Системи за сградна автоматизация (BMS)
18459
Системите за сградна автоматизация (BMS) са фокусирани в пазарни сегменти според спецификата на управление на сградния фонд или от желанието на крайния потребител.
- Офис сгради и бизнес – паркове
- Висок клас хотелски комплекси
- Търговски и увеселителни центрове
- Мащабни административни сгради
- Сгради с обществен достъп (летища, гари, спортни зали и др.)
Независимо от конкретното приложение, системите за сградна автоматизация винаги имат едни и същи цели:
- Постигане на по-висок комфорт на обитателите
- Енергийно-ефективно използване на мощностите по отделните системи (основно топлинни, студови центрове)
- Улесняване на управлението на сградния фонд
- Гъвкаво разпределяне на консумираните енергии между обитателите на сградите
Общи положения. Архитектура на BMS
Функционирането на системата за автоматизация се базира на мрежа от подсистеми, базирани на стандартни платформи, протоколи и процедури. Системата е разделена на три нива:
- Мениджмънт
- Управление
- Полева автоматика
За мениджмънт нивото се използва софтуерно решение, което предлага графичната среда, чрез която се визуализира състоянието на управляваните системи, задават се желаните режими на работа и отделни параметри на всяка машина. За връзка към външни системи, приложението поддръжка различни механизми като стандарта DDE (Dynamic Data Exchange) и OPC (OLE for Process Control). Софтуерното решение, съвместно с хардуерната платформа за краткост ще наричаме „мениджмънт станция”.
Ниво автоматизация/управление се реализира от гама програмируеми контролери (TAC Xenta 280, 300 и 400) и контролери със специално приложение. Контролерите се свързват в мрежа и се програмират за конкретно приложение и задача. Те съдържат логическата схема за управление на системите. Към тях се подават всички сигнали и данни от сензори, датчици и контролни панели. Мрежата от контролери се свързват намиращата се на по-горно ниво мениджмънт станция, чрез която борави потребителят на BMS.
На ниво полева автоматика се намират сензори, които осигуряват необходимите за контролерите данни и изпълнителни механизми, които управляват системата в следствие на решенията на контролера. Със сензори се измерва температура, налягане, влажност, движение и присъствие и т.н., а изпълнителните механизми управляват вентили, клапи, ел. двигатели, врати, осветление, щори и др. Елементите от полево ниво се свързват към входовете и изходите на контролерите от ниво автоматика. Контролерите се свързват помежду си и с мениджмънт нивото посредством мрежи използващи протоколи LON Talk и TCP/IP.
Конкретната реализация, която ще се разгледа в настоящия материал, е изградена на база продуктовата гама на подразделението на Schneider Electric за сградна автоматизация – TAC.
Обхват на BMS
Ниво автоматизация/управление се реализира от гама програмируеми контролери (TAC Xenta 280, 300 и 400) и контролери със специално приложение. Контролерите се свързват в мрежа и се програмират за конкретно приложение и задача. Те съдържат логическата схема за управление на системите. Към тях се подават всички сигнали и данни от сензори, датчици и контролни панели. Мрежата от контролери се свързват намиращата се на по-горно ниво мениджмънт станция, чрез която борави потребителят на BMS.
На ниво полева автоматика се намират сензори, които осигуряват необходимите за контролерите данни и изпълнителни механизми, които управляват системата в следствие на решенията на контролера. Със сензори се измерва температура, налягане, влажност, движение и присъствие и т.н., а изпълнителните механизми управляват вентили, клапи, ел. двигатели, врати, осветление, щори и др. Елементите от полево ниво се свързват към входовете и изходите на контролерите от ниво автоматика. Контролерите се свързват помежду си и с мениджмънт нивото посредством мрежи използващи протоколи LON Talk и TCP/IP.
Конкретната реализация, която ще се разгледа в настоящия материал, е изградена на база продуктовата гама на подразделението на Schneider Electric за сградна автоматизация – TAC.
Обхват на BMS
Исторически, системите за сградна автоматизация са основно фокусирани върху упралението на ОВКИ инсталациите и близките до тях. Тази даденост е запазена и днес, като над 70% от функционалността на една типична BMS реализация е съсредоточена именно в частите Отопление, Вентилация и Климатизация. В зависимост от търсеното ниво на комфорт е възможно да се осъществява Индивидуален стаен контрол (IRC), гарантиращ наличието на зони с различни климатични настройки.
