Предлагаемая система строится на базе стандарта EIB КNX, отвечающего самым высоким техническим требованиям и предназначена для решения задач автоматизации и интеллектуального управления инженерными системами в жилом секторе, в коммерческой недвижимости и на промышленных объектах.
ОБЪЕКТЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
- Подсистема управления освещением.
Подсистема обеспечивает интеллектуальное регулирование всех установленных источников света, расположенных как внутри объектов капитального строительства, так и на прилегающей территории.
Основной акцент сделан на существенное сокращение действий пользователя по управлению освещением. Большинство источников света управляется подсистемой автоматически по заданным правилам и не требует никаких действий человека для их включения, выключения и регулирования яркости свечения.
Подсистема обеспечивает следующие возможности управлением каждым светильником:
- ручное включение и выключение с помощью настенного выключателя (панели);
- ручное включение и выключение с помощью приложения на мобильном телефоне;
- автоматическое включение и выключение светильника в зависимости от присутствия человека в помещении;
- автоматическое включение и выключение светильника в зависимости от геолокационных сервисов (рассвет/закат, время суток);
- автоматическое включение и выключение светильника в определенный пользователем период времени;
- автоматическое включение и выключение светильника в зависимости от состояния соседних групп освещения;
- управление определенной группой или всеми светильниками объекта одновременно.
Каждый светильник или их группа может управляться с любого выключателя здания. Данное закрепление не является жестким и может быть изменено в процессе эксплуатации по желанию Заказчика.
Для светильников с возможностью управления яркостью возможно как управление его включением и отключением, так и управление яркостью. Так, яркость включаемых светильников или их группы может быть различной в разные периоды времени суток или автоматически адаптироваться к условиям внешней освещенности. При этом пользователю нет необходимости каждый раз задавать параметры яркости, это выполняется системой автоматически в зависимости от сформированных правил.
Светильники, включенные в данный момент, а также уровень их яркости видны в приложении в мобильном телефоне. Возможна световая индикация включения определенных светильников на настенных панелях управления/выключателях.
Для каждого отдельного помещения возможно формирование «световой сцены» с включением в нее определенных пользователем светильников с заданной яркостью свечения («Обед», «Просмотр ТВ», «Отдых» и т.п.). Таким образом исключается необходимость ручного управления несколькими светильниками одновременно, их ручной регулировки и согласования яркости свечения.
Подсистема позволяет управлять также параметрами «теплоты» излучаемого светильниками света, делая освещения особенно комфортным и приятным. Освещение в дневное время имеет холодный спектр (4000К), освещение в вечернее и ночное время имеет более теплый спектр (3000К). Для декоративного освещения и тематических подсветок RGB возможно полное управление цветом формируемого освещения.
Для функционирования подсистемы управления светом все помещения оснащаются датчиками освещенности и присутствия человека, а также, по желанию Заказчика, настенными выключателями (панелями управления).
- Подсистема управления климатом.
Подсистема предназначена для автоматического регулирования и поддержания комфортной температуры в помещениях дома по предварительно составленным сценариям без необходимости выполнения каких-либо ручных действий.
Температура воздуха в каждом помещении задается пользователем индивидуально и поддерживается подсистемой автоматически на заданном уровне в пределах физической возможности. Подсистема позволяет автоматически изменять заданную температуру в помещении в зависимости от наличия людей или времени суток, существенно снижая затраты на эксплуатацию здания.
Подсистема также осуществляет автоматическое управления вентиляционными установками здания, например, с возможностью поддержания в помещениях заданного уровня CO2. Включение вытяжных вентиляторов в сантехнических помещениях выполняется как по уровню наличия людей в них, так и с обеспечением поддержания заданного максимально допустимого уровня влажности.
Управление всеми вентиляционными установками возможно централизованно и одновременно.
Состояние всех исполнительных устройств подсистемы климата, вентиляторов, заданных параметров температуры, актуальной температуры, влажности и уровня CO2 доступно в мобильном приложении на телефоне.
