Instalacje inteligentne w budynkach 1
Instalacje inteligentne w budynkach
dr in\
. Piotr Grad
[e-mail]
Materiały szkoleniowe dla członków Kujawsko-Pomorskiej Izby In\
ynierów Budownictwa
Bydgoszcz  Toruń  Włocławek, 14-15 marca 2008 r.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 2
Spis treści
1. Wstęp
2. Definicja inteligentnego budynku
3. Realizacja techniczna systemu zarzÄ…dzania du\
ych i małych inteligentnych
budynków
4. Charakterystyka tematyki inteligentnego budownictwa w odniesieniu do
du\
ych obiektów o charakterze handlowym lub/i biurowym
5. Warunki niezbędne do wdra\
ania nowoczesnych technologii zarzÄ…dzania
budynków modernizowanych
6. System zarządzania konserwacją urządzeń HVAC du\
ych obiektów
7. Tradycyjne systemy regulacji temperatury a problemy eksploatacji obiektów
związane z technologią i jakością ich wykonania
8. Wielopunktowe monitorowanie temperatury z wykorzystaniem elementów
instalacji inteligentnego budynku
9. Przyczyny migracji od tradycyjnego sterowania systemu HVAC i oświetlenia
do systemów IBMS
10. Zintegrowany system bezpieczeństwa inteligentnego budynku
11. Korzyści płynące z integracji systemów w ramach IBMS
12. Wymagania dotyczÄ…ce funkcji systemu zarzÄ…dzania inteligentnymi
budynkami IBMS
13. Problemy integracji systemów w ramach IBMS
14. Bibliografia
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 3
1. Wstęp
Celem niniejszej pracy jest przedstawienie członkom Kujawsko-Pomorskiej Izby
In\
ynierów Budownictwa wybranych informacji dotyczących technologii związanych
z automatykÄ… budynkowÄ… oraz filozofii le\
ącej u podstaw rozwiązań wykorzystywanych
przy projektowaniu instalacji tzw. inteligentnych budynków. Ze względu na ró\
norodność
stosowanych w tej dziedzinie technologii, praca ta ma charakter ogólny i abstrahuje od
konkretnych rozwiązań implementacyjnych.
Niniejsza praca jest kompilacją fragmentów wykładów autora z Instalacji
budynkowych (Architektura i Urbanistyka, WSG), Systemów strukturalnych
(Teleinformatyka, UTP), skryptu pt. Inteligentne budynki (w przygotowaniu) oraz prac
autora publikowanych na konferencjach naukowych. Autor podjÄ…Å‚ niniejszÄ… tematykÄ™,
poniewa\
ma nadziejÄ™, \
e w ten sposób przyczyni się do popularyzacji tej technologii
w Regionie.
2. Definicja inteligentnego budynku
Inteligentny budynek to zaawansowany technicznie obiekt wyposa\
ony w system
czujników (sensorów) i elementów wykonawczych (aktorów) oraz zintegrowany system
zarzÄ…dzania IBMS (Integrated Building Management System) znajdujÄ…cymi siÄ™
w budynku instalacjami. W instalacje inteligentne mogą być wyposa\
one zarówno du\
e
budynki: biurowce, markety, budynki u\
yteczności publicznej, uczelnie, szpitale, centra
rozrywki, domy wielorodzinne (apartamentowce), obiekty przemysłowe, a tak\
e małe
budynki: niewielkie biura, sklepy i domy jednorodzinne (rezydencje).
Zadaniem zintegrowanego systemu zarzÄ…dzania budynku jest zapewnienie
wydajnego i taniego w eksploatacji środowiska pracy, rozrywki i odpoczynku, poprzez
optymalizację struktury, usług i zarządzania oraz dzięki wzajemnym relacjom pomiędzy
nimi. Integracja informacji pochodzącej od ró\
nych systemów budynkowych umo\
liwia
maksymalizację funkcjonalności, komfortu, bezpieczeństwa oraz minimalizację kosztów
eksploatacji i modernizacji [16].
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 4
3. Realizacja techniczna systemu zarzÄ…dzania du\
ych i małych inteligentnych
budynków
W tradycyjnym podejściu do instalacji budynkowych stosuje się niezale\
ne
zarządzanie pracą poszczególnych podsystemów budynkowych m.in. takich, jak systemy
sterowania urzÄ…dzeniami grzewczymi, wentylacyjnymi i klimatyzacyjnymi HVAC
(Heating, Ventilation, Air Conditioning), sterowanie oświetlenia, \
aluzji, systemu
sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu, telewizji przemysłowej. Rozbudowa lub
modyfikacja takich systemów zarządzania (sterowania) pociąga za sobą stosunkowo du\
e
nakłady. Instalacje te tworzą w budynku skomplikowaną sieć okablowania, utrudniającą jej
konserwację, modernizację i serwisowanie. W inteligentnych budynkach występuje
zintegrowany system zarzÄ…dzania instalacjami budynkowymi umo\
liwiajÄ…cy koordynacjÄ™
funkcjonowania zarządzanych urządzeń i pozwalający na ich elastyczną konfigurację
i modernizację, bez konieczności powa\
nych modyfikacji okablowania, nie pociÄ…ga ona
zatem za sobÄ… du\
ych nakładów pracy i kosztów.
Obecnie większość powstających du\
ych obiektów komercyjnych jest wyposa\
ona
w instalacje inteligentne lub przynajmniej ich namiastki. W wielu przypadkach takie
systemy występują obligatoryjnie w dokumentacji obiektów ju\
na etapie procedury
występowania o pozwolenie na budowę. Stosowanie systemów zarządzania w du\
ych
budynkach jest nie tylko wymogiem formalnym, ale jest tak\
e uzasadnione ekonomicznie,
a czas zwrotu nakładów z nimi związanych jest stosunkowo krótki.
