Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Методическое пособие 794

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
14.21 Mб
Скачать

ВЫПУСК № 1 (7), 2016

 

 

 

 

 

 

ISSN 2307-177X

стемы работали в едином комплексе, осу-

– система учета энергоносителей;

ществляли между собой обмен данными,

– системы контроля и управления лиф-

контролировались и управлялись, необходи-

тами, эскалаторами, парковкой и прочей ин-

ма единая система управления зданием

фраструктурой.

 

 

 

(Building Management System – BMS). Тер-

Комплекс

систем

информатизации

мины "умный дом" (Smart House) и "интел-

(КСИ) предоставляет средства связи и до-

лектуальное здание" (Intelligent Building) по-

ступ к Интернет, телевидению и другому ло-

явились в США в 1980-х годы и в настоящее

кальному и удаленному

мультимедийному

время остаются широко

используемыми

контенту.

 

 

 

маркетинговыми словами. При этом набор

Отличительным свойством, характери-

средств их составляющих разнообразен, а

зующим интеллектуализацию здания, явля-

степень интеграции различна. Общее техни-

ется тесная интеграция всех подсистем через

ческое название – система автоматизации и

единую

систему

диспетчеризации

(BMS),

диспетчеризации инженерного оборудования

обеспечивающую

возможность выполнения

(САДИО), представляющая современную

различных сценариев функционирования в

технологию автоматизированных комплек-

зависимости от внешних событий и текущих

сов систем инженерного оборудования зда-

задач. Помимо обеспечения совместной ра-

ния с определенной степенью их интеграции

боты и единого управления, в такой системе

на основе структурированных кабельных си-

должна быть реализована возможность про-

стем и стандартов открытых систем [1].

граммировать управляющие системы под

Существующие

многообразие

систем

конкретную оперативную задачу, как то под-

автоматизации

инженерного

оборудования,

готовка системы отопления здания к началу

используемых в инфраструктуре админи-

рабочего дня, управление микроклиматом в

стративных, производственных и жилых

зависимости от температуры воздуха и коли-

зданий можно разделить на 3 категории –

чества людей и другие.

 

 

технических средств безопасности, жизне-

За последнее десятилетие реализовано

обеспечения и информатизации.

 

множество успешных проектов – зданий с

Комплекс технических средств без-

BMS, среди которых офисные центры, адми-

опасности (КТБС) включает:

 

 

нистративные здания, загородные резиден-

– систему управления доступом;

 

ции, гостиницы, торговые, спортивные и

– систему охранно-тревожной сигнали-

развлекательные комплексы [2]. Тем не ме-

зации;

 

 

 

 

нее эти технологии остаются недоступны для

– систему наблюдения, сбора и обра-

«домашнего» использования. А ведь «ум-

ботки информации;

 

 

 

ное» управление энергопотреблением может

– система пожарной сигнализации и

обеспечить значительную экономию средств,

оповещения о пожаре;

 

 

 

при незначительных затратах на дополни-

– система автоматического пожароту-

тельное оборудование.

 

 

шения.

 

 

 

 

Цель данной статьи – сравнительный

Комплекс

систем жизнеобеспечения

анализ

существующих

архитектур

систем

(КСЖ) состоит из:

 

 

 

автоматизации и диспетчеризации инженер-

– системы отопления, вентиляции и

ного оборудования с целью развертывания

кондиционирования

воздуха и

прочих

такой системы на базе имеющихся у каждого

средств управления микроклиматом;

 

современного человека средств автоматиза-

– система гарантированного беспере-

ции – домашнего персонального компьюте-

бойного электроснабжения;

 

 

ра, планшета, смартфона и недорогого пери-

– система управления электроснабже-

ферийного оборудования.

 

нием;

 

 

 

 

Системная архитектура информацион-

– системы управления освещением;

ных систем обычно рассматривается с трех

161

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

позиций – структура, управление и взаимо-

 

торы видеонаблюдения, панели сигнализа-

действие. Возможны два вида организации

 

ции и другие;

 

 

 

САДИО на базе клиент-серверной и много-

 

 

 

 

4 – уровень интеграции подсистем, ба-

уровневой архитектуры.

 

 

 

 

 

 

 

 

зирующийся на некоторой платформе управ-

На рисунке 1 представлена многоуров-

 

ления всей системой.