Для функционирования подсистемы каждое помещение оснащается датчиком температуры и влажности воздуха, а также в случае желания, датчиками уровня СO2. Данные по актуальной температуре воздуха являются основой для автоматического управления уровнем нагрева (или охлаждения в случае наличия системы кондиционирования воздуха) посредством специальных регулирующих клапанов, монтируемых на коллекторе отопления теплого пола или радиаторах отопления.
- Подсистема управления шторами.
Предлагаемая подсистема позволяет управлять как любыми моторизованными карнизами штор (рулонными, жалюзями любого типа, гардинами, римскими шторами и т.п.), так и другими светозащитными устройствами, в том числе моторизованными экранами.
Управляемые устройства можно группировать по помещениям, этажам, постройкам и включать в имеющиеся на объекте сценарии управления. Пользователь, покидающий дом и запустивший соответствующий сценарий, может быть уверен, что все шторы в доме будут закрыты. Также, как и в случае управления освещением, возможна привязка управления шторами к таким событиям, как восход или закат, будильникам. Кроме этого, возможно управление открытием и закрытием штор здания в зависимости от яркости и направления солнечного света. Для этого на фасаде здания монтируются датчики освещенности, с помощью которых система получает информацию о яркости солнечного света, открывая при этом шторы на неосвещенных фасадах и закрывая целиком или частично шторы там, где солнце светит прямо в окна. Ламели жалюзи автоматически изменяют свой наклон таким образом, чтобы экранировать помещения от прямого солнечного света, при этом учитываются географические координаты объекта и высота солнца в данный день.
Такой подход позволяет максимально эффективно использовать естественное освещение, избегая при этом перегрева помещений и ослепления владельцев солнечным светом. Система позволяет организовать управление гардинами и маркизами, обеспечивающее помимо раскрытия/закрытия их автоматическое складывание при усилении ветра, что обеспечит сохранности конструкций и их долгую службу.
Управление, как и с случае с освещением, возможно организовать как с настенных выключателей и панелей, так и в мобильном приложении на телефоне или планшете. В мобильном приложении пользователь сможет видеть состояние каждой управляемой шторы.
- Телекоммуникационная подсистема.
Все подсистемы управления зданием строятся на базе создаваемой в здании структурированной кабельной сети.
Создание СКС предполагает прокладку необходимых для функционирования каждой из подсистем специализированных кабелей связи. Учитывая относительно невысокую стоимость данных работ и невозможность изменения кабельной сети без существенных вложений в капитальный ремонт, мы предлагаем закладывать определенный резерв кабелей и использовать их более высокий класс, относительно необходимого в данный момент. Это позволит развивать и модернизировать системы здания в будущем.
Дополнительные возможности
Создание сети связи на объекте дополнительно предполагает прокладку волоконно-оптического кабеля до ближайшей точки сети одного их операторов связи, установку и подключение комплекта каналообразующего оборудования, что позволяет обеспечить возможность доступа к сети интернет и телефонной сети на высокой скорости и с меньшей задержкой относительно других возможных видов подключения, например по радио-модему.
Абонентская разводка по помещениям объекта выполняется кабелем UTP 6-й категории с установкой абонентских розеток в соответствии с дизайн-проектом.
Телефонная связь организуется с использованием технологии VoIP с возможностью использования одного или нескольких городских номеров, организации внутренней АТС и внутренней связью между абонентами с сокращенным набором номера. На сети могут использоваться как проводные, так и беспроводные телефоны стандарта DECT или WiFi. Внутренняя АТС позволяет при необходимости осуществлять протоколирование всех вызовов.
Для обеспечения сохранности медиа-контента (фото, видео, аудио и т.п.) и обеспечения к нему доступа устройств из любой точки дома на сети устанавливается внутреннее отказоустойчивое, защищенное хранилище данных, с безопасным доступом к нему как из внутренней сети дома, так из сети Интернет. Доступ к внутренней сети дома из внешней сети интернет осуществляется через аппаратный межсетевой экран с программированием базовых политик безопасности, что препятствует несанкционированному доступу к домашней сети посторонним лицам.