Zupełnie inaczej sytuacja przedstawia się w przypadku małych budynków. Istnieje
stosunkowo niewiele standardów oferujących rozwiązania dla tego segmentu rynku m.in.
EIB/KNX, LCN, Lexel IHC. Niestety koszt wymienionych rozwiązań jest stosunkowo
wysoki (szczególnie w przypadku EIB/KNX), co jest najistotniejszą barierą
upowszechniania siÄ™ tej technologii. RozwiÄ…zania o mniejszych mo\
liwościach
technologicznych takie, jak Lexel IHC, są znacznie tańsze, ale za to bardzo słabo
promowane i przez to mało popularne.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 5
4. Charakterystyka tematyki inteligentnego budownictwa w odniesieniu do du\
ych
obiektów o charakterze handlowym lub/i biurowym
Współczesne czasy stawiają coraz trudniejsze zadania przed projektantami
systemów zarządzania budynków. Ze względu na zło\
oność interakcji umieszczonych
w takich obiektach instalacji budynkowych, nazywa się je często inteligentnymi
budynkami. Wysokie ceny energii elektrycznej oraz innych nośników energii zmuszają do
tworzenia efektywniejszych systemów sterowania ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji.
Mają one zapewnić komfortowe warunki \
ycia i pracy w obiektach, bez względu na
zmieniające się warunki zewnętrzne, przy mo\
liwie niskim zu\
yciu energii.
Silna konkurencja i du\
a ró\
norodność wśród firm udostępniających w swoich
obiektach powierzchnie biurowe oraz mieszkalne sprawia, \
e elementem przyciÄ…gajÄ…cym
potencjalnego klienta, staje się równie\
inteligencja budynku, gwarantujÄ…ca przy rozsÄ…dnej
eksploatacji, relatywnie ni\
sze koszty najmu, w stosunku do obiektów starszych
technologicznie. Dla niektórych klientów istotny jest nie tylko aspekt ekonomiczny
eksploatacji budynku, ale równie\
komfort i bezpieczeństwo, jakie wią\
e siÄ™ z integracjÄ… w
takim obiekcie wielu współpracujących ze sobą systemów. Niepokoje wywołane
konfliktami zbrojnymi i poczuciem zagro\
enia aktami terroru, a tak\
e ciÄ…gle wysoka
przestępczość sprawiają, \
e np. istotne z punktu widzenia gospodarki narodowej obiekty
zamieniają się w istne fortece, naszpikowane kamerami, czujkami, detektorami, pętlami
indukcyjnymi i innymi urządzeniami mającymi udaremnić mo\
liwe akty terroru, czy
chocia\
by wandalizmu.
Chocia\
koszt zwiÄ…zany z zaprojektowaniem, zakupem, instalacjÄ… i uruchomieniem
zintegrowanego systemu zarzÄ…dzania budynku IBMS w danym obiekcie wydaje siÄ™ du\
y,
sięga on typowo od kilku do kilkunastu procent całej inwestycji, to w zale\
ności od
przeznaczenia i charakteru budynku, zwraca się on w przypadku obiektów handlowych i
biurowych w ciÄ…gu kilku lub kilkunastu lat. Dlatego nale\
y nakłaniać inwestorów do
uwzględnienia systemu IBMS w projektach nowych obiektów i sprzeciwiać się próbom
cięć bud\
etu inwestycji, skierowanym przeciwko tym systemom, poniewa\
podnosi to
koszt eksploatacji danego obiektu.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 6
5. Warunki niezbędne do wdra\
ania nowoczesnych technologii zarzÄ…dzania
budynków modernizowanych
Ze względu na urynkowienie cen nośników energii w ciągu ostatniej dekady mo\
na
zaobserwować intensywną termomodernizację budynków. Niektóre budynki nale\
Ä… jednak
do podmiotów borykających się z brakiem wystarczających środków na utrzymanie i
modernizację posiadanych obiektów. Przy wysokich kosztach energii oznacza to wysokie
koszty eksploatacyjne. Aby poprawić ten stan nale\
y przede wszystkim wykonać
docieplanie ścian i/lub stropodachów budynków, wymienić okna oraz zmodernizować
systemy HVAC. Działania te przynoszą zawsze i wszędzie doskonałe efekty i powinny one
poprzedzać inwestycje związane z modernizacją technologii zarządzania budynków,
poniewa\
te ostatnie mogą generować odczuwalne oszczędności jedynie w budynkach
posiadających przynajmniej wybrane cechy obiektów energooszczędnych.
Dalszą redukcję kosztów eksploatacji budynków mo\
na uzyskać poprzez
zainstalowanie w nich systemu IBMS. System ten najlepiej jest projektować dla obiektów,
które mają dopiero powstać, jednak z powodzeniem mo\
na go wprowadzać równie\
przy
okazji kompleksowych remontów i modernizacji starych, a nawet zabytkowych budynków.
Podmioty, które cierpią na brak środków mogą w tym przypadku skorzystać z funduszy
unijnych, jeśli tylko posiadają środki na zabezpieczenie części kosztów przewidywanych
modernizacji. Mo\
na tak\
e liczyć na wsparcie z innych z
ródeł, poniewa\
inwestycje takie
sÄ… proekologiczne, gdy\
umo\
liwiajÄ… istotnÄ… redukcjÄ™ poboru energii cieplnej, przez to
przyczyniają się do redukcji zanieczyszczeń emitowanych przy jej pozyskiwaniu.