 

невая архитектура системы автоматизации и

 

 

 

 

На границе каждого из слоев существу-

диспетчеризации инженерного оборудова-

 

ет некоторый

интерфейс

взаимодействия

ния. В представленной модели здание имеет

 

устройств вышестоящего и

нижележащего

следующие подсистемы – контроля доступа,

 

уровня. При этом каждый компонент имеет

управления климатом, охранно-пожарную

 

собственный интерфейс с соответствующим

сигнализацию и видеонаблюдение. Это под-

 

компонентом на нижнем и верхнем уровне с

разумевает четкое разделение системы на

 

собственными средствами передачи данных

следующие технологические слои:

 

 

 

и управляющих сигналов.

 

1 – уровень периферийного оборудова-

 

 

 

 

Подсистемы имеют различные ограни-

ния, который включает датчики, считывате-

 

чения по масштабированию, зависящие от

ли, нагреватели, извещатели, видеокамеры и

 

используемых интерфейсов взаимодействия

другое конечное оборудование;

 

 

 

устройств.

 

Характер

взаимодействия

2 – уровень оборудования мониторин-

 

устройств в рамках подсистемы – подчинен-

га, использующий контроллеры, зонные па-

 

ный сверху вниз. Это означает, что контрол-

нели, телеметрическое оборудование, необ-

 

леры либо функционируют автономно, либо

ходимое для контроля за периферийным

 

обмениваются данными с элементом верхне-

оборудованием;

 

 

 

 

 

 

 

 

го уровня подсистемы, но разные компонен-

3 – уровень функционального управле-

 

ты одного уровня взаимодействовать не мо-

ния, представляющий средства интерактив-

 

гут. Интеграция подсистем осуществляется

ного управления – пульт управления и мони-

 

программно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-Уровень интеграции подсистем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-Уровень функционального

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модуль по контролям

Подсистема

управления

 

Система

охранная и

 

Система видеонаблюдение (CCTV)

 

пожарная

сигнализация

доступа (Access Control)

климатом

(HVAC)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-Уровень управляющего оборудования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

контроллеры

термометры

аппараты

 

 

 

 

 

Замки, считыватели,

водогрей кондиционер

 

 

 

датчики, кнопки

 

 

 

 

 

Камера 1

Камера 2

 

 

 

 

 

Датчики извещатели

1-Уровень периферийного

 

 

 

 

 

 

оборудования

 

Рис. 1 – Многоуровневая архитектура системы

 

Модель на основе клиент-серверной

пах открытых систем, представлена на рис.2.

архитектуры, построенная на

принци-

Ключевым элементом этого подхода яв-

162

ВЫПУСК № 1 (7), 2016

ISSN 2307-177X

ляется использование сетевых технологий и наличие единого протокола взаимодействия всех элементов системы – от датчика до центральной станции. Все компоненты такой системы, подобно ПК и серверам, подключены к единой кабельной системе и используют общие протоколы передачи данных. Сеть управления также делится на сегменты с различными типами топологий и средами передачи данных. Сег-

менты объединяются при помощи повторителей, маршрутизаторов и шлюзов. Открытая сетевая архитектура устраняет избыточность кабельной системы, поскольку все устройства разделяют общую среду передачи данных.

Масштабируемость подсистем и всего комплекса больше не зависит от ресурсов отдельных компонентов, а определяется используемым протоколом взаимодействия.

Управление климатом

 

 

движения

 

Разбиение

 

стекла

Управление освещением

 

Системы безопасности

Контактные датчики

 

Удаленный мониторинг

считыватели

замки

Контроль доступа

Системы управления

Прочие системы

 

Контроль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

энергопотребления

 

 

 

 

CCTV

Пожарная сигнализация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 – Архитектура системы на основе сети передачи данных

Принцип взаимодействия

устройств в

рудование. Таким образом, используя датчи-

сети управления – одноранговый. Каждый

ки и прочее периферийное оборудования с

компонент имеет возможность обмениваться

сетевым интерфейсом можно строить сколь

данными с любым другим. Отсутствие под-

угодно сложную функциональную систему.

