Inteligentny budynek

CENTRUM KSZTAŁCENIA USTAWICZNEGO nr 2

w BYDGOSZCZY

Zaoczne Studium Informatyczne

„Inteligentny budynek”

Promotor:

mgr Zbigniew Ratajczak Autor:

Agnieszka Brylińska

Bydgoszcz 2006

Agnieszka Brylińska – „Inteligentny budynek” ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

SPIS TREŚCI

1. Idea inteligentnego budynku __________________________________________________4

2. Historia _____________________________________________________________________8

3. Integracja systemów ________________________________________________________11

4. Struktura inteligentnego budynku ____________________________________________23

4.1. Systemy ogrzewania i klimatyzacji _______________________________________23

4.1.1. Metody miejscowej regulacji temperatury _____________________________26

4.2. Systemy ochrony i bezpieczeństwa_______________________________________33

4.3. Zabezpieczenia ppoż. I inne ______________________________________________37

4.4. Oświetlenie ____________________________________________________________38

4.5. Okablowanie ___________________________________________________________42

5. Systemy sterowania ________________________________________________________46

5.1. Zamknięte oraz otwarte systemy sterowania ______________________________47

5.2. Hierarchiczna struktura systemów sterowania _____________________________49

5.3. Porównanie systemów zarządzania _______________________________________53

5.3.1. Poziom zarządzania i administracji ________________________________________53

5.3.2. Poziom automatyzacji i wykonawczy – systemy techniczne _____________________54

5.3.3. Poziom automatyzacji i wykonawczy – systemy bezpieczeństwa__________________55

6. Inteligentne systemy instalacyjne ____________________________________________56

6.1. EIB ____________________________________________________________________56

6.1.1. Topologia systemu __________________________________________________56

6.1.2. Adresowanie _______________________________________________________59

6.1.3. Budowa i sposób przesyłu telegramu _________________________________61

6.1.4. Urządzenia magistralne ______________________________________________62

6.1.5. Dane techniczne magistrali instabus EIB ______________________________64

6.1.6. Oprogramowanie ___________________________________________________65

6.2. Powernet ______________________________________________________________70

6.2.1. Ograniczenia zastosowania systemu Powernet ________________________71

_________________________________________________________________________2 Bydgoszcz 2006


6.3. LonWorks ______________________________________________________________72

6.3.1. Istota działania._____________________________________________________74

6.3.2. Budowa węzła sieci LonWork ________________________________________75

6.3.3. Zastosowanie interfejsów sieciowych_________________________________78

6.3.4. Warstwowa budowa protokołu LonTalk_______________________________79

6.3.5. Adresowanie _______________________________________________________81

6.3.6. Topologia systemu LonWorks ________________________________________83

6.3.7. Możliwości systemu LonWorks_______________________________________84

6.4. X-10___________________________________________________________________86

6.4.1. Porównanie X-10 z EIB ______________________________________________88

6.5. RadioBus_______________________________________________________________89

6.6. UpnP __________________________________________________________________90

7. Inteligentne budynki ________________________________________________________91

Company House – budynek biurowy MICROSOFT – Warszawa _______________92

Fabryka matryc Saueressig – Tarnowo Podgórne k. Poznania _________________92

Dom Billa Gatesa _____________________________________________________93

8. Prognozy i kierunki rozwoju__________________________________________________94

Literatura _____________________________________________________________________98

_________________________________________________________________________3 Bydgoszcz 2006


1. Idea inteligentnego budynku

Inteligentny budynek, zwany również inteligentnym domem, jest wysoko

zaawansowanym technicznie budynkiem z automatycznym, bardzo elastycznym

systemem zarządzania. Inteligentny budynek posiada system czujników i detektorów

oraz jeden, zintegrowany system zarządzania wszystkimi znajdującymi się w budynku

instalacjami. Dzięki informacjom pochodzącym z różnych elementów systemu,

umożliwia reakcję na zmiany środowiska wewnątrz i na zewnątrz budynku,

maksymalizację funkcjonalności, komfortu i bezpieczeństwa oraz minimalizację

kosztów eksploatacji i modernizacji. System inteligentnego budynku nie może

wpływać negatywnie na ludzi znajdujących się w jego środowisku.

Rys. 1. Schemat inteligentnego budynku

Najbardziej rozpowszechnionym systemem jest Instabus EIB, który oparty jest

na doświadczeniach i rozwiązaniach zastosowanych w sieciach komputerowych.

_________________________________________________________________________4 Bydgoszcz 2006

http://pl.wikipedia.org/wiki/Budynek

http://pl.wikipedia.org/wiki/Czujnik

http://pl.wikipedia.org/wiki/Detektor

http://pl.wikipedia.org/wiki/Integracja_%28informatyka%29

http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=System_zarz%C4%85dzania&action=edit

http://pl.wikipedia.org/wiki/Instalacja

http://pl.wikipedia.org/wiki/System

http://pl.wikipedia.org/wiki/Eksploatacja

http://pl.wikipedia.org/wiki/Modernizacja


Topologia sieci, transmisja danych i sposób komunikowania się w obu przypadkach są

podobne. EIB lub inaczej instabus EIB, to Europejska Magistrala Instalacyjna (ang.

European Istallation Bus), czyli inteligentny, zdecentralizowany system sterowania

służący do załączania, sterowania, regulacji i nadzoru urządzeń technicznych

znajdujących się w budynku. W tradycyjnej instalacji elektrycznej zrealizowanie każdej

funkcji wymaga prowadzenia oddzielnego przewodu, a każdy system sterowania

posiada własną sieć.

W systemie EIB następuje rozdzielenie sygnałów sterujących i kontrolnych

przesyłanych np. dwużyłowym przewodem magistralnym od obwodów zasilania

poszczególnych odbiorników. Najczęściej stosuje się sieć SELV ( Safety Extra Low

Voltage) o napięciu nominalnym 24V DC, która jest źródłem informacji i zasilania dla

układów działających w systemie EIB i odpowiedzialnych za transmisję sygnału. Każdy

z elementów wyposażony jest we własny mikroprocesorowy układ elektroniczny

pozwalający realizować funkcje inteligencji rozproszonej.

Urządzenia podłączone do magistrali można podzielić na sensory i actory.

Podział taki przedstawia rys. 2. Sensory odpowiadają za detekcję zmian określonych

wielkości fizycznych występujących w budynku, a actory wykonują przydzielone im

zadania na podstawie instrukcji pochodzących od sensorów. Sensorami mogą być

urządzenia takie jak: przyciski sterujące włącz-wyłącz, ściemniacze, czujniki natężenia

oświetlenia, temperatury, wilgotności czy elementy kontrolne np. zadajnik

temperatury lub panel wizualizacyjny.

Rys. 2. Budowa systemu EIB

_________________________________________________________________________5

Bydgoszcz 2006


Zarówno sensory jak i actory EIB w zależności od realizowanych przez nie

funkcji mogą być przyłączone do sieci zasilającej 220V AC. Jeżeli do zasilania danego

urządzenia wystarcza napięcie 24V DC np. zawór regulujący dopływ wody do

grzejnika, czy też wyłącznik oświetlenia, to do jego zasilania wykorzystuje się sam

przewód magistralny, natomiast w przypadku np. sterowania żaluzjami konieczne jest

doprowadzenie sieci zasilającej 220V do silników wykonawczych. EIB może

wykorzystywać do komunikacji różne warianty mediów, w tym podczerwień, sieć

energetyczną oraz częstotliwości radiowe.

Informacje przesyłane są w trybie symetrycznej asynchronicznej transmisji

szeregowej jako modulacja napięcia, gdzie impuls to logiczne zero, a jego brak, to

logiczna jedynka. Wiadomości ujęte są w telegramy o ściśle określonej budowie.

Nagłówek to np. adres nadawcy i odbiorcy, rdzeń to informacja przesyłana, a część

kontrolna zabezpiecza prawidłową transmisję danych. Często się jednak zdarza, że

kilka elementów chce nadawać równocześnie. Następuje wtedy losowanie metodą

testowania nośnika i wspólnego dostępu do sieci z unikaniem kolizji, czyli CSMA/CA

(ang. Carrier Sense Multiple Acces with Colision Avoidance). Polega to na tym, że gdy

dwaj uczestnicy transmisji chcą jednocześnie nadawać, ten z niższym priorytetem

wstrzymuje się i kontynuuje po zwolnieniu się sieci. Jeśli obaj mają ten sam priorytet,

to wstrzymuje się ten z niższym adresem fizycznym. Elementem magistralnym jest

każde urządzenia podłączone do magistrali, potrafiące komunikować się z innymi

urządzeniem przez magistralę EIB tzn. wysyłać lub odbierać telegramy. W tym celu

każdy element magistralny wyposażony jest w odpowiedni moduł elektroniczny

realizujący zadane funkcje. Element magistralny składa się z portu magistralnego i

elementu końcowego specyficznego ze względu na wykonywaną funkcję,

wymieniającego z portem magistralnym informacje za pomocą 10-pinowego łącza

komunikacyjnego. Port magistralny jest elementem uniwersalnym odbierającym

telegramy, dekodującym je i przesyłającym do elementu końcowego lub pobierającym

informacje z urządzenia końcowego kodującym je i wysysającym w postaci telegramu

na magistralę.

Element końcowy może być na stałe zintegrowany w obudowie z portem

magistralnym lub też może stanowić osobny moduł w formie nakładki. Obecnie

produkowane elementy magistralne występują jako:

_________________________________________________________________________6 Bydgoszcz 2006


podtynkowe przypominające budową tradycyjne łączniki instalacyjne

natynkowe w specjalizowanych obudowach

szeregowe, przeznaczone do montażu w rozdzielnicach na szynach 35 mm

modułowe, stosowane do montażu w oprawach

Rys. 3. Porównanie instalacji EIB z tradycyjną

Powyższy rysunek przedstawia podstawowe różnice między instalacją

tradycyjną a EIB. Niewątpliwą zaletą „inteligentnego budynku” jest integracja

wszystkich systemów, co wpływa na oszczędność energii i większe możliwości

wykorzystania sieci w eksploatacji obiektu (rys. 3).

System EIB może być zainstalowany w każdym budynku - biurowcu, urzędzie,

hotelu, szkole, czy domku jednorodzinnym. Magistrala EIB umożliwia kontrolowanie

wszystkich funkcji budynku za pośrednictwem jednego kabla, bez potrzeby tworzenia

centrum sterowania, oferując przy tym możliwość rozbudowy i modyfikacji w każdym

momencie.

_________________________________________________________________________7

Bydgoszcz 2006


2. Historia

Pomysł inteligentnego budynku i systemu zarządzania budynkiem sięga

korzeniami sektora przemysłowego Stanów Zjednoczonych lat '70 i wywodzi się z

systemów kontroli produkcji zautomatyzowanej i optymalizacji środowiska rozwoju

roślin. Technologie i rozwiązania jakie zostały wymyślone w tej dziedzinie do końca

1980 roku, pozwoliły na konstruowanie systemów zarządzania budynkiem do

zastosowań prywatnych, a przede wszystkim biurowych.

Ówczesne zmiany w konstrukcji budynków inteligentnych wynikały z

elektronicznych udoskonaleń systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (z ang.

HVAC- Heating, Ventilation and Air Conditioning) oraz systemów oświetleniowych.

Główną przyczyną tych zmian była konieczność ograniczenia zużycia energii oraz

usprawnienie obsługi nowo powstających, coraz to większych biurowców. Dzięki

wprowadzeniu układów scalonych stała się również szybsza i dokładniejsza reakcja na

zmienne warunki środowiska. Pojęcie Budynku Inteligentnego (z ang. IB - Intelligent

Building) w dzisiejszym znaczeniu narodziło się w USA około roku 1980. Wynikło to z

tego, iż w latach 80-tych nastąpiła stopniowa automatyzacja systemów kontroli

dostępu, przeciwpożarowych oraz sterowania windami; rozpoczęto wówczas próby

koordynacji działań pomiędzy elementami poszczególnych systemów.

Od początku lat siedemdziesiątych w Stanach Zjednoczonych rozpoczęto

realizacje systemu X-10, wykorzystującego instalacje energetyczną dla potrzeb

łączenia (integracji) systemów automatyki mieszkaniowej (światło, żaluzje,

klimatyzacja itp.). Początek lat osiemdziesiątych to juz koncepcja „inteligentnych

budynków”. Zakładano, ze te budynki maja być energooszczędne, bezpieczne i

wygodne dla użytkowników. Podkreślano także, że systemy zapewniające komfort i

bezpieczeństwo, w które został wyposażony budynek, powinny być ze sobą

maksymalnie zintegrowane. Takie właśnie połączenie w całość wielu systemów

pozwala zarządzać całym budynkiem z jednego miejsca (centrala systemu automatyki

budynkowej – SAB), a tak wyposażony budynek „sprawuje nadzór” (pozwala

zapanować) nad wszystkim, co się w nim znajduje i dzieje. Mimo początkowego

oporu inwestorów, sama koncepcja sprawdziła się w praktyce i dziś trudno sobie

wyobrazić budynek bez systemu zarządzania nim. Inteligentny budynek to obiekt o

_________________________________________________________________________8 Bydgoszcz 2006

http://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Sektor_przemys%C5%82owy&action=edit

http://pl.wikipedia.org/wiki/USA

http://pl.wikipedia.org/wiki/1970

http://pl.wikipedia.org/wiki/Automatyka

http://pl.wikipedia.org/wiki/1980


różnym przeznaczeniu i różnej wielkości, np. budynek biurowy, budynek handlowy,

obiekt przemysłowy, szkoła, szpital, rezydencja lub dom prywatny, mający

zintegrowany system zarządzania i nadzoru. System zarządzania obejmuje wiele

autonomicznie pracujących układów automatyki. Awaria któregokolwiek z nich nie

powoduje dezorganizacji pracy pozostałych, a podstawy tego zarządzania, jako zasady

automatyzacji i nadzoru nad instalacjami budynku, ujęte zostały w międzynarodowych

i europejskich normach jako BACS – Building Automation & Control System (EN – ISO

16484).

Pierwotnie założenia inteligentnego budynku obejmowały wyłącznie instalacje

alarmowe, oświetlenie i klimatyzację. Postęp w telekomunikacji i informatyce oraz

zmiana standardów pracy biurowej spowodowały rozwój sieci komputerowych.

Rozwój otworzył drogę do tworzenia nowoczesnych systemów automatyki i

zabezpieczeń, a ich integracja pokazała, ze możliwe jest efektywne zarządzanie

zasobami budynku. W efekcie podwyższone zostało jego bezpieczeństwo i komfort

pracy użytkowników. Idea inteligentnego budynku nie okazała się „modna” nowinka

techniczna, ale sprawdzonym w praktyce systemem zarządzania instalacjami

budynku, które same w sobie posiadły (dzięki oprzyrządowaniu – chipom wraz z

oprogramowaniem) wiedze o swych stanach oraz możliwościach działania.

Do pierwszej generacji budynków inteligentnych zaliczyć można Budynek

Lloyda (rys. 4) w Londynie. Jego system zarządzania był bardzo rozbudowany i

obfitował w szereg technicznych nowinek, lecz niestety ciągle brakowało integracji

pomiędzy poszczególnymi elementami, co spowodowane było głównie przez niechęć

inwestorów do zwiększenia wydatków. Dopiero sukcesywne wprowadzanie i

integracja różnych technologii w latach 90-tych doprowadziła do powstania

współczesnych budynków inteligentnych. Głównym środkiem integrującym jest

teleinformatyka, ponieważ obecnie wszystkie systemy w budynku mają strukturę

sieciową - zarówno sieci komputerowe, jak i systemy bezpieczeństwa nadzorujące

pracę urządzeń.

_________________________________________________________________________9 Bydgoszcz 2006

Agnieszka Brylińska – „Inteligentny budynek” ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______

_________________________________________________________________________10 Bydgoszcz 2006

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Rys. 4. Budynek Lloyd`a w Londynie

Obecnie System Automatyki Budynkowej (SAB lub BAS – Building Automation

System), częściej nazywany Systemem Nadzoru Budynku (BMS), jest „mózgiem”

Inteligentnego Budynku. Integracja systemów stwarza ogromne możliwości

zarządzania zasobami budynku, stanowiąc jednocześnie kluczowe zagadnienie

inteligentnego budynku. „Inteligencja” budynku kryje się w zintegrowanym systemie,

wychodzącym naprzeciw potrzeb użytkownika przez elastyczna platformę. Głównymi

elementami struktury są:

system kontroli dostepu (SKD),

system sygnalizacji włamania i napadu

(SSWiN),

rejestracja czasu pracy (RCP),

telewizja dozorowa (CCTV – Closed Circuit Television),

system sygnalizacji pożarowej (SSP),

system nagłośnienia alarmowego, czyli dźwiękowy system ostrzegawczy

(DSO),

ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja (HVAC – Heating, Ventilating, Air-

Conditioning),

system monitoringu parametrów środowiska (OSiZD),

system zarządzania energia,


sterowanie oświetleniem,

sterowanie windami,

integracja systemów z wykorzystaniem sterowania poprzez komputer.

Poszczególne elementy BMS współpracują ze sobą, dzięki czemu możliwe jest

kompleksowe zarządzanie budynkiem, a dzięki modułowości system jest łatwy do

rozbudowy i modernizacji. Oczywiście, nie w każdym budynku niezbędne są

wszystkie instalacje. Uniwersalność pozwala na rozbudowę istniejących instalacji (np.

dodatkowa pętla dozorowa w systemie SSWiN) lub uzupełnienie o nowe moduły

(SSP, klimatyzacji itd.).

3. Integracja systemów

Pierwsze definicje określały, że inteligentny budynek to taki, który wytwarza

środowisko maksymalizujące wydajność osób w nim przebywających i jednocześnie

pozwala na efektywne zarządzanie zasobami, przy minimalnych kosztach

operacyjnych.

Następuje to poprzez optymalizację następujących elementów:

• struktury;

• systemów;

• serwisu;

• usług i zarządzania;

• powiązań pomiędzy powyższymi punktami.

Pojawiają się określenia Inteligentnego Budynku jako budynku ze

skomputeryzowanym systemem operacyjnym i systemem zarządzania, automatyką

biurową i telekomunikacją. Dzięki zintegrowanemu systemowi komputerowemu

można mieć kontrolę nie tylko nad budynkiem i jego usługami, ale również nad

funkcjonowaniem organizacji korzystających z budynku.

_________________________________________________________________________11 Bydgoszcz 2006


Proces inwestycyjny Inteligentnego Budynku jest bardzo złożony,

zaangażowanych jest wiele firm zarówno projektowych jak i wykonawczych.

Integracja systemów Inteligentnego Budynku rodzi się już bardzo wczesnym

stadium projektu technicznego budynku. Projekt ten powinien zawierać precyzyjnie

opisany funkcjonalny model wszystkich instalacji Inteligentnego Budynku, ich

wzajemne zależności i interakcje międzysystemowe uwzględniające przewidywane

potrzeby przyszłych użytkowników.

Nadrzędnym celem który ukierunkowuje działania do integracji systemów w

ramach Inteligentnego Budynku jest zapewnienie możliwie najbardziej komfortowych i

bezpiecznych warunków do efektywnej pracy, wypoczynku, leczenia ludzi, jak i

również do produkcji lub przechowywania przedmiotów przy jednoczesnym

minimalizowaniu ponoszonych nakładów na etapie inwestycji i w czasie późniejszej

eksploatacji.

Celem integracji oprócz zwiększenia wydajności jakości zarządzania budynkiem

jest także minimalizacja kosztów:

oprzyrządowania systemu;

instalacji i okablowania;

obsługi;

nośników energii;

utrzymania ruchu;

zwiększenia technologicznego standardu urządzeń.

Inteligentny Budynek osiąga i utrzymuje optymalną wydajność poprzez:

automatyczne reagowanie i dostosowywanie się do środowiska

funkcjonowania;

łatwą ze względu na koszty adaptację do zmian w wymaganiach

użytkowników;

zdrowie, bezpieczeństwo, oszczędność energii, atrakcyjność rynkową;

zdolność posiadania wiedzy o swojej konfiguracji i stanie.

_________________________________________________________________________12 Bydgoszcz 2006


Przewiduje optymalne rekcje na czynniki środowiskowe i wykonuje

odpowiednie fizyczne reakcje w sposób przewidywalny.

Prawdziwie inteligentny budynek posiada zdolność do uczenia się,

dostosowywania się i reagowania na warunki środowiska, mając na celu zapewnienie

komfortowych warunków we wnętrzach i efektywne zużycie energii.

Inteligentny Budynek to integracja między innymi systemów:

elektrycznych i zasilających;

okablowania strukturalnego;

automatyki biurowej

audiowizualnych;

oświetleniowych;

systemu przeciwpożarowego;

systemu wykrywania dymu;

sygnalizacji włamania i napadu;

monitorowania wind;

kontroli dostępu;

systemu bezpieczeństwa;

transportu wewnętrznego;

klimatyzacji i wentylacji;

ogrzewania;

telekomunikacyjnych;

informatycznych.

Wykorzystywanie zaawansowanych narzędzi zarządzania jest konsekwencją

rosnących oczekiwań wobec komfortu oraz jakości usług. Wspólny interfejs, otwarte

standardy, technologia sieciowa oraz zaawansowana integracja są niezbędne do

odniesienia sukcesu.

Najnowocześniejsze metody oferowane przez technologie sieciowe i

informatyczne są powszechne w budowaniu systemów automatyki i kontroli

budynkowej (BACS - ang. Building Automation and Control Systems). Pozwalają one

_________________________________________________________________________13 Bydgoszcz 2006


na swobodną wymianę danych w obrębie zintegrowanego systemu zarządzania

budynkiem oraz jego sprawne funkcjonowanie. Dzięki takim rozwiązaniom

udostępniona zostaje infrastruktura komunikacyjna (sieci LAN / WAN - ang. Local

Area Networks / Wide Area Networks), co ogranicza koszty okablowania i daje

większą swobodę rozwiązań. Technologia sieciowa ma do zaoferowania także

dodatkowe korzyści, takie jak np. wygodniejsze, scentralizowane oprogramowanie z

zapewnieniem jego stałej aktualizacji, czy pracę w oparciu o niewielkie tanie programy

(wystarczy zwykła przeglądarka). Główne technologie wykorzystują: Ethernet, TCP/IP,

Internet, WWW, OLE/COM, XML i SOAP. Zintegrowany system zarządzania sprawia,

że administrowanie budynkiem staje się łatwiejsze i bardziej efektywne. Obniża koszty

użytkowania oraz zwiększa korzyści dla użytkowników i może mieć decydujące

znaczenie w ratowaniu życia lub mienia. Wstępnym warunkiem integracji systemów

jest stabilna, pewna komunikacja.