6. System zarządzania konserwacją urządzeń HVAC du\
ych obiektów
Utrzymanie w tradycyjny sposób kontroli nad urządzeniami HVAC w rozległych
obiektach wymaga zatrudniania nie zawsze efektywnie wykorzystywanego personelu,
realizującego cykliczne przeglądy techniczne urządzeń, zgodnie z zaleceniami ich
producentów, oraz prace konserwacyjne i remontowe. Koszty eksploatacji niektórych
urządzeń budynkowych są stosunkowo wysokie, a brak regularnych przeglądów grozi
kosztownÄ… awariÄ…, dlatego tego typu operacje nale\
y notować w zeszytach lub rejestrować
w odpowiednio przygotowanej bazie danych. Regularne aktualizowanie takiej bazy,
ułatwia sporządzanie cyklicznych zestawień kosztów eksploatacyjnych obiektów,
planowanie zakupu części zamiennych oraz materiałów eksploatacyjnych, a tak\
e
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 7
przybli\
one rozliczanie czasu pracy konserwatorów omawianych urządzeń. Tradycyjny
system zarządzania rozległymi budynkami jest zatem kosztowny. Ponadto cały proces
zarzÄ…dzania nale\
y dodatkowo monitorować, aby upewnić się co do prawidłowości
wykorzystania materiałów i funduszy przeznaczonych na ten cel.
Dlatego niezmiernie wa\
nÄ… rzeczÄ… jest automatyzacja systemu zarzÄ…dzania
konserwacją urządzeń HVAC, nawet w obiektach pozbawionych systemu IBMS. W takim
przypadku system ten jest okrojony do postaci bazy danych. Konserwator wprowadza do
niej w odpowiedni sposób informacje związane z wykonaną przez niego pracą: wymianą
części, konserwacją urządzeń, przeglądem, odczytem liczników obrotów itp. W
odpowiednich tabelach bazy danych przechowywane sÄ… \
ywotności poszczególnych
urządzeń systemu oraz odpowiednie okresy ich obligatoryjnych przeglądów technicznych.
System wspomagania zarzÄ…dzania na bie\
ąco porównuje z nimi dane wprowadzane przez
konserwatorów. W ten sposób operator systemu jest zwolniony z obowiązku cyklicznego
sprawdzania, czy poszczególne komponenty systemu wymagają ju\
określonej przez
producenta wymiany bÄ…dz
przeglÄ…du, czy nie.
Zasadnicza ró\
nica między pracą modułu realizującego powy\
szÄ… funkcjÄ™
w systemach sterowanych przez IBMS, w porównaniu z systemami sterowanymi
tradycyjnie polega na tym, \
e w pierwszym przypadku nie trzeba cyklicznie dokonywać
odczytów informacji dotyczących pracy urządzeń i rejestrować ich w bazie danych. Dane
te są automatycznie aktualizowane w ramach funkcji samego IBMS, dzięki jego ciągłej
współpracy ze sterownikami kontrolującymi pracę tych urządzeń. Równie\
wszelkie
informacje o awariach, przekroczeniach wartości granicznych monitorowanych
parametrów, braku wymaganych warunków do rozpoczęcia albo zakończenia określonych
procesów są zapisywane w bazie danych odpowiedniego modułu systemu IBMS. Takie
zaawansowane systemy wspomagania zarządzania konserwacją urządzeń, z jednoczesną
funkcją monitorowania i wizualizacji ich pracy, daje się zrealizować jedynie przy
współpracy z systemem IBMS.
7. Tradycyjne systemy regulacji temperatury a problemy eksploatacji obiektów
związane z technologią i jakością ich wykonania
Wiele budynków powstałych w epoce  propagandy sukcesu jest bardzo
kosztownych w utrzymaniu. Jest to głównie spowodowane ich niską izolacyjnością
cieplną. W niektórych przypadkach brak mo\
liwości precyzyjnej regulacji ogrzewania
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 8
powoduje, \
e pewne pomieszczenia sÄ… przegrzane, a inne niedogrzane. Pracownicy lub
mieszkańcy takiego budynku korzystają wówczas z ró\
nego typu grzejników
elektrycznych. Masowe wykorzystanie takich z
ródeł ciepła mo\
e powodować okresowe
przeciÄ…\
enia instalacji elektrycznej oraz przekraczanie przez budynki dopuszczalnego
szczytowego poboru mocy uzgodnionego z dostawcÄ… energii elektrycznej. W
konsekwencji mo\
e to spowodować naliczanie kar pienię\
nych przez tego dostawcÄ™. Wiele
podmiotów nie posiada systemu monitorowania poboru energii w funkcji czasu w
poszczególnych obiektach. Jest to przyczyną trudności dokonywania rzetelnej analizy
sytuacji oraz braku mo\
liwości wprowadzania prób optymalizacji zu\
ycia energii cieplnej i
elektrycznej oraz racjonowania energii elektrycznej w sytuacjach, w których jest to
absolutnie konieczne.
W obiektach, w których brak systemu precyzyjnego monitorowania poboru energii,
nie mo\
na np. ustalić, czy w niektórych okresach sezonu grzewczego bardziej opłaca się
intensywniej ogrzewać budynki, czy realizować scenariusz  oszczędzania , tzn. ogrzewać
mniej, liczÄ…c siÄ™ jednak z du\
ym dodatkowym poborem energii elektrycznej, z tytułu
intensywnego dogrzewania pomieszczeń przez pracowników. W pewnych sytuacjach
wprowadzenie takiego iluzorycznego oszczędzania mo\
e przynieść właścicielowi
budynku wymierne straty, poniewa\
koszt poniesiony z powodu zwiększonego poboru
energii elektrycznej oraz opłat karnych z tytułu przekraczania dopuszczalnego poboru
mocy przez określone budynki mo\
e być wy\
szy, ni\
dopłata za intensywniejsze
ogrzewanie budynków za pomocą standardowej instalacji grzewczej.