Для обеспечения владельцу доступа извне к подсистемам управления инженерными сетями здания и повышения уровня отказоустойчивость систем в целом, рекомендуется организовать резервирование основного оптического подключения к сети Интернет через оператора сотовой связи.
- Беспроводная сеть связи WiFi.
Для удобства и возможности использования мультимедийных подсистемам здания, подсистем видеонаблюдения и управления инженерными сетями мы предлагаем организацию на территории домохозяйства беспроводной сети стандарта WiFi.
Создание сети начинается с проведения измерений радиочастотной обстановки на объекте. На основании полученных данных разрабатывается проект сети с указанием количества и мест размещения базовых станций для обеспечения бесшовного радиочастотного покрытия дома и прилегающей территории. По желанию Заказчика на сети может быть организован отдельный «гостевой» сегмент с доступом только в сеть Интернет (без права доступа к внутренним ресурсам дома).
Сеть позволяет обеспечить контролируемое подключение (по логин/пароль) абонентов к сети здания любых устройств, поддерживающих стандарт 802.11 в двух диапазонах 2.4 ГГц и 5 ГГц.
Мы рекомендуем использование в проекте оборудования стандарта 802.11ax (WiFi6) или 802.11aс, как наиболее передовых.
- Подсистема усиления сигнала сети сотовой связи.
Для обеспечения устойчивого функционирования телефонной связи в помещениях, где уровень сигнала недостаточен для нормальной работы, мы предлагаем развертывание системы усиления сигналов сотовой связи.
На здании монтируется приемная антенна сигналов оператора сотовой связи. Принимаемый сигнал сотовой связи усиливается специальным оборудованием и по кабелям связи перенаправляется к дополнительным антеннам, размещенным в помещениях с плохим уровнем приема. Перечень оснащаемых помещений разрабатывается на этапе проектирования по согласованию с Заказчиком и по результатам проведения контрольных измерений.
- Подсистема видеонаблюдения.
Элементы системы (камеры) могут быть расположены как внутри здания, так и на улице, обеспечивая возможность постоянного наблюдения и контроля за данными местами.
Подсистема видеонаблюдения строится на основе цифровых камер высокого разрешения (HD) с высокой оптической светосилой. Применяемые камеры обладают широким диапазоном рабочих температур и оснащены встроенным инфракрасным прожектором подсветки для получения изображения достаточного качества даже в условиях полного отсутствия освещенности.
Программное обеспечение подсистемы обладает возможностью интеллектуального анализа видеоизображения и позволяет осуществлять запись изображения при наличии движения заданных объектов (автомобиль, человек, животное) в заранее определенных зонах или пересечения ими воображаемых, заданных пользователем, границ. Помимо записи и фиксации тревоги подсистема формирует тревожные сообщения и способна отправлять пользователю электронную почту с фотографией происходящего в данный момент. Интеллектуальная обработка видео максимально снижает количество ложных тревог и сообщений, например, от веток качающегося дерева.
Весь отснятый материал размещается на отказоустойчивом, защищенном хранилище данных с безопасным доступом к нему как из внутренней сети дома, так и из сети Интернет.
- Домофония.
Для обеспечения возможности общения с другими проживающими на территории домохозяйства и приема внешних вызовов, например от кнопки вызова у ворот, мы предлагаем реализацию на объекте современной подсистемы домофонии Интерком.
Подсистема включает в себя панели вызова, расположенные снаружи периметра здания у ворот/калиток, а также внутренние панели, которые можно располагать в необходимых местах в постройках домохозяйства. Количество панелей не ограничено. Панели обеспечивают как качественную передачу речи, так и возможность общения по видео-звонку. Система содержит в себе адресную книгу, по которой осуществляется коммутация вызовов. Внутренние панели Интерком позволяют общаться между собой находящимся в разных помещениях или постройках, не прибегая к мобильному телефону.