С развитието на технологиите и повишените критерии на наематели и собственици, към обхвата на наблюдаваните и управлявани от BMS системи започна добавянето на допълнителни инсталации. Така, днес една завършена BMS реализация обичайно покрива следните системи (фиг.1):
- Отоплените
- Вентилация
- Климатизация
- Асансьорни уредби
- Ел.инсталация (ГРТ, етажни табла, токови кръгове, качество на захранването, Дизел агрегати, UPS и др.)
- Осветление (вътрешно, външно/фасадно, рекламно)
- Отчитане на различните консумирани енергии – топло/студо/електро.
Обичайно, всяка от инсталациите може да работи в автоматичен режим (по логика, заложена в BMS-системата) или в ръчен режим (при извършване на ремонти дейности и желание от страна на операторите да променят поведението на системата в зависимост от специфични моментни изисквания).
Функционални възможности на мениджмънт станцията
По-важните функционални характеристики на BMS системата изградена на базата на TAC Vista са както следва:
- Графично представяне на системите и отделните им елементи, техния статус и информацията постъпила от датчиците (фиг.2 и фиг.3)
- Графично управление на инсталациите (фиг.2 и фиг.3)
Събиране и визуализиране на данните, постъпили от измервателни уреди (водомери, топло-студомери, електромери и др.)
- Гъвкава обработка на алармени съобщения и събития
- Отпечатване на един локален и няколко дистанционно разположени протоколни принтери.
- Периодично разпечатване на статуса на BMS системата.
- Изпращане на алармите на електронната поща или чрез SMS на мениджъра по поддръжката
- Периодични отчети за статус на инсталациите и зоните във формат xls.
- Периодични отчети за работните часове на всяко работно съоръжение (помпи, вентилатори и филтри) и генериране на аларми при надвишаване на зададения период
- Дългосрочен архив на всяка промяна на всички дискретни входове и изходи.
- Дългосрочен архив на всички операторски действия.
- Функция за спиране на инсталации и групи от инсталации с натискане на един бутон
- Възможност за пълна параметризация и дистанционно управление на инсталациите
- Потребителски интерфейси за настройка на параметрите на стаен контрол (IRC)
- Представяне на архивираните стойности на важни за инсталациите параметри в графични трендове
- Задаване на гъвкави работни графици
- Дефиниране на нива за достъп на различни операторски станции
- Web достъп до управлението на сградните инсталации
От изключителна важност за екипите по поддръжка и експлоатация на сградите е обработката на алармените събития и уведомяването за наличието на проблем в дадена инсталация. В настоящия случай, при възникването на аларми се извежда на екрана алармено съобщение за възникналото събитие, както и хиперлинк към екрана изобразяващ системата, в която е възникнало.
Възможно е добавянето на звукова сигнализация. Алармените събития се протоколират по предварително зададени приоритети и при необходимост стартират реакционни програми. Алармите остават активни на операторската станция докато упълномощен за целта персонал не потвърди статуса и отстрани причината за възникването. Типовете аларми се дефинират свободно и в зависимост от конкретната реализация. Предоставя се възможност за степенуване – от несъществен до критичен статус.
Алармени съобщения се генерират не само при възникването на неизправност в някоя от наблюдаваните системи (ОВКИ, електро и т.н.), но и при констатирането на проблем в самата BMS архитектура – загуба на връзка до устройство, липса на комуникация и т.н.
Примерна реализцация
Въз основа на конкретно реализирана BMS инсталация ще бъдат разгледани основните екрани на мениджмънт станцията като се илюстрират различните функционалности.
На фиг.6 е показано примерно главно меню на станцията, където операторът има възможност да избере сградата, която с която желае да работи. Това е най-високото ниво, от което започва детайлизирането на информацията. След „кликване” върху съответното изображение на предпочитаната сграда се визуализира основното меню за сградата. На този екран се предоставя обобщена информация за статуса на наблюдаваните системи, както и обща информация за режим на работа на всяка от тях. Предоставена е възможност и за централизиран СТАРТ/СТОП на инсталациите в цялата сграда (при планови ремонти, аварийни ситуации или заплаха за здравето на обитателите). Тук е отправната точка за дефиниране на времевите графици на сградата.
Следващото ниво на детайлност касае всяка отделна системи – например „дистрибуция на свеж въздух”.
На това ниво на детайлност са изведени всички важни параметри на избраната инсталация, както и анимиран статус на основните й компоненти – вентилатори, филтри, защити. От тези екрани операторът има възможност да параметризира работата на системите, ръчно да стартира/спира конкретни машини, както и да проследи работните часове за всяко оборудване.
Допълнително, системата предоставя възможност екипите по поддръжка или фасилити-мениджмънт екипа да проследява индивидуалните задания на клиентите си в случай на наличен Индивидуален Стаен Контрол (IRC).