8. Wielopunktowe monitorowanie temperatury z wykorzystaniem elementów
instalacji inteligentnego budynku
Formą przejściową w dochodzeniu do systemu pełnej automatycznej regulacji
komfortu powietrza w rozległych obiektach, mo\
e być system ograniczony do zdalnego
monitorowania temperatury w określonych punktach obiektów. Realizacja takiego systemu
nie jest kosztowna, natomiast umo\
liwia bardzo precyzyjny wgląd w rozkład temperatur
w poszczególnych punktach określonych obiektów w funkcji czasu. Taki system pozwala
tak\
e na korektę aktualnego rozkładu temperatur, mo\
na tak\
e za jego pomocą ustalić
obszary obiektów, w których występują największe problemy z ucieczką ciepła. Mo\
e on
dawać wskazania do dalszych, termowizyjnych badań obiektu, prowadzących do ustalenia
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 9
bezpośrednich z
ródeł problemów i ich usunięcia. System ten mo\
e dać te\
odpowiedz
na
pytania:
" ile w przybli\
eniu mo\
na zaoszczędzić w przypadku realizacji: a) docieplenia
określonych ścian budynku, b) wymiany określonych okien, c) modernizacji
systemu HVAC, d) modernizacji systemu zarzÄ…dzania obiektu,
" jaki jest szacunkowy czas potrzebny do przejścia do temperatury komfortowej z
temperatury obni\
onej (podwy\
szonej w przypadku chłodzenia) dla pomieszczeń
monitorowanych obiektów, przy określonej temperaturze zewnętrznej (nawet z
uwzględnieniem kierunku i siły wiatru),
" jaka jest szacunkowa wielkość oszczędności z wdro\
enia pełnej automatyki
regulacji komfortu powietrza, np. o ile mo\
na ograniczyć zu\
ycie energii, przy
wprowadzeniu dodatkowo programów czasowych, danych z systemu kontroli
dostępu itp.
9. Przyczyny migracji od tradycyjnego sterowania systemu HVAC i oświetlenia do
systemów IBMS
W wielu starszych technologicznie budynkach sterowanie systemem HVAC i
oświetleniem wewnętrznym jest manualne. W innych obiektach odbywa się ono np. z
wykorzystaniem programów czasowych, które nie zawsze w pełni przystają do
dynamicznie zmieniajÄ…cych siÄ™ ram czasowych eksploatacji budynku. Stosunkowo rzadko
np. przy sterowaniu pracą systemu HVAC uwzględniane są parametry związane z jakością
powietrza, a przy załączaniu oświetlenia ciągów komunikacyjnych  dane z systemu
kontroli dostępu, systemu sygnalizacji włamania i napadu lub sygnały z czujników
obecności. Takie systemy zarządzania generują dodatkowe koszty, których mo\
na byłoby
uniknąć stosując integrację systemów budynkowych.
Niektóre pomieszczenia znajdujące się w określonych obiektach są
wykorzystywane stosunkowo rzadko, a gdy ju\
sÄ… wykorzystywane, to bardzo intensywnie
 np. sale konferencyjne. W takich sytuacjach pojawia siÄ™ problem z zapewnieniem
odpowiedniej jakości powietrza. Ciągłe utrzymywanie wysokiego współczynnika wymiany
powietrza i komfortowej temperatury w takich pomieszczeniach nie zawsze jest
uzasadnione ekonomicznie. Pozostaje więc manualne ustawianie parametrów powietrza,
ale jak pokazuje statystyka  bardzo często obsługa pozostawia komfortowe ustawienia
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 10
parametrów powietrza takich pomieszczeń tak\
e po okresie ich eksploatacji, co generuje
niepotrzebne zu\
ycie energii.
Przytoczone argumenty przemawiają za integracją systemów budynkowych, w celu
optymalizacji pracy ka\
dego z nich i redukcji globalnych kosztów eksploatacji budynku,
umo\
liwiając szybkie dostosowywanie się pomieszczeń obiektu do chwilowych wymagań.
10. Zintegrowany system bezpieczeństwa inteligentnego budynku
Stosunkowo wysoka przestępczość w Polsce i łatwa zbywalność na rynku wtórnym
sprzętu stanowiącego m.in. wyposa\
enie biurowe, powoduje konieczność zwiększenia
wydatków na ochronę przedmiotów znajdujących się w budynkach, szczególnie zaś
budynkach inteligentnych. A
upem złodziei staje się często kosztowny sprzęt o małych
gabarytach i silnie rozwiniętym rynku wtórnym m.in.: laptopy, projektory wizyjne, sprzęt
komputerowy, sieciowy, pomiarowy. Nie brak przypadków, w których ginie nietypowy,
kosztowny i wyselekcjonowany sprzęt, a przygotowanie i precyzja działania złodziei
sugerujÄ…, \
e przestępstwa te mają charakter kradzie\
y na zamówienie. W związku z
powy\
szym w wielu budynkach istnieje potrzeba instalowania nowoczesnych
zintegrowanych systemów bezpieczeństwa składających się z systemów: sygnalizacji
włamania i napadu, telewizji przemysłowej CCTV, kontroli dostępu, rejestracji czasu
pracy, sygnalizacji po\
aru, gaszenia po\
aru oraz nagłośnienia alarmowego.
Do zintegrowanych systemów bezpieczeństwa niektórych budynków mo\
na
równie\
opcjonalnie zaliczyć system zarządzania parkingiem, a tak\
e system
umo\
liwiajÄ…cy monitorowanie w czasie rzeczywistym lokalizacji w obiektach
kosztownego sprzętu mobilnego oraz ludzi.