чиненности делает систему более гибкой и

Для такой архитектуры вопрос о выбо-

устойчивой. Единый протокол взаимодей-

ра сетевой технологии исчисляется четырьмя

ствия, единая кабельная система и сетевая

вариациями – Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee,

архитектура позволяют добиться прозрачной

3G/4G.

 

 

 

 

 

интеграции всех компонентов системы.

В

качестве перспективных подходов

Устройства, принадлежащие к разным под-

следует обратить внимание на ZigBee. Ос-

системам, могут быть физически подключе-

новным

 

преимуществом этой технологии

ны к одному и тому же сегменту сети управ-

является

 

сочетание

малого относительно

ления.

 

других

технологий

энергопотребления и

Поскольку существует

стандартный

поддержки ячеистой топологии с ретрансля-

способ получения данных и управления все-

цией и маршрутизацией сообщений. Для это-

ми подсистемами можно создавать универ-

го ZigBee большую часть времени находится

сальные программные комплексы управле-

в пассивном режиме, а при активации (пере-

ния, не ориентированные на конкретное обо-

ходе в активный режим) укладывается в 15

163

 

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

миллисекунд, что означает практически

этом сокращаются как временные, так и фи-

мгновенный отклик устройства, по сравне-

нансовые затраты на прокладку уличных

нию с Bluetooth, где задержка в этой ситуа-

коммуникаций.

 

ции составляет порядка 3 секунд. ZigBee

Для удаленного доступа к системам не-

стандартизирован, что дает возможность

оспоримые преимущества имеет технология

объединять оборудование различных произ-

3G/4G. Преимущество использования данно-

водителей. Помимо этого, ZigBee примеча-

го беспроводного канала связи на сегодняш-

тельна своей способностью к самоорганиза-

ний день – практически сплошное покрытие.

ции и самовосстановлению, а также высокой

Таким образом, наиболее эффективным

помехоустойчивостью, особенно в диапазоне

представляется использование сетевых тех-

от 2,4 до 2,48 ГГц. Спецификация ZigBee

нологий с двухуровневым подходом к ее ре-

включает криптографическую защиту дан-

ализации (рис. 3). В нижнем уровне находит-

ных и гибкую систему безопасности. ZigBee

ся система управления периферийными ком-

не дорога при внедрении. Существенным не-

понентами реализованная на базе ZigBee.

достатком ZigBee является низкая скорость

 

 

передачи – 250 кбит/c, средняя от 5 до 40

 

Регистраторы

 

 

кбит/с. Сегодня на рынке предлагаются два

Датчики

 

основных вида решений по применению

 

 

технологии ZigBee в конечных устройствах –

Сервер

 

микросхемы

поддержкой

радиоинтерфей-

Камеры

 

 

са,

работающего

по

стандарту

IEEE

 

 

802.15.4, и

готовые

ZigBee-модули,

пред-

 

 

ставляющие

собой размещенные на

одной

Удаленный терминал

Удаленный терминал

 

 

 

 

 

 

 

 

плате IEEE 802.15.4-трансивер, микро-

 

 

контроллер, содержащий в себе стек ZigBee-

Рис. 3 – Двухуровневая архитектура системы

протокола, необходимые внешние элементы

на базе сетевых технологий

обвязки (антенну, схемы питания, тактиро-

 

 

вания и др). Но, к сожалению, технология

Надежность нижнего уровня обеспече-

ZigBee, в отличии от

Bluetooth и Wi-Fi, не

на за счет децентрализации. Верхний уро-

поддерживается в массового выпускаемых

вень отвечает за связь пользователя с серве-

мобильных устройствах – телефонах, план-

ром на основе 3G/4G и реализует графиче-

шетах и ПК.

 

 

 

 

ский интерфейс пользователя. Такое постро-

 

Поэтому в настоящее время для объ-

ение системы также обеспечивает модуль-

единения периферийного оборудования ак-

ность, масштабируемость и доступность для

туально использование Bluetooth и Wi-Fi.

массового использования.

Беспроводные устройства с Bluetooth пред-

Библиографический список

ставляют собой аналог Ethernet. Его особен-

 

 

ность заключается в том, что отпадает необ-

1. Семиров Р. Автоматизированные си-

ходимость прокладывать параллельные ком-

стемы контроля состояния инженерных си-

муникации

для объединения компонентов

стем – Современные технологии автоматиза-

при использовании интерфейса RS-485. Ос-

ции – № 1 –2014 г.

