Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник научных трудов кафедры информационных систем и технологий управления в строительстве. Выпуск 1.pdf
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
• контроль протечек воды;
• система пожарной безопасности;
• система охранной сигнализации;
• контроль состояния внешней среды;
• контроль и управление доступом к ресурсам здания;
• контроль за детьми;
• контроль и обслуживание домашних животных.
- Комплекс систем информатизации (КСИ). Является базисом, на котором строятся все компоненты информационно-вычислительных сетей
интеллектуального здания. Правильная организация системы определяет
надежность функционирования системы интеллектуального здания как
интегрированного комплекса:
• сеть (ЛВС);
• система телефонной сети;
• система приема эфирного и спутникового телевидения;
• телекоммуникационная подсистема (ТК);
• система радиофикации;
• средства оперативной радиосвязи персонала и другие систе-
мы.
- Структурированная кабельная система (СКС): предназначена для
организации физического уровня системы передачи информации в локальных вычислительных и телекоммуникационных сетях ИЗ. СКС обеспечивает быстрое и легкое изменение конфигурации кабельной системы
посредством перекоммутирования на кроссовых панелях. СКС, объединяющая всю "слаботочку" (ЛВС, телефонию и т.д.), создает единую информационную кабельную сеть здания. Единая информационная инфраструктура обеспечивает необходимое взаимодействие систем и служб здания, его целостность как единого организма. СКС создается на основе
стандартов и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к открытым
системам. Конфигурация СКС и применяемое оборудование обеспечивают возможность наращивания системы без нарушения работоспособности
смонтированной части системы. При разработке рабочей документации
предусматривается возможность прокладки кабелей всех вышеуказанных
систем и 30-процентный резерв для обеспечения дальнейшего развития.
- Единый центр диспетчеризации.
Сегодня Интеллектуальное здание - это эффективное инвестиционное решение, позволяющее существенно снизить расходы на обслуживание и развитие. Только такое здание сегодня соответствует современным
международным требованиям.
121
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Мировой опыт применения систем автоматизации показывает, что
они способны очень экономично решить целый ряд задач, которые еще
вчера требовали огромных затрат людских и финансовых ресурсов.
В частности, это:
экономия теплоносителей, воды и электроэнергии;
оптимизация потребления энергоносителей;
повышение эффективности работы всех инженерных служб объекта
при действиях в аварийных и нештатных ситуациях;
получение хозяином объекта информации о состоянии контролируемых систем «из первых рук» в удобной и наглядной форме, что позволяет избежать подтасовок и замалчивания фактов;
интегрирование всех систем объекта (системы безопасности, системы связи и коммуникации, системы жизнеобеспечения) в единый комплекс, способный самостоятельно реагировать на изменение обстановки.
И уже сегодня имеющийся российский опыт построения автоматизированных систем позволяет говорить о том, что внедрение «интеллектуального здания» позволит экономить около 30% на электроэнергии и около 20% на теплоснабжении, а также обеспечит более эффективную эксплуатацию зданий.
К.С. КУЗИН
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ И ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННИЕ
УПРАВЛЕНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ ЗДАНИЕМ
Эволюция систем управления зданиями повторяет путь развития современных компьютерных систем. Это во многом объясняется тем, что в
системах автоматики для зданий используются самые современные вычислительные комплексы и передовые компьютерные технологии.
Сегодня, в эпоху распределенных вычислений и открытых протоколов передачи данных, уже немногие помнят времена, когда все вычисления выполнялись централизованно на мощных вычислительных комплексах - мэйнфреймах - и о совместимости на уровне стандартных протоколов можно было только мечтать. Однако требования к совместимости
компьютерных платформ и удешевлению вычислений привели в итоге к
появлению недорогих универсальных и совместимых между собой устройств. А вместе с этим наступила эра офисных приложений, автоматизации делопроизводства и тотальной компьютеризации.
В индустрии систем автоматики для зданий также долгое время доминировали централизованные системы, построенные вокруг единого вычислительного узла, выполняющего функции управления всеми контроль-
122
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
ными точками в здании. Данный подход имеет ряд недостатков, характерных и для вычислительных систем.
Центральный вычислительный блок становится так называемым
единым источником сбоя (single point of failure), т.е. при выходе его из
строя прекращают функционировать все подсистемы ИЗ. Кроме того, получив доступ к центральному контроллеру, злоумышленник может управлять всей инфраструктурой здания.
Все контрольные точки непосредственно связаны с центральным узлом, т.е. от каждого устройства к центральному контроллеру протягивается выделенный кабель (и в ряде случаев не один). Это существенно усложняет кабельную систему, увеличивает ее протяженность и соответственно стоимость.