Pełna integracja na wysokim poziomie wszystkich systemów wchodzących w skład
zintegrowanych systemów bezpieczeństwa jest kosztowna i nie zawsze jest uzasadniona
ekonomicznie. Dla uzyskania zadowalającej pracy systemu IBMS jako całości,
wysokopoziomowa współpraca niektórych par lub trójek systemów jest jednak bardziej
istotna ni\
innych. Do takich przykładowych par systemów, których współpraca przynosi
szczególnie dobre efekty nale\
ą m.in. systemem telewizji przemysłowej CCTV oraz
systemem kontroli dostępu. Współpraca tych systemów umo\
liwia uzyskiwanie pełniejszej
informacji o wszystkich rejestrowanych w systemie zdarzeniach. Niestety przygotowanie
w pełni funkcjonalnego systemu w oparciu o te dwa systemy wymaga du\
ego nakładu
pracy. Dzieje siÄ™ tak, poniewa\
integracja wielu systemów nie odbywa się automatycznie.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 11
W tym przypadku w trakcie konfiguracji i uruchamiania systemu nale\
y wskazać
komponenty poszczególnych systemów, które mają ze sobą współpracować. Wiele działań
nale\
y przy tym przetestować w obiekcie. Zadanie to mo\
e okazać się czasochłonne i
\
mudne, jednak efekt końcowy mo\
e wprowadzić w osłupienie nawet zawodowego
włamywacza przygotowanego, z racji wykonywanej profesji, do wielu niespodzianek w
pracy.
Jest wiele ciekawych przykładów, którymi mo\
na zilustrować integrację niektórych
podsystemów wchodzących w skład systemu bezpieczeństwa. Mo\
na sobie wyobrazić
sytuację, w której przestępca pragnie wynieść z budynku np. dyskretnie zabezpieczony
niewielki lecz bardzo kosztowny sprzęt pomiarowy. Wówczas najbli\
sze urzÄ…dzenia
zaprojektowane do wykrywania tego typu zdarzeń informują o tym fakcie IBMS. W
zale\
ności od konfiguracji systemu generowany jest natychmiast głośny lub cichy alarm,
pracownik ochrony uzyskuje informacjÄ™ o tym zdarzeniu poprzez radiotelefon z
syntetyzera mowy zintegrowanego z IBMS. System jednocześnie przeszukuje bazę danych
struktury obiektu w poszukiwaniu wszystkich kamer przemysłowych znajdujących się w
pobli\
u miejsca wykrycia zdarzenia, następnie włącza ciągłe nagrywanie obrazu z tych
kamer z najlepszą jakością. W zale\
ności od zadanych parametrów dla tego typu zdarzeń,
IBMS mo\
e włączać lub cyklicznie przełączać światła we wszystkich pomieszczeniach i
ciągach komunikacyjnych sąsiadujących z miejscem zdarzenia. Istnieje równie\

mo\
liwość takiego sparametryzowania pracy systemu, aby wszystkie sterowane
elektrycznie drzwi, dla osób poruszających się z miejsca zdarzenia na zewnątrz obiektu,
otwierały się z pewnym opóz
nieniem lub pozostały zamknięte przez określony czas. Aby
zapobiec wybuchowi paniki w obiekcie, w którym miało miejsce omawiane zdarzenie,
mo\
na odtwarzać cyklicznie informacje ostrzegawcze, z wykorzystaniem systemu
nagłośnienia alarmowego.
W przypadku obiektów wyposa\
onych w zintegrowany system zarzÄ…dzania
budynkami, zawierający zintegrowany systemem bezpieczeństwa, istnieją bardzo du\
e
mo\
liwości tworzenia scenariuszy zachowań systemu. Jednak nale\
y pamiętać o tym, aby
przed końcowym zatwierdzeniem funkcjonowania takich scenariuszy upewnić się co do
skuteczności ich działań, podczas praktycznych prób w obiekcie. Nale\
y te\
pamiętać o
tym, \
e realizacja takich scenariuszy w \
adnym przypadku nie powinna powodować
paniki, ani stwarzać zagro\
enia dla osób pozostających w obiekcie, nie wyłączając
domniemanych przestępców.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 12
Skomplikowane scenariusze zachowań systemu IBMS, w wybranych sytuacjach,
są realizowalne tylko w przypadku zapewnienia wysokopoziomowej integracji systemów
wykorzystanych przy ich realizacji. Niestety taka integracja jest dość kosztowna,
szczególnie w przypadku, gdy niektóre podsystemy IBMS pochodzą od ró\
nych,
konkurujących ze sobą producentów.
W wielu przypadkach mo\
na uznać za zadowalające niskopoziomowe
 twardodrutowe połączenie określonych systemów. Niestety informacja przekazywana
np. przez połączenie wyjścia cyfrowego jednego systemu i wejścia cyfrowego następnego
systemu, mo\
e przenosić jedynie wartość binarną. W przypadku, gdy przekazywanie
binarnej informacji nie jest wystarczajÄ…ce, mo\
na wykorzystać kilka takich wyjść i wejść.
11. Korzyści płynące z integracji systemów w ramach IBMS
W nowoczesnych, inteligentnych budynkach obok zarzÄ…dzania m.in. systemem
HVAC oraz oświetleniem występują zintegrowane systemy bezpieczeństwa składające się
z systemów: sygnalizacji włamania i napadu, telewizji przemysłowej CCTV, kontroli
dostępu, rejestracji czasu pracy, sygnalizacji po\
aru, gaszenia po\
aru oraz nagłośnienia
alarmowego. Incydentalnie mo\
na równie\
spotkać systemy zarządzania parkingiem i
systemy monitorowania w czasie rzeczywistym poło\
enia sprzętu oraz ludzi.
Ka\
dy z wymienionych systemów wyparł lub właśnie wypiera tradycyjne sposoby
rozwiązywania charakterystycznych dla siebie problemów. Stosowanie ka\
dego z tych
systemów jest uzasadnione względami ekonomicznymi. Nie trzeba przecie\
nikogo
przekonywać, \
e nawet bardzo kosztowny biometryczny system kontroli dostępu oka\
e siÄ™
po kilkunastu latach eksploatacji tańszy i bardziej niezawodny od stu portierów
ulokowanych przy stu wewnętrznych drzwiach do poszczególnych stref budynku
biurowego. Ka\
dy z omawianych systemów z osobna umo\
liwia obni\
enie kosztów
eksploatacji centralnie zarządzanych obiektów. Kolejne oszczędności pojawiają się
w momencie, gdy systemy te przestaną działać obok siebie, a zaczną działać razem, w
ramach systemu IBMS. Dopiero wówczas mo\
liwe jest prawdziwie inteligentne
funkcjonowanie bogato wyposa\
onego obiektu.
