Электронные изделия на основе программируемых микроконтроллеров

Содержание

Введение

1 Концепция интеллектуального здания

2 Основные принципы построения системы управления зданием

3 Пример системы управления зданием

4 Принципы управления распределением энергоресурсов

Заключение

Литература

Введение

Наверное, не один владелец загородного дома задумывался над вопросом о создании в своем жилище комфортного микроклимата и поддержании его в пределах, соответствующих нормальным условиям обитания. Вместе с тем растущие цены на энергоресурсы обусловливают необходимость проектирования инженерных систем, которые вместе с обеспечением условий проживания позволяют оптимизировать потребление дорогостоящих энергоресурсов, устромить наблюдения за сданием и проникновением в него, организровать защиту от пожаров или наводнений, солнечного света ветра или обеспечить нужное кондиционирование. Одна из таких систем - система отопления строения, предназначенная для прогрева воздуха в помещениях до необходимой температуры. Расход энергоресурсов на создание нужных параметров микроклимата в загородном доме и отдельных его помещениях находится в прямой зависимости от качества теплоизоляции наружных стен, окон, дверей и т. д. Задача системы отопления - компенсировать тепловые потери, возникающие вследствие плохой теплоизоляции. Задача же рационального использования энергоресурсов ложится на систему управления отоплением.

Появление на рынке электронных изделий, построенных на основе программируемых микроконтроллеров, позволило интегрировать передовые технологии управления процессами в системы контроля параметров среды и управления отоплением не только производственных зданий и помещений, коттеджей, но и целых комлексов строений.

1 Концепция интеллектуального здания

Концепция интеллектуального здания заключается в создании единой взаимосвязанной системы управления всеми инженерными системами здания, обеспечивая комфортную и безопасную среду обитания, максимально отвечающей потребностям пользователей и владельцев, при минимизации расходов на ее поддержание.

Интеллектуальное здание (ИЗ) - это здание или комплекс зданий, в проектировании, строительстве и эксплуатации которого использованы современные технологии, позволяющие управлять всем жизненным циклом здания и его подсистемами как единым целым, обеспечивая современный уровень гарантий исправности работы всех инженерных систем, оптимальные режимы эксплуатации и экономичное потребление внешних ресурсов.

Основные особенности интеллектуальных зданий:

способность оптимально реагировать на изменения в процессах, происходящих в здании; сочетание децентрализованных (распределенных) принципов построения систем с централизацией функции мониторинга;

структурированный подход к построению инженерных систем здания;

каждая из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам; все системы управления интегрируются друг с другом с минимальными затратами; обслуживание систем организовано оптимальным образом; имеется возможность наращивания и видоизменения конфигурации инсталлированных систем; центральное диспетчерское управление обеспечивает как контроль, так и управление функциями здания или комплекса зданий.

Системы жизнеобеспечения интеллектуального здания не только взаимодействуют с системами безопасности, но и осуществляют постоянный самоконтроль своих сетей и оборудования. Функция мониторинга сетей и оборудования, присущая "интеллектуальным" системам, позволяет не допустить аварийные ситуации, что чрезвычайно важно для многолюдных объектов.

Интегрированная система имеет следующие преимущества:

автоматизация диагностики и контроля обслуживания оборудования;

получение оперативной информации о состоянии и параметрах функционирования оборудования инженерных систем;

документирование и регистрация технологических процессов инженерных систем и действий диспетчеров служб;

ведение автоматизированного коммерческого и технического учета энергоресурсов;

ведение автоматизированного учета эксплуатационных ресурсов инженерного оборудования;

повышение уровня безопасности здания за счет оперативного реагирования при нештатных ситуациях и интегрированной системы безопасности;

уменьшение риска чрезвычайных ситуаций за счет прогнозирования и заблаговременного предупреждения отказов подсистем, а также исключения "человеческого фактора" в момент ЧП;

сокращение затрат на энергоресурсы за счет сокращения времени холостой и непроизводительной работы оборудования;

сокращение обслуживающего персонала за счет продуманной инженерной инфраструктуры, модульности всех систем, возможности их электронной самодиагностики и автоматического анализа неисправностей;

обеспечение оперативного взаимодействия эксплуатационных служб, планирование профилактических и ремонтных работ;

контроль работы персонала службы эксплуатации;

разграничение полномочий и ответственности служб по контролю и защите системы от ошибочных действий персонала;

увеличение срока службы оборудования за счет оптимального управления и обслуживания;

возможность в кратчайшие сроки производить ремонтные и регламентные работы, а также замену или модификацию оборудования;

повышение комфортности помещений за счет автоматического управления освещением и микроклиматом;

объективный анализ работы оборудования, действий персонала при нештатных ситуациях за счет автоматического документирования принятых решений;

управление всеми системами здания из центрального диспетчерского пункта;

возможность эксплуатации большого количества удаленных объектов из единого центра.

Система управления зданием (СУЗ) позволяет:

оперативно принимать решение при аварийных и нештатных ситуациях (пожаре, затоплении, утечках воды, газа, несанкционированном доступе в охраняемые помещения);

обеспечить своевременную локализацию аварийных ситуаций;

получать объективную информацию о состоянии всех систем здания и их работе;

обеспечить централизованный контроль и управление при нештатных ситуациях;

вести оптимальный режим управления инженерным оборудованием с целью сокращения затрат на использование энергоресурсов, потребляемых зданием (горячей и холодной воды, тепла, электроэнергии, воздуха и т.д.);

вести объективный анализ работы оборудования, действий инженерных служб и подразделений охраны при нештатных ситуациях за счет документирования принятых решений на основе автоматизированных баз данных.