Устранить эти недостатки позволяет децентрализация систем ИЗ распределение функций управления между несколькими контроллерами и
использование механизмов передачи информации по общей шине данных.
Эффективность подобного подхода была своевременно оценена ведущими
производителями систем автоматики для зданий, которые в последнее
время стали активно развивать "сетевое" направление в своих продуктах.
Однако никто из них по-прежнему не стремился к обеспечению совместимости с продуктами конкурентов, и для конечного пользователя новый
подход все еще означал привязку к одному поставщику решений и попрежнему высокий уровень цен на системы автоматики.
I. Централизованное управление Интеллектуальным зданием.
123
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
В представленной модели здание имеет следующие подсистемы контроля доступа, управления климатом, охранно-пожарную сигнализацию и видеонаблюдение. В данной схеме имеется четкое разделение системы на следующие технологические слои:
1 - уровень конечного оборудования (датчиков, считывателей, заслонок, нагревателей, извещателей, видеокамер и т.п.);
2 - уровень управляющего оборудования (контроллеры, зонные панели, телеметрическое оборудование и т.п.);
3 - уровень систем управления (пульт управления и мониторы видеонаблюдения, панели сигнализации, ПО для управления системами авторизации доступа и контроля климата);
4 - уровень интеграции подсистем (некоторая платформа управления
всем комплексом).
На границе каждого из слоев существует некоторый интерфейс
взаимодействия устройств вышестоящего и нижележащего уровня. При
этом у каждой подсистемы эти интерфейсы в общем случае собственные и
преобладает подчинение устройств нижнего уровня устройствам верхнего, т.е. "снизу" поступает информация, а "наверху" принимают решение.
Каждая подсистема имеет собственную кабельную проводку, и в ряде случаев кабельные системы нескольких элементов ИЗ прокладываются
параллельно друг другу. Каждой границе уровней соответствует отдельная кабельная проводка. Так, конечное оборудование подключается непосредственно к контроллерам. Контроллеры группируются по шлейфам,
завязанным на центральную станцию управления. Между системами
управления данные передаются по локальной компьютерной сети.
Подсистемы имеют различные ограничения по масштабированию,
зависящие от используемых интерфейсов взаимодействия устройств. Например, на одном шлейфе может существовать строго определенное число
контроллеров и для добавления к системе следующего элемента необходимо будет установить дополнительный модуль расширения (число которых также обычно лимитировано).
Как уже упоминалось, характер взаимодействия устройств в рамках
подсистемы - подчиненный (master-slave). Это означает, что контроллеры
либо функционируют автономно, либо обмениваются данными с элементом верхнего уровня подсистемы. Например, центральная станция управления может прочитать данные с устройства и передать ему команду, но
между собой контроллеры не взаимодействуют.
Интеграция подсистем осуществляется при помощи программного
комплекса, который "общается" с каждой подсистемой на ее "языке", т.е.
необходим программно-аппаратный модуль, который будет обеспечивать
интерфейс между станцией управления и конкретной подсистемой, таким
образом, интеграция подсистем - вертикальная. Это означает, что все воз-
124
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
можные взаимосвязи между элементами различных подсистем осуществляются через центральную станцию, расположенную на уровне 4. Очевидно, что если этот элемент системы выходит из строя - подсистемы перестают взаимодействовать между собой.
Существующие ограничения и трудности, возникающие при необходимости интеграции устройств различных производителей, естественно,
не устраивают потенциальных заказчиков, которые хотят иметь высокофункциональные интегрированные системы, которые бы не привязывали
их к одному поставщику оборудования и решений, диктующему цены на
свои услуги.
Отсутствие до недавнего времени в области автоматизации зданий
единых стандартов совместимости компонентов и высокая стоимость интегрированных решений сдерживали повсеместное внедрение подобных
систем. Сегодня в данной отрасли произошел коренной поворот к открытым технологиям и принципам всеобщей совместимости оборудования,
что позволяет прогнозировать рост инсталляций систем ИЗ.
II. Использование открытой архитектуры в построении Интеллектуальных зданий (децентрализованное управление).
125
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Ключевым элементом нового подхода является понятие "сети управления" и наличие единого протокола взаимодействия всех элементов системы - от привода заслонки до центральной станции.
Принципы построения сетей управления аналогичны принципам построения современных компьютерных сетей. Все компоненты, 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.
Сегменты 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 (например, количества свободных
слотов расширения в станции управления), а определяется адресным пространством, поддерживаемым протоколом взаимодействия.
Принцип взаимодействия устройств в сети управления - одноранговый. Каждый элемент имеет возможность обмениваться данными с любым другим. Отсутствие подчиненности делает систему более гибкой и
устойчивой - выход из строя некоторого элемента не является критичным
для работы остальных. Единый протокол взаимодействия, единая кабельная система и сетевая архитектура позволяют добиться прозрачной интеграции всех компонентов ИЗ. Устройства, принадлежащие к разным подсистемам, могут быть физически подключены к одному и тому же сегменту сети управления.