Standardem jest obecnie wysokopoziomowa współpraca systemu kontroli dostępu z
systemem telewizji przemysłowej np. system kontroli dostępu mo\
e opatrywać nagraniem
video rekord w bazie danych, dokumentujący nieudaną próbę otwarcia określonych drzwi
za pomocą sfałszowanej lub uniewa\
nionej karty identyfikacyjnej.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 13
Z kolei współpraca systemu kontroli dostępu i sterowania systemem HVAC mo\
e
mieć wydz
więk ekonomiczny. Np. włączanie komfortowej temperatury i wentylacji w
określonym pomieszczeniu budynku mo\
e rozpoczynać się dopiero w momencie
logowania w systemie karty identyfikacyjnej odpowiedniego pracownika, a od momentu
jej wylogowania temperatura tego pomieszczenia będzie utrzymywana na poziomie
obni\
onym (ekonomicznym). Sterowanie ogrzewaniem / klimatyzacjÄ… oraz wentylacjÄ…
pomieszczeń biurowych zajmowanych przez kilku pracowników da się łatwo
zaimplementować z wykorzystaniem prostych funkcji logicznych AND oraz OR.
Im więcej jest zintegrowanych systemów w nowoczesnym budynku, lub
kompleksie budynków, tym więcej potencjalnych mo\
liwości realizacji scenariuszy
oszczędzania energii i zwiększania bezpieczeństwa zasobów obiektu.
12. Wymagania dotyczÄ…ce funkcji systemu zarzÄ…dzania inteligentnymi budynkami
IBMS
W okresie tworzenia zrębów koncepcji systemu IBMS niezmiernie istotna jest
prawidłowa współpraca projektanta i inwestora. Ma ona na celu rozpoznanie
rzeczywistych potrzeb i oczekiwań inwestora co do funkcjonalności, komfortu,
bezpieczeństwa, optymalizacji kosztów eksploatacji i dających się przewidzieć przyszłych
modernizacji projektowanego obiektu. Dla niektórych inwestorów wa\
na jest tak\
e
mo\
liwość monitorowania i optymalizacji efektywności pracy ludzi oraz śledzenie zmian
ich miejsca w obiekcie.
Większość inwestorów ma doskonałą wizję koncepcji architektonicznej obiektu, ale
nie wszyscy są w stanie sprecyzować swoje oczekiwania co do systemu IBMS. Dlatego na
etapie tworzenia koncepcji obiektu rolą projektanta jest przedstawienie listy funkcji, które
powinny być i takich, które opcjonalnie mogą być realizowane przez taki system. Wa\
ne
jest przy tym określenie przybli\
onych kosztów realizacji wyszczególnionych wariantów
systemu IBMS. Ka\
dy inwestor ma własną wizję funkcjonowania projektowanego obiektu
i powinien wybrać taki zestaw funkcji systemu IBMS, których implementacja najbardziej
przystaje do tej wizji i jednocześnie takich, których sfinansowanie mieści się w ramach
bud\
etu określonego dla systemu IBMS.
Poni\
ej przedstawiono propozycjÄ™ listy najwa\
niejszych funkcji systemu IBMS dla
kompleksu przykładowego budynku:
A. monitoring i rejestracja temperatury, wilgotności i jakości powietrza:
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 14
o w wybranych punktach obiektów,
o w określonych punktach na zewnątrz obiektów,
o w wybranych punktach systemu wentylacji,
B. monitoring, rejestracja i regulacja pracy systemu HVAC w funkcji zadanych
parametrów powietrza takich, jak temperatura, wilgotność i jakość powietrza,
C. monitoring i sterowanie klapami oddymiajÄ…cymi w celu szybkiego przewietrzenia
obiektów,
D. monitoring i sterowanie oświetlenia ciągów komunikacyjnych wewnętrznych, oraz
oświetlenia zewnętrznego,
E. monitoring, sterowanie i rejestracja pracy wind:
o wysyłanie komunikatów alarmowych w przypadku stwierdzenia
uszkodzenia wind,
o wysyłanie komunikatów alarmowych w przypadku uszkodzenia wind i
uwięzienia w nich u\
ytkowników, automatyczne powiadamianie
administratora i pracownika obsługi technicznej obiektu,
F. monitoring i rejestracja poboru opomiarowanych mediów przez poszczególnych
najemców powierzchni biurowych / mieszkalnych:
o energii elektrycznej, ciepła / chłodu, gazu, wody i innych centralnie
dostarczanych mediów,
o wykonywanie cyklicznych tabelarycznych zestawień zu\
ycia
opomiarowanych mediów w zadanych przedziałach czasu,
G. monitoring i rejestracja stanu instalacji wodno-kanalizacyjnej:
o zliczanie łącznego poboru wody z wodociągów i porównywanie go z łączną
ilością wody pobieraną przez poszczególnych odbiorców oraz systemy
techniczne obiektów,
o sygnalizacja sytuacji awaryjnych i automatyczne odcinanie zasilania
określonego obiektu / obiektów w wodę, w przypadku stwierdzenia
powa\
nej awarii,
H. monitoring i rejestracja stanu instalacji elektrycznej w wybranych punktach
obiektów:
o monitoring rozdzielnic,
o monitoring stanu zasilania dedykowanego (dla wybranych urządzeń
komputerowych i telekomunikacyjnych),
o monitoring zasilania awaryjnego,
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 15
I. monitoring i rejestracja globalnego poboru mocy w obiekcie / obiektach,
J. automatyczna realizacja scenariuszy wyłączeń zadanych urządzeń w określonych
obiektach, w celu okresowego zmniejszenia poboru mocy, w przypadku zbli\
ania
się go do wartości granicznej określonej w umowie przez dostawcę energii
elektrycznej,