Така например, при оплаквания от страна на клиенти за невъзможност да се достигнат търсени параметри за охлаждане/отопление на стаята, отговорният инженер лесно (и дистанционно) може да провери както заданието на клиента така и реално осигурените му условия (температура в стаята, температура на доставяния свеж въздух, температура на топло/студоносителя и т.н.) По този начин, нивото на обслужване значително се подобрява без нуждата от допълнителен персонал или нарушаване личното пространство на клиента за извършване на съответните констатации.
Невидими в демонстрираните екрани остават реакционните програми, предвидени за обработване на възникнали неизправности по управляваните инсталации или при сигнал за бедствие. Пример за такъв тип реакции може да бъде възникването на пожар (сигнал подадаен от ПИЦ към BMS) в резултат на което системата за сградна автоматизация ограничава притока на свеж въздух, отваря гаражни врати или други евакуационни изходи и прекъсва електрозахранването към зоната, в която е възникнал пожара.
Друга съществена задача на BMS решението е предпазване на управляваните инсталации от повреди – например защита от замръзване на студовите центрове и на определеи компоненти от системата за дистрибуция на свеж въздух.
Тези, наред с редица други функционалности съставят основния профил на една типична система за сградна автоматизация, която вероятно функционира и във вашия офис и се грижи за вашия комфорт и безопасност.
В бъдеще
Световните тенденции подсказват, че системата за сградна автоматизация (BMS - Building Management System или BAS – Building Automation System) ще е интеграционна среда за всички сградни инсталации и не само. Освен обичайните системи, които сме свикнали да виждаме в екраните на една пълна BMS реализация (фиг.1), очаква се все повече системи за сигурност и ИТ-ориентирани инсталации да се присъединят към единната мениджмънт система (фиг.9). Доказателство за това са новите версии на TAC Vista мениджмънт станцията, където виждаме интегрирани системите за контрол на достъп, а скоро и видеонаблюдение.
В заключение следва да се посочи, че всяка реализация на система за сградна автоматизация следва изпълнението на всички останали инсталации. Това налага наличието на ясни и финални проекти по всяка от управляваните системи, на база на които да се изготви работен проект и за BMS. Успешното имплеметиране на системата ще се гарантира от съгласуването на всички последващи промени с изпълнителя на част автоматизация и навременното им отразяване в BMS системата.
Материалът е предоставен от Telelink.
- Отоплените
- Вентилация
- Климатизация
- Асансьорни уредби
- Ел.инсталация (ГРТ, етажни табла, токови кръгове, качество на захранването, Дизел агрегати, UPS и др.)
- Осветление (вътрешно, външно/фасадно, рекламно)
- Отчитане на различните консумирани енергии – топло/студо/електро.
Обичайно, всяка от инсталациите може да работи в автоматичен режим (по логика, заложена в BMS-системата) или в ръчен режим (при извършване на ремонти дейности и желание от страна на операторите да променят поведението на системата в зависимост от специфични моментни изисквания).
Функционални възможности на мениджмънт станцията
По-важните функционални характеристики на BMS системата изградена на базата на TAC Vista са както следва:
- Графично представяне на системите и отделните им елементи, техния статус и информацията постъпила от датчиците (фиг.2 и фиг.3)
- Графично управление на инсталациите (фиг.2 и фиг.3)
Събиране и визуализиране на данните, постъпили от измервателни уреди (водомери, топло-студомери, електромери и др.)
- Гъвкава обработка на алармени съобщения и събития
- Отпечатване на един локален и няколко дистанционно разположени протоколни принтери.
- Периодично разпечатване на статуса на BMS системата.
- Изпращане на алармите на електронната поща или чрез SMS на мениджъра по поддръжката
- Периодични отчети за статус на инсталациите и зоните във формат xls.
- Периодични отчети за работните часове на всяко работно съоръжение (помпи, вентилатори и филтри) и генериране на аларми при надвишаване на зададения период
- Дългосрочен архив на всяка промяна на всички дискретни входове и изходи.
- Дългосрочен архив на всички операторски действия.
- Функция за спиране на инсталации и групи от инсталации с натискане на един бутон
- Възможност за пълна параметризация и дистанционно управление на инсталациите
- Потребителски интерфейси за настройка на параметрите на стаен контрол (IRC)
- Представяне на архивираните стойности на важни за инсталациите параметри в графични трендове
- Задаване на гъвкави работни графици
- Дефиниране на нива за достъп на различни операторски станции
- Web достъп до управлението на сградните инсталации
От изключителна важност за екипите по поддръжка и експлоатация на сградите е обработката на алармените събития и уведомяването за наличието на проблем в дадена инсталация. В настоящия случай, при възникването на аларми се извежда на екрана алармено съобщение за възникналото събитие, както и хиперлинк към екрана изобразяващ системата, в която е възникнало.