 

новное преимущество использования радио-

2. Интеллектуальные здания Москвы:

канала с Wi-Fi заключается в большой даль-

инженерные системы международного клас-

ности связи, способной достигать несколь-

са для автоматизации зданий – режим досту-

ких сотен метров. Это особенно необходимо

па:

 

для соединения между собой объектов в раз-

http://www.obzor.ru/index.php?pages=3&id=28

личных частях больших помещений. При

 

 

164

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра информационных технологий и автоматизированного

проектирования в строительстве представляет

Квалификация – магистр

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА

Мы находимся в начале XXI века – века компьютеров и телекоммуникаций, века информации и технологий. Только обладая качественной и достоверной информацией можно добиться успеха в бизнесе и на производстве.

Эти специальности – Ваш шаг в будущее, это:

¥интересная учеба и интересная работа;

¥мир ЭВМ, сетей и телекоммуникаций;

¥интеллектуальные системы, банки данных и базы знаний;

¥бухгалтерские и планово – финансовые системы учета;

¥системы автоматизированного проектирования;

¥интегрированные информационные системы.

Обучение проводится по очной форме, в течение двух лет.

Магистры этих специальностей – это инженеры качественно нового уровня

– специалисты в области компьютерных технологий, защиты информации и проектировании систем.

МЫ ЖДЕМ ВАС!

Телефон: (473) 276-39-72

E-mail: informsys_kaf@vgasu.vrn.ru

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ РУКОПИСЕЙ, НАПРАВЛЯЕМЫХ В РЕДАКЦИЮ

1.Журнал публикует оригинальные статьи (объемом 3-5 страниц) по проблемам научных исследований и научно-технических разработок в области создания и применения современных информационных технологий и высокоэффективных систем управления в строительных, социальных, экономических и др. областях.

2.Рукописи статей рецензируются. Тематика предоставляемых статей должна соответствовать секции журнала (предполагаемая секция указывается авторами).

3. Статья предоставляется в виде одного файла формата MS Word-2007 или MS Word-2010, (.docх). Файл со статьей должен быть помещен в архив (архиваторы WinZip, WinRar с максимальной степенью архивации).

4.Статья должна содержать: индекс УДК; название, ключевые слова, инициалы и фамилии авторов; название организации, в которой выполнена работа, аннотацию (до 5 строк) – все на русском и английском языках; текст статьи; список литературы.

5.Количество соавторов в статье не должно превышать трех человек.

6.В отдельном файле должны содержаться сведения (на русском и английском языках) об авторах и организации, в которой выполнена работа: фамилия, имя, отчество; ученая степень, ученое звание, почетные степени и звания, должность; место работы; почтовый адрес с указанием индекса; телефон с указанием кода города; электронный адрес; полное и сокращенное название организации, в которой выполнена работа.

7.При наборе текста должны использоваться только стандартные шрифты размера 12 пт - Times New Roman и Symbol. Одинарный интервал и отступом красной строки 1 см. Размер бумаги A4 (210*297 мм), портретная ориентация. Поле: верхнее поле – 2 см, нижнее – 3 см, левое – 2,0 см, правое поле – 2,0 см.

8.Рисунки должны быть только черно-белыми, без полутонов, толщина линий не менее 0.5 пт. Буквенные и цифровые обозначения на рисунках, вставленных в статью, по начертанию и размеру должны соответствовать обозначениям в тексте статьи.

9.Все иллюстрации сопровождаются подрисуночными подписями, включающими в себя номер, название иллюстрации и при необходимости - условные обозначения.

10.Формулы должны выполняться только во встроенном "Редакторе формул". Формулы необходимо набирать прямым шрифтом (основной размер символа 12 pt) и нумеровать справа в круглых скобках. Размер формул не должен превышать 7,5 см.

11.Литературные ссылки по тексту статьи необходимо указывать в квадратных скобках, нумерация литературы должна быть произведена в порядке упоминания.

12.Не допускается «Альбомный» разворот страницы в статье.

13.Рукописи, в которых не соблюдены данные требования, не рассматриваются.

Рукописи не возвращаются. Редакционная коллегия оставляет за собой право отклонять материалы рекламного характера.

14.Материалы предоставляются на E-Mail: itcses@yandex.ru