building Automation and Control

Network) umożliwia współpracę i komunikowanie się
ze sobą różnych systemów automatyzacji budynków
różnych producentów oraz komunikowanie się ze
sterownikami i urządzeniami peryferyjnymi bez
stosowania modułów transalatorów.

• BACnet jest protokołem komunikacyjnym dla sieci

sterowania i automatyki budynków, służącym do
wymiany

danych

między

poszczególnymi

urządzeniami DDC (Direct Digital Control –
Bezpośrednie

Sterowanie

Cyfrowe)

systemów

zarządzania budynkiem.

System wentylacji ogrzewania i

klimatyzacji

• Sterowanie wentylacją zgodnie z zapotrzebowaniem

obejmuje kilka różnych procedur, stosowanych w
zależności od typu budynku. Zaliczamy do nich:
kontrolę punktową, kontrolę proporcjonalną,
kontrolę opartą na tempie zwiększania się
stężenia CO2.

• Obiekty, w których zastosowana jest wentylacja

mechaniczna, wyposaża się również w podsystemy
klimatyzacyjne, które mają za zadanie utrzymanie
zadanej temperatur.

System sterowania oświetleniem

Urządzenia sterujące oświetleniem powinny
wykonywać następujące zadania:

• sprzęganie światła naturalnego z oświetleniem

sztucznym przy wykorzystaniu do maksimum
oświetlenia dziennego;

• oświetlanie tylko tych obszarów lub pomieszczeń,

w których aktualnie przebywają ludzie;

• włączanie i wyłączanie źródeł światła.

System sterowania oświetleniem

c.d.

System sterowania oświetleniem ma możliwość:

• monitorowania podsystemów,
• kompatybilność

z

innymi

systemami

zarządzania

budynkiem,

• testowanie oświetlenia awaryjnego,
• programowanie czasowe ułatwia optymalne wykorzystanie

energii elektrycznej zużywanej na oświetlenie,

• w czasie przerwy lub poza normalnymi godzinami pracy

natężenie oświetlenia może być znacznie zredukowane za
pomocą ściemniaczy, do poziomu niezbędnego dla
personelu sprzątającego lub dla służb ochraniających
obiekt,

• realizacji wielu niezależnych funkcji.

System sterowania oświetleniem

c.d.

• Automatyczne urządzenia sterujące oświetleniem

wymuszają zmianę strumienia świetlnego źródła w

funkcji

zmiany

poziomu

natężenia

oświetlenia

pochodzącego od światła naturalnego, a także

wyłączają je, kiedy udział oświetlenia dziennego jest

odpowiednio wysoki.

• Detektory ruchu, stosowane w automatycznych

urządzeniach sterujących oświetleniem, powodują

wyłączenie oświetlenia lub ściemnienie do określonego

poziomu,

kiedy

w

danym

pomieszczeniu

lub

określonym obszarze nikt nie przebywa. Dzięki temu

można

znacznie

ograniczyć

zużycie

energii

elektrycznej.

System bezpieczeństwa

Kontrola dostępu jest pierwotna względem pozostałych

usług. Najlepsze, bowiem zabezpieczenia techniczne i

organizacyjno-administracyjne

budynku

będą

bezużyteczne, jeżeli proces przypisywania uprawnień

użytkownikom i ich kontrolowania będą wadliwe.

Integralność budynku gwarantują systemy sygnalizacji

pożarowej oraz sygnalizacji włamania i napadu.

Wspólne

zarządzanie

systemami

alarmowymi,

szczególnie w wielkich, inteligentnych budynkach,

prowadzi system integrujący, który między innymi

wspomaga działania osób odpowiedzialnych za

bezpieczeństwo szczególnie w przypadku pojawienia

się zagrożeń.

System bezpieczeństwa c.d.

Ochrona osób i zasobów powinna być realizowana za

pomocą podstawowych usług (podobnie jak w ochronie

informacji) określanych jako:

• kontrola dostępu (ang. access control) – ochrona przed

nieuprawnionym dostępem do stref i zasobów z

zachowaniem rygorów czasowych;

• integralność budynku (ang. building integrity) -

gwarancja

zachowania

zdrowia

i

życia

osób

przebywających w budynku oraz zabezpieczenie zasobów

przed zniszczeniem lub nieuprawnionymi zmianami;

• uwierzytelnianie (ang. authentication) - weryfikacja

tożsamości

użytkowników

poprzez

analizę

charakterystycznych cech;

• poufność (ang. confidentiality) - ochrona danych

(zasobów)

• przed nieuprawnionym uzyskaniem informacji.

System bezpieczeństwa c.d.

W

inteligentnym

budynku

możemy

wyróżnić

następujące elektroniczne systemy zabezpieczeń:

• system alarmowy sygnalizacji włamania (ang. IS -

Intrusion System),

• kontroli dostępu (ang. ACC - Access Control),
• telewizji dozorowej (ang. CCTV - Closed Circuit

Television),

• system sygnalizacji pożarowej (ang. FAS - Fire Alarm

System).

• nagłośnieniowo-ewakuacyjny

(ang.

PA

-

Public

Address).

Inne systemy:

•

Systemy centralnego sterowania i nadzoru instalacji
technicznych BAS (ang. Building Automation System).

•

Systemy centralnego monitoringu instalacji
bezpieczeństwa DMS (ang. Danger Management
System, nazywane też SMS – Security Management
System).