2 Основные принципы построения системы управления зданием

Система полностью открыта, т.е. не существует ограничений на ее расширение и модернизацию. Под открытостью понимается наличие единого протокола взаимодействия оборудования разных производителей, чтобы технические устройства не конфликтовали между собой, а были бы совместимы и представляли единое целое.

Компоненты системы - как программные, так и аппаратные - не привязаны к какому-то одному производителю.

Предлагаемая архитектура СУЗ позволяет сократить число компонентов системы, отказавшись от ряда ее дублирующих элементов.

Решения для построения СУЗ имеют высокую наращиваемость.

Все системы управления интегрируются друг с другом с минимальными затратами, а их обслуживание организовано оптимальным образом.

Система управления зданием работает в интерактивном режиме и при возникновении экстремальной ситуации подсказывает обслуживающему здание персоналу, как развиваются события, какие действия уже выполнены, а также что еще предстоит сделать и какие команды подать. Вся информация о происходящих процессах протоколируется, обеспечивая анализ и контроль всей информации.

Основной принцип управления инженерным оборудованием состоит в объединении в единый взаимоувязанный комплекс различных инженерных систем, а также создание единых интерфейсов для его интеграции с другими компонентами Интеллектуального здания (системой безопасности, связи, информационной системой). Комплекс аппаратно-программных средств позволяет организовать управление и взаимодействие со всеми инженерными подсистемами здания посредством графического интерфейса человек - компьютер.

3 Пример системы управления зданием

Система управления зданием - это комплексное решение автоматизации работы всех инженерных систем поддержки здания и интеграции оборудования различных производителей в единый конгломерат.

В качестве примера можно привести систему управления зданием на базе оборудования и программного обеспечения компании Johnson Controls.

Управляющие функции в такой системе выполняет интеллектуальная автоматика здания. Система предназначена для мониторинга, диспетчеризации и управления оборудованием инженерных систем, включая устройства безопасности.

Благодаря строго дозированному расходу электричества достигается значительная экономия энергопотребления.

Система позволяет уложиться в энергетические лимиты муниципальных служб города. Другими словами - избежать расходов на строительство подстанций. Это особенно актуально для центра города, где чаще всего строятся наиболее крупные торговые и офисные центры.

Система управления зданием дает возможность максимально использовать функциональный потенциал оборудования для управления климатическими, осветительными и другими инженерными системами здания.

Это достигается за счет гибкой настройки взаимодействия между элементами системы. Интеллектуальная система управления зданием с энергосберегающим оборудованием позволяет снизить коммунальные платежи на 15-20%. Это немало, например, для бизнес-центра площадью порядка 50 000 кв. метров, где ежегодные коммунальные расходы составляют около 100 долларов на 1 кв. метр. Управляемое электроникой здание более экономично в эксплуатации, чем обычное. Однако первоначальные инвестиции в такое оборудование превышают расходы на техническое оснащение делового центра.

Срок службы системы управления зданием производства Johnson Controls около 10 лет с учетом замены неисправных и выработавших свой ресурс компонентов. Среднее время наработки на отказ для интеллектуальной системы составляет не менее 10 000 часов, а среднее время восстановления работоспособности - 0,5 часа.

Как устроена система

Система управления зданием имеет трехуровневую структуру:

· уровень локального управления,

· уровень автоматизации,

· уровень управления информацией и администрирования системы.

На уровне локального управления располагаются первичные датчики. Они обеспечивают сбор информации о системе. Модульные устройства и контроллеры позволяют обеспечивать управление локальными системами нижнего уровня.

Завершают цикл локального управления устройства интеграции. Они осуществляют передачу информации о работе локального оборудования в сеть.

Уровень автоматизации оснащается цифровыми контроллерами. Они обеспечивают автоматическое управление группами локальных систем и передачу данных о работе этих систем на вышестоящую ступень сети. Центральное звено этого уровня - сетевые процессоры. В их функции, помимо управления и обработки информации, входит обеспечение связи между верхними уровнями сети и локальными системами.

Для интеграции оборудования различных производителей используются различные сетевые технологии (например, системная шина EIB, технология LonWorks, открытый протокол BacNet).

Эти технологии предназначены для управления коммуникациями зданий и сооружений (освещение, отопление, кондиционирование, вентиляция, жалюзи, охранная и пожарная сигнализация и т. д.).

На уровне управления информацией и администрирования системы располагаются рабочие станции диспетчеров со специализированным программным обеспечением. Здесь архивируется и анализируется работа всех систем здания в целом.

Центральным пунктом управления и мониторинга в системе управления зданием является рабочая станция диспетчера. Она позволяет отслеживать состояние всех подсистем и устройств здания, производить настройку их параметров.

Рабочие станции диспетчера (OWS) используют стандартные платформы аппаратного обеспечения ПК и работают в среде Microsoft Windows.

Программное обеспечение для рабочей станции диспетчера предполагает единый графический интерфейс для всех приложений системы управления зданием, четкую структуру приложений и навигацию между программными компонентами.

Это обеспечивает максимальную простоту работы с системой и удобство поиска информации.

Рабочая станция диспетчера сочетает текстовую, табличную и графическую форму представления данных. Диспетчер может вывести на экран информацию о системе управления зданием с любой степенью детализации. Возможен контроль в масштабе плана здания и технических параметров отдельного прибора. Эти параметры включают в себя информацию о работе устройства, зону нечувствительности, данные о сигналах тревоги и связанные с ними сообщения.

Страницы: 1, 2