Projektanci systemów ustalili standardy wymiany informacji, które opisują

podstawowe funkcje w zakresie ochrony, HVAC, oświetlenia, itd. Zdefiniowane jako

obiekty, mogą być później łatwo wymieniane pomiędzy systemami zarządzania za

pomocą magistrali systemowej, przejściówek, umożliwiających współpracę sieci o

różnych organizacjach.

Brak jasno sprecyzowanej koncepcji na zintegrowany system zarządzania

budynkiem bardzo często stanowi podstawową przyczynę późniejszych narzekań i

niezadowolenia użytkowników i właścicieli budynku.

Bez dobrej koncepcji integracja systemów może okazać się bardzo trudna lub w

ogóle niemożliwa do zrealizowania, a bez niej nie będzie szans na optymalizację

funkcjonalności, wygody, bezpieczeństwa i kosztów eksploatacji nowo powstałego

obiektu.

ComputerLand Poland opracował i wdrożył projekt inteligentnego centrum

bankowo - biurowego "Kaskada" w Warszawie. Nad całością czuwa system

centralnego nadzoru i kontroli (BMS), który sygnalizuje wszystkie nieprawidłowości w

funkcjonowaniu zintegrowanych instalacji. Pozwala on na natychmiastowy wgląd w

_________________________________________________________________________14 Bydgoszcz 2006


stan techniczny wszystkich urządzeń oraz zdalną ingerencję (np. zmianę parametrów).

System umożliwia wprowadzenie oszczędnościowych trybów pracy w określonych

porach dnia i roku. BMS w "Kaskadzie" obsługuje następujące funkcje:

wentylacja i klimatyzacja budynku,

alarmowa sygnalizacja pożarowa,

oddymianie,

nagłośnienie alarmowe i informacyjne,

detekcja stężenia tlenku węgla w garażu podziemnym,

alarmowa sygnalizacja włamania i napadu, nadzór telewizyjny i kontrola

dostępu (kontrola wejść do wydzielonych stref i wjazd do garażu).

W sali nadzoru stoją centralki poszczególnych systemów oraz stacja BMS; na

ekranie komputera przedstawiony jest graficznie cały budynek z odwzorowaniem

lokalizacji poszczególnych urządzeń. Całość kosztowała 3,8 mln zł.

W celu spełnienia oczekiwań stawianych inteligentnym budynkom należy

funkcjonalność systemu rozpatrzeć wg następujących kryteriów:

⇒ typ budynku - domek jednorodzinny czy wielokondygnacyjny biurowiec z

rozległymi parkingami,

⇒ grupa użytkowników - liczna, lecz identyfikowalna w czasie i miejscu - np.

uczniowie szkoły czy pacjenci szpitala lub liczna i nieokreślona cechami

szczegółowymi, jak np. klienci centrum handlowego,

⇒ wymagania wobec użytkownika - obszar budynku jest prawie w całości

dostępny dla wszystkich, czy jest to obszar wielosektorowy, o

sekwencjonowanym wykorzystywaniu dla którego w budynku wydzielone są

określone strefy o ograniczonym dostępie a część z nich, np. trezor bankowy,

pomieszczenia kancelarii tajnej itp., jest niedostępna z zewnątrz nawet w

sytuacjach kryzysowych

_________________________________________________________________________15 Bydgoszcz 2006


Powyższy podział jest bardzo zgrubny, ale niezmiernie istotny z racji typu

samego budynku, czyli jego wielkości i docelowego przeznaczenia. Kolejny aspekt

sprawy to liczba, sposób wykonania oraz możliwość połączenia poszczególnych

instalacji budynku – w tym celu należy sprawdzić:

⇒ wzajemną kompatybilność instalacji oraz możliwości integracyjne (między

podstawowym uzbrojeniem budynku – wyposażeniem w energię, instalację

wodno-kanalizacyjną, c.o. – a montażem instalacji przeciwpożarowych lub

alarmowych – ochronnych i antywłamaniowych, może upłynąć nawet

kilkadziesiąt lat)

⇒ autonomiczność instalacji oraz czy posiadają one punkty swego „centralnego”

sterowania (np. system zraszaczy wodnych; węzeł c.o. jako własny

wymiennik, podłączony do sieci ciepłowni i sterowany ręcznie; wyodrębnione

ujecie głębinowe wody itp.)

⇒ zgodność projektu budynku ze zintegrowanym zarządzaniem lub możliwości

jego modernizacji (ważne ze względu na koszt i rozległość działań i prac

instalatorskich – modernizacja systemu sieciowego bardzo rzadko jest tańsza

niż 140% kosztu montażu nowej, podstawowej instalacji)

Następnym bardzo ważnym aspektem jest sposób integracji systemowej, czyli

„inteligencja” budynku. Należy tu określić:

⇒ czy system jest przyjazny użytkownikowi? – czyli czy jest oparty na

aktywnym systemie instalacyjnym z rozproszona bazą informacyjna i

samodzielnością aktywnego oddziaływania w sytuacjach przypadkowych

(„sztuczny instynkt”) poszczególnych elementów systemowych – np. LON,

⇒ czy jest to inteligentny system instalacyjny? – aktywna magistrala danych

sterujących i informacyjnych, współpracująca z różnymi podsystemami

wykonawczymi (łącznik, tłumacz i zarządca – w jednym medium),

⇒ czy jest to nadsystem? – komputer zarządzający juz istniejącymi instalacjami,

z oprogramowaniem umożliwiającym wspólne sterowanie, ale o ograniczonym

zakresie reakcji, wymagającym nadzoru i decyzji (centrum zarządzania BMS z

dyżurnym operatorem).

_________________________________________________________________________16 Bydgoszcz 2006


Należy pamiętać, że w każdym z tych aspektów mamy na względzie jeden

główny wspólny obowiązek – ochronę informacji. Prawidłowo skonstruowany system

informacyjny budynku powinien, bez względu na postać i charakter informacji,

spełniać trzy podstawowe kryteria:

I. Zapewnienie bezpieczeństwa informacji.

II. Zapewnienie bezpieczeństwa świadczenia usług.

III. Zapewnienie autentyczności i rozliczalności danych i podmiotów.

Każde z powyższych kryteriów musi być spełnione, jeśli oczekujemy od

naszego „inteligentnego budynku”, ze nie da się on skutecznie sabotować i nie będzie

celowo powodować działań innych, aniżeli są przewidziane i korzystne dla jego

użytkowników. Wymagania te znalazły swoje odwzorowanie w przyjętej w Europie i

powszechnie realizowanej koncepcji Instabus – EIB, czyli Europejskiej Magistrali

Instalacyjnej (European Installation Bus), która jest zdecentralizowanym,

niskonapięciowym (24 V) systemem sterowania, służącym do załączania, sterowania,

regulacji i nadzoru urządzeń znajdujących się w budynku. Idea ogólna jest stosunkowo

prosta, bowiem o ile w klasycznej instalacji elektrycznej poszczególne jej elementy –

odbiory są załączane i wyłączane poprzez włączniki zainstalowane bezpośrednio w

obwodzie elektrycznym 230 V (Rys. 5), to w przypadku instalacji Instabus – EIB jest

inaczej (Rys. 6). Polecenia zmiany stanu są przyjmowane i przesyłane przez czujniki –

sensory do elementów wykonawczych – aktorów (aktywatorów czynności), które to

realizują przypisane im role, np. załączają obwód świetlny (Rys. 6 i Rys. 7).

_________________________________________________________________________17 Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________18 Bydgoszcz 2006

Rys. 5. Instalacja konwencjonalna

Rys. 6. Instalacja EIB


_________________________________________________________________________19 Bydgoszcz 2006

Rys. 7. Przykładowa struktura systemu EIB


Zalety takiego rozwiązania są oczywiste:

– obciążenie elektryczne może być załączane niezależnie od obwodu zasilania (z

dowolnego miejsca magistrali sygnałowej);

– obciążenie elektryczne może być załączane przez kilka sensorów;

– powiązania funkcjonalne sensor - aktor mogą być w dowolnej chwili

modyfikowane;

– funkcje wykonywalne mogą być zaprogramowane jako wykonywane

automatycznie lub sekwencyjnie;

– można wpisać w system funkcje logiczne, łączące rożne podsystemy

wykonawcze;

– można obrazować stan obciążeń elektrycznych, stan wybranych sensorów

oraz inne dane na tablicy synoptycznej, ekranie PC lub wyświetlaczu LCD;

– można włączać w system urządzenia EIB różnych producentów.

Magistrala EIB (jak to widać na Rys. 6) umożliwia dostęp (nadzór, sterowanie i

kontrole stanu – wg EN/ISO 16484) do następujących zintegrowanych instalacji

słaboprądowych:

⇒ Zintegrowanego Systemu Zarządzania Budynkiem (ZSZB – IBMS Integrated

Building Management System), który stanowią:

– sieci zasilające, w tym systemy dedykowane i awaryjne,

– system oświetleniowy wraz z systemem sterowania,

– system nadzoru instalacji elektroenergetycznych,

– system wewnętrznego rozliczania kosztów mediów,

– automatyka wentylacji i klimatyzacji,

– automatyka instalacji grzewczych,

– sterowanie windami,

– automatyka komfortu w pomieszczeniach.

⇒ Zintegrowanego Systemu Bezpieczeństwa (ZSB – ISS Integrated Security

System), który stanowią:

– system telewizji dozorowej,

– system nagłośnienia alarmowego,

– system zarządzania parkingiem,

– system łączności wewnętrznej,

_________________________________________________________________________20 Bydgoszcz 2006


– system detekcji CO,

– system sygnalizacji pożarowej,

– system sygnalizacji włamania i napadu,

– system kontroli dostępu i rejestracji czasu pracy,

– system gaszenia pożaru.

⇒ Zintegrowanej Komunikacji Wewnętrznej (ZKW – ITI/II&CT; ITI – Information -

Telephone Integrity; II&CT – Integrity Information & Communication

Technology), którą stanowią:

– sieci telefoniczne/sieci komputerowe,

– okablowanie strukturalne sieci komputerowych,

– system telewizji kablowej i satelitarnej.

Aby spełnić oczekiwania zarządców budynków – menedżerów FM (Falicity

Management), którzy patrzą na cały ten problem w myśl zasady 3E (ekonomicznie,

energooszczędnie, ekologicznie), trzeba naprawdę wnikliwej analizy i oceny potrzeb

oraz możliwości, bowiem, pomimo dużych nakładów początkowych, inteligentny

budynek ma być oszczędny. Efektywne wykorzystanie energii pozwala na zwrot

kosztów inwestycji już po kilku latach. Potem system ma przynosić czyste korzyści w

postaci oszczędności na energii elektrycznej (do 50%) i ogrzewaniu (do 30%).

Bezpieczeństwo użytkowników oceniać można, ale wycenić ani przecenić nie sposób.

Przykładowe koszty instalacji inteligentnego systemu w domu:

– o powierzchni 190 m2 – ok. 39 tys. zł;

– przy 250 m2 – 47 tys. zł;

– przy 530 m2 – 100 tys. zł;

– przy 800 m2 – 120 tys. zł

Dane te wynikają z przeliczenia już zrealizowanych inwestycji oraz z informacji

stowarzyszeniowych. W Europie działa EIBG (European Intelligent Building Group), a w

Stanach Zjednoczonych IBI (Intelligent Building Institute). Oba te stowarzyszenia

prowadza szerokie działania badawcze, ale także liczne akcje informacyjne i

popularyzatorskie (głównie pod hasłami przyjaznego środowiska). Korzystnym

zjawiskiem jest łączenie zalet X-10 i EIB (European Installation Bus) w ramach

systemu Power - NetEIB (na rynku od 1998 roku), co umożliwia względnie tanie

modernizowanie istniejących budynków.

_________________________________________________________________________21 Bydgoszcz 2006


Oczekiwania co do inteligentnych funkcji budynków są różne i nie zawsze

racjonalne, co wynika generalnie z wielkości i przeznaczenia samej budowli:

⇒ Właściciel posesji z jednorodzinnym budynkiem wymaga zapewnienia pełnego

komfortu użytkowania, czyli ergonomię, bezpieczeństwo i łatwość użytkowania, a

także chce zapewnić sobie i domowi bezpieczeństwo poprzez kontrole zamknięcia

wszystkich otworów przed wyjściem, symulacje obecności, wykrywanie i

lokalizacje intruza wraz z alarmowaniem; oczekuje łatwości sterowania i

możliwości zmiany wybranych parametrów i funkcji (np. sterowanie wybranymi

czynnościami spoza domu za pomocą komórki, wykorzystanie swego laptopa do

wprowadzania zmian itp.), nie zawsze potrafi pogodzić się z oddaniem „pełnej

władzy nad mediami domowymi” w ręce systemu (jego zewnętrznej,

wykwalifikowanej obsługi) – pragnie sam mieć „cos do powiedzenia” i to w

sposób jemu znany i dla niego wygodny (np. w przypadku żaluzji okiennych

przysłaniających słonce);

⇒ Właściciel budynku mieszkalnego wielokondygnacyjnego/hotelu wymaga

automatyzacji czynności ogólnie powtarzalnych, zminimalizowania kosztów

oświetlenia klatek schodowych, wind, pomieszczeń wspólnego użytkowania –

garaży, piwnic, oraz uproszczenia i obniżenia kosztów w zakresie dostarczania i

wykorzystywania mediów („wod-kan”, telekomunikacja itp.); z zasady musi

zrealizować funkcje zabezpieczenia przeciwpożarowego i ochrony fizycznej oraz

zapewnić dostępność do wybranych innych funkcji i usług, przy zachowaniu

nadzoru nad ich realizacją;

⇒ Właściciel wielokondygnacyjnego biurowca, wynajmując w nim lokale, musi liczyć

się z różnymi wymaganiami swoich klientów, ale na pewno powinien standardowo

uwzględniać komfort pracy w pomieszczeniach (oświetlenie, klimatyzacja,

ogrzewanie), dostępność mediów (sieci telekomunikacyjne i informatyczne),

określone zabezpieczenia techniczne..., a przy tym wszystkim zapewniona

powinna być stabilność parametrów założonych, pomimo ich różnorodności i zmian

środowiska,

_________________________________________________________________________22 Bydgoszcz 2006


4. Struktura inteligentnego budynku

4.1. Systemy ogrzewania i klimatyzacji

Zachowanie komfortu cieplnego jest najbardziej oczywistym i jednocześnie

niezbędnym warunkiem dobrego samopoczucia mieszkańców. Zastosowanie w tym

obszarze nowoczesnych rozwiązań automatyki budynkowej nie tylko podnosi warunki

przebywania na wyższy poziom, ale również zapewnia znacznie bardziej optymalną

eksploatację instalacji grzewczej oraz minimalizuje koszty późniejszej eksploatacji

obiektu.

Już od dawna producenci urządzeń stosowanych do ogrzewania budynków

wprowadzali elementy automatycznej regulacji w tym zakresie. Jednak większość z

nich działała autonomicznie i nie zawsze znajdowała zastosowanie w małych i

średnich obiektach ze względu na swój koszt. Wykorzystanie magistrali EIB aspirującej

do miana zintegrowanego systemu sterowania pozwala użytkownikowi na włączenie

zaawansowanego sterowania ogrzewaniem również do takich obiektów.

Sterowanie ogrzewaniem uwzględniające indywidualne potrzeby użytkowników

jest jednym z zasadniczych powodów wprowadzenia do realizacji tak zwanej

pomieszczeniowej/miejscowej regulacji temperatury. Taka regulacja znajduje

zastosowanie w budynkach mieszkalnych (domki, wille, apartamentowce) oraz

użyteczności publicznej (biura, hotele, szkoły). Stosowanie indywidualnych

regulatorów pokojowych pozwala na różnicowanie temperatury w każdym

pomieszczeniu lub grupie pomieszczeń, zwiększając komfort pobytu jak i

przyczyniając się do zmniejszenia kosztów eksploatacji. Należy zauważyć, że

obniżenie temperatury pomieszczenia tylko o 1°C skutkuje 6% zmniejszeniem poboru

energii. Przykładowy rozkład żądanych temperatur w mieszkaniu, przedstawiony jest

na rys. 8.

_________________________________________________________________________23

Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________24 Bydgoszcz 2006

Rys. 8. Przykładowy rozkład temperatur w mieszkaniu

Wykorzystując do regulacji temperatury dodatkowo czujniki obecności i

możliwość sterowania czasowego uzyskujemy zdecydowaną przewagę nad

tradycyjnymi systemami ogrzewania. Takie rozwiązania przewiduje się również w

urządzeniach sterujących pracą instalacji grzewczych nowszej generacji, lecz są to

dalej instalacje autonomiczne, nie pozwalające na kompleksową obsługę obiektu, a

ponadto często wymagające od użytkownika wyższego poziomu wiedzy technicznej

potrzebnej przy ich obsłudze. Na rysunku 9 przedstawiony jest ogólny schemat

blokowy pomieszczeniowej regulacji temperatury.


Rys. 9. Ogólny schemat blokowy miejscowej regulacji temperatury

Zasadniczym elementem jest regulator, który na podstawie, odbieranej ze

znajdującego się w pomieszczeniu czujnika, mierzonej wartości temperatury i

ustawionego zadania wypracowuje sposób sterowania zaworem grzejnikowym. Przy

projektowaniu instalacji EIB należy zwrócić uwagę na odpowiedni dobór sposobu

regulacji do przewidzianego do realizacji rodzaju instalacji grzewczej oraz potrzeb

użytkownika. Właściwy wybór zapewni użytkownikowi wymaganą jakość regulacji, a

jednocześnie pozwoli uniknąć dodatkowych kosztów materiałowych. Zalecane

zestawienie jest pokazane w tabeli 1.

_________________________________________________________________________25 Bydgoszcz 2006


Tabela 1. Dobór sposobu regulacji do instalacji grzewczej

4.1.1. Metody miejscowej regulacji temperatury

Regulacja dwupołożeniowa

Zawory grzejnikowe w tym sposobie regulacji ustawiane są, w dwóch

skrajnych stanach otwarty(100%)/zamknięty(0%). Upraszczając układ do jednego

pokoju, należy użyć trzech elementów: pokojowego regulatora temperatury z

czujnikiem pomiarowym, elementu wykonawczego w postaci wyjścia binarnego i

dowolnego elektrozaworu grzejnikowego Idea regulacji dwupołożeniowej sprowadza

się do takiego sterowania zaworem, aby po obniżeniu się temperatury poniżej

wartości zadanej minus ½ zakresu histerezy następowało załączanie zaworu, a gdy

temperatura pomieszczenia wzrośnie powyżej temperatury zadanej plus ½ zakresu

histerezy następowało wyłączanie zaworu. Przykładowo ustalając w regulatorze

temperaturę zadaną na 22°C przy histerezie równej 2°C, włączanie zaworu będzie

następowało po obniżeniu się temperatury pomieszczenia poniżej 21°C a wyłączanie

po przekroczeniu temperatury 23°C. Na rysunku 10 pokazane są przykładowe

przebiegi zmian wartości mierzonej temperatury w pomieszczeniu przy takim sposobie

_________________________________________________________________________26 Bydgoszcz 2006


regulacji. Zmiany temperatury oscylują wokół temperatury zadanej, a częstotliwość

tych oscylacji jest zależna od bezwładności cieplnej pomieszczenia oraz szerokości

pętli histerezy.

Rys. 10. Przebiegi wartości temperatur i sterowanie zaworem w regulacji dwupołożeniowej

Ten typ sterowania często stosuje się w układach niskotemperaturowych z

grzejnikami podokiennymi oraz ogrzewania elektrycznego, w tym podłogowego. Z

zasady działania wynika, że temperatura ulega ciągłym wahaniom wokół punktu

wyznaczonego przez wartość temperatury zadanej. Niestety wielkość powstających

przy tym niedokładności regulacji temperatury w bardzo dużym stopniu zależy od

charakterystyki cieplnej pomieszczenia, szczególnie jego bezwładności. Im większa

tym większe wahania temperatury. Dlatego w pomieszczeniach gdzie możemy

spodziewać się również potrzeby współdziałania z klimatyzacją ten sposób regulacji

nie jest zalecany.

Na rys. 11 przedstawione są zastosowane urządzenia w przypadku realizacji

takiego sterowania z wykorzystaniem magistrali EIB. Obiekt sterujący (sterowanie

wyjściem binarnym) przesyła wartość 1-bitową, dlatego ten rodzaj regulacji, chociaż

jest korzystny ekonomicznie, posiada ograniczenia co do obszaru jego stosowania.

_________________________________________________________________________27 Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________28 Bydgoszcz 2006

Rys. 11 Urządzenia stosowane w regulacji dwupołożeniowej oraz PWM

Regulacja PWM (modulacja szerokości impulsu)

Również w tym sposobie regulacji zawory grzejnikowe ustawiane są, w dwóch

stanach (zamknięty(0%)/otwarty(100%). Jednak algorytm ich sterowania jest nieco

bardziej złożony. Zastosowane są takie same elementy, które stosowano do wcześniej

opisanego sposobu regulacji, czyli regulator, wyjście binarne, zawór.

Zadaniem regulatora jak poprzednio jest porównywanie zadanej wartości

temperatury z temperaturą mierzoną. Na podstawie tych danych wyznaczana jest

krzywa regulacji (0%-100%) Następnie zgodnie z krzywą formowane są impulsy,

których szerokość jest wprost proporcjonalna do wartości sygnału na początku okresu

impulsowania (Rys. 12).