Центральной станции управления нет необходимости "учить" языки
конкретных подсистем. Существует стандартный способ получения данных и управления всеми подсистемами. Это позволяет создавать универсальные программные комплексы управления, не ориентированные на
конкретное оборудование.
Кроме описанных преимуществ, относящихся к интеграции подсистем, существует еще одно - совместимость (interoperability) оборудования
различных производителей на сетевом уровне. В повседневной жизни мы
часто сталкиваемся с "совместимыми" вещами, однако не всегда задумываемся о вопросах совместимости. И в этом основная задача совместимости - не создавать никаких проблем для пользователя. Когда мы подключаем видеомагнитофон Philips к телевизору SONY, то не ожидаем от этого
простого действия никаких печальных последствий. Именно это и есть совместимость.
При проектировании системы управления зданием также хочется,
чтобы продукты различных производителей не конфликтовали между собой, а образовывали единое органичное целое в рамках создаваемой сис-
126
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
темы. Используя совместимые между собой компоненты, системный интегратор может сосредоточиться на создании концепции системы, а не
тратить драгоценное время и средства на то, чтобы насильно заставить
продукты взаимодействовать между собой. Существование широкого выбора готовых совместимых между собой компонентов позволяет для каждого решения оптимальным образом подбирать необходимое оборудование.
А.О. МАТВЕЕВ, Р.Н. ЯРУЛИН, С.А. КОРОЛЕВ
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЖКХ
Сегодня ЖКХ представляет собой технически сложное хозяйство,
которое требует новых разработок и технологий. Его реформирование
считается одной из самых приоритетных задач, которые стоят перед правительством. Как считает директор направления городского хозяйства
фонда «Институт экономики города» Сергей Сиваев, в мире разработаны
всего три модели реорганизации коммунальных отношений:
1. Англия и Чили пошли по пути полной приватизации объектов жиз-
необеспечения. Такой вариант в России даже не рассматривается.
2. В Германии применяется схема, где предприятия отрасли становятся акционерными предприятиями, основным пакетом в которых обладает муниципалитет. Она к отечественным условиям тоже не подходит,
поскольку бизнес не рискует «вкладываться» в предприятия, на которых
из-за гипервлияния власти невозможно сформировать эффективную частную систему управления.
3. Остается принцип, который, кстати, апробирован в большинстве
стран с рыночной экономикой и известен как «французская модель». Это
сочетание муниципальной собственности на объекты ЖКХ и управления
ими со стороны частного бизнеса на условиях долгосрочных договоров
аренды и сопутствующих инвестиционных соглашений. Именно такая модель, по словам Сергея Сиваева, активно внедряется в регионах России и
не вызывает раздражения у местных властей. Ей, в частности, соответствует модель сотрудничества, которую развивает ОАО «Российские коммунальные системы»
В последние десять лет Запад накопил сотни примеров подобного
сотрудничества государственных и частных структур в решении коммунальных проблем. В результате создается принципиально новая культура
ответственности и профессионализма, которая пока чужда российской
практике обслуживания объектов ЖКХ.
127
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
Сказать коротко и ясно, что есть «реформа ЖКХ», довольно трудно,
однако можно выделить 4 основные направления в этой области:
1. Перевод коммунальной отрасли на рыночные отношения.
2. Привлечение частного бизнеса (и частных инвестиций), стимулиро-
вание конкуренции, повышение качества коммунальных услуг.
3. Модернизация всего комплекса жилищно-коммунального хозяйства.
4. Сохранение системы социальной защиты и поддержка льготных сло-
ев населения.
Непривлекательность ЖКХ для частных инвестиций в России обу-
словлена невыполнением бюджетных обязательств и отсутствием эффективных и прозрачных процедур формирования и изменения тарифов.
Долгосрочные соглашения в российских условиях пока крайне за-
труднительны. Спланировать договорные отношения на срок даже в 20
лет почти невозможно, поскольку связано с большими рисками из-за
трудно прогнозируемого развития отрасли.
Председатель комиссии по проблемам ЖКХ общероссийской обще-
ственной организации малого и среднего предпринимательства "ОПОРА
России" Марина Игнатова считает, что все эти проблемы - суть отсутствие
активности. По ее мнению, и государство, и жильцы, и частный бизнес не
имеют достаточных стимулов к проявлению активной позиции в реформе
ЖКХ. Государству мешают слишком высокая социальная значимость реформы и сформировавшаяся за последние 15 лет система коррупции в
сфере ЖКХ. Вследствие чего нет проработанных государственных программ по мотивации и разъяснительной работе среди населения. Соответственно, жильцы не спешат объединяться в ТСЖ, потому что не видят для
себя в этом выгод и не понимают, зачем это нужно делать. Рынок частных
управляющих компаний не формируется, потому что им не с кем работать
- их клиентами могут стать только консолидированные заказчики - ТСЖ.