Интерком обеспечивает возможность его полной интеграции с существующими подсистемами объекта. Так, видеокамера домофона может являться частью подсистемы видеонаблюдения дома, а сам домофон может быть абонентом внутренней телефонной сети. Такой принцип построения подсистем обеспечивает возможность управлять домофоном как со специализированных панелей, так и переадресовывать вызовы (звонка или видео-звонка) на любого абонента внутренней телефонной сети и на любой городской телефонный номер. Подсистема обеспечивает возможность осуществлять протоколирование всех вызовов.
Размещение панелей вызова, как внешних, так и внутренних, согласуется с Заказчиком на этапе проектирования системы.
- Подсистема контроля и управления доступом.
В зависимости от пожелания Заказчика, на объекте или отдельных его участках может быть установлена подсистема СКУД, позволяющая разграничить доступ персонала в различные зоны в зависимости от рода деятельности, времени, расписания работы.
Доступ в зоны, оборудованные СКУД, осуществляется по картам доступа/брелокам, защищенным от дублирования. Данные карты персонализированы и закреплены за всеми людьми, проживающими в доме или имеющими право его посещать. Системой ведется лог событий и действий каждого посетителя. Территориальные или временные ограничения прав могут быть наложены индивидуально для каждого пользователя.
Кроме того, в рамках СКУД может быть организована функция автоматического открытия ворот для въезда заказчика на территорию.
В случае реализации подсистемы визуализации и дистанционного управления открытие определенных замков или ворот может быть выполнено дистанционно, с приложения на мобильном телефоне.
- Подсистема визуализации и дистанционного управления.
Подсистема визуализации и дистанционного управления обеспечивает возможность дистанционного контроля работы и управления всем оборудованием домохозяйства, которое было с ней интегрировано.
Основой подсистемы является сервер управления, который размещается в локальной сети на объекте. На данном сервере создаются логические правила управления, привязанные к определенным событиям (нажатие кнопки, срабатывание датчика, изменение яркости света, изменение температуры и т.п.) Количество таких правил не ограничено. Сервер также является местом хранения различных данных, выбранных пользователем системы для последующего просмотра и анализа.
Управление компонентами дома, интегрированными в подсистему, возможно со следующих устройств:
- Мобильное устройство (телефон);
- Программный клиент на персональном компьютере;
- Настенная панель управления.
Возможности управления и просмотра определены правилами и могут быть различны (персонализированы) для каждого пользователя подсистемы.
Основной программой дистанционного управления является приложение Homeserver, работающий на мобильном устройстве. Программа обеспечивает следующий функционал:
- Включение, выключение и регулировку яркости и цвета свечения светильников с индикацией статуса;
- Включение и выключение различных исполнительных устройств (розетки, система полива, приводы ворот и т.п.) с индикацией статуса работы;
- Управление приводами штор (сдвигание, опускание, регулировка наклона ламелей) с индикацией текущей позиции;
- Управление системой отопления, включая установку и контроль температуры в помещении, контроль мощности отопления в помещении, влажности, уровня CO2;
- Перечень возникших аварийных событий в виде лога с указанием события и даты его возникновения;
- Просмотр данных с камер видеонаблюдения;
- Графики различного вида, определенные пользователем на этапе программирования системы (изменение температуры наружного воздуха и т.п.);
- Контроль различных систем и внешних датчиков, интегрированных в систему (температура, уровень электрического напряжения, потребляемая мощность и т.п.)
- Прогноз погоды.
Для каждого элемента управления (свет, шторы, исполнительные устройства) приложение позволяет выполнить настройку таймера, позволяющего автоматизировать управление данным элементом в зависимости от даты, времени суток и геолокационных событий.
Все данные группируются в логические элементы для удобства управления и просмотра. Варианты группировки задаются пользователем системы на этапе проектирования.