Rys. 12 Krzywa nastawy i sterowanie zaworem w regulacji PWM


Przykładowo, jeśli wyliczona wartość sterująca na początku okresu

impulsowania wynosiła 20% to szerokość impulsu (czas jego trwania) również będzie

wynosić 20% okresu. Przyjmując, że okres impulsowania wynosi 15 min, to czas

trwania impulsu będzie równy 3min. (Zawór zostanie otwarty na 100% na czas

3min.). Średnia wartość wyjściowa regulatora jest w tym przypadku zmienna w

sposób ciągły, mimo że mamy tylko dwa możliwe położenia zaworów. Okres

impulsowania powinien być dobierany odpowiednio do układu grzewczego, tak aby

otrzymać najlepszą jakość regulacji, czyli najmniejsze wahania temperatury. Ten typ

sterowania stosuje się w systemach: z podokiennymi grzejnikami konwekcyjnymi oraz

z wodnym ogrzewaniem podłogowym. Obiekt sterujący (sterowanie wyjściem

binarnym) przesyła wartość 1-bitową.

Regulacja PI (proporcjonalno-całkowa)

Ten algorytm regulacji wymaga zastosowania elektrozaworów ze sterowanym

stopniem otwarcia. Oferowane tego typu zawory mają możliwość bezpośredniego

podłączenia do magistrali EIB, co pozwala też uprościć instalację. Stopień

otwarcia/zamknięcia zaworu przesyłany jest jako wartość jednobajtowa (0-255).

Zatem przy tym sposobie regulacji w systemie EIB należy użyć dwóch urządzeń:

pokojowego regulatora temperatury i elektrozaworu proporcjonalnego (ciągłego).

Schemat blokowy przedstawiony jest na rys. 14.

Rys. 14. Schemat blokowy dla regulacji PI

_________________________________________________________________________29 Bydgoszcz 2006


Regulacja tego typu jest regulacją ciągłą, zapewniającą najdokładniejsze

utrzymanie założonych parametrów. Dla przykładowej krzywej regulacji w danym

okresie czasu uzyskanej na podstawie porównania wartości zadanej z wartością

zmierzoną jest ustalany stopień otwarcia zaworu (Rys. 15).

Rys. 15 Krzywa nastawy i sterowanie zaworem w regulacji PI

Telegram na magistralę jest wysyłany, kiedy wartość wyjściowa jest większa

lub mniejsza o 10% (wartość ta może być w czasie projektowania zmieniona w

parametrach regulatora na inną, wynikającą z potrzeb). W tym trybie regulacji mamy

największe możliwości ustalania parametrów regulatora, a zatem dopasowania do

danej instalacji grzewczej. Zastosowanie tego typu regulacji pociąga za sobą jednak

trochę większe koszty ze względu na konieczność umieszczenia na wszystkich

źródłach ciepła droższych elementów wykonawczych. Ten typ sterowania najczęściej

stosuje się w systemach: ogrzewania wysokotemperaturowego oraz układów

grzewczo klimatyzacyjnych.

Chociaż ten rodzaj regulacji wymaga poniesienia przez inwestora najwyższych

nakładów w trakcie inwestycji to daje możliwość przy odpowiednim wyborze źródła

ciepła pełnej kontroli nad całością instalacji grzewczej, a przez to optymalizacją

dostarczanej mocy cieplnej. Daje to możliwość dalszego znaczącego obniżenia

kosztów eksploatacji.

_________________________________________________________________________30

Bydgoszcz 2006


Regulacja PI ze sterowaniem kotła CO

Z punktu widzenia zarządzania obiektem włączenie do regulacji następnego

urządzenia, jakim jest kocioł grzewczy zwiększa jego kompletność i podnosi standard,

a jednocześnie ma cechy, które dobrze byłoby omówić oddzielnie.

Obecnie niektórzy producenci urządzeń grzewczych, wyposażają swoje

autonomiczne systemy sterowania w interfejsy/sterowniki standardu EIB, dzięki

czemu możliwe staje się sterowanie i monitorowanie pracy kotła z poziomu systemu

EIB. W takim układzie sterowania pokojowy/indywidualny regulator temperatury

steruje zaworem zgodnie z wymaganiami użytkownika jak dla regulacji typu PI, a

dodatkowo sygnał statusu położenia zaworu wpływa na ustawienia parametrów

grzewczych kotła. Po odczytaniu wartości położeń zaworów (uwzględniane są

wszystkie zawory obiegów grzewczych, a ich maksymalna ilość zależy od możliwości

sterownika kotła) kocioł automatycznie dopasowuje temperaturę wyjściowa czynnika

do potrzeb budynku przez przestawienie zaworu mieszającego, a także sterowanie

pracą pompy cyrkulacyjnej i palnika. Blokowy schemat instalacji z wykorzystanymi

urządzeniami jest pokazany na rys. 16.

Rys. 16. Blokowy schemat instalacji dla regulacji PI ze sterowaniem kotła CO

Interfejs EIB-DDC oraz sterownik kotła należy traktować jako jedno urządzenie,

które jest dostarczane przez producenta kotła.

Uzyskane w ten sposób oszczędności energii mogą sięgać nawet do 20%.

Ponadto wszystkie bieżące wartości takie jak temperatura zadana, zmierzona, _________________________________________________________________________31

Bydgoszcz 2006


komunikaty błędów są wysyłane na magistralę EIB i mogą zostać wyświetlone na

panelach LCD znajdujących się w budynku. To znacząco zwiększa wygodę obsługi i

pozwala na pełen nadzór również zdalny. Na rys. 17 przedstawiona jest przykładowa

krzywa grzewcza kotła, gdzie widać zależność temperatury czynnika grzewczego od

temperatury zewnętrznej oraz wpływ stopnia otwarcia zaworów na tą krzywą.

Rys. 17. Krzywa grzewcza kotła CO i zakres jej zmian

Aby ograniczenie kosztów eksploatacji było nadrzędnym celem w projektowanej

instalacji EIB nie możemy zapomnieć o wykorzystaniu czujników otwarcia,

zamykających dopływ czynnika grzewczego do pomieszczenia w czasie jego

wietrzenia. Stosowane w pomieszczeniach regulatory EIB dla wszystkich omówionych

sposobów regulacji posiadają możliwość przełączenia w tryb ochrony

przeciwzamrożeniowej po otrzymaniu telegramu sygnalizującego otwarcie okna.

Należy podkreślić, że przedstawione rodzaje sterowania ogrzewaniem nie

wyczerpują wszystkich możliwości. Są to właściwie tylko podstawowe rodzaje

dostępne w fabrycznych aplikacjach regulatorów temperatury. Czasami konieczne jest

podejście bardziej dopasowane do charakteru obiektu, w tym stosowanie własnych

algorytmów, zmodyfikowanych w stosunku do standardowych, implementowanych w

modułach logicznych o odpowiedniej do tego celu mocy obliczeniowej.

_________________________________________________________________________32 Bydgoszcz 2006


4.2. Systemy ochrony i bezpieczeństwa

Zintegrowany system bezpieczeństwa XSM firmy Honeywell

XSM (Excel Security Manager) to elastyczny, modularny system. Który

umożliwia pełną integrację szerokiej gamy urządzeń zabezpieczających, kontroli

dostępu, nadzorujących oraz zarządzania bezpieczeństwem. XSM pozwala obsługiwać

duże obiekty komercyjne takie jak: porty lotnicze, duże biurowce, kampusy

uniwersyteckie, szpitale, budynki rządowe, itp. System XSM integruje następujące

podsystemy budynków: system kontroli dostępu, system sygnalizacji włamania i

napadu, system telewizji dozorowej (CCTV) i inne systemy bezpieczeństwa. System

zabezpieczeń i kontroli dostępu stanowią: Stacje operatorskie (straży i zarządu

budynku), czytniki kart, czujki drzwiowe, zamki elektryczne, centrale sygnalizacji

włamania i napadu, czujki podczerwieni, sterowniki programowalne (np. kontroli

dostępu) oraz centrale wykrywania i sygnalizacji pożaru. Dzięki wyposażeniu do

zdalnej komunikacji przez interfejsy zgodne z e standardami RS-422, RS-232 i RS-485

XSM oferuje elastyczność w zbieraniu informacji z różnego rodzaju źródeł i prezentacji

tych informacji w spójnym formacie.

Pełne sieciowe możliwości XSM, takie jak współpraca w sieci LAN (na

przemysłowym protokole TCP/IP) lub w połączeniu bezpośrednim, pozwalają na

komunikację z innymi systemami XSM, sieciami PC, systemami zarządzania

przedsiębiorstwami, poprzez sieć lokalną bądź zewnętrzną.

Podstawowe funkcje systemu XSM:

Zarządzanie podsystemowymi bazami danych.

Funkcja harmonogramu czasowego pozwala na planowanie zarówno okresowego

jak i jednorazowego sterowania punktami. Wszystkie harmonogramy czasowe

konfigurowane są w stacji operatorskiej.

Programy wywoływane zdarzeniami. XSM pozwala na przyporządkowanie

określonym wyjściom (zarówno fizycznym, jak i programowym) odpowiedniego

wejścia. Jeżeli wejście zmienia stan, to wyjście aktywuje się zgodnie z

konfiguracją.

_________________________________________________________________________33 Bydgoszcz 2006


XSM pozwala pogrupować wybrane punkty alarmowe. Grupa tak

pogrupowanych punktów traktowana jest jak pojedynczy punkt.

Zarządzanie zdarzeniami. Jeżeli wystąpi zdarzenie (np. alarm, zmiana stanu

punktów, przemieszczenie posiadaczy karty, zmiany w statusie systemu, itp.),

XSM tworzy rejestr zdarzeń. Zapis obejmuje warunki, opis, wiadomości

dodatkowe, czas wystąpienia, itp. Zdarzenia te są archiwizowane przez system.

Zarządzanie alarmami. XSM zapewnia operatorowi natychmiastowe

powiadomieni o próbie naruszenia bezpieczeństwa. Operator może łatwo

odpowiedzieć na alarm i umiejscowić go. Alarmy sygnalizowane są w stacji

operatorskiej nawet wtedy, gdy nie zgłaszają się użytkownicy. Własność ta

wykorzystywana jest w pracy sieciowej.

Zarządzanie kartami dostępu. Excel Security Manager zapewnia system obsługi

kart dostępu z bazą danych, która może pomieścić informacje o 100 tysiącach

kart. Dla każdej karty zarejestrowanych jest 25 informacji, niektóre z nich to:

numer karty, obszar kodu, nazwisko, adres, status karty, data ważności, numer

PIN, wysokiej jakości zdjęcie posiadacza i inne.

Sterowanie oświetleniem. Możliwe jest powiązanie wybranych obwodów

oświetleniowych z indywidualnym posiadaczem kary dostępu. W sytuacji, gdy

posiadacz karty zechce wejść do budynku po godzinach pracy, włączone zostaną

tylko te obwody, które pozwolą oświetlić obszary budynku, do których dostęp

ma użytkownik. Osoba ta ma pełną dowolność w używaniu oświetlenia na

dozwolonym obszarze. Po upłynięciu określonego na karcie czasu następuje

automatyczne wyłączenie oświetlenia.

Baza zdjęć fotograficznych posiadaczy kart. System może współpracować z bazą

danych systemu zdjęć. Dzięki temu znajdujące się w bazie zdjęcia wyświetlane

są na stacjach operatorskich jako uzupełnienie parametrów karty. Wyświetlenie

parametrów karty wraz ze zdjęciem jaj posiadacza następuje poprzez zdarzenie

dostępu. W momencie odczytu karty na stacji operatorskiej pojawia się pełna

informacja o użytkowniku wraz ze zdjęciem.

Sterowanie windami. Możliwe jest sterowanie dostępem do poszczególnych

pięter budynku przez odwoływanie się do sterowników wind. Sterownik jest

_________________________________________________________________________34 Bydgoszcz 2006


wyposażony we własny mikroprocesor i może kontynuować pracę w sytuacji

zerwania łączności z komputerem nadrzędnym.

Obchód straży. Opcja ta pozwala zaprogramować trasę obchodu straży w

obrębie zdefiniowanego budynku lub całego terenu. Obchody umożliwiają

włączanie kamer, wyłączanie alarmów, włączanie oświetlenia itp.

System telewizji dozorowej składa się na system zabezpieczeń. System ten jest

wyposażony w kamery do obserwacji ważniejszych wejść do budynku, holi głównych,

korytarzy, sal operacyjnych banków i dróg transportu pieniędzy. W razie potrzeby

obraz może być rejestrowany za pomocą magnetowidów.

Bezpieczeństwo domu

By ograniczyć zużycie energii elektrycznej pomieszczenia komunikacyjne (klatki

schodowe, hol, korytarze) wyposaża się w czujki ruchu aktywowane centralnym

czujnikiem zmierzchowym. Również w tym samym celu w godzinach nocnych

natężenie oświetlenia w tych pomieszczeniach obniżane jest od połowy normalnej

wartości. Ponadto zredukowane oświetlenie nie razi mieszkańców ostrym światłem.

W pomieszczeniach pozbawionych światła dziennego (toalety, piwnice) czujki działają

przez całą dobę. Ponadto we wszystkich pomieszczeniach gdzie występuje pobór

wody (kotłownia, pralnia, łazienki) zainstalowane są czujniki zalania. Ich sygnał

powoduje zamkniecie odpowiedniego zaworu wodnego.

Monitorowany jest także poziom stężenia dwutlenku węgla w garażu. Po

osiągnięciu określonej wartości czujnik uruchamia wentylatory przewietrzania garażu.

Wyłącza je natychmiast po osiągnięciu nastawionej wartości bezpiecznej. Czujniki

dymu w momencie wybuchu pożaru zawiadamiają system o potrzebie reakcji w

zależności od aktualnej sytuacji, np. dostosowanie wentylacji budynku tak, by ogień

nie był podsycany a budynek zadymiany.

Czujnik deszczu powoduje zamknięcie okien połaciowych, przez co unika się

zalania domu. Równocześnie ten sam sygnał blokuje działanie automatycznego

systemu nawadniającego ogród. Gdy deszcz przechodzi w ulewę czujnik przesyła

rozkaz podniesienia żaluzji zewnętrznych.

_________________________________________________________________________35 Bydgoszcz 2006


Czujnik wiatru powoduje zwinięcie zewnętrznych żaluzji w wypadku gdy wiatr

osiąga określona szybkość. Czujnik natężenia oświetlenia - opcjonalnie powoduje

odpowiednie ustawienie żaluzji i markiz. W sposób ciągły może być określane

położenie słońca i w zależności od niego ustawiane lamele żaluzji w celu uzyskania

optymalnego nasłonecznienia wnętrza domu

Bezpieczeństwo mieszkańców w wypadku naruszenia strefy chronionej

(sygnału wysłanego do instalacji EIB z systemu alarmowego) system EIB może

wykonywać automatycznie np. poniższe czynności:

a.Zgaszenie wszystkich świateł wewnętrznych, zapalenie wszystkich świateł

zewnętrznych i ustawienie lameli żaluzji zewnętrznych w poziomie

b.Uruchomienie magnetowidu rejestracyjnego z normalna szybkością. W stanie

uśpienia magnetowid pracuje z szybkością jednej klatki na sekundę.

c.Blokada zamków w określonych drzwiach.

Aktywna symulacja obecności domowników np. podczas urlopu. Gdy

domownicy wypoczywają z dala od domu - jest on atrakcyjnym obiektem dla

złodzieja. Funkcja symulacji obecności znacząco wpływa na zmniejszenie ryzyka

niemiłej niespodzianki po powrocie z urlopu. Odpowiedni moduł "nagrywa" działania

domowników w okresie poprzedzającym urlop, a następnie "odtwarza" je. Efekt jest

bardzo przekonujący, gdyż oddaje rzeczywiste działania, które są różne każdego dnia.

Można wybrać, które elementy mają brać udział w symulacji, tak aby nie zużywać

niepotrzebnej energii np. na włączanie ekspresu do kawy, czy pralki. Powiadamianie

System EIB może powiadamiać właściciela o zaistniałych sytuacjach awaryjnych. Na

drodze telefonicznej bądź nawet poprzez Internet. Tymi samymi kanałami właściciel

może się dowiedzieć o aktualnej sytuacji w domu (temperatura, bezpieczeństwo itp.).

Może oczywiście ingerować w nastawy poszczególnych urządzeń. Może np. zdalnie

załączyć ogrzewanie by wrócić do ciepłego już domu.

Dodatkową zaletą wpływającą na bezpieczeństwo użytkowania jest fakt, iż

wyłączniki pracują w obwodach niskoprądowych 24V lub wykorzystują fale

radiowe/podczerwone. Skutkuje to również ograniczeniem promieniowania

elektromagnetycznego - prąd kierowany jest bezpośrednio do lamp i gniazdek.

_________________________________________________________________________36 Bydgoszcz 2006


4.3. Zabezpieczenia ppoż. I inne

System wykrywania i sygnalizacji pożaru może byś zintegrowany w systemie

XSM lub BAS. Może on także występować jako całkowicie samodzielny. System

p.poż. stanowią czujniki (czujki), Centrale Sygnalizacji Pożaru (CSP) oraz stanowisko

centralnego nadzoru. CSP stanowię interfejs pomiędzy czujkami a stanowiskiem

nadzoru, są urządzeniami inteligentnymi, wyposażonymi we własny mikroprocesor. Ze

względu na wyposażenie central w mikroprocesory możliwa jest ich prawidłowa praca

także w przypadku zerwania komunikacji z komputerowym stanowiskiem centralnego

nadzoru. CSP umożliwiają realizację funkcji systemowych jak: alarm wstępny czujki

lub ich grupy, ustawienie progu czułości i innych. Ponadto centrale sygnalizacji

zapewniają monitorowanie wyczerpania akumulatorów czy awarii zasilania

zewnętrznego. Każda czujka podaje mierzony przez siebie stan otoczenia, aby

wyeliminować fałszywe alarmy jedynie alarm potwierdzony może wywołać sekwencję

alarmową związaną z daną strefą. Sekwencja alarmowa składa się z następujących

kroków:

Uruchomienie urządzeń sygnalizacyjnych, otwarcie drzwi ewakuacyjnych,

zamknięcie drzwi dymowych na klatkach schodowych, przesłanie alarmu o pożarze do

Straży Pożarnej poprzez system monitoringu.

Uruchomienie klap pożarowych, klap i okien oddymiających, wentylatorów

oddymiających i ewentualnie wentylatorów powodujących nadciśnienie na

korytarzach i klatkach schodowych.

Zatrzymanie wind i sprowadzenie ich na parter lub skierowanie ich na

zaprogramowane piętro.

W pomieszczeniach, oprócz czujek montuje się także lokalne syrenki alarmowe,

które włączają się w przypadku wykrycia dymu.

_________________________________________________________________________37 Bydgoszcz 2006


4.4. Oświetlenie

Oświetlenie stanowi jedną z najbardziej podstawowych instalacji, którą należy

przemyśleć na etapie projektowania budynku. Punkty świetlne powinny być

rozmieszczone w takich punktach, aby zapewnić właściwą jasność ogólną oraz aby

oświetlić odpowiednio różne strefy wydzielone we wnętrzu. Oświetlenie nie tylko

umożliwia widzenie po zapadnięciu zmroku, ale również tworzy atmosferę

umożliwiającą odpoczynek, rozrywkę, czy pracę. Oświetlenie nie tylko umożliwia

widzenie po zapadnięciu zmroku, ale również tworzy atmosferę umożliwiającą

odpoczynek, rozrywkę, czy pracę.

Większość pomieszczeń wymaga takiego planu instalacji elektrycznej, który da

się łatwo przystosowywać do ewentualnych zmian. Często niezbędnych jest kilka

niezależnych źródeł światła. Zawsze należy wprowadzić kilka niezależnych obwodów i

zainstalować dwa razy więcej gniazdek wtykowych, niżby to wynikało z naszych

początkowych szacunków.

Światło ogólnie oświetlające wnętrze dają najczęściej lampy lub żyrandole

wiszące pod sufitem i lampy ścienne. Ukierunkowane jest ono ku dołowi, na ściany,

lub na sufit. Każda z takich lamp powinna być włączana i wyłączana w pobliżu drzwi

wejściowych do pomieszczenia. Natężenie światła może być sterowane

ściemniaczem.

Oświetlenie wybranego fragmentu wnętrza musi być jasne, bezpośrednie i nie

może oślepiać. Światło padające na powierzchnie i materiały w obszarze oświetlonym

musi być tak silne, aby można było wykonać różne czynności, jak na przykład

czytanie, przygotowywanie posiłków czy szycie. Często wykorzystuje się tu lampy

specjalne, jak świetlówki fluorescencyjne z osłonami, lampy o płaskim strumieniu

światła, czy różnego rodzaju reflektorki, które mogą być kierowane na wybrane

miejsca.

Oświetlenie konkretnego detalu eksponuje interesujące detale architektoniczne,

rośliny, obrazy, specjalne zbiory. Można zastosować tu światła bezpośrednie z

reflektorów lub światło rozproszone, odbite od ścian (jest lepsze niż konwencjonalne

lampy przyczepiane do obrazów, ponieważ oświetla całą powierzchnię). Wykorzystać

tu można świetlówki fluorescencyjne i inne lampy, ukryte w niszach, gablotkach i

_________________________________________________________________________38 Bydgoszcz 2006


szafkach, za lambrekinami i listwami, lampy skierowane ku górze (szczególnie

efektownie oświetlają rośliny. Do wydobywania detali doskonale nadaje się

oświetlenie niskonapięciowe, ze względu na czystość strumienia świetlnego i

dyskretny sposób zamocowania; dodatkową jego zaletą jest łatwość regulowania

strumienia świetlnego.

Rodzaje oświetlenia

Oświetlenie funkcjonalne zazwyczaj jest dyskretne i oświetla określoną

powierzchnie lub obiekt. Mniejszą rolę odgrywa tu estetyka oprawy. Oświetlenie

funkcjonalne jest często wbudowane w struktury stałe (lampy wmontowane w sufit,

lampy rzucające światło na ścianę, podłogowe lampy stojące, skierowane do góry,

reflektorki do podświetlenia). Bywa ono fabrycznie instalowane w meblach, stanowiąc

ich integralną cześć.

Oświetlenie dekoracyjne jest projektowane jako element składowy widocznej

części pomieszczenia. Są to lampy przeznaczone do ustawiania na meblach i na

podłodze, oświetlenie ścienne, wiszące żyrandole i świeczniki. Projektowane są w

rożnych stylach, od lamp ściennych i kandelabrów z czernionego żelaza w ciężkim

stylu gotyckim po pełne gracji, subtelne lampy stojące i ścienne, które zakupić można

w sklepach z artykułami artystycznymi.