K. realizacja scenariusza sterowania poborem mocy przez obiekt / obiekty w
przypadku, gdy pojawiajÄ… siÄ™ problemy z zasilaniem w energiÄ™ elektrycznÄ…:
o sterowanie pracą agregatów prądotwórczych,
o wyłączenia zadanych urządzeń w celu zmniejszenia poboru energii,
o komunikacja z innymi systemami w budynkach ze szczególnym
uwzględnieniem zintegrowanego systemu bezpieczeństwa,
o monitorowanie i sterowanie oświetlenia awaryjnego, itd.,
L. mo\
liwość lokalnego i zdalnego sterowania i kontroli oraz wizualizacji stanu
systemów budynkowych za pomocą ró\
nych mediów transmisyjnych (sieci
komputerowej, sieci telekomunikacyjnej) w celu:
o uzyskiwania szczegółowych danych dotyczących bie\
Ä…cego stanu
określonych urządzeń,
o cyklicznego archiwizowania uzyskiwanych danych,
M. zarządzanie konserwacją urządzeń budynkowych:
o zliczanie rzeczywistego czasu pracy wybranych urządzeń lub ich
określonych komponentów,
o cykliczne porównywanie uzyskanych czasów pracy określonych urządzeń
z informacjami o czasach planowych przeglądów serwisowych lub wymian
elementów podlegających zu\
yciu proporcjonalnemu do czasu eksploatacji,
o generowanie komunikatów o konieczności dokonywania planowych
przeglądów serwisowych lub wymian określonych komponentów,
o odpowiednio zorganizowany system potwierdzania i rejestracji dokonanych
planowych przeglądów serwisowych i wymian określonych komponentów,
wraz z zerowaniem czasu pracy wymienionych komponentów,
o opcjonalnie mo\
liwość rejestracji czasu występowania awarii określonych
urządzeń i ich stwierdzonych z
ródeł oraz wykonanych napraw,
N. rejestracja czasu pracy pracowników:
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 16
o rejestracja czasu pracy na podstawie danych o logowaniu i wylogowywaniu
kart identyfikacyjnych poszczególnych pracowników w momencie
przychodzenia do pracy i wychodzenia z pracy,
o realizacja parametryzowanych zestawień i raportów dotyczących godzin
pracy poszczególnych pracowników, absencji, spóz
nień itp.,
o zintegrowanie funkcji tego modułu z modułem płacowym firmy,
O. współpraca z ogólnie dostępnym systemem informacyjnym umo\
liwiajÄ…cym
dynamiczne tworzenie i przekazywanie informacji na temat:
o mapki budynku z uwzględnieniem informacji dotyczących jego najemców,
telefonów wewnętrznych do nich przypisanych,
o obecności pracowników poszczególnych firm na podstawie danych systemu
kontroli dostępu,
o rezerwacji i dostępności powierzchni współdzielonych np. sal
konferencyjnych itp.,
P. współpraca z ogólnie dostępnym systemem interkomowym przewidzianym do:
o pomocy osobom niepełnosprawnym ruchowo, np. zgłaszającym prośbę
o pomoc w pokonaniu barier architektonicznych,
o zgłaszania zdarzeń wyjątkowych np. konieczności wezwania pomocy
medycznej, policji, sta\
y po\
arnej, pogotowia gazowego itd.,
o zgłaszania awarii windy lub innych systemów budynkowych,
o zgłaszania zapytań przez osoby poszukujące określonej informacji,
Q. monitoring systemu sygnalizacji po\
aru i systemu nagłośnienia alarmowego i
ewakuacyjnego:
o realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS
z systemem sygnalizacji po\
aru i systemem nagłośnienia alarmowego i
ewakuacyjnego: realizacja przez system IBMS specjalnego scenariusza,
przewidzianego w takiej sytuacji przez odpowiednie przepisy,
R. monitoring systemu sygnalizacji włamania i napadu:
o realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS
z systemem sygnalizacji włamania i napadu,
o istnieje wiele mo\
liwych scenariuszy, które mo\
na uruchamiać w
przypadku stwierdzenia włamania i/lub napadu, np. system IBMS mo\
e w
danym obszarze włączać lub cyklicznie przełączać określone z
ródła światła,
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 17
po wykryciu przez zintegrowany system bezpieczeństwa wtargnięcia
intruzów do obiektów poza godzinami ich normalnej pracy,
o włączanie świateł po zapadnięciu zmroku, w mało uczęszczanych ciągach
komunikacyjnych i obszarach, po wykryciu przez zintegrowany system
bezpieczeństwa obecności w nich u\
ytkowników, w standardowych
godzinach funkcjonowania obiektów,
S. monitoring systemu telewizji przemysłowej CCTV:
o realizacja standardowych zadań wynikających z integracji systemu IBMS
z systemem telewizji przemysłowej CCTV,
o włączanie świateł po zapadnięciu zmroku, w mało uczęszczanych ciągach
komunikacyjnych, po wykryciu przez system telewizji przemysłowej CCTV
obecności u\
ytkowników, w standardowych godzinach funkcjonowania
obiektów,
o w ramach integracji systemu telewizji przemysłowej CCTV, systemu
kontroli dostępu, systemu sygnalizacji włamania i napadu oraz IBMS
mo\
na realizować cały szereg wspólnych działań podejmowanych przez
wymienione systemy pod kontrolÄ… IBMS.
Przedstawione powy\
ej propozycje funkcji zintegrowanego systemu zarzÄ…dzania
budynkami IBMS w \
adnym wypadku nie wyczerpujÄ… listy jego mo\
liwych do
zaimplementowania działań, są one jedynie wstępną próbą zakreślenia jego
podstawowych, quasi-inteligentnych zachowań.