Възможно е добавянето на звукова сигнализация. Алармените събития се протоколират по предварително зададени приоритети и при необходимост стартират реакционни програми. Алармите остават активни на операторската станция докато упълномощен за целта персонал не потвърди статуса и отстрани причината за възникването. Типовете аларми се дефинират свободно и в зависимост от конкретната реализация. Предоставя се възможност за степенуване – от несъществен до критичен статус.
Алармени съобщения се генерират не само при възникването на неизправност в някоя от наблюдаваните системи (ОВКИ, електро и т.н.), но и при констатирането на проблем в самата BMS архитектура – загуба на връзка до устройство, липса на комуникация и т.н.
Примерна реализцация
Въз основа на конкретно реализирана BMS инсталация ще бъдат разгледани основните екрани на мениджмънт станцията като се илюстрират различните функционалности.
На фиг.6 е показано примерно главно меню на станцията, където операторът има възможност да избере сградата, която с която желае да работи. Това е най-високото ниво, от което започва детайлизирането на информацията. След „кликване” върху съответното изображение на предпочитаната сграда се визуализира основното меню за сградата. На този екран се предоставя обобщена информация за статуса на наблюдаваните системи, както и обща информация за режим на работа на всяка от тях. Предоставена е възможност и за централизиран СТАРТ/СТОП на инсталациите в цялата сграда (при планови ремонти, аварийни ситуации или заплаха за здравето на обитателите). Тук е отправната точка за дефиниране на времевите графици на сградата.
Следващото ниво на детайлност касае всяка отделна системи – например „дистрибуция на свеж въздух”.
На това ниво на детайлност са изведени всички важни параметри на избраната инсталация, както и анимиран статус на основните й компоненти – вентилатори, филтри, защити. От тези екрани операторът има възможност да параметризира работата на системите, ръчно да стартира/спира конкретни машини, както и да проследи работните часове за всяко оборудване.
Допълнително, системата предоставя възможност екипите по поддръжка или фасилити-мениджмънт екипа да проследява индивидуалните задания на клиентите си в случай на наличен Индивидуален Стаен Контрол (IRC).
Така например, при оплаквания от страна на клиенти за невъзможност да се достигнат търсени параметри за охлаждане/отопление на стаята, отговорният инженер лесно (и дистанционно) може да провери както заданието на клиента така и реално осигурените му условия (температура в стаята, температура на доставяния свеж въздух, температура на топло/студоносителя и т.н.) По този начин, нивото на обслужване значително се подобрява без нуждата от допълнителен персонал или нарушаване личното пространство на клиента за извършване на съответните констатации.
Невидими в демонстрираните екрани остават реакционните програми, предвидени за обработване на възникнали неизправности по управляваните инсталации или при сигнал за бедствие. Пример за такъв тип реакции може да бъде възникването на пожар (сигнал подадаен от ПИЦ към BMS) в резултат на което системата за сградна автоматизация ограничава притока на свеж въздух, отваря гаражни врати или други евакуационни изходи и прекъсва електрозахранването към зоната, в която е възникнал пожара.
Друга съществена задача на BMS решението е предпазване на управляваните инсталации от повреди – например защита от замръзване на студовите центрове и на определеи компоненти от системата за дистрибуция на свеж въздух.
Тези, наред с редица други функционалности съставят основния профил на една типична система за сградна автоматизация, която вероятно функционира и във вашия офис и се грижи за вашия комфорт и безопасност.
В бъдеще
Световните тенденции подсказват, че системата за сградна автоматизация (BMS - Building Management System или BAS – Building Automation System) ще е интеграционна среда за всички сградни инсталации и не само. Освен обичайните системи, които сме свикнали да виждаме в екраните на една пълна BMS реализация (фиг.1), очаква се все повече системи за сигурност и ИТ-ориентирани инсталации да се присъединят към единната мениджмънт система (фиг.9). Доказателство за това са новите версии на TAC Vista мениджмънт станцията, където виждаме интегрирани системите за контрол на достъп, а скоро и видеонаблюдение.
В заключение следва да се посочи, че всяка реализация на система за сградна автоматизация следва изпълнението на всички останали инсталации. Това налага наличието на ясни и финални проекти по всяка от управляваните системи, на база на които да се изготви работен проект и за BMS. Успешното имплеметиране на системата ще се гарантира от съгласуването на всички последващи промени с изпълнителя на част автоматизация и навременното им отразяване в BMS системата.
Материалът е предоставен от Telelink.