Oświetlenie w pomieszczeniach O sposobie oświetlenia i rozmieszczeniu lamp

decyduje przede wszystkim przeznaczenie danego wnętrza lub jego części. Trzeba

przemyśleć, jaką atmosferę pragniemy wytworzyć zwłaszcza w pokoju dziennym i

sypialniach.

W pomieszczeniach do wypoczynku, rozrywki i pracy wprowadzamy źródła

światła zasilane z różnych obwodów. Oświetlenie tła powinno wytworzyć przytulną

atmosferę, co można osiągnąć za pomocą lamp skierowanych ku górze, lamp

oświetlających ściany, lamp eksponujących wnętrza gablotek i wnęk. Zainstalowanie

blisko siebie trzy lampy o różnych kolorach podstawowych. Poprzez sterowanie

nasyceniem każdej lampy (koloru) możemy wywołać np. plamę świetlną na suficie o

dowolnym kolorze. Wystarczy zaprogramować kilka zestawień barwnych w

_________________________________________________________________________39 Bydgoszcz 2006


wyłączniku i w jednej chwili pomieszczenie zmieni całkowicie swoją kolorystykę i

klimat. W pomieszczeniu służącym do spożywania posiłków, czytania, nauki, zabawy i

pracy należy osobno zaplanować oświetlenie poszczególnych stref pokoju, posługując

się oddzielnymi źródłami światła.

Światłem można wyeksponować rośliny, atrakcyjne meble, lub fragmenty

architektoniczne. W części przeznaczonej na jadalnię, niezależnie od ogólnego

oświetlenia stołu (lampa powinna być zawieszona nad stołem na takiej wysokości,

aby nie raziła w oczy) należy oświetlić miejsce, w którym ustawia się jedzenie przed

podaniem. To źródło światła, wyraźne, ale niezbyt jasne, powinno być zasilane z

osobnego obwodu, aby można je było wyłączyć, gdy posiłek zostanie podany.

Dyskretne oświetlenie, niezbędne przy oglądania telewizji, należy tak umieścić, aby

światło nie odbijało się od ekranu.

Przygotowywanie posiłków, gotowanie i zmywanie naczyń wymaga jasnego

oświetlenia. Jeśli zlewozmywak umieszczony jest pod oknem, może być słabo

oświetlony po zapadnięciu zmroku. Pod wiszącymi na ścianie szafkami powinno być

zainstalowane ostre światło. Bardziej miękkie oświetlenie może pochodzić z lamp

skierowanych do dołu, rozmieszczonych na suficie, lub z szeregu reflektorków,

zainstalowanych na szynie, które mogą być skierowane na poszczególne blaty

robocze. Te strefy pomieszczenia, przy których wykonuje się różne prace, powinny

być oświetlone oddzielnie, podobnie jak blat, czy stół do spożywania posiłków.

Również wnętrza głębokich szafek i skrytek powinny być podświetlone, najlepiej przy

wykorzystaniu wyłączników drzwiowych - jest to bardzo wygodne, gdy ma się

zabrudzone ręce. Odpowiednim oświetleniem można wreszcie wyeksponować półkę

lub kredens z dekoracyjną porcelaną.

W pokoju sypialnym zazwyczaj potrzebne jest łagodne i nastrojowe oświetlenie

tła. Musi tu też być oświetlenie funkcjonalne, wykorzystywane przy ubieraniu się lub

robieniu makijażu, oraz jasne oświetlenie przy łóżku, niezbędne do czytania. W

pokojach sypialnych o podwójnym przeznaczeniu należy zapewnić odrębne

oświetlenie każdej ze stref, oraz lampy podkreślające ciekawe elementy wyposażenia,

podobnie jak w pokoju wypoczynkowym.

Lampy stojące, lampy rozmieszczone na ścianach, lampy skierowane do dołu i

ku górze powinny być zasilane z oddzielnych obwodów, niezależnie od oświetlenia

_________________________________________________________________________40 Bydgoszcz 2006


ogólnego. Wnętrza głębokich szaf powinny być zawsze dobrze oświetlone. Niektóre

sypialnie, takie jak pokój dziecka, powinny mieć oświetlenie punktowe, włączane np.

przy przewijaniu dziecka, do zabawy, lub do odrabiania lekcji. Małe dziecko potrzebuje

również słabego oświetlenia pozostawionego na całą noc. Można wprowadzić tu

specjalne oświetlenie nocne.

Oświetlenie łazienki musi być bezpieczne. Wszystkie światła sufitowe lub

ścienne powinny być otoczone izolowanymi kloszami. Oświetlenie nad umywalkami

(nawet niskonapięciowe) powinno być ujęte w izolowane osłony. Dbajmy o

naturalność oświetlenia - świetlówki fluorescencyjne nie powinny dawać zbyt ostrego

światła, lampy górne muszą dawać światło czyste i jasne. Wanna powinna być

oświetlona od góry tak, żeby nie pojawiały się żadne cienie. Lampy całkowicie

zagłębione w suficie, skierowane do dołu powinny mieć pierścienie rozpraszające

światło, aby wyeliminować odblaski od glazury i luster, oraz aby nie raziły w oczy,

gdy leżymy w wannie.

Drzwi frontowe, a przynajmniej numer domu powinny być tak oświetlone, aby

były wyraźnie widoczne z ulicy. W hallu należy stworzyć ciepłe oświetlenie tła, aby

powstała atmosfera zachęcająca do wejścia. Stopnie schodów muszą być oświetlone,

a krawędź każdego stopnia dokładnie widoczna. Jeśli mamy oświetlenie

rozmieszczone na ścianie przy schodach, należy sprawdzić, czy żarówki nie oślepiają

przy wchodzeniu i schodzeniu. Nie powinno razić w oczy również światło

umieszczone na podeście. Lustro w hallu można oświetlić lampą matową.

Podczas intensywnej pracy np. przy komputerze nie zauważamy łagodnych

zmian oświetlenia. Nasz organizm reaguje, gdy światło jest już wyraźnie słabsze.

Nawet wówczas zajęci pracą nie wstajemy, aby włączyć światło. Naszym oczom

szkodzi praca przy słabym oświetleniu, nawet gdy sami jeszcze nie stwierdzamy, że

jest za ciemno. Dlatego bardzo dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie czujnika

oświetlenia miejsca pracy, który dba o utrzymanie stałego poziomu jasności.

Doskonale sprawdza się on podczas pochmurnych dni, gdy za oknem raz jest jasno, a

raz ciemno.

_________________________________________________________________________41 Bydgoszcz 2006


4.5. Okablowanie

Okablowanie stanowi drogę łączącą urządzenia sieciowe. Najwcześniejsze sieci

używały kabla koncentrycznego współosiowego. Obecnie do przesyłania danych

wykorzystuje się również inne media, np. fale radiowe, podczerwone, mikrofale oraz

promień lasera. Stosuje się je wszędzie tam gdzie nie można użyć kabla czyli w

otwartej przestrzeni. Zalety i wady najpopularniejszych kabli sieciowych przedstawia

poniższa tabela

ZALETY WADY

Kabel

koncentryczny

odporność na szumy i zakłócenia

elektromagnetyczne

możliwość transmisji szerokopasmowej

modulowanej

niskie koszty instalacji

łatwość uszkodzenia

Światłowód

sygnał (światło) nie podlega zakłóceniom

elektromagnetycznym

duża szybkość transmisji nawet na duże

odległości

wysoka cena

trudności podczas

instalacji

łatwość uszkodzenia

Skrętka

ekranowana (STP)

szybka transmisja danych wysoka cena

Okablowanie strukturalne składa się z głównego kabla sieciowego, punktów

rozdzielczych i kabli przebiegów poziomych. Główny kabel sieciowy, nazywany także

okablowaniem pionowym (choć nie jest to jednoznaczne z jego pionowym

poprowadzeniem) lub backbone (kręgosłup), łączy poszczególne punkty rozdzielcze,

przez które podłącza się do niego przebiegi poziome (okablowanie poziome).

Okablowanie poziome tworzy podstawową infrastrukturę połączeń dla danego

obszaru, w nim znajdują się gniazda dla różnych urządzeń. W każdym pokoju jest kilka

uniwersalnych gniazd/końcówek, do których można bezpośrednio podłączyć

komputer, telefon, ale także kamerę telewizji przemysłowej czy detektor dymu.

Sposób rozłożenia okablowania w inteligentnym budynku może być

następujący: w wielopiętrowym biurowcu położony jest pionowo główny kabel

_________________________________________________________________________42 Bydgoszcz 2006


sieciowy, do którego poprzez punkty rozdzielcze podłączone jest okablowanie

poziome każdego piętra, a do niego wszystkie znajdujące się na danym piętrze

urządzenia przeznaczone do pracy w sieci (komputery, drukarki, telefony, faksy, a

także urządzenia kontrolne BAS-ów). Poprzez okablowanie pionowe komunikują się

urządzenia znajdujące się w różnych częściach budynku, a także przekazywane są

informacje z BAS-ów do BMS. Przebiegi poziome zajmują ponad 90 proc. całości

okablowania, ważne jest zatem właściwe ich zaplanowanie. Trzeba zdecydować, jak

je poprowadzić - w ścianach, podłogach, suficie czy specjalnych listwach

przypodłogowych - wybrać rodzaj kabla, a także zastanowić się, ile zrobić końcówek

(gniazd przyłączających) w każdym z pomieszczeń. Najrozsądniejszym wyjściem jest

umieszczenie kabli w listwach - łatwy jest wówczas do nich dostęp i nie trzeba kuć

ścian przy wymianie kabli, jednak wybór sposobu umieszczenia przewodów musi

poprzedzić analiza konkretnych warunków.

Najczęściej obecnie stosowanym i niedrogim poziomym kablem jest

nieekranowana 4-parowa skrętka 5 kategorii (UTP). Jeżeli występują znaczne

zakłócenia (np. wywołane przez silne pole elektromagnetyczne), należy użyć nieco

droższej skrętki ekranowanej (STP). Coraz częściej stosuje się także światłowody,

które cechuje znacznie większa przepustowość. Choć światłowody są obecnie

droższe, będą one zapewne wypierać stopniowo inne typy kabli, a już dzisiaj są

najbardziej polecanym rozwiązaniem dla okablowania pionowego (przesyłana jest

przez nie znacznie większa ilość danych niż w przebiegach poziomych). Skrętka 5

kategorii umożliwia transmisję z prędkością 100 Mbit/s (niekiedy stosowana jest

jeszcze skrętka 4 kategorii - 16 Mbit/s), natomiast sieci światłowodowe pozwalają na

transmisję z szybkością kilkadziesiąt razy większą niż przez przewody miedziane -

obecnie ok. 50 Gbit/s w jednym sygnale (możliwe jest multipleksowanie sygnałów o

różnej długości fali), a i tak jest to tylko ułamek możliwości oferowanych przez

technologię światłowodową (teoretyczna możliwa szybkość to aż 25 Tbit/s).

Ponadto ułożenie światłowodów jest jedynym rozwiązaniem w sytuacji, gdy jest

duża odległość pomiędzy urządzeniami a punktem dystrybucyjnym (do 2 km); dla

skrętki odległość ta wynosi ok. 90 metrów. Jeżeli planuje się wykorzystywanie

nowoczesnych technik komunikacji (np. wideo konferencji), najlepiej od razu

zainwestować w światłowody, gdyż według szacunków ekspertów koszt modernizacji

_________________________________________________________________________43 Bydgoszcz 2006


okablowania wynosi 140% kosztów położenia nowej instalacji. Ważną kwestią jest

wybór sposobu transmisji, obecnie najpopularniejszy (i najwydajniejszy) jest transfer

asynchroniczny ATM, który pozwala osiągnąć prędkość transmisji rzędu 64 Mbit/s,

155 Mbit/s, a nawet 622 Mbit/s (dwie ostatnie prędkości zapewniają tylko

światłowody).

Przy wyborze okablowania strukturalnego należy zwrócić uwagę nie tylko na

aspekty techniczne i ekonomiczne, ale także na serwis i gwarancję. Od instalacji tego

typu oczekuje się bezawaryjności i trwałości - większość firm zajmujących się

okablowaniem dla inteligentnych budynków oferuje 15 lat gwarancji na swoje usługi.

Z punktu widzenia klienta bardzo ważna jest także dobra dokumentacja, by sprawnie

można było przeprowadzić w przyszłości wszelkie zmiany i usprawnienia. Całkowity

koszt wykonania kompleksowej instalacji okablowania strukturalnego w nowym

budynku szacowany jest na ok. 3 proc. wydatków poniesionych na całość inwestycji.

Przewód magistralny wraz z dołączonymi do niego elementami magistralnymi

zasilany jest napięciem znamionowym 24 V DC typu SELV (Safety Extra Low

Voltage). Sieć o napięciu tego typu charakteryzuje się: niską wartością napięcia,

zasilaniem z transformatora bezpieczeństwa, podwójną izolacją od innych sieci oraz

brakiem uziemienia przewodów. Zasilanie tego typu umożliwia transmisję symetryczną

sygnałów, co oznacza dodatkową odporność na zakłócenia elektromagnetyczne.

Przesyłanie telegramów odbywa się na zasadzie kodowania binarnego.

Każda linia systemu Instabus-EIB zasilana jest za pomocą zasilacza napięcia

stałego o napięciu wyjściowym 28 V DC i prądzie 320 lub 640 mA. Jednak

urządzenia magistralne mogą pracować już przy napięciu minimalnym 21 V i pobierają

moc rzędu 150 - 200 mW. W przypadku większego poboru mocy możliwa jest praca

równoległa zasilaczy. Zdarzają się również sytuacje, gdy przewód jednej linii jest na

tyle długi, że występuje konieczność zastosowania dwóch zasilaczy dla jednej linii.

Wymagana jest wtedy minimalna odległość pomiędzy dwoma zasilaczami 200 m.

Transmisja danych oraz zasilanie poszczególnych elementów odbywa się za

pomocą tych samych przewodów, przesyłana informacja nakłada się zatem na

napięcie zasilające. Podstawowym zagadnieniem technicznym jest więc oddzielenie od

siebie dwóch napięć, stałego zasilającego od zmiennego, będącego zakodowaną

informacją. Budowa modułu komunikacyjnego, bazująca na właściwościach

_________________________________________________________________________44 Bydgoszcz 2006


indukcyjności i pojemności, umożliwia odseparowanie jednego napięcia od drugiego

(tzn. stałe napięcie zasilające odkłada się w pełni na kondensatorze, a informacja

zakodowana pod postacią napięcia zmiennego traktuje pojemność kondensatora jako

małą reaktancję i zamyka obwód uzwojenia pierwotnego transformatora, powodując

indukowanie się napięcia po stronie wtórnej. Transformator pełni rolę filtru

oddzielającego napięcie zmienne od stałego, czyli informację od zasilania.

Zastosowanie przewodu miedzianego jako medium przenoszącego sygnały

wprowadza pewne ograniczenie w postaci maksymalnej odległości pomiędzy

uczestnikami transmisji. Ograniczenia te przedstawia rys. 18.

Rys. 18. Ograniczenia pomiędzy elementami magistralnymi w linii

Standardowy przewód magistralny YCYM 2x2x0,8 (Rys. ) ma rezystancje 72

Ω/km i pojemność 0,12 µ F/km. Dlatego tylko przy odległości do 700 m, jest możliwe

wykrycie kolizji pomiędzy uczestnikami. Spowodowane jest to niską wartością

sygnału. Duża odległość pomiędzy elementami wprowadza także opóźnienie w

przesyłaniu sygnału pomiędzy sensorem i aktorem. Dlatego w praktyce zaleca się

umieszczenie zasilacza po środku linii, tzn. tak aby przewody magistralne rozchodziły

się od niego promieniście. Elementy magistralne oddalone są wtedy od zasilacza max

o 350 m, zaś odległość pomiędzy najdalszymi elementami wynosi nie więcej niż 700

m. Odległości te mierzone są długością przewodów.

_________________________________________________________________________45 Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________46 Bydgoszcz 2006

Rys 19. Przewód magistralny YCYM 2x2x0,8

5. Systemy sterowania

Obecnie, wskutek żywiołowego i powszechnego rozwoju, cyfrowe systemy

automatycznego sterowania wkroczyły do wszelkich dziedzin gospodarki i życia

codziennego. Nieustający rozwój techniczny i ciągły spadek cen sprzętu i

oprogramowania, a z drugiej strony coraz wyższe wymagania dotyczące

funkcjonalności, bezpieczeństwa, niezawodności oraz dążenie do minimalizacji

kosztów eksploatacji, powodują permanentny wzrost zainteresowania technologiami

inteligentnego budynku. Technologie inteligentnego budynku wykorzystują

powszechnie zasady optymalnego sterowania oraz zapewniają współdziałanie wielu

podsystemów, takich jak: ogrzewanie, klimatyzacja, wentylacja, oświetlenie, różne

formy transportu poziomego i pionowego, monitorowanie stanu urządzeń

energetycznych, wykrywanie pożaru, oddymianie, gaszenie pożarów, wykrywanie

włamania, kontrola dostępu i telewizja dozorowa. W podsystemach tych pracują

ogromne ilości różnego rodzaju urządzeń, które produkowane są przez wielu

wytwórców. Zgodnie z podstawową zasadą pracy inteligentnego budynku, czyli

integracją systemów, urządzenia te muszą mieć możliwość wymiany informacji

między sobą. Dlatego też powstała konieczność opracowania standardów

komunikowania się podsystemów i ich urządzeń. Chodzi głównie o to, aby urządzenia

różnych producentów i pracujące na różnych poziomach zarządzania potrafiły

porozumieć się między sobą. Taką możliwość dają nowoczesne, tak zwane otwarte

protokoły komunikacji.


5.1. Zamknięte oraz otwarte systemy sterowania

Spośród aktualnie funkcjonujących systemów automatycznego sterowania w

budynkach inteligentnych można wyodrębnić dwie główne technologie sterowania:

sterowanie otwarte oraz zamknięte. Podstawowe kryterium takiego podziału stanowi

liczba producentów urządzeń wykorzystanych w danym systemie oraz jawność

procesów takich jak transfer danych czy sposób komunikowania się elementów

systemu. Do niedawna rynek instalacji inteligentnego budynku zdominowany był przez

kilku potężnych producentów oferujących swoje autorskie systemy sterowania.

Zamkniętość tych systemów wyrażała się przede wszystkim w ograniczeniu liczby

producentów urządzeń wykorzystywanych w instalacji do jednego lub co najwyżej

kilku współpracujących. Stwarzało to wygodną sytuację dla dużych firm, których

główne źródło dochodów stanowiły usługi serwisowe oraz przyszłościowa rozbudowa

funkcjonalna systemów. Firmy te były żywo zainteresowane utrzymaniem jak

najmniejszej kompatybilności z systemami, urządzeniami i oprogramowaniem innych

producentów. W takiej sytuacji mniejsze firmy, by móc konkurować z potentatami i

przejąć chociaż część rynku systemów sterowania, zostały zmuszone do połączenia

swych sił i utworzenia kumulatywnych systemów. Platformy otwarte powstały

poprzez przyjęcie wspólnych standardów i produkowanie urządzeń oraz

oprogramowania spełniających ustalone standardy. Producenci tych technologii

zrzeszeni są w organizacjach, których główne zadania sprowadzają się do

sprawdzania zgodności elementów systemu z przyjętym standardem i nadawania im

certyfikatów. Stosowanie w całej instalacji tylko certyfikowanych elementów daje

gwarancję, że urządzenia różnych producentów będą ze sobą poprawnie

współpracować.

System automatycznego sterowania można zakwalifikować jako zamknięty lub

otwarty analizując: urządzenia, protokoły komunikacyjne, format i sposób przesyłania

danych oraz oprogramowanie (systemowe, narzędziowe i użytkowe), jakie

zastosowano w danym systemie. W świetle powyższej analizy do systemów

otwartych można zaliczyć systemy o następujących cechach:

Urządzenia wykorzystywane w systemie pochodzą od różnych producentów.

Jest to możliwe dzięki przyjęciu pewnych standardów urządzeń i funkcji oraz

_________________________________________________________________________47 Bydgoszcz 2006


istnieniu wielu producentów podobnych funkcjonalnie urządzeń, spełniających

ustalone standardy. W praktyce oznacza to, że urządzenia wykonawcze

(siłowniki lub silniki) i czujniki z podstawowej warstwy zarządzania obiektem

mogą pochodzić od różnych producentów. Ponadto charakterystyki pracy

czujników mogą być dowolnie konfigurowane przez użytkownika.

Urządzenia komunikują się między sobą przy użyciu jawnego, powszechnie

dostępnego, standardowego protokołu. Stosowane są także standardowe

media komunikacyjne, takie jak skrętka miedziana czy światłowód. • W

systemie stosowane są standardowe techniki transferu danych oraz

standardowe struktury baz danych, np. serwery SQL (Structured Query

Language).

Wykorzystywane oprogramowanie systemowe oraz aplikacje narzędziowe są

powszechnie dostępne i mogą być tworzone przez firmy niezależne od

producenta systemu.

Oprogramowanie stacji operatorskiej BMS (Building Management System) do

zarządzania funkcjami technicznymi lub SMS (Security Management System) do

zarządzania bezpieczeństwem może być wykonane przez inne firmy, niezależnie

od producenta lub dostawcy sprzętu bądź systemu.

Systemy zamknięte z kolei będą charakteryzowały się następującymi cechami:

Każde z urządzeń zastosowanych w systemie musi pochodzić od tego samego

producenta lub co najwyżej od kilku współpracujących firm. Oznacza to, że nie

jest możliwe wykorzystanie w instalacji urządzeń podobnych pod względem

funkcjonalnym, lecz pochodzących od innych wytwórców. Ponadto użytkownik

nie może samodzielnie zmienić ustawionych podczas wdrażania systemu

charakterystyk pracy czujników w podstawowej warstwie zarządzania

obiektem.

Komunikacja pomiędzy urządzeniami odbywa się za pomocą firmowego,

unikatowego i utajnionego protokołu. Często wymagany jest także ściśle

określony typ okablowania do transmisji danych.

_________________________________________________________________________48 Bydgoszcz 2006


Struktury baz danych oraz techniki transferu danych nie są ujawniane i mogą

być przetwarzane wyłącznie przez wyspecjalizowane oprogramowanie

producenta.