Пример «Домашнего» экрана приложения Homeserver, а также пример экрана управления одним из помещений приведены ниже:
Управление системой также возможно с настенных панелей управления. Данные панели обеспечивают пользователю функционал, аналогичный описанному выше с похожим графическим оформлением. Внешний вид одного из вариантов настенной панели приведен на фото ниже:
Другим возможным интерфейсом управления элементами здания является программный клиент, установленный на персональном компьютере. Данный клиент позволяет реализовать функционал диспетчерского управления, визуализации и контроля за инженерными сетями здания. Реализация данного функционала целесообразна в случае нахождения на объекте постоянно действующей службы диспетчерского управления и контроля. Пример экрана управления системой приведен на фото ниже:
Подсистема визуализации и дистанционного управления также выполняет ряд полностью автоматизированных действий, предварительно заданных пользователем на этапе проектирования системы:
Подсистема визуализации и дистанционного управления также выполняет ряд полностью автоматизированных действий, предварительно заданных пользователем на этапе проектирования системы:
- Сбор и хранение данных о климатических показателях за заданные периоды (день, неделя, месяц, год), построение графиков;
- Сбор и хранение данных об энергопотреблении, мониторинг состояния внешней электросети, построение графиков;
- Сбор и хранение показаний счетчиков ресурсов (электричество, газ, свет и т.п.);
- Формирование тревожных и информационных сообщений системы по событиям, определенным пользователем, и их отправка на мобильное устройство в режиме эл. почты или Push-уведомлений;
- Автоматизированное управления элементами домохозяйства по алгоритмам, заданным пользователем на этапе проектирования системы.
- Пожарная и охранная сигнализация.
Монтаж пожарной и охранной сигнализации осуществляют, как правило, специализированные органы. При совместной работе на объекте наши осуществляют технический надзор за работой сотрудников специализированных организаций, осуществляющих проектирование и монтаж данных подсистем.
Особое внимание при этом уделяется размещению и электропитанию оборудования, трассировке кабелей и качеству монтажа.
Кроме того, в рамках СКУД может быть организована функция автоматического открытия ворот для въезда заказчика на территорию.
При интеграции данных систем с подсистемой визуализации и дистанционного управления аварийные сигналы будут доступны для просмотра с приложения на мобильном телефоне.
- Мультимедиа.
РЕАЛИЗАЦИЯ ФУНЦКИОНАЛА СИСТЕМЫ
- Система интеллектуального управления домом является сложной, комплексной системой, тесно интегрированной со всеми инженерными сетями и элементами здания.
Мы предлагаем поэтапную реализацию систем:
- Сбор исходных данных и определение функционала создаваемой системы, подготовка ТЗ
- Проектирование, формирование технических заданий смежным подрядчикам;
- Прокладка необходимых кабелей связи и создание базовой инфраструктуры (данный этап выполняется во время проведения черновых работ на объекте);
- Реализация временного базового функционала (данный этап выполняется во время проведения чистовых работ на объекте, его реализация обеспечивает временную ограниченную возможность управления элементами здания, включение выключения групп света и т.д.);
- Монтаж выключателей, панелей управления, датчиков, драйверов управления светом и прочих исполнительных устройств (данный этап выполняется в конце чистовых работ на объекте, его реализация обеспечивает возможность полнофункционального управления всеми элементами системы);
- Программирование логических функций и настройка системы по желанию заказчика, запуск подсистемы визуализации и дистанционного управления (реализация этапа обеспечивает возможность использования пользователем всего функционала системы, заложенного на этапе проектирования).
Реализацию полного функционала Системы возможно также разнести на временные периоды. На этапе строительства обязательно необходимо закончить только этапы 1-4. Этап 5 может выполнятся частями, по мере появления компонентов системы. Этап 6, программирование логических функций и реализация подсистемы визуализации и дистанционного управления может выполняться в любой удобный момент, уже во время проживания в домохозяйстве.
Основным преимуществом создаваемой системы является возможность ее адаптации к текущим потребностям пользователей, проживающих в домохозяйстве. Все функции управления светом и другими устройствами могут быть изменены или логически перенесены в другое место без необходимости изменения кабельной инфраструктуры, только за счет перепрограммирования системы. Также могут быть изменены или дополнены алгоритмы автоматизированного управления элементами домохозяйства.
Мы рекомендуем проводить работы по адаптации системы с периодичностью 2 раза в год в течении первого года проживания в домохозяйстве и далее по мере необходимости.