13. Problemy integracji systemów w ramach IBMS
W zale\
ności od przyjętego rozwiązania mo\
na wyró\
nić kilka wariantów
integracji systemów wchodzących w skład IBMS. W przypadku, gdy pochodzą one
od tego samego producenta lub posiadajÄ… zgodne interfejsy komunikacyjne, istnieje
mo\
liwość ich integracji na wysokim poziomie. Ewentualne problemy związane
z integracją tych systemów są stosunkowo łatwe do rozwiązania.
W niektórych sytuacjach, gdy systemy nie współpracują ze sobą na wysokim
poziomie, mo\
na zrealizować integrację niskopoziomową (tzw.  twardodrutową ),
tzn. integrację polegającą na przekazywaniu pomiędzy określonymi systemami informacji
za pomocą wyjść i wejść binarnych lub analogowych.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 18
Z punktu widzenia wypadkowej jakości systemu IBMS najkorzystniejsza jest
sytuacja, w której wszystkie lub prawie wszystkie kluczowe systemy budynkowe, takie jak
zarządzanie systemem HVAC, system sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu
oraz sygnalizacji po\
aru, umo\
liwiają wysokopoziomową komunikację między sobą.
W ten sposób mo\
na uniknąć problemów podczas uruchamiania i eksploatacji systemu i
uzyskać większe mo\
liwości w procesie integracji systemów.
Bibliografia
[1] Drop D, Jastrzębski D, Współczesne instalacje elektryczne w budownictwie
jednorodzinnym z wykorzystaniem osprzętu firmy Moeller,
Biblioteka COSIW SEP 2002
[2] Grad P., Koncepcja nisko-bud\
etowego zintegrowanego systemu zarzÄ…dzania
obiektami uczelni, Systemy zarzÄ…dzania w budynkach inteligentnych
IB@zarządzanie, AGH Kraków 2005, pp. 21-30.
[3] Grad P., Wojciechowski M., The 128-channel multipurpose I/O controller for
intelligent building systems, 4-th International Congress on INTELLIGENT
BUILDING SYSTEMS, AGH Kraków 2006, pp. 35-44.
[4] Markiewicz H, Instalacje elektryczne,
Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 2003
[5] Mielczarek W, Komputerowe systemy pomiarowe Standardy IEEE-488.2 i SCPI,
Wydawnictwo Politechniki ÅšlÄ…skiej 2002
[6] Nawrocki W, Komputerowe systemy pomiarowe,
Wydawnictwo Komunikacji i A
ączności 2002
[7] Niestępski S, Parol M, Pasternakiewicz J, Wiśniewski T,
Instalacje elektryczne. Budowa, projektowanie i eksploatacja,
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2001
[8] red. Niezabitowska E., Mikulik J.: Budynek inteligentny Tom II, Podstawowe systemy
bezpieczeństwa w budynkach inteligentnych, Politechnika Śląska, 2002.
[9] red. Niezabitowska E., Wybrane elementy facility management w architekturze,
Wydawnictwo Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice 2004.
[10] Petrykiewicz P, Nowoczesna instalacja elektryczna w inteligentnym budynku,
Biblioteka COSIW SEP 2001
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 19
[11] Rak R, Wirtualny przyrząd pomiarowy realne narzędzie współczesnej metrologii,
Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej 2003
[12] Rebizant W, Metody inteligentne w automatyce zabezpieczeniowej,
Prace Naukowe Instytutu Energoeletryki Politechniki Wrocławskiej 2004
[13] Sroczan E, Nowoczesne wyposa\
enie techniczne domu jednorodzinnego.
Instalacje elektryczne, Państwowe Wydawnictwo Rolnicze i Leśne 2004
[14] Włodarczyk J., Podosek Z., Systemy teletechniczne budynków inteligentnych, Oficyna
Wydawnicza Cyber, Warszawa 2002
Inne z
ródła informacji  materiały niepublikowane:
[15] Zało\
enia projektowe w zakresie zintegrowanego systemu zarzÄ…dzania budynku
(IBMS), Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,
[16] Inteligentny Budynek, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,
[17] Zasady projektowe / koncepcja IBMS, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska
2004/2005,
[18] Wpływ rewolucji informatycznej na projektowanie budynków publicznych 
inteligentne budownictwo, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005,
[19] Audyt potrzeb, Kupczyk T, Politechnika Wrocławska 2004/2005.
[20] Grad P., Koncepcja zintegrowanego systemu zarządzania oraz bezpieczeństwa
obiektów wy\
szej uczelni, Studia Podyplomowe Zintegrowane Systemy Bezpieczeństwa
w Inteligentnym Budynku, Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki, Wrocław
2005
Inne z
ródła informacji  portale internetowe:
" www.eib.pl
" lcn.pl
" techom.com
" www.boschsecurity.com
" www.facility-manager.pl
" www.honeywell.com.pl
" www.ibms.pl
" www.johnsoncontrols.com (cgproducts.johnsoncontrols.com)
" www.nti.pl
© 2008 Piotr Grad [e-mail]
Instalacje inteligentne w budynkach 20
" www.modbus.pl
" www.sibt.com.pl
" www.sbc-support.ch
" www.schneider-electric.pl
" www.ultrak.pl
" www.vidicon.pl
Inne z
ródła informacji  materiały szkoleniowe:
" Automatyczna regulacja systemów wentylacji i klimatyzacji, Zawada B, Kidawa Z,
Honeywell, Politechnika Warszawska,
" Wybrane aplikacje sterownika Excel 50 w ciepłownictwie, Honeywell,
" Sterownik Excel 50, Instrukcja u\
ytkownika, Honeywell 1997,
" Excel 50, Sterownik cyfrowy, Honeywell 1997.
© 2008 Piotr Grad [e-mail]