Wykorzystywane w systemie oprogramowanie systemowe i narzędziowe jest

tworzone tylko przez producenta i nie jest udostępniane klientowi w ogóle lub

jest udostępniane za bardzo wysoką opłatą.

Oprogramowanie użytkowe systemu może być tworzone jedynie przez

producenta. Najczęściej ma ono postać graficznego interfejsu użytkownika,

wykorzystującego popularny system operacyjny.

5.2. Hierarchiczna struktura systemów sterowania

Pod względem funkcjonalnym zarówno systemy zamknięte jak i otwarte

charakteryzują się najczęściej strukturą hierarchiczną (przykład na rys. 20).

Rys. 20. Schemat struktury hierarchicznej systemu zarządzania

_________________________________________________________________________49 Bydgoszcz 2006


W obrębie takiego układu można wyróżnić następujące poziomy:

• Poziom administracji – obejmuje serwery z bazami danych oraz stacje

operatorskie odpowiadające za prawidłowe działanie systemu, a także realizację

zaprogramowanych funkcji.

• Poziom zarządzania informacją – jest złożony z podobnych elementów i pełni

analogiczne funkcje jak poziom administracji. Oddzielne warstwy administracji i

zarządzania informacją występują tylko w przypadku bardzo dużych systemów,

obejmujących na przykład kilka obiektów budowlanych. Takie rozwiązanie ma

charakter raczej organizacyjny aniżeli funkcjonalny, w związku z czym w mniejszych

instalacjach funkcje obu tych poziomów przejmuje jedna warstwa.

• Poziom automatyzacji – mieści sterowniki sieciowe (kontrolery). Na poziomie

tym istnieje możliwość integracji systemowej oraz integracji sprzętowej poprzez

ogólnie stosowane standardy komunikacji, takie jak np. RS485. W przypadku łączenia

systemów automatyki budynkowej spełniających różne standardy konieczne jest

stosowanie bramek do tłumaczenia protokołów.

• Poziom wykonawczy – składa się z czujników, siłowników, elementów

wejścia/wyjścia, regulatorów DDC (Direct Digital Control).

Różnice w obrębie struktury hierarchicznej pomiędzy systemami otwartymi i

zamkniętymi przejawiają się w możliwościach zastosowania urządzeń, protokołów

komunikacyjnych, oprogramowania, formatu danych oraz sposobie ich przesyłania.

Systemy otwarte na poziomie administracji i zarządzania pozwalają na

wykorzystywanie aplikacji różnych producentów, a używany format danych jest

standardowy i powszechnie dostępny. W przypadku systemów zamkniętych

konieczne jest stosowanie aplikacji konkretnej firmy i utajnionego formatu danych.

Natomiast obie grupy systemów posługują się tymi samymi protokołami

komunikacyjnymi. Najczęściej spotykane to: TCP/IP, NetBEUI oraz SPX/IPX, czyli

protokoły odpowiadające środowisku systemów operacyjnych, w których pracują

poszczególne aplikacje.

Na poziomie automatyzacji i wykonawczym system otwarty charakteryzuje się

znanym protokołem komunikacyjnym. Urządzenia zastosowane do budowy instalacji

pochodzą od różnych producentów. Do zaprogramowania systemu nie są potrzebne

specjalistyczne szkolenia u producenta, wystarcza znajomość zasad działania

_________________________________________________________________________50 Bydgoszcz 2006


systemów otwartych. Natomiast szkielet systemu zamkniętego jest zbudowany na

bazie komponentów danego producenta. Urządzenia w instalacji komunikują się przy

pomocy firmowego, utajnionego protokołu. Programowaniem systemu zajmuje się

tylko wyspecjalizowany serwis, szkolony u producenta.

System można zakwalifikować jako zamknięty lub otwarty tylko wówczas, gdy

na każdym poziomie funkcjonalnym posiada on cechy charakterystyczne dla danego

typu systemu.

Rys. 21 Ilościowy udział urządzeń na poszczególnych poziomach zarządzania w automatyce obiektu (S – sensor, UW – urządzenie wykonawcze)

Jak wynika z powyższej analizy struktury hierarchicznej systemu

automatycznego sterowania w obiekcie budowlanym, różne są udziały ilościowe

sprzętu w poszczególnych jej warstwach. Sytuacja ta ma bezpośredni wpływ na

przewidywaną awaryjność całego rozpatrywanego poziomu zarządzania. Problem ten

zilustrowano graficznie na rys. , gdzie w formie piramidy pokazano ilościowy udział

elementów na poszczególnych poziomach zarządzania dla maksymalnej liczby warstw.

_________________________________________________________________________51 Bydgoszcz 2006


Łatwo zauważyć, że poziom administracji i zarządzania informacją mają tylko po

kilka stacji roboczych. W związku z pełnionymi zadaniami wymagany jest tu

najwyższy poziom bezpieczeństwa. Ponadto, w razie ewentualnej awarii stacji

roboczej, praca systemu nie może być zakłócona, a dane utracone. Często

spotykanym rozwiązaniem, mającym na celu zapobieżenie potencjalnym stratom, jest

stosowanie kilku stacji roboczych oraz nadmiarowych serwerów. Należy tu wyraźnie

oddzielić stację roboczą obsługującą funkcje techniczne obiektu (HVAC, oświetlenie,

energię elektryczną) od stacji roboczej obsługującej funkcje bezpieczeństwa. Takie

rozwiązanie potwierdza sprawdzone w praktyce działanie, w którym za

bezpieczeństwo obiektu odpowiadają inne służby aniżeli za obsługę techniczną.

Pozwala to uniknąć również sytuacji konfliktowych w chwilach zagrożenia, paniki lub

aktów terroru. Niewielka liczba urządzeń oraz prawidłowe zarządzanie siecią i danymi

powodują, że prawdopodobieństwo wystąpienia awarii na tym poziomie jest znikome.

Awarie na poziomie automatyzacji zdarzają się bardzo rzadko. Niemniej jednak

ewentualne uszkodzenie mogłoby spowodować zakłócenie pracy części systemu lub

jednego z podsystemów BMS czy SMS. Można temu zapobiec poprzez zastosowanie

dodatkowych, nadmiarowych sterowników. Rozwiązanie to jest spotykane najczęściej

w przypadku podsystemów bezpieczeństwa. Liczba sterowników sieciowych

występujących na tym poziomie jest kilka kilkakrotnie (3-4 razy) większa niż stacji

operatorskich. Warstwa wykonawcza zbudowana jest z największej liczby

komponentów i jest ich o rząd wielkości więcej aniżeli sterowników sieciowych. Do

większości elementów istnieje swobodny dostęp, co sprawia, że wskaźnik

awaryjności na tym poziomie jest najwyższy. Uszkodzenia spowodowane są

najczęściej nieumiejętną obsługą np. skomplikowanych wyświetlaczy LCD, a także

działaniami celowymi, takimi jak sabotaż, na który najbardziej narażone są czujki

systemu sygnalizacji włamania i napadu. Awaria pojedynczego komponentu nie ma

większego wpływu na pracę reszty systemu, a modułowość elementów umożliwia

szybką i łatwą ich wymianę.

_________________________________________________________________________52 Bydgoszcz 2006


5.3. Porównanie systemów zarządzania

5.3.1. Poziom zarządzania i administracji

W przypadku systemów otwartych istnieje możliwość zastosowania aplikacji

wykonanych przez różne firmy, dzięki czemu ich koszt jest niższy lub porównywalny z

kosztem aplikacji dla systemów zamkniętych (firmowych). Z drugiej strony

pochodzenie aplikacji od różnych producentów może przyczynić się do niepoprawnej

współpracy pomiędzy nimi. Poza tym dla każdego wdrażanego systemu istnieje

konieczność pisania całej aplikacji od nowa, co stwarza duże prawdopodobieństwo

popełnienia błędów, nawet pomimo projektowania obiektowego. Powszechnie znany

standardowy format danych powoduje, że na poziomie zarządzania brak jest

bezpieczeństwa danych i systemu. W celu zabezpieczenia dostępu konieczne jest

stosowanie dodatkowych środków utajniania informacji. Ponadto dla systemów

otwartych nie ma w ogóle lub jest niewiele sterowników gotowych do współpracy z

systemami bezpieczeństwa. Systemy otwarte są niezależne od jednego producenta,

niemniej jednak pozostaje uzależnienie od przyjętego standardu i czasu życia

konkretnej technologii.

Systemy zamknięte, dzięki utajnieniu struktur danych i sposobu ich

przetwarzania, charakteryzują się na poziomie zarządzania i administracji wysokim

poziomem bezpieczeństwa danych oraz całego systemu. Aplikacje wykorzystywane w

systemach są typowe dla danego producenta i niejednokrotnie sprawdzone w innych,

podobnych instalacjach, co daje dużą pewność ich działania, a także poprawnej

współpracy z innymi programami. Wybranie konkretnej firmy jako realizatora systemu

gwarantuje, że następny system będzie obsługiwał poprzedni lub producent zapewni

dostęp do starych zasobów przez określony umową okres. Dla wielu systemów

zamkniętych istnieją gotowe sterowniki umożliwiające współpracę z systemami

technicznymi i bezpieczeństwa innych producentów, a także obsługę systemów

otwartych.

Z drugiej strony klient, decydując się na system zamknięty, staje się

uzależniony od firmy i jej istnienia (w systemie mogą być stosowane aplikacje tylko

konkretnego producenta). Ponadto serwisowania systemu może dokonać jedynie

_________________________________________________________________________53 Bydgoszcz 2006


producent lub wskazany przez niego dostawca. Wszystko to sprawia, że koszt

aplikacji i serwisu może być znacznie wyższy niż w przypadku systemów otwartych.

5.3.2. Poziom automatyzacji i wykonawczy – systemy techniczne

Zalety systemów otwartych wynikają głównie z faktu, iż do instalacji można

podłączyć urządzenie dowolnego producenta, które spełnia przyjęty standard. Istnienie

wielu firm produkujących takie same pod względem funkcjonalnym elementy oraz

dostępność wielu projektantów, instalatorów i serwisantów takich systemów

umożliwiają inwestorowi porównanie umiejętności i cen, a także jakości oferowanych

urządzeń i usług. Dzięki temu klient może wybrać możliwie najlepsze jakościowo

rozwiązanie za rozsądne środki finansowe. Pozwala to na znaczące obniżenie kosztów

w każdej fazie powstawania oraz eksploatacji instalacji. Ponadto bogaty asortyment

urządzeń spełniających dany standard umożliwia wybór najbardziej odpowiedniego

pod względem funkcjonalnym, jak również estetycznym, komponentu.

Niemniej jednak możliwości wyboru w systemach otwartych ograniczone są

poprzez ustalony standard. Ponadto mogą wystąpić problemy przy współpracy

pomiędzy urządzeniami różnych producentów, nawet wtedy, gdy wszystkie elementy

spełniają przyjęty standard. Niebezpieczeństwo niepoprawnej komunikacji

komponentów w znacznym stopniu eliminuje stosowanie w całej instalacji tylko

certyfikowanych urządzeń. Konieczność tworzenia algorytmów pracy systemów od

podstaw wydłuża czas ich wdrażania, a zarazem zmniejsza pewność działania.

Jawność protokołu komunikacyjnego znacznie obniża bezpieczeństwo systemu.

Pozostaje uzależnienie inwestora od czasu życia konkretnej technologii. W przypadku

małych firm istnieje niebezpieczeństwo, że gdy pojawi się nowa technologia, zmienią

one profil produkcji albo przestaną istnieć.

System zamknięty, dzięki niejawnemu protokołowi komunikacyjnemu, zapewnia

znacznie większy poziom bezpieczeństwa niż systemy otwarte. Nawet gdyby

ewentualnemu „intruzowi” udało się przechwycić informacje z sieci, pozostaje mu

konieczność rozszyfrowania, co oznaczają poszczególne komunikaty. Producent

gwarantuje, że następny system będzie obsługiwał poprzedni lub zapewniony zostanie

_________________________________________________________________________54 Bydgoszcz 2006


dostęp do starych zasobów przez określony umową okres. Nawet w przypadku

przejścia firmy na bardziej nowatorską technologię, będzie ona nadal produkowała

elementy do starych systemów. Ponadto istnieją już gotowe i przetestowane

algorytmy pracy, dostosowane do konkretnych warunków w obiekcie, dzięki czemu

system jest wdrażany znacznie sprawniej i szybciej niż systemy otwarte. Kolejną

zaletą systemów zamkniętych jest łatwy serwis. Jedna odpowiednio wyszkolona

przez producenta osoba może być serwisantem całego systemu, co znacznie skraca

czas obsługi.

Użytkownik systemu zamkniętego, wybierając konkretną firmę, staje się przez

wiele lat użytkowania obiektu uzależniony od jej istnienia oraz od producenta i

dostawcy systemu. Wszelkie zmiany w instalacji, wprowadzane na życzenie klienta

podczas wdrażania czy eksploatowania systemu, mogą być wykonywane jedynie

przez producenta lub jego przedstawicieli. Ponadto elementy mogą być wymieniane

tylko na takie same bądź podobne funkcjonalnie, ale pochodzące od tego samego

producenta, gdyż urządzenia innych firm najprawdopodobniej nie będą kompatybilne z

systemem. Poza tym, próbując wymienić urządzenie na urządzenie innego producenta,

użytkownik ryzykuje utratę gwarancji. Brak możliwości zmiany dostawcy usług

przyczynia się do wzrostu kosztów modernizacji i eksploatacji systemu ze względu na

drogie części zamienne.

5.3.3. Poziom automatyzacji i wykonawczy – systemy bezpieczeństwa

Odrębną kwestię stanowią podsystemy bezpieczeństwa: SSP, SSWN, STVD,

SKD. Realizowane są jako systemy zamknięte, ze względu na większą pewność

działania i odporność na próby forsowania w porównaniu z systemami otwartymi.

Szkielet systemów jest wykonany przy użyciu elementów jednego producenta. Często

spotykanym rozwiązaniem jest wprowadzenie do systemu danej firmy podsystemu

bezpieczeństwa innego producenta i zintegrowanie go na poziomie stacji

zarządzającej. Podsystemy takie należy zakwalifikować do odpowiedniej klasy

bezpieczeństwa. Większość systemów firmowych umożliwia bowiem podłączenie

czujek do SSWN i czytników o odpowiednim standardzie transmisji do SKD _________________________________________________________________________55

Bydgoszcz 2006


dowolnego producenta, przy czym należy zwracać uwagę na zgodność klas

bezpieczeństwa łączonych elementów.

Dla przypadku otwartych systemów sterowania nie istnieją gotowe realizacje

podsystemów bezpieczeństwa, a w razie ewentualnej próby budowy takiego

podsystemu jako systemu otwartego konieczne będzie dokonanie jego certyfikacji.

Podsystemy zaliczane do tzw. systemów ochrony życia (system sygnalizacji

pożarowej, system oddymiania oraz dźwiękowy system ostrzegania), ze względu na

uregulowania prawne, mogą być realizowane wyłącznie jako systemy zamknięte.

6. Inteligentne systemy instalacyjne

6.1. EIB

System instabus EIB jest inteligentnym, zdecentralizowanym systemem

sterowania, służącym do załączania, sterowania, regulacji i nadzoru urządzeń

technicznych znajdujących się w budynku. Jego głównym zadaniem jest integracja

instalacji, które w klasycznym wykonaniu pracują jako odrębne.

6.1.1. Topologia systemu

Najmniejszą jednostką systemu EIB jest linia do której można dołączyć do 64

elementów magistralnych (sensorów lub aktorów). Poszczególne linie za pomocą

elementów sprzęgających (sprzęgła liniowe – LK ) mogą zostać przyłączone do linii

głównej tworzącej tzw. obszar. Taki obszar przedstawia rys. 21.

_________________________________________________________________________56 Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________57 Bydgoszcz 2006

Rys. 21. Obszar systemu EIB

W jednym obszarze może pracować maksymalnie 12 linii. Dalszą możliwość

rozbudowy dają sprzęgła obszarowe ( BK ), spinające do 15 obszarów w jeden

system. Uzyskujemy w ten sposób strukturę systemu pozwalającą na podłączenie

ponad 14000 elementów magistralnych. Taki podział przedstawia rys. 22.


_________________________________________________________________________58 Bydgoszcz 2006

Rys. 22 Struktura systemu EIB

W tak stworzonej sieci, każdy element ma swój własny jednoznacznie

określony adres fizyczny pozwalający na jego szybką identyfikację. Struktura pomimo

swojej wielkości zachowuje jednak logiczną całość i przejrzystość.

Komunikacja odbywa się w obrębie jednej linii, sensory nadają telegramy

zgodnie z zasadą losowego dostępu do magistrali, które rozchodzą się po całej linii.

Aktory, dla których przeznaczone są informacje odbierają je i potwierdzają nadawcy

prawidłowe przyjęcie telegramu. Inni użytkownicy, dla których telegram nie jest

przeznaczony ignorują go. Sprzęgła liniowe i obszarowe zapobiegają rozprzestrzenianiu

się informacji po całym systemie. Poza tym pełnią one rolę filtrów i wzmacniaczy. W

momencie uruchomienia systemu, w sprzęgle zapisywana jest tablica filtracyjna

określająca, które telegramy należy wzmocnić i przekazać dalej, a które wytłumić.

Przepływ informacji i filtracja są możliwe w obie strony.


6.1.2. Adresowanie

W systemie Instabus EIB istnieją dwa typy adresów: fizyczny i grupowy.

Pierwszy z nich ma określić miejsce konkretnego elementu w strukturze systemu.

Drugi z nich przyporządkowuje dany element do funkcji, jakie powinien spełniać i

zaszeregowuje go do grupy urządzeń, z którymi powinien współpracować. Oba adresy

pomimo podobnej notacji są właściwie interpretowane przez program narzędziowy

ETS2, który jest wspólną płaszczyzną dla wszystkich aparatów Instabus EIB. Adres

fizyczny jest niepowtarzalnym numerem, przypisywanym każdemu elementowi w celu

jednoznacznego określenia odbiorcy telegramu. Numery nadaje się według

określonego schematu tak jak na rys. 23.

Rys. 23. Adres fizyczny

Powyższy schemat opisuje się literami O.L.E, gdzie

O – nr obszaru,

L – nr linii,

E – nr elementu.

Poszczególne parametry przybierają następujące wartości :

O (od 0 do 15, ale nr 0 przeznaczony jest dla elementów umieszczonych na

linii obszarowej)

L (od 0 do 15, ale nr 0 przeznaczony jest dla elementów umieszczonych na

linii głównej)

E (od 1 do 255)

_________________________________________________________________________59 Bydgoszcz 2006


W adresie fizycznym zapisana jest informacja o elemencie (zostaje mu nadany

numer porządkowy), jeżeli struktura jest rozbudowana numer porządkowy przypisuje

się również liniom i obszarom. Ułatwia to programowanie modułów oraz usprawnia

serwis. Adres grupowy jest dodatkowym adresem mającym na celu określenie grup

urządzeń wspólnie działających (np. wszystkich żaluzji w danym pomieszczeniu).

Sposób zapisu adresu grupowego jest podobny do adresu fizycznego (rys.24).

Rys. 24. Adres grupowy

Opisuje się go literami G.Ś.P, gdzie

G - oznacza grupę główną,

Ś - grupę pośrednią,

P - podgrupę.

Dopuszczalne są wartości :

G (od 0 do 15)

Ś (od 0 do 7)

P (od 0 do 255)

Dzięki tym oznaczeniom można wyróżnić poszczególne rozkazy w obiekcie (np.

G to garaż , Ś to ogrzewanie a P to zmiana zadanej temperatury poprzez regulację

poszczególnymi grzejnikami).

_________________________________________________________________________60 Bydgoszcz 2006


6.1.3. Budowa i sposób przesyłu telegramu

Wymiana informacji pomiędzy elementami systemu odbywa się za pomocą

telegramów o ściśle określonej budowie. W chwili wystąpienia zdarzenia np.

zadziałania czujnika, element magistralny (sensor) próbuje wysłać telegram na

magistralę. Po chwili czasu t1 równej 50 bitów następuje wysłanie telegramu o ile

magistrala jest wolna. Po wysłaniu informacji, sensor odczekuje czas t2 równy 13

bitów w celu sprawdzenia poprawności transmisji. Wszyscy uczestnicy transmisji

wysyłają telegram potwierdzający poprawność transmisji. Cała ta operacja wraz z

czasami oczekiwania trwa od 20 do 40 ms.

Telegramy składają się z trzech podstawowych części czyli nagłówka rdzenia

oraz części kontrolnej. Nagłówek tworzy część sterującą, adres nadawcy i odbiorcy,

licznik kontroli przejścia oraz część informującą o długości informacji użytecznej.

Podział ten przedstawia rys. 25.

Rys. 25 Budowa telegramu

W systemie EIB zastosowano telegramy długie i o zmiennej długości, a ich

maksymalna długość może wynosić 184 bity. W celu zapewnienia synchronizacji

zegarów nadajnika i odbiornika podczas transmisji szeregowej asynchronicznej,

telegram jest dzielony na pakiety (ramki) po osiem bitów. Każdy pakiet posiada bit

startu, bity danych, część kontrolną (bit parzystości) oraz bit stopu. Razem z danymi

długość jednej ramki wynosi 11 bitów. Telegram w zależności od przesyłanych

_________________________________________________________________________61 Bydgoszcz 2006


informacji zawiera od 8 do 23 ramek. Razem z bitami sterującymi i kontrolnymi

zawiera maksymalnie 253 bity. Pole sterujące zawiera priorytet przesyłu telegramu,

który może przybierać cztery wartości. Priorytet najwyższy posiadają telegramy

funkcji systemowych, następnie funkcji alarmowych oraz sterowania ręcznego.

Najniższy priorytet posiada telegram funkcji sterowania automatycznego. Ponadto w

polu sterującym zawarty jest także bit powtórzeń określany przez uczestnika, który

wykonał rozkaz, czy ma ten rozkaz powtórzyć. Adres nadawcy zawiera adres fizyczny

sensora nadającego telegram. Jest on potrzebny dla aktora przyjmującego polecenie,

w celu wysłania potwierdzenia odbioru polecenia oraz do określenia nadawcy

telegramu. Adres odbiorcy wyznacza miejsce dostarczenia informacji. Różni się on od

adresu nadawcy tym, że posiada o jeden bit więcej. Bit ten określa czy adres

docelowy jest adresem fizycznym czy grupowym. Adres grupowy składa się z 15

bitów, o jeden bit mniej niż adres fizyczny. Z tego powodu w adresie logicznym na

najbardziej znaczącym miejscu ustawiony jest bit 0.

