Концепция диспетчеризации зданий

Подробности

Опубликовано: 10.06.2015 17:02

Существует два принципиальных подхода к автоматизации и диспетчеризации зданий:

• снизу вверх, который подразумевает объединение отдельных элементов локальной автоматики в систему;
• сверху вниз, который предусматривает применение единой, заранее выбранной, аппаратно-программной платформы для автоматизации и последующей диспетчеризации здания.

Оба подхода имеют специфические преимущества, недостатки и свою область применения. Кроме того, реализовать каждый из них в чистом виде на конкретном объекте удается редко.

Первый подход состоит в максимальном использовании готовых элементов автоматики. Изготовители инженерного оборудования, такого как повысительные насосные станции, приточные вентиляционные системы, предлагают поставку своего оборудования вместе с комплектными системами управления. Комплектные системы дополняются нестандартными элементами и объединяются вместе с ними (интегрируются) в единую систему.

Этот подход закреплен в российских нормах (СНиП на диспетчеризацию) и до определенной насыщенности техническими системами является оптимальным. Диспетчеризация состоит в приеме и передаче дискретных сигналов, щиты диспетчеризации выполняются на релейной базе, структура такой системы приведена на рис. 1.

Щелкните на рисунке для увеличения

Преимущества подобного решения:

• низкая цена проекта;
• простота и наглядность схем,

монтаж и наладку такой системы способен выполнить грамотный электрик.

Недостатки:

• большой объем прокладки контрольных кабелей;
• отсутствие предупредительной сигнализации, сигнал о неисправности говорит о том, что работа какой-либо системы уже прекратилась;
• крайне затрудненное расширение;
• низкая надежность;
• полное отсутствие самодиагностики системы;
• как следствие двух последних факторов – для поддержания системы в работоспособном состоянии требуется квалифицированное обслуживание с постоянным проведением большого объема диагностических и наладочных работ.

Максимальная конфигурация инженерного оборудования типичного здания, которое целесообразно диспетчеризовать подобным образом, как правило выглядит так:

• приточные или приточно-вытяжные вентсистемы (до 5 ед.);
• вытяжные вентсистемы (до 8 ед.);
• системы дымоудаления (до 3 ед.);
• системы подпора воздуха в противопожарные тамбуры и лифты (как правило одна);
• огнезадерживающие клапаны (может быть значительное количество, до 70 ед.);
• противодымные клапаны (до 3 ед.);
• противопожарная повысительная насосная станция или обводная задвижка водомерного узла;
• повысительная насосная станция хозяйственно-питьевого водоснабжения.

При большем количестве инженерного оборудования, подобные решения становятся технически бессмысленны, поскольку надежность системы диспетчеризации падает настолько, что выдаваемая ей информация теряет достоверность, иногда частота отказов системы диспетчеризации может превысить частоту отказов в самих инженерных системах. Экономически это также нецелесообразно, поскольку даже без учета эксплуатационных затрат, стоимость нестандартизированных щитов и огромного количества кабеля перевешивает затраты на создание систем диспетчеризации по принципу «сверху вниз».

Второй подход состоит в отказе от автоматики, поставляемой изготовителями инженерного оборудования, в пользу создания системы автоматики здания, построенной на комплектующих одного из известных производителей систем автоматики. На рынке имеется достаточное количество решений, предлагающих комплексные системы автоматизации и диспетчеризации зданий. Все они состоят из:

• специализированной СКАДА-системы;
• сети передачи данных;
• контроллеров нижнего уровня;
• датчиков и исполнительных механизмов.

Щелкните на рисунке для увеличения

Данная система, установленная в здании, охватывает все инженерные системы. Структура такой системы автоматизации и диспетчеризации здания приведена на рис. 2 и состоит из щитов с мощными диспетчеризуемыми контроллерами, устанавливаемыми в технических помещениях – венткамерах, помещениях насосных, тепловых узлах, обслуживающих все находящееся в них инженерное оборудование. Контроллеры данных щитов получают информацию непосредственно от датчиков и управляют механизмами инженерных систем. Все контроллеры напрямую связаны с рабочей станцией диспетчера по единому интерфейсу. Структура такой системы диспетчеризации получается наиболее простой из возможных. Исключение составляют насосные станции, котлы, холодильные машины (чиллеры) и некоторые другие специализированные агрегаты, имеющие встроенную автоматику, обеспечивающую сложные алгоритмы управления или функции безопасности. Производители такого оборудования как правило разрабатывают свои уникальные интерфейсы, и поэтому каждый производитель автоматики имеет целую «коллекцию» специальных интерфейсных карт для подключения к своей системе диспетчеризации.

Преимущества решения сверху вниз:

• минимальное время создания системы диспетчеризации – создание сети, отображение информации на диспетчерском компьютере, ведение протоколов событий выполняется настройкой СКАДА-системы;
• высокая достоверность доставляемой диспетчеру информации, вся информация, которой располагают локальные контроллеры автоматически видна для рабочей станции;
• автоматическое протоколирование, ведение трендов и архивов как работы инженерных систем, так и действий операторов;
• функции учета выработки ресурса и планирования технического обслуживания;
• минимальные затраты на сеть диспетчеризации – это просто один кабель, последовательно или по кольцу обходящий контроллеры;
• практически неограниченная наращиваемость количества контроллеров в сети и как правило высокая расширяемость самих контроллеров, достаточная для больших зданий дальность прокладки сети и высокая скорость передачи информации;
• встроенные функции самодиагностики, самоконфигурации сети, высокая защищенность от помех, сохранение работоспособности сети при отказах отдельных контроллеров, как правило возможность «горячего» подключения контроллеров в сеть;
• продолжение работы контроллеров при обрыве сети;
• возможный отход от создания систем автоматизации по отдельным инженерным системам к территориальному принципу, например, к поэтажной автоматизации на башенных зданиях, когда один контроллер управляет элементами всех инженерных систем расположенных на этаже;
• упрощение технического обслуживания и эксплуатации системы автоматизации и диспетчеризации, ведь система созданная на оборудовании одного производителя имеет минимальную номенклатуру комплектующих;
• возможность передачи системы на обслуживание в сеть фирменных сервисных инженерных центров.

Недостатки:

• дополнительное время и затраты на разработку проекта автоматизации (зато система диспетчеризации оказывается практически бесплатным приложением);
• более продолжительный период от начала монтажа инженерной системы до запуска ее в работу, поскольку задействуются не одна а две компании;
• при производстве монтажных работ требуется более высокий уровень технического надзора и организация взаимодействия между подрядчиками.

При диспетчеризации наиболее крупных зданий никакие другие решения не могут сравниться по простоте, надежности и, в результате, экономической эффективности диспетчеризации инженерных систем.