Однако, несмотря на все трудности, отрасль продолжает активно
развиваться по всем направлениям. Проводится множество конференций,
семинаров, посвященных проблеме реформирования ЖКХ.
Технический прогресс так же дает о себе знать. 18-20 марта 2010 го-
да прошла пятая специализированная отраслевая выставка «Жилищнокоммунальное хозяйство – 2010», в которой приняли участие ведущие
инжиниринговые и технологические компании. На выставке были представлены такие тематические разделы, как: теплоснабжение, газоснабжение, инженерное оборудование, водоснабжение, электроснабжение, светотехника, контрольно-измерительное оборудование, информационные технологии и многие другие. Так же состоялись «круглые столы» на различные темы. В частности на тему энергоресурсосбережения, которой сегодня уделяется повышенное внимание.
128
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ УПРАВЛЕНИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Стоит отметить, что многие вопросы до сих пор остаются открыты-
ми. К примеру, управляющие компании до сих пор испытывают потребность в автоматизации расчета денежных затрат на содержание и ремонт
объектов недвижимости. Методика расчета таких затрат была совсем недавно разработана в МГСУ, а в настоящее время стоит вопрос о создании
программного комплекса для автоматизированного расчета на основании
этой методики. Данный проект является одним из многих примеров инноваций в сфере ЖКХ, к которым обращено внимание управляющих организаций. Круг проблем ЖКХ очень широк. Каждое из направлений попрежнему требует активного развития, которое в современных условиях
практически невозможно без внедрения инновационных технологий.
Р.Н. ЯРУЛИН, А.О. МАТВЕЕВ, С.А. КОРОЛЕВ
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АСУ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ
СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИ
В настоящее время большинство Российских промышленных предприятий сталкивается с потребностью автоматизации процесса управления. Потребность в автоматизации может быть продиктована различными
причинами, наиболее распространенные из них – рост объемов производства предприятия и усиление конкуренции на рынке. Для решения этих и
других задач предприятия постепенно начинают использовать автоматизированные системы управления (АСУ).
Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс
аппаратных и программных средств, предназначенный для управления
различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия. АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п. Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчеркивает сохранение за человекомоператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего
характера, либо не поддающихся автоматизации. Разработка АСУ, порядок их создания и направления эффективного использования базируются
на следующих принципах, впервые сформулированных В.М. Глушковым
в 70-е годы, которые актуальны и по сей день (рис. 1).
Принцип новых задач. АСУ должны обеспечивать решение каче-
ственно новых управленческих проблем, а не механизировать приёмы
управления, реализуемые неавтоматизированными методами. На практике
это приводит к необходимости решения многовариантных оптимизационных задач на базе экономико-математических моделей большого объёма
(масштаба). Конкретный состав подобных задач зависит от характера
129
СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ
управляемого объекта. Рассмотрим характерные задачи, возникающие в
строительной отрасли. В ряде случаев на первый план выдвигаются задачи технической подготовки производства, управления проектноконструкторскими работами. На транспорте важнейшее значение приобретает оптимизация маршрутов и расписаний движения, а также погрузочно-разгрузочных работ. В системах управления отраслью первостепенное значение имеют оптимальное планирование работы предприятий,
точное согласование сроков взаимных поставок, а также проблемы перспективного развития отрасли и задачи прогнозирования.
Принцип новых
задач
Принцип сис-
темного подхо-
да
Принцип пер-
вого руководи-
теля
Принцип типи-
зации
Принципы по-
Принцип не-
прерывного
развития сис-
строения АСУ
Принцип согласова-
ния пропускной спо-
собности различных
звеньев системы
Рис.1. Принципы построения АСУ
Принцип системного подхода к проектированию АСУ. Проекти-
Принцип ком-
плексности задач и
рабочих программ
Принцип един-
ства информаци-
онной базы
рование АСУ должно основываться на системном анализе как объекта, так
и процессов управления им. Это означает необходимость определения целей и критериев эффективности функционирования объекта (вместе с системой управления), анализа структуры процесса управления, вскрывающего весь комплекс вопросов, которые необходимо решить для того, чтобы проектируемая система наилучшим образом соответствовала установленным целям и критериям. Этот комплекс охватывает вопросы не только
технического, но также экономического и организационного характера.
Поэтому внедрение АСУ даёт принципиально новые возможности для ко-
130