6.1.4. Urządzenia magistralne

Urządzenie magistralne składa się z trzech podstawowych elementów: portu

magistralnego, elementu końcowego i programu aplikacyjnego. Urządzenie

magistralne może funkcjonować dopiero po wgraniu programu aplikacyjnego.

Port magistralny i element końcowy mogą znajdować się w jednej obudowie lub

występować jako osobne aparaty. Jeżeli występują osobno to łączy sieje ze sobą przy

pomocy 10-pinowego standardowego interfejsu aplikacyjnego (Phisical External

Interface) – łącza adaptacyjnego służącego do wymiany informacji między elementami

(5 pinów ) i do zasilania elementu końcowego (2 piny) . Poprzez jeden ze styków

złącza, port magistralny rozpoznaje rodzaj podłączonego do niego elementu

końcowego. Port magistralny i urządzenie końcowe powinny być wykonane przez

tego samego producenta. Porty magistralne od różnych producentów nie różnią się

pod względem elektrycznym i informatycznym, ale pod względem mechanicznym

pasują tylko do urządzeń końcowych swojego producenta. W czasie wgrywania

programu aplikacyjnego kod producenta jest sprawdzany z kodem programu _________________________________________________________________________62

Bydgoszcz 2006


aplikacyjnego. Jeżeli program aplikacyjny stwierdzi, że wgrywany jest do

nieodpowiedniego urządzenia to wprawdzie da się wgrać, ale zatrzymana zostanie

praca procesora. Port magistralny odbiera telegramy z magistrali, dekoduje je i steruje

elementem końcowym oraz koduje i wysyła w postaci telegramu informacje, które

otrzymuje z elementu końcowego. Port magistralny składa się z dwóch części z

nadajnika - odbiornika, czyli modułu komunikacyjnego i układu kontrolnego –

kontrolera. Moduł komunikacyjny spełnia następujące funkcje:

wysyłanie i odbieranie danych logicznych oraz kierowanie transmisja i odbiorem,

oddzielanie lub nakładanie zakodowanej informację na stałe napięcie zasilające,

wytwarzanie napięć stabilizowanych 5V i 24 V do zasilania układu kontrolnego i

elementu końcowego,

ochrona przed zmianą polaryzacji,

inicjowanie zabezpieczenia danych jeśli napięcie magistrali spadnie poniżej 18V,

uruchomienie resetu procesora jeśli jego napięcie spadnie poniżej 4,5 V,

sprawdzanie poprawności przesyłu telegramów.

Podstawową częścią kontrolera jest mikroprocesor mający do dyspozycji trzy

typy pamięci:

⇒ ROM - niezmienna pamięć tylko do odczytu, zawierająca zapisane przez

producenta oprogramowanie systemowe dotyczące specyficznych własności

portu,

⇒ RAM - pamięć zmienna zawierająca podczas pracy urządzenia chwilowe wartości

systemu i aplikacji, które są tracone po odłączeniu urządzenia od magistrali, jeśli

nie zostaną zachowane w pamięci EPROM,

⇒ EPROM - pamięć elektrycznie zapisywana i kasowana do wprowadzania

parametrów i funkcji na etapie projektowania, zawierająca program aplikacyjny,

adres fizyczny i adresy grupowe ładowane do urządzenia przez program ETS.

Urządzenie magistralne potrzebuje do pracy napięcia minimum 21V i pobiera z

magistrali 150mW mocy. Niektóre urządzenia wymagające np. zasilania diod obciążają

magistralę mocą 200mW. Jeżeli urządzenie wymaga więcej niż 200mW to trzeba je

dodatkowo zasilić z innego źródła. Ze względu na rodzaj obudowy urządzenia

magistralne możemy podzielić na:

_________________________________________________________________________63 Bydgoszcz 2006


podtynkowe, przeznaczone do montażu w podtynkowych puszkach

elektroinstalacyjnych aparatowych 60mm i rozdzielczych,

natynkowe, nie mające zunifikownej budowy ; cechą wspólną jest wbudowany

port magistralny,

do montażu na szynie profilowej 35mm mocowane na czterościeżkowei płytce

drukowanej, którą wkleja się na szynę przy pomocy styków umieszczonych z tyłu

aparatu,

do montażu na szynie profilowej i łączone z magistralą przez szybkozłączki,

do wbudowania w aparaty świetlówkowe,

do szybkiego montażu mocowane w sufitach podwieszanych i charakteryzujące

się mechanicznie kodowanym systemem połączeń, w którym każdy aparat

posiada odpowiednie gniazda wejściowe i wyjściowe, a połączenie może

odbywać się tylko za pomocą odpowiednich przewodów z wtyczkami, co skraca

czas wykonania instalacji i eliminuje błędy,

urządzenia do montażu w kanałach elektroinstalacyjnych.

Obecnie element magistralny (BCU - Bus Coupling Unit) jest najbardziej

kompletnym urządzeniem dostępu do magistrali (BAU). Ma ono dostęp do medium, ze

szkieletu (firmware) systemu operacyjnego EIB, posiada zasoby dla aplikacji (CPU,

RAM, EEPROM) i pełne interfejsy: zewnętrzny fizyczny (PEI - Physical External

Interface) oraz zewnętrzny interfejs wiadomości (EMI - External Message Interface).

Element magistralny (BCU) jest umieszczony w kompaktowej, ekranowanej, gotowej

do instalacji obudowie. Kształt elementu magistralnego dopasowywany jest do

wymogów konkretnej instalacji. Porty magistralne (BCU), odpowiednie dla każdej

aplikacji, dostępne są dla wszystkich mediów wykorzystywanych w systemie EIB.

6.1.5. Dane techniczne magistrali instabus EIB

Transmisję informacji oraz zasilanie poprzez przewód magistralny charakteryzują

następujące dane:

⇒ Zasilanie 24V DC-SELV , max 320/640 mA,

_________________________________________________________________________64 Bydgoszcz 2006


⇒ Niewielki pobór prądu urządzeń magistralnych do 10 mA,

⇒ Dowolna topologia magistrali, nie jest wymagana rezystancja końcowa,

⇒ Długość przewodów 350 m. na linię (w przypadku jednego zasilacza),

⇒ Prędkość transmisji 9,6 kbit/sec,

⇒ Transmisja szeregowa asynchroniczna, wysoka odporność na zakłócenia,

⇒ Zdecentralizowany dostęp do magistrali CSMA/CA dla dużej przepustowości,

⇒ 64 fizycznych połączeń/adresów na linię,

⇒ 12 linii na obszar,

⇒ 15 obszarów,

_________________________________________________________________________65

6.1.6. Oprogramowanie

Do programowania systemu instabus EIB wykorzystywany jest ETS (ang. EIB

Tool Software), który jest szeroko stosowany wśród wszystkich producentów

instalacji „inteligentnego domu”. ETS służy do projektowania, uruchamiania i

testowania instalacji EIB.

Z formalnego punktu widzenia uruchomienie instalacji magistralnej polega na

przesłaniu odpowiednich telegramów programujących pamięci EEROM w elementach

magistralnych. Nie jest istotne w tym przypadku, w którym miejscu budynku aparaty

się znajdują. Ważne jest natomiast zdefiniowanie takiego elementu przez podanie jego

adresu fizycznego (który określa jego położenie w sieci, nr strefy, nr linii i nr elementu

w linii), adresów grupowych (określa funkcję jaką dany uczestnik sieci ma

wykonywać) i podanie odpowiednich parametrów niezbędnych dla poprawnej pracy

aparatu i współpracy z magistrala. Opracowanie projektu polega na łączeniu wielu

pojedynczych urządzeń w jedną funkcjonalną całość połączoną adresami grupowymi.

Pakiet programowy ETS jest zbudowany w oparciu o środowisko komponentów do

projektowania komputerowego w środowisku Windows, zwane EIB Tool Environment

(ETE). Ten zbiór interfejsów programowania aplikacji (API - Application Programming

Interface) tworzy część standardu EIB. Standard EIB nie jest ograniczony do żadnego

modelu czy procesora o określonej architekturze. Ogromna ilość dostępnych narzędzi

takich jak assamblery, kompilatory i emulatory, zarówno shareware jak i

Bydgoszcz 2006


pełnowartościowych środowisk programistycznych, może być wykorzystana w

dowolnej implementacji. Niektórzy dostawcy systemu EIB oferują zintegrowane

środowiska projektowe, które umożliwiają tworzenie aplikacji w języku ANSI C (wraz

z ich debugowaniem) oraz są wyposażone w dedykowaną dla standardu EIB

infrastrukturę programową.

Z kolei ETS Developer Edition udostępnia mechanizmy niezbędne do

bezproblemowego importu do ETE wyników programowania tworzonego powyższymi

narzędziami. Projektant rozwiązań EIB może uzyskać dostęp do sieci EIB za

pośrednictwem standardowych urządzeń dostępu do magistrali EIB - BAU z różnymi

poziomami integracji (skalowalność). Może też zdecydować się na niezależną, ale

kompatybilną z EIB implementację dla innego, dowolnego układu

mikroprocesorowego.

Każdy producent aparatury dołącza do swoich elementów bezpłatną bazę

danych do programu ETS, która jest niezbędna podczas projektowania. Zawiera ona

numery katalogowe elementów wraz z ich opisem, parametrami oraz programami

obsługi w różnych opcjach. ETS został opracowany przez DELTA Industrie Informatik

GmbH na zlecenie EIBA, która zajmuje się dystrybucją i rozpowszechnianiem go wśród

zainteresowanych. Program może być zainstalowany na każdym komputerze, którego

minimalne parametry to system Windows 3.11, procesor 486 i 8 MB RAM-u. Obecnie

ETS jest standardowo dostępny w języku angielskim i niemieckim. Istnieją również

wersje opracowane w innych językach m.in. włoskim, hiszpańskim, portugalskim,

szwedzkim, francuskim i duńskim, a w przygotowaniu jest wersja w języku polskim.

Tworzenie projektu polega na opracowaniu struktury drzewiastej całego budynku z

rozbiciem na piętra, pokoje i poszczególne elementy magistralne, przygotowaniu

adresów fizycznych i grup adresowych, a następnie wgraniu programu do elementów

w celu sterowania budynkiem.

Rys. 26. Widok głównego okna programu

_________________________________________________________________________66

Bydgoszcz 2006


⇒ Ustawienia (ang. Settings) – podstawowa konfiguracja programu dotycząca np.

wyboru języka baz danych i samego programu (standardowo niemiecki, angielski),

ustawień haseł, drukarek, filtru producentów urządzeń, maksymalnej ilości linii czy

urządzeń w projekcie, a także wskazania portu w komputerze do komunikacji z

magistralą.

⇒ Tworzenie projektów (ang. Project Design) polega na opracowaniu struktury

drzewiastej całego budynku z rozbiciem na piętra, pokoje i poszczególne elementy

magistralne metodą „przeciągnij i upuść”.

Rys. 27. Widok struktury budynku w projekcie wraz z metodą „przeciągnij i upuść”

Po przeciągnięciu ikony urządzenia do miejsca docelowego (np. pokoju), włącza

się specjalna wyszukiwarka elementów. Trzeba wtedy podać producenta, rodzinę, typ

produktu lub numer katalogowy urządzenia.

Rys. 28. Wyszukiwarka elementów

_________________________________________________________________________67 Bydgoszcz 2006


Gdy wyszukiwarka znajdzie potrzebny nam element, należy go wstawić do

projektu, a program automatycznie nada mu adres fizyczny. Należy później

dostosować właściwości i parametry urządzenia do naszych potrzeb (np. czy włącznik

ma zapalać światło czy je ściemniać). Po znalezieniu wszystkich urządzeń trzeba

przygotować grupy adresowe, czyli sposób współdziałania elementów magistralnych.

Po wciśnięciu ikony pojawia się nowe okno, w którym tworzymy strukturę

drzewiastą rozkazów (grup adresowych). Następnie w widoku budowlanym należy

zaznaczyć opcję „Show Objects”, po czym zostaną wyświetlone obiekty

komunikacyjne poszczególnych urządzeń w systemie. Obiekty komunikacyjne jednego

urządzenia łączymy z obiektami komunikacyjnymi innego urządzenia metodą

„przeciągnij i upuść” przesuwając je do stworzonej poprzednio przez nas grupy

rozkazów.

Rys. 29. Łączenie obiektów komunikacyjnych z grupami adresowymi

Na rysunku powyżej połączono obiekty komunikacyjne włącznika i ściemniacza,

czyli umożliwiono sterowanie natężeniem oświetlenia poprzez lewy przycisk

włącznika. Podobnie trzeba postąpić ze wszystkimi urządzeniami i grupami

_________________________________________________________________________68 Bydgoszcz 2006


adresowymi w projekcie. Pamiętać trzeba jedynie o tym, że trzeba łączyć obiekty

komunikacyjne o tym samym charakterze (np. czterobitowe).

Uruchamianie i testowanie (ang. Commissioning/Test) służy do

zaprogramowania instalacji poprzez wgranie do urządzeń ich adresów

fizycznych i grupowych oraz odpowiednich programów aplikacyjnych. Gotową

instalację można później przetestować i sprawdzić czy działa prawidłowo.

Każde urządzenie należy zaprogramować poprzez wciśnięcie ikony , a

podczas nadawania adresu fizycznego danemu urządzeniu należy wcisnąć

mikroprzełącznik na tym elemencie w celu jego identyfikacji w systemie.

Rys. 30. Wgrywanie adresu fizycznego i aplikacji do urządzenia

Administrowanie projektami (ang. Project Administration) służy do

importowania i eksportowania różnych projektów oraz w razie potrzeby na

łączeniu lub dzieleniu tych projektów w celu większej przejrzystości.

Administrowanie produktami (ang. Produkt Administration) polega na ładowaniu

do programu baz danych różnych producentów i przeglądaniu ich zawartości w

celu sprawdzenia, jakie elementy są dostępne w ofercie danego producenta.

_________________________________________________________________________69 Bydgoszcz 2006


Konwersja (ang. Conversion) umożliwia dostosowanie projektów i produktów z

ETS1 do standardu ETS2.

6.2. Powernet Odmianą systemu EIB jest Powernet. Pozwala on na funkcjonowanie systemu

zgodnego z EIB w budynkach, w których jest już ułożona instalacja elektryczna.

Elementy systemu komunikują się poprzez istniejącą w domu sieć elektryczną (230V).

Nie jest zatem wymagane dodatkowe okablowanie. Urządzenia wkładamy po prostu

do gniazdka elektrycznego lub montujemy na szynie DIN (takiej jak przy

bezpiecznikach). Rozbudowa systemu sprowadza się do wciśnięcia kolejnego

odbiornika do gniazdka. Technologia ta znacznie zmniejsza koszty i uciążliwość

instalacji. Takie podejście stanowi wiec dobre rozwiązanie nie tylko dla osób

budujących nowy dom, ale także dla tych, którzy chcą niewielkim kosztem

zaadoptować istniejący już dom do nowoczesnych technologii. Montaż komponentów

EIB możliwy jest nawet w trakcie użytkowania instalacji, co jest olbrzymią zaletą

zarówno dla lokatorów mieszkań jak i dla właścicieli i użytkowników biur, hoteli,

budynków użyteczności publicznej.

Aby zapewnić niezawodną transmisję danych po linii zasilającej zastosowano

całkowicie nową procedurę komunikacji (całkowicie nowy protokół komunikacji w

warstwie fizycznej). Gwarantuje ona dużą pewność transmisji we wszystkich

typowych dla linii zasilających warunkach.

Wszystkie komponenty systemu EIB Powernet komunikują się między sobą za

pośrednictwem istniejącej sieci zasilającej 230/400 V. Polecenia wysyłane są w

dowolne miejsce w sieci. W przypadku odebrania rozkazu następuje potwierdzenie

odbioru. Urządzenia do montażu natynkowego i podsufitowego posiadają dodatkowe

wejścia umożliwiające ich lokalne sterowanie przy użyciu konwencjonalnych

przycisków.

System EIB Powernet wykorzystujący do transmisji sieć zasilającą wybieramy

wtedy, gdy chcemy uniknąć prac instalacyjnych i mamy już do dyspozycji

konwencjonalną instalację. Nieinwazyjny montaż sensorów jest sprawą łatwą -

_________________________________________________________________________70 Bydgoszcz 2006


wkładamy je do istniejących puszek w miejsce wyłączników lub gniazd. W przypadku

aktorów w miejscu montażu (np. przy lampie lub w rozdzielnicy) musimy przerwać

linię zasilającą. Dlatego naturalnym miejscem dla elementów wykonawczych w

systemie Powernet EIB wydaje się puszka w której ta linia już wcześniej była

przerywana. Zestaw narzędzi potrzebnych do instalacji i uruchomienia kompletnego

systemu sterowania ogranicza się wtedy do śrubokrętu i komputera.

6.2.1. Ograniczenia zastosowania systemu Powernet

Niezależnie od funkcji realizowanych przez dany system możemy poruszać się

zawsze w ograniczonym przestrzennie obszarze. Może to być:

⇒ Wydzielona instalacja za licznikiem w domach jednorodzinnych lub

mieszkaniach

⇒ Instalacje w obiektach przemysłowych lub administracyjnych

Należy uważać na urządzenia będące potencjalnym źródłem zakłóceń, takie jak:

Prostowniki

Telefony bezprzewodowe

Elektroniczne transformatory

Elektroniczne zapłonniki

Używanie powyższych urządzeń nie wyklucza prawidłowego działania systemu

Powernet EIB. Doświadczenia praktyczne pokazują, że zakłócenia emitowane przez

transformatory i zapłonniki silnie zależą od prawidłowej ich instalacji.

Nie należy stosować transmisji po linii zasilającej w przypadkach:

⇒ Sieci w obiektach przemysłowych z podłączonymi silnikami dużej mocy,

dźwigami, automatami spawalniczymi bez układów kompensujących

zakłócenia

⇒ Sieci nie spełniających wymaganych parametrów: ; 10% 230 ±V 1% 50 ±Hz

⇒ Linii transmisyjnych przechodzących przez transformatory

⇒ Sieci już wykorzystywanych przez inne systemy transmisji w paśmie 95-125

kHz

_________________________________________________________________________71 Bydgoszcz 2006


⇒ Monitorowania i kontroli urządzeń związanych z zapewnieniem

bezpieczeństwa np. systemów podtrzymujących lub ratujących życie w

szpitalach, systemów przeciwpożarowych

6.3. LonWorks

LonWorks jest nową technologią, której początek dała firma Echelon

Corporation we współpracy z Motorolą i Toshibą. System zaprojektowany w celu

dostarczenia platformy do realizacji nowoczesnych systemów o rozproszonej

inteligencji służących celom pomiarowo-kontrolnym rozrósł się na inne obszary

techniki. Poprzez sterowanie procesami produkcyjnymi, przesyłanie danych w

obiektach rozległych przeniósł się do automatyki budynkowej. Początkowo zdobył

rynek amerykański jako doskonały system BMS (Building Management System), teraz

następuje jego ekspansja na rynek europejski.

LonWorks składa się z niezależnych urządzeń zwanych węzłami, które posiadają

zdolność komunikowania się ze sobą po wspólnym medium. Podstawowa jednostka -

węzeł może być czujnikiem, przetwornikiem pomiarowym, kontrolerem, prostym

przełącznikiem, elementem wykonawczym, klasycznym komputerem obrabiającym

dane lub innym dowolnym urządzeniem. Sercem każdego węzła w sieci LonWorks jest

Neuron Chip - mikroprocesorowy układ scalony realizujący wszystkie potrzebne

zadania dotyczące komunikacji z otoczeniem, a ponadto posiadający zdolność

realizacji programu użytkowego. Neuron Chip zawiera kompletną trwale zapisaną

implementację protokołu sieciowego LonTalk. Posiada on również funkcje klasycznego

mikrokontrolera pozwalające na wykonanie w oparciu o niego dowolnego urządzenia

jednoprocesorowego. Przesyłanie informacji między węzłami może odbywać się z

wykorzystaniem typowego kabla (skrętka dwużyłowa), kabla światłowodowego, sieci

energetycznej, drogą radiową lub światłowodem.

LonWorks posiada dobrze zdefiniowany sposób przesyłania komunikatów -

całość oprogramowania sieciowego jest dostarczana przez producenta LonWorks i

projektant urządzenia nie ma możliwości dokonywania w nim zmian. Jest to więc

gwarancja zgodności protokołów komunikacji wszystkich przyrządów opartych na _________________________________________________________________________72

Bydgoszcz 2006


Neuron Chipach. Pełna zgodność pomiędzy urządzeniami pracującymi w sieci wymaga

jeszcze określenia formatów danych (zmiennych sieciowych) przesyłanych pomiędzy

węzłami. Dla jej utrzymania zostały opracowane modele obiektów pozwalające na

stworzenie standardowego interfejsu przyrządu. Modele obiektów specyfikują formaty

przesyłania typowych danych np. pomiarowych. Zgodność wyrobu z modelem jest

sprawdzana przez specjalnie do tego powołaną organizację LonMark.

Szeroka gama zalet systemu LonWorks sprawiła, że stosowanie tej sieci stało

się standardowym rozwiązaniem w wielu różnorodnych systemach. Sposób

komunikacji opiera się na zasadzie peer-to-peer co przy otwartości i podatności na

modyfikacje jest przesłanką dla wykorzystania LonWorks w przemyśle. Niski koszt

instalacyjny oraz duża liczba dostępnych modułów LonWorks spowodowała, że jest

on chętnie stosowany w rozwiązaniach Inteligentnego Budynku.

Początkowy nakład to tylko wykonanie okablowania, potem inteligencja

systemu może rosnąć: sterowanie oświetleniem, zarządzanie zużyciem energii,

ruchem wind, system alarmowy, przeciwpożarowy, kontrola dostępu. LonWorks

został uznany przez ANSI jako standard w zakresie automatyzacji budynków. Łatwość

instalacji i konserwacji sieci (wszystkie czujniki podłączone są do jednego przewodu)

faworyzuje to rozwiązanie w instalacjach monitorujących i rejestrujących dane

pomiarowe. Użytkownik ma możliwość dowolnego kształtowania swojej sieci:

wprowadzania zmian, rozbudowy o nowe moduły, wybierania dogodnych mu

czujników od dowolnego producenta.

Rys. 31. Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne instalacji konwencjonalnej i inteligentnej.

_________________________________________________________________________73

Bydgoszcz 2006


Jeśli porównamy nakłady inwestycyjne przy zastosowaniu sieci LonWorks i

instalacji tradycyjnej, zauważymy że w wykonaniu podstawowym sieć LonWorks jest

droższa od konwencjonalnej. W miarę wzrostu wymagań, jakie stawiamy obiektowi

następuje zmiana na korzyść nowoczesnej instalacji inteligentnej. Porównanie kosztów

jest przedstawione na rys. 31.

6.3.1. Istota działania.

System LonWorks jest inteligentnym systemem automatyzacji służącym do

obsługi urządzeń elektrycznych. Dzięki jego zastosowaniu możliwa jest integracja w

jeden spójny system oświetlenia, ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji, sterowania

bramami, systemu kontroli dostępu i alarmowego działających dotychczas jako

niezależne.

Jak wspomniano wcześniej, system LonWorks komunikuje się za pomocą

protokołu sieciowego LonTalk. Protokół ten został zbudowany w oparciu o model

odniesienia OSI. Firmware i hardware Neuron Chipa zawiera realizację warstw

odpowiadających za rozwiązywanie konfliktów dostępu do wspólnej magistrali,

adresowanie i dostarczanie przesyłek sieciowych, zabezpieczenie transmisji,

formatowanie danych przesyłanych przez sieć, autoryzację węzłów, zapewnienie

maksymalnej przepustowości łączy. Implementacja tych części protokołu jest

kompletna i dostarczana razem z Neuron Chipami, co gwarantuje zgodność w

komunikacji pomiędzy różnymi urządzeniami nawet pochodzącymi od różnych

producentów.

Do najniższej - fizycznej - warstwy LonTalk można zaliczyć definicję medium

oraz połączenia samego Neuron Chipa z medium komunikacyjnym. Popularnym

medium wykorzystywanym w sieciach LonWorks jest skrętka z możliwością

przesyłania danych przy prędkości 78 kb/s albo 1.25 Mb/s, do której przyłączony

zostaje Neuron Chip przy pomocy transceivera - urządzenia dopasowującego do linii i

zapewniającego izolację galwaniczną. Inne media używane w LonWorks to: kabel

koncentryczny, sieć energetyczna, światłowód albo połączenie radiowe. LonTalk jest

rozbudowanym protokołem pozwalającym na łączenie tysięcy węzłów we wspólną _________________________________________________________________________74

Bydgoszcz 2006


sieć, przy czym topologia nie jest z góry narzucona. Istnieje możliwość połączenia

podsieci pracujących na takich samych bądź różnych mediach przy pomocy węzłów

sieci opartych o routery. Najwyższa - aplikacyjna - warstwa LonTalk definiowana jest

przez projektanta węzła sieci. Neuron Chip, z punktu widzenia programisty, jest

zwykłym mikroprocesorem, w którym interfejs sieci realizowany jest poprzez lokacje

pamięci zwane zmiennymi sieciowymi, za pomocą których program dokonuje

wymiany danych z innymi węzłami. Standardowym rozwiązaniem jest zdefiniowanie

w jednym węźle (na przykład termometrze) zmiennej wyjściowej - (tu temperatura), w

drugim zaś (na przykład kontrolerze pieca) zmiennej wejściowej o identycznym typie

(czyli temperatura). Praca pierwszego węzła polega na cyklicznym wysyłaniu danych -

komunikatów (wysyłamy co 3 sek. wartość temperatury), które węzeł drugi otrzymuje

w postaci wartości swojej zmiennej wejściowej. Reakcją drugiego węzła na

otrzymanie nowej danej jest wykonanie procedury obsługi zdarzenia

(zamknięcie/otwarcie dopływu paliwa do pieca).

6.3.2. Budowa węzła sieci LonWork

Każdy węzeł sieci LonWorks, czyli każde urządzenie posługujące się protokołem

komunikacyjnym LonTalk, zawiera układ mikroprocesorowy nazwany Neuron Chip.

Podobnie jak urządzenia innych producentów, sterowniki wykorzystane w stanowisku

laboratoryjnym, będącym częścią pracy dyplomowej, zawierają układ, którego

schemat ideowy przedstawia rys 32, natomiast schemat blokowy układu Neuron Chip

rys. 33.

_________________________________________________________________________75

Bydgoszcz 2006


_________________________________________________________________________76 Bydgoszcz 2006

Rys. 32. Budowa sterowników WAGO

Rys. 33. Schemat blokowy układu Neuron Chip

Każdy Neuron Chip podczas produkcji otrzymuje unikatowy numer

identyfikacyjny. Nad niepowtarzalnością numerów czuwa specjalna komisja Echelona

przydzielająca pulę numerów do wykorzystania każdemu z producentów Neuron

Chipów (rys 34).


_________________________________________________________________________77 Bydgoszcz 2006

Rys. 34. Unikatowy numer ID układu Neuron Chip

Podobnie jak w typowym układzie mikroprocesorowym, pamięć Neuron Chipa

podzielona jest na dwa obszary główne:

• Pamięć zewnętrzna

W sumie można podłączyć 58 kilobajtów pamięci zewnętrznej

• Pamięć wewnętrzna

16 kilobajtów z tej pamięci zarezerwowane jest na firmware, kolejne 48

kilobajtów wykorzystuje się na pamięć programu.

Organizacja pamięci została przedstawiona na rys. 35.

Rys. 35. Organizacja pamięci układu Neuron Chip


6.3.3. Zastosowanie interfejsów sieciowych

Interfejs sieciowy jest urządzeniem, które za pomocą Neuron Chipa komunikuje

się z innymi węzłami w sieci. Przy czym rodzaj zastosowanego interfejsu uzależniony

jest od odległości między węzłami. Ważny jest również rodzaj zastosowanej topologii.

Tabela 2. pokazuje zależności między różnymi rozwiązaniami:

Tablica 2. Zastosowanie interfejsów

Przy wyborze rozwiązania sieci w technologii LonWorks należy zwrócić uwagę

na maksymalne odległości przesyłu danych w zależności od zastosowanego medium

oraz topologii systemu. W tabeli 3. przedstawiono zestawienie mediów w rozwiązaniu

magistralnym oraz dowolnej topologii.

Tablica 3. Maksymalna odległość między dwoma węzłami sieci LonWorks.

_________________________________________________________________________78 Bydgoszcz 2006


6.3.4. Warstwowa budowa protokołu LonTalk

Protokół LonWorks znany również jako protokół LonTalk jest sercem systemu

LonWorks. Pozwala on na komunikacje miedzy węzłami, bez względu na topologie

sieci i użyte media transmisji. Jest to protokół per to per oparty na pakietach.

Podobnie jak protokół TCP/IP jest stworzony na bazie modelu warstwowego

ISO/OSI (International Standards Organization Open Systems Interconect Reference

Model. Model referencyjny OSI dzieli procesy zachodzące podczas sesji

komunikacyjnej na siedem warstw funkcjonalnych, które zorganizowane są według

naturalnej sekwencji zdarzeń zachodzących podczas sesji komunikacyjnej (tab. 4):

Tablica 4 Warstwy modelu osi

Warstwy od 1 do 3 umożliwiają dostęp do sieci, a warstwy od 4 do 7 obsługują

logistycznie komunikację końcową.

Warstwa fizyczna. Warstwa najniższa nazywana jest warstwą fizyczną. Jest

ona odpowiedzialna za przesyłanie strumieni bitów. Odbiera ramki danych z warstwy

2, czyli warstwy łącza danych, i przesyła szeregowo, bit po bicie, całą ich strukturę

oraz zawartość. Jest ona również odpowiedzialna za odbiór kolejnych bitów

przychodzących strumieni danych. Strumienie te są następnie przesyłane do warstwy

łącza danych w celu ich ponownego ukształtowania.

Warstwa łącza danych. Jest ona odpowiedzialna za końcową zgodność

przesyłania danych. W zakresie zadań związanych z przesyłaniem, warstwa łącza

danych jest odpowiedzialna za upakowanie danych w tzw. ramki. Warstwa to określa

również, kiedy dane urządzenie może nadawać do medium, jak również zapewnia

wykrywanie i naprawę błędów podczas transmisji.

_________________________________________________________________________79 Bydgoszcz 2006


Warstwa sieci. Jest odpowiedzialna za nadawanie nazw i adresów

poszczególnym urządzeniom w sieci. Definiuje ona również, jaką drogą pakiety będą

przesłane z jednego urządzenia do drugiego.

Warstwa transportu. Warstwa ta zapewnia niezawodne przesyłanie pakietów.

Zapewnia się to poprzez wysyłanie pakietów z żądaniem potwierdzenia. Urządzenie

wysyłające czeka na potwierdzenie odebrania danych przez urządzenie odbierające. W

przypadku jego braku wysyła pakiet ponownie. Warstwa sesji. Zapewnia kontrole nad

wymianą danych z niższymi warstwami. Jest odpowiedzialna również za protokół

autoryzacji. Warstwa prezentacji. Definiuje ona sposób kodowania informacji. W

przypadku protokołu LonTalk są one kodowanie do zmiennych sieciowych (SNVT –

Standard Network Variable Types). Warstwa aplikacji. Najwyższą warstwą modelu

OSI jest warstwa aplikacji. Pełni ona rolę interfejsu pomiędzy aplikacjami użytkownika

a usługami sieci. Warstwę tę można uważać za inicjującą sesje komunikacyjne.

Wszystkie protokoły sieciowe używają algorytmu MAC (Media Access Control), który

pozwala urządzeniom wykryć, kiedy mogą bezpiecznie wysłać pakiet danych.

Algorytmy MAC zaprojektowano by wyeliminować lub zminimalizować

prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji. Algorytmy te najlepiej działają w małych

sieciach, gdzie całkowicie eliminują występowanie zjawiska kolizji. W sieciach bardziej

rozległych występowanie kolizji jest eliminowane w stopniu zadowalającym. Protokół

LonTalk używa zmodyfikowanego algorytmu MAC zwanego Predictive President

CSMA protocol. Algorytm ten umożliwia optymalne wykorzystanie kanału

informacyjnego, nawet przy dużym obciążeniu sieci. Podobnie jak w Ethernecie

wszystkie urządzenia LonWorks losowo uzyskują dostęp do medium transmisyjnego.

Pozwala to uniknąć sytuacji, w której po wystąpieniu kolizji urządzenia wznawiają

nadawanie po tym samym czasie powodując ponowne powstanie kolizji. W Protokole

LonTalk każde urządzenie nasłuchuje wszystkich pakietów przechodzących przez

kanał transmisyjny. Jeśli stwierdzi, ze pakiet jest skierowany do niego sprawdza czy

jest to rozkaz, czy zmienna sieciowa i wysyła potwierdzenie do urządzenia

nadającego.

_________________________________________________________________________80 Bydgoszcz 2006


6.3.5. Adresowanie

Adres fizyczny. Każde urządzenie LonWorks posiada 48 bitowy adres fizyczny.

Adres ten jest unikatowy i nadawany podczas procesu produkcji Neuron Chipa. Nie

ma możliwości zmian tego identyfikatora.

Adres logiczny. Adres logiczny jest nadawany urządzeniu podczas instalacji w

konkretnej sieci. Jest on używany zamiast adresu fizycznego w celu umożliwienia np.

wymiany uszkodzonego urządzenia. Można mu nadać ten sam adres logiczny, co

sprawi, ze pakiety, które były adresowanie do urządzenia uszkodzonego trafia do

nowego o tym samym adresie. Adres logiczny składa się z trzech części:

identyfikatora domeny, identyfikatora podsieci, i identyfikatora węzła. Identyfikator

domeny określa urządzenia, które mogą się ze sobą komunikować. W jednej domenie

można umieścić do 32 385 urządzeń. Identyfikator podsieci określa grupę do 127

urządzeń, które używają jednego kanału, kilku kanałów połączonych przez repeatery.

Są one używane do usprawnienia routingu w rozległych sieciach. Każda domena może

zawierać do 255 podsieci. Identyfikator węzła określa urządzenie końcowe w

podsieci.

Adres grupowy. Adresy grupy są zbiorami urządzeń z jednej domeny. W

przeciwieństwie do podsieci przynależność do grupy adresowej nie zależy od

fizycznego położenia w sieci. Jeśli nie jest wymagane potwierdzenie odebrania

pakietu, grupa może mieć nieograniczoną ilość urządzeń. Jeśli wymagania jest

transmisja z potwierdzeniem, w jednej grupie może się znaleźć do 64 urządzeń. Grupy

są używane do optymalnej obsługi sytuacji, w których chcemy wysłać taki sam

rozkaz, lub zmienna sieciową do grupy urządzeń. Jedna domena może zawierać do

256 grup.

Adres broadcastowy - identyfikuje wszystkie urządzenia w podsieci, lub

wszystkie urządzenia w domenie. Jest wygodną metoda umożliwiająca komunikację z

dużą ilością urządzeń. Czasem jest wykorzystywany zamiast adresów grupowych ze

względu na ich ograniczoną ilość w domenie.

Każdy pakiet przesyłany siecią LonWorks zawiera zarówno adres źródłowy, jak i

adres docelowy. Może to być adres fizyczny, logiczny, grupowy lub broadcastowy.

Gdy ilość urządzeń przekracza maksymalną ilość możliwych do zastosowania w jednej

_________________________________________________________________________81 Bydgoszcz 2006


domenie, lub gdy chcemy stworzyć dwie niezależne od siebie sieci, można skorzystać

z większej ilości domen. Domeny mogą korzystać z tej samie warstwy fizycznej,

jednak urządzenia z różnych domen nie będą się wzajemnie „widziały”, co powoduję,

że poza wydłużonym czasem odpowiedzi urządzeń ze względu na większe obciążenie

sieci, domeny nie zakłócają wzajemnie swojego działania. W protokole LonTalk siecią

mogą by przesyłane dane w postaci rozkazów i zmiennych sieciowych.

W protokole LonTalk wyróżniamy następujące typy rozkazów:

Przesyłanie danych z potwierdzeniem. Dane w tym trybie przesyłane są do

urządzenia końcowego, lub grupy 64 takich urządzeń. Potwierdzenie wymagane jest

od każdego odbiorcy indywidualnie. W przypadku braku potwierdzenia nadawca

wysyła dane powtórnie. Liczba powtórzeń jest konfigurowana przy pomocy

oprogramowania zarządzającego siecią.

Przesyłanie z powtórzeniem. W tym trybie wiadomość jest przesyłana do

jednego lub wielu urządzeń końcowych kilkukrotnie. Ten rodzaj transmisji jest z reguły

używany zamiast przesyłania z potwierdzeniem, ponieważ nie wprowadza opóźnienia

związanego z koniecznością potwierdzenia danych przez urządzenia końcowe. Jest to

szczególnie przydatne przy przesyłaniu do dużej grupy urządzeń. W takim przypadku

wysyłanie dużej ilości potwierdzeń w znacznym stopniu obciążyłoby sieć.

Przesyłanie bez potwierdzenia. W tym trybie dane wysyłane są tylko raz.

Ponieważ ten rodzaj transmisji obciąża siec w najmniejszym stopniu jest on używany

najczęściej.

Przesyłanie z autoryzacja. Pozwala ono odbiorcy pakietu zweryfikować czy

nadawca posiada uprawnienia do wysłania danych. Zapobiega to nieautoryzowanemu

dostępowi do urządzeń i jest zrealizowane przy pomocy 48 bitowego klucza

dystrybuowanego w czasie instalacji urządzeń w sieci.

Protokół LonTalk przesyła dane w postaci zmiennych sieciowych (SNVT –

Standard Network Variable Types). Standaryzacja tych zmiennych zapewnia

kompatybilność urządzeń różnych producentów. Przy pomocy tych zmiennych,

których wielkość jest ograniczona do 32 bitów można przesłać dowolne dane np.

temperaturę, datę, wartość binarną, lub dowolną liczbę, a także zmienne łańcuchowe

_________________________________________________________________________82 Bydgoszcz 2006


w kodzie ASCII. Zmienne dzielimy na wyjściowe i wejściowe. Przekazywanie danych

odbywa się przez powiązanie zmiennej wyjściowej urządzenia nadającego ze zmienną

wejściową urządzenia odbierającego, przez program zarządzający siecią. Zmienne

powiązane ze sobą muszą być jednakowego typu.

6.3.6. Topologia systemu LonWorks

W systemach automatyki (nie tylko budynkowej) zdefiniowane jest kilka typów

topologii łączenia węzłów sieci, przy czym z reguły zastosowanie konkretnego

systemu determinuje rozwiązanie połączenia poszczególnych węzłów w sieć.

Technologia LonWorks pozwala na dowolne połączenie węzłów. Może tu być użyta

gwiazda, pierścień, drzewo lub klasyczna struktura liniowa. Można również

zastosować połączenie wszystkich rozwiązań rys.

Rys. 36. Topologia systemu LonWorks

_________________________________________________________________________83 Bydgoszcz 2006


Możliwość połączenia wszystkich rozwiązań jest bardzo istotną zaletą systemu.

Daje to nieograniczone możliwości rozbudowy. Przy dokładaniu nowych elementów

sieci wystarczy z dowolnego węzła poprowadzić odejście do kolejnego węzła.

Ponieważ każdy węzeł zaopatrzony jest w unikatowy numer identyfikacyjny (Neuron

ID) nie trzeba dokonywać przeadresowywania. Przy uruchamianiu software’u nowe

urządzenie automatycznie zostanie wykryte i dodane do konfiguracji.

6.3.7. Możliwości systemu LonWorks

Sterowanie oświetleniem typu on/off.

Inteligentny budynek w systemie LonWorks daje możliwość załączania i

wyłączania oświetlenia z dowolnego miejsca w budowli. W każdej chwili można

zmienić koncepcję sterowania bez konieczności przerabiania instalacji. Zaleta ta

szczególnie uwidacznia się w biurowcach gdzie następuje rotacja firm wynajmujących

pomieszczenia.

Sterowanie oświetleniem ściemnianym.

Ściemnianie opraw oświetleniowych może odbywać się za pomocą przycisku

ściennego, który dodatkowo może załączać sceny świetlne lub z wykorzystaniem

czujnika natężenia oświetlenia, (na przykład w biurze). Idea przyciemniania opraw w

budynkach biurowych polega na nieznacznym, niezauważalnym dla oka zmniejszeniu

natężenia oświetlenia w obszarach budynku znajdujących się bliżej okien a tym

samym mocniej nasłonecznionych przez naturalne źródło światła.

Sterowanie ogrzewaniem.

System umożliwia regulację ogrzewania uzależnioną od pory dnia, obecności

użytkowników a nawet położenia okna w danym pomieszczeniu.

Sterowanie wentylacją i klimatyzacją.

Sterowanie urządzeniami wentylacyjnymi i klimatyzacyjnymi realizowane jest

analogicznie do ogrzewania.

Sterowanie przepływem wody i gazu.

System daje możliwość odcięcia wymienionych mediów (np. podczas

nieobecności domowników). Odcięcie zrealizowane może być przykładowo sygnałem _________________________________________________________________________84

Bydgoszcz 2006


z zamka w drzwiach inteligentnego domu przy przekręceniu klucza lub za pomocą

wyłącznika ściennego.

Sterowanie żaluzjami, roletami i bramami.

Sterowanie realizowane może być dla każdego urządzenia osobno lub przy

użyciu funkcji centralnych z jednego miejsca w budynku dla wszystkich urządzeń

jednocześnie. Programowo można łączyć urządzenia w dowolne grupy sterowane

sekcjami.

Kontrola dostępu.

Funkcja ta odgrywa szczególnie ważną rolę w obiektach użyteczności

publicznej takich jak banki czy hotele. System umożliwia nadanie praw dostępu

każdemu użytkownikowi według potrzeb. W każdej chwili prawa można zmienić przy

użyciu programu komputerowego.

Integracja z systemami anty napadowymi.

Integracja polega na przypisaniu do wybranego przycisku funkcji wysyłania

powiadomienia do stacji monitorującej o niebezpieczeństwie.

Integracja z systemami przeciwpożarowymi.

Integracja polega na przypisaniu algorytmu działania wszystkich funkcji

automatyki w przypadku otrzymania sygnału z czujników pożarowych.

Sterowanie przez internet.

Dzięki zastosowaniu specjalnych urządzeń (tak zwanych Home Serwerów)

można sterować dowolnymi urządzeniami w inteligentnym domu przy użyciu

internetu.

Sterowanie przez telefon komórkowy.

Zastosowanie modułu GSM umożliwia otrzymywanie komunikatów na telefon

komórkowy o stanie urządzeń w domu. Można również sterować urządzeniami.

Przykładem może być podniesienie temperatury do zadanej wartości komfortowej

przed niespodziewanym powrotem do domu.

_________________________________________________________________________85 Bydgoszcz 2006


6.4. X-10

System ten powstał jeszcze w latach siedemdziesiątych w Stanach

Zjednoczonych. Elementy systemu X-10 komunikują się między sobą poprzez

modulowany sygnał cyfrowy przesyłany poprzez istniejącą w domu sieć elektryczną

(230 V/50 Hz dla Europy). Ta technologia znacznie zmniejsza koszty instalacji -

urządzenia wkładamy po prostu do gniazdka elektrycznego lub montujemy na szynie

DIN (takiej jak przy bezpiecznikach). Nie jest zatem wymagane dodatkowe

okablowanie. Rozbudowa systemu sprowadza się do wciśnięcia kolejnego odbiornika

do gniazdka. Konieczne jest natomiast użycie filtra, który będzie chronił naszą sieć

przed niepożądanymi sygnałami z zewnątrz.

Stosuje się modulację paczkami o częstotliwości 120kHz w momencie przejścia

napięcia sieci przez zero. Obecność sygnału reprezentuje poziom logiczny 1 a jego

brak poziom 0. Ponieważ protokół transmituje jeden bit w każdym cyklu sieci,

prędkość transmisji wynosi 60 (lub 50) bitów na sekundę. Żeby przesłać sygnał

zawierający adres i rozkaz wymagane jest 48 bitów czyli 0,8s przy sieci 60 Hz, a

prawie sekundę przy sieci 50 Hz. Aby wysłać nowy rozkaz pod poprzedni adres

potrzeba dwukrotnie mniej czasu.

Urządzenia mogą wysyłać/odbierać 6 rodzajów sygnałów: Włącz, Wyłącz,

Zwiększ moc, Zmniejsz moc (np. jasność lampy), Włącz wszystko, Wyłącz wszystko.

Wszystkie moduły w systemie odbierają takie rozkazy i w zależności czy zostały

zaadresowane lub też rozkaz dotyczy wszystkich modułów realizują odpowiednią

funkcję.

Każdy moduł wykonawczy ma dwa regulatory. Jeden z nich umożliwia wybór

kodu domowego (housecode) w zakresie A-P. Drugi - kodu urządzenia (unit code) w

zakresie 1-16. Efektem tych ustawień jest 256 możliwych do kontrolowania urządzeń

lub ich grup. Kod identyfikacyjny pozwala grupować moduły w zestawy funkcjonalne

(kilka urządzeń może mieć identyczny kod, co umożliwia np. jednoczesne włączanie

wszystkich lamp oświetlających ścieżkę w ogrodzie). Większość jednostek

centralnych i kontrolerów pozwala na wysłanie sygnału do lamp i urządzeń

przypisanych do określonego kodu domowego i kodu urządzenia, lub do wszystkich o

tym samym kodzie domowym - niezależnie od kodu urządzenia.

_________________________________________________________________________86 Bydgoszcz 2006


Przypuśćmy, że chcemy sterować niezależnie kilkoma lampami lub urządzeniami

w dzień, lecz wieczorem chcemy je wszystkie naraz włączyć lub wyłączyć. Możemy

im przypisać ten sam kod domowy, lecz inne kody urządzeń. Dzięki temu, gdy

chcemy sterować danym urządzeniem wysyłamy do niego sygnał o określonych

obydwu kodach. Gdy zechcemy sterować całą grupą - wysyłamy sygnał o określonym

tylko kodzie domowym. I tak wysyłając sygnał włączający o kodzie "B1", włączymy

urządzenie o kodzie domowym "B" i kodzie urządzenia "1". Wysyłając sygnał "B" -

sterujemy wszystkimi urządzeniami o kodzie domowym "B".

Na rynku dostępnych jest wiele produktów przystosowanych do komunikacji w

tym standardzie. Tam, gdzie nie da się wykorzystać sieci energetycznej, możliwe jest

zastosowanie komunikacji radiowej lub przy użyciu podczerwieni. Większość modułów

X-10 komunikuje się w jedną stronę - np. moduł do sterowania jasnością żarówki

reaguje tylko na polecenia z innych modułów, nie może on wysłać informacji o swoim

stanie.

System X-10 z możliwością adresowania 256 urządzeń, wstępnie

zdefiniowanymi 6 funkcjami i stosunkowo wolną transmisją nie spełnia oczekiwań

jako system nowoczesnego inteligentnego domu. Mimo to liczbę domów w których

użyto moduły zgodne z X-10 szacuje się na około 4 milionów. Wynika to z faktu że

system X-10 uznawany jest za tani, ceny najtańszych modułów zaczynają się od 10-

15$.

_________________________________________________________________________87 Bydgoszcz 2006


6.4.1. Porównanie X-10 z EIB

_________________________________________________________________________88 Bydgoszcz 2006


6.5. RadioBus

RadioBus skonstruowany został specjalnie z myślą o wprowadzaniu

nowoczesnych technik magistralnych w istniejących budynkach jedno- i

wielorodzinnych, własnościowych i czynszowych mieszkaniach. Jednocześnie jest

również idealny dla małych obiektów użyteczności publicznej, jak sklepy, restauracje,

kancelarie, czy gabinety lekarskie. RadioBus, dzięki temu, że nie wymaga żadnej

infrastruktury znakomicie nadaje się do niewielkich zastosowań, np.: sterowanie

scenami świetlnymi lub alarmowe włączenie pełnego oświetlenia (alarmowy przycisk

paniki). System może być w każdej chwili rozbudowywany (włącznie z pełną

integracją z systemem EIB), tak więc komfort wynikający z korzystania z instalacji

magistralnej stopniowo wzrasta.

Przekazywanie sygnałów pomiędzy elementami systemu RadioBus odbywa się

drogą radiową, więc zbędne są przewody sterownicze. Dodatkową zaletą systemu

jest to, że można go bardzo szybko i łatwo zamontować i zdemontować, a w

przypadku przeprowadzki zabrać go ze sobą.

Zasilane bateriami czujniki oferują maksimum elastyczności - mogą być

instalowane wszędzie, nawet tam, gdzie nie ma dostępu do zasilania 230 V. Te

argumenty przekonują do podjęcia decyzji dotyczącej zastosowania nowoczesnej

techniki. Również dla elektroinstalatorów nie stanowi to żadnego problemu. Instalacja

systemu RadioBus nie wymaga zaawansowanego szkolenia ani oprogramowania

komputerowego.

Ręczne i ścienne nadajniki i radiowe czujniki ruchu zasilane są bateriami. Nie

potrzebują ani przyłączy o mocy 230 V, ani przewodów sterowniczych, dlatego też

mogą być zamontowane w dowolnym miejscu tam, gdzie są najbardziej potrzebne.

Dzięki energooszczędnym rozwiązaniom technicznym pierwsza wymiana baterii,

nawet przy częstym używaniu, następuje dopiero po pięciu latach.

Radiowy system sterowania RadioBus pozwala na swobodne projektowanie

wnętrz, ponieważ urządzenia tego systemu oferowane są we wzorach zgodnych z

wszystkimi liniami przełączników firmy Gira.

Podstawowe zalety systemu to łatwa i szybka instalacja bez brudu i hałasu -

zbędne są przewody sterownicze, wysoka elastyczność, bezproblemowe

_________________________________________________________________________89 Bydgoszcz 2006


wprowadzanie zmian, atrakcyjna cena oraz prosty montaż i uruchomienie, bez

specjalistycznych szkoleń.

6.6. UpnP

UpnP (Universal Plug and Play) jest przedsięwzięciem, w którym

zaangażowanych jest 60 wiodących firm w tym Microsoft, Siemens, IBM, HP. Celem

jest ustanowienie w oparciu o protokół IP standardu komunikacyjnego do użytku we

wszystkich możliwych urządzeniach zwłaszcza z usług automatyki domów i

budynków. EIBA jest członkiem tej organizacji od chwili jej powstania i działa w grupie

roboczej automatyki budynkowej. Jednym z zadań tej grupy jest opracowanie definicji

protokołu dla urządzeń oświetleniowych i urządzeń HVAC.

Standard UpnP opisuje usługi i typy urządzeń posługując się językiem XML

(eXtensible Markup Language). Dane i dokumenty podawane są w formacie

tekstowym. Specyfikacje te rozpowszechniane są w sieci przy użyciu protokołu SSDP

(Simple Service Discovery Protokol) opartego o HTTP. Do wzajemnego

porozumiewania się urządzeń i użytkowników stosowany jest protokół SOAP (Simple

Object Acces Protokol), który również oparty jest o HTTP/XML.

Jak widać język XML staje się ustalonym formatem dla niezależnej wymiany

danych przez Internet (tak jak HTML dla interfejsów użytkowników).

Standard UpnP definiuje usługi i typy urządzeń. Usługi składają się ze

zmiennych stanowych (status variables) i działań (actions), które używane sa do

sterowania urządzeniem. Na przykład usługa "Przełączanie" składa się ze zmiennej

binarnej "Stan", która przedstawia bieżący stan urządzenia ("Włączone" lub

"Wyłączone") i działania "Przełącznik Załączyć/Wyłączyć", które powoduje zmianę

stanu. Usługa "Przełączanie" nie określa typu urządzenia. Z tego względu UpnP

definiuje typy urządzeń nie tylko podając spis usług realizowanych przez określone

urządzenie lecz również przez podanie typu urządzenia. Na przykład urządzenie typu

"Lampa", mające usługę "Przełączanie" jest w rozumieniu standardu UpnP skończoną

definicją oświetlenia. Należy pamiętać, ze cała komunikacja odbywa się w formie

_________________________________________________________________________90 Bydgoszcz 2006


dokumentów XML. Urządzenia implementują wiec do przekazywania danych

miniaturowe serwery HTTP.

Standard UpnP oparty jest o HTTP/XML co powoduje, że również o protokół IP.

Jak się ma do tego standard magistrali EIB? Odpowiedzią jest "bridge'owanie".

Wszystkie sieci, których protokoły nie są oparte o IP podłączane są za pośrednictwem

bridge'ów, na przykład Pctów, które zabezpieczają łącze danych. W takim bridge'u

usługi zamieniają format. Dla innych węzłów sieci UpnP wszystkie urządzenia EIB są

widziane tak jakby posługiwały się protokołem UpnP. Bridge jest przeźroczysty.

7. Inteligentne budynki

Uniwersytet Jagiellonski

Sterowanie zespołem budynków z jednej centralnej stacji roboczej BMS w

Instytucie Biologii Molekularnej i Biotechnologii Kompleksu Nauk Biologicznych III

Kampusu Uniwersytetu Jagiellonskiego w Krakowie – Pychowicach. Sterowanie i

monitorowanie obejmuje:

1. Nadzór nad systemem sygnalizacji pozarowej z powiadamianiem strazy pozarnej.

2. Monitorowanie i kontrola dostepu do laboratoriów poprzez karty zblizeniowe.

3. Monitorowanie całego obiektu z wykorzystaniem kamer cyfrowych i analogowych.

4. Sterowanie automatyka laboratoriów, wentylacja i klimatyzacja.

_________________________________________________________________________91 Bydgoszcz 2006


5. Sterowanie nagłosnieniem.

Company House – budynek biurowy MICROSOFT – Warszawa

1. System Sterowania Instalacji, Wentylacji i Klimatyzacji DDC.

2. System Zarzadzania Budynkiem.

3. System Alarmu Pozarowego.

4. Rozdzielnice Sterujace.

5. Rozdzielnice Zasilajace i Sterujace

6. System Nagłosnienia Alarmowego i Ewakuacyjnego.

Fabryka matryc Saueressig – Tarnowo Podgórne k. Poznania

_________________________________________________________________________92 Bydgoszcz 2006


1. System Sterowania Instalacji, Wentylacji

i Klimatyzacji DDC.

2. System Zarzadzania Budynkiem.

3. Rozdzielnice Sterujace.

4. Rozdzielnice Zasilajace i Sterujace.

Dom Billa Gatesa

Najnowocześniejszy dom świata nosi nazwę Xanadu i należy do Billa Gatesa. W tym

budowanym przez 7 lat obiekcie kanały instalacyjne są tak duże, że monterzy mogą

po nich swobodnie chodzić. Zgodnie z wolą właściciela Xanadu powinno stać się

wzorem dla milionów prywatnych domów, nawet jeśli nie każdy może sobie pozwolić

na 6500 m2 powierzchni użytkowej. Zarówno gospodarz obiektu, jak i każdy gość

może wprowadzić na terminalu swoje indywidualne preferencje dotyczące muzyki,

filmu, malarstwa i temperatury otoczenia, po czym otrzymuje miniaturowy nadajnik.

W pomieszczeniach odwiedzanych przez daną osobę odpowiednio zaprogramowane

urządzenie reguluje natychmiast temperaturę, włącza na ściennym ekranie projekcję

wybranego filmu, umieszcza w elektronicznych ramach dzieła ulubionego malarza oraz

rozpoczyna odtwarzanie z głośników wybranych melodii. Rozmowy telefoniczne

przekazywane są do tego aparatu, w pobliżu którego znajduje się właśnie właściciel

domu. Całością steruje 150 pecetów i centralny komputer, co - wbrew pozorom - nie

wydaje się rozwiązaniem przyszłościowym. Specjalizowane urządzenia są bardziej

niezawodne, prostsze w obsłudze i poręczniejsze. Nie postawią też użytkownika przed

problemem: "Jak zresetować kuchenkę?"' Niemniej Xanadu wydaje się próbą

generalną Microsoftu przed szturmem na masowy rynek budowlany.

_________________________________________________________________________93 Bydgoszcz 2006


8. Prognozy i kierunki rozwoju

Z każdym elementem złożonej struktury inteligentnego budynku wiążą się

pewne koszty, ale przede wszystkim korzyści. Ze względu na dynamiczny rozwój

techniki, najbardziej zaawansowane technologie stają się dostępne dla coraz

szerszego grona odbiorców, dzięki czemu koszt budowy i wyposażenia nowoczesnego

budynku maleje w stosunku do korzyści jaki płyną z użytkowania takiego obiektu.

Oglądając się wstecz widzimy jak, od momentu pojawienia się idei inteligentnego

budynku, wiele się zmieniło w architekturze, wystroju wnętrz, okablowaniu,

automatyce, wyposażeniu biur. Wszystko wskazuje na to, że częstotliwość

pojawiania się na rynku coraz to nowszych rozwiązań, utrzyma się w najbliższej

przyszłości. Inteligentny budynek doskonale dostosowuje się do nowych technologii,

odznaczając się niezwykle elastyczną i otwartą strukturą. Podstawową cechą

nowoczesnego budynku jest jego zdolność do adaptacji nowych rozwiązań

technicznych bez konieczności reorganizacji i zmiany struktur w nim działających, przy

jednoczesnej minimalizacji kosztów tego typu operacji. Elastyczność budynku oznacza

wyjście naprzeciw nowym wymaganiom stawianym we współczesnym świecie

biznesu. Aby to osiągnąć wszystkie elementy inteligentnego budynku powinny być

zintegrowane, tworząc jednolity, sprawny system.

Aby osiągnąć pełną kontrolę nad wszystkimi procesami zachodzącymi w

budynku, a także efektywnie wykorzystać wszystkie jego możliwości, potrzebny jest

jednolity system sterowania i kontroli urządzeń w całym budynku. Tylko w przypadku

pełnego zsynchronizowania działania różnych instalacji można mówić o pełnej

realizacji idei inteligentnego budynku. Poza tym architektura samego budynku

powinna stwarzać możliwości dowolnej instalacji nowoczesnych systemów i urządzeń

sterujących. Już przy narodzinach projektu musi być uwzględniona specyfika

wszystkich elementów budynku. Polega to na całościowym spojrzeniu na strukturę

całego obiektu pod kątem jego przyszłych użytkowników, funkcji jakie mają być w

nim realizowane oraz perspektyw rozwoju. Mamy więc do czynienia z przeplataniem

się wielu odrębnych dziedzin jak np. architektura, automatyka, informatyka,

budownictwo. Otrzymanie zadowalającego efektu możliwe jest tylko wówczas, gdy

realizacja określonej części projektu, a także zmiany i innowacje dokonywane są z

_________________________________________________________________________94 Bydgoszcz 2006


uwzględnieniem wszystkich aspektów budynku jako całości. Zachowanie koordynacji

przy tworzeniu odrębnych części całej infrastruktury budynku zapewnia poprawne ich

działanie, a co najważniejsze współpracę. Dobrze zaprojektowany budynek jest

otwarty na dokonywanie zmian w jego strukturze, bez obawy naruszenie stabilności

całego systemu. Integracja działających w budynku systemów stwarza możliwości

łatwej kontroli oraz rozbudowy systemu globalnego.

Obserwowana od wielu lat tendencja do decentralizacji systemów sterowania

jest naturalną konsekwencją doświadczeń i prac nad poprawą niezawodności i

uodpornieniem ich na losowe kataklizmy (trzęsienia ziemi, huragany itp.) oraz przed

świadomą destrukcja (sabotaż, wandalizm, itp.). Już w końcu lat pięćdziesiątych i

początku sześćdziesiątych minionego stulecia w systemach naprowadzania rakiet,

pojazdach kosmicznych, systemach bankowych i innych odpowiedzialnych systemach

"rozpraszano inteligencję" dublując sterowniki.

Największe możliwości i różnorodność zastosowań sieci komunikacyjnej wśród

systemów otwartych dają sieci o inteligencji rozproszonej - EIB oraz LonWorks. Sieci

te o architekturze peer to peer umożliwiają połączenie z dowolnego węzła sieci z

dowolnymi urządzeniami automatyki budynku. System taki nie ma centrali

wykonującej połączenia między nadawca informacji a odbiorca, dlatego nigdy nie grozi

mu awaria całej sieci, jak w systemach hierarchicznych. Węzły sieci są urządzeniami

inteligentnymi i mogą wymieniać informacje między sobą transmisja przewodowa

bądź bezprzewodowa. Zmiany w systemie zarządzania i funkcjonowania sieci mogą

być wprowadzane za pomocą modemu i każdy węzeł sieci może kontrolować i

sterować urządzeniami wykonawczymi nie tylko w swojej strefie, ale w całym

budynku. Inteligencja węzłów może nie tylko prowadzić pomiar wilgotności czy

zawartości CO2 w powietrzu, ale oszczędnie sterować urządzeniami HVAC i

oświetleniem.

W przypadku tej dynamicznie rozwijającej się dziedziny, jak niewątpliwie można

nazwać automatykę budynkową, trudno przewidzieć kierunek jej dalszego rozwoju.

Na dzień dzisiejszy można zaobserwować pewną tendencję do „otwierania”

systemów, co przejawia się między innymi oferowaniem gotowych sterowników

umożliwiających współpracę z instalacjami innych producentów. Możliwość pełnej

integracji, pozwalająca na dowolne zestawianie systemów różnych producentów,

_________________________________________________________________________95 Bydgoszcz 2006


pozostaje na razie w dość odległej przyszłości. Ideałem byłoby stworzenie takiej

technologii, która umożliwiłaby połączenie wszelkich urządzeń funkcjonalnych różnych

producentów jedną wspólną magistralą komunikacyjną. Takie możliwości daje już

częściowo technologia BACnet. Obecnie konkuruje ze sobą kilka standardów

komunikacji, spośród których pokrótce omówione zostały te, które aktualnie są

spotykane najczęściej jako rozwiązanie w systemach automatycznego sterowania w

budynkach inteligentnych.

Logiczną konsekwencją dalszego rozwoju w miejscach, gdzie jest dużo

inteligentnych budynków, często połączonych ze sobą (inteligentne kompleksy) - jest

powstanie inteligentnego miasta. Pierwsze takie projekty są już realizowane - w

Singapurze trwają prace nad stworzeniem inteligentnej, sztucznej wyspy, na której

cała struktura będzie połączona jednorodnym systemem wymiany informacji.

Integracja poszczególnych struktur pozwoli na lepszą koordynację służb i instalacji

miejskich. Oświetlenie dróg będzie włączane automatycznie w zależności od

zmieniających się warunków atmosferycznych, sygnalizacja będzie globalnie

reagowała na natężenie ruchu (a nie tylko na danym skrzyżowaniu, powodując korki

na następnym), policja, straż pożarna czy pogotowie będzie korzystać z

automatycznego naprowadzania po optymalnie krótkiej drodze. Na każdym przystanku

nie tylko będzie można sprawdzić, jaką trasą jedzie dany autobus, ale także ile należy

poczekać zanim przyjedzie następny autobus oraz jak najlepiej dojechać w wybrane

miejsce. Będzie także możliwość skorzystania z terminali informacyjnych ustawionych

na ulicach (np. w celu odnalezienia zagubionej drogi).

Wszystkie te plany nie będą jednak miały sensu, jeśli nie zapewni się im

odpowiednich kanałów komunikacyjnych. Jednym z najważniejszych wyzwań

nadchodzącego wieku będzie szybka, wolna od zakłóceń łączność. W telefonii

przewodowej kable miedziane są już wypierane przez znacznie wydajniejsze

światłowody, jednak najdynamiczniej rozwijać się będzie łączność bezprzewodowa.

Już dzisiaj przeżywamy boom telefonów komórkowych (cyfrowe systemy GSM i

DSC), a w ciągu kilku lat zwiększy się liczba telefonów satelitarnych (realizowanych

jest kilka wielomiliardowych projektów na objęcie powierzchni całej Ziemi satelitami).

Ale to nie wystarczy, wkrótce potrzebna będzie możliwość przesyłania znacznie

_________________________________________________________________________96 Bydgoszcz 2006


większej ilości danych niż wymaga tego rozmowa telefoniczna, dostęp do Internetu

czy telewizja interaktywna.

_________________________________________________________________________97 Bydgoszcz 2006


Literatura

1. Jacek Łukaszewski: Projektowanie i realizacja systemów otwartych, TAC Polska.

2. Jacek Łukaszewski: Systemy otwarte w automatyce budynkowej, TAC Polska.

3. Jerzy Mikulik: Budynek inteligentny, tom II: Podstawowe systemy bezpieczeństwa w

budynkach inteligentnych, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2005.

4. Bohdan Szafranski: Inteligentny budynek. TELEINFO, nr 21, 1997.

5. Michał Adamczyk: Rzeczy, które mysla. PC Kurier, nr 7, 1998.

6. W. Boron: Inteligentny system automatyzacji budynku z zastosowaniem sieci sterowania

LonWorks. Inteligentny Budynek – Integracja Systemów, nr 2 (20), Wrocław, 2000.

7. Olaf Krysowski: Wieksza funkcjonalnosc, mniejsze koszty, TELEINFO, nr 48, 2000.

8. Inteligentny budynek to racjonalny wybór madrego własciciela. Puls Biznesu, nr 3, 2001,

art. Sponsorowany firmy Honeywell.

9. Kamil Koszycki: Dom który zyje. Businessman Magazine, nr 9, 2003.

10. Katarzyna Sobczak: Cyfrowy apartament. Profit, nr 10, 2004.

11. Marcin Bójko: Dom zaprogramowany na przyszłosc. Focus, nr 11, 2004.

12. Witryny internetowe:

http://www.ascomp.com.pl/

http://www.decsoft.com.pl/

http://www.eib.pl/

http://www.emmanued.com/

http://www.gib.org.pl/

http://www.g2k.com.pl/

http://www.ib.pl/

http://www.i-dom.microman.pl/

http://www.intratel.com.pl/

http://www.iscnet.pl/

http://www.itserwis.com.pl/

http://www.logistyka.net.pl/

http://www.media.mit.edu/

http://www.mod-tap.com.pl/

_________________________________________________________________________98 Bydgoszcz 2006

Documents

Inteligentny budynek