Проект автоматизации клиники на KNX EIB
Друзья, рекомендую ознакомиться с успешно реализованным проектом по автоматизации, внедрению Умного Дома в медучреждения. Наша компания выполнила проектирование, монтаж, программирование и настройку системы автоматизации умного дома в больнице.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ УМНЫЙ ДОМ НА KNX
Данная пояснительная записка подготовлена для автоматизированной системы управления освещением и микроклиматом (СУОМ) объекта: Строительство нового корпуса больницы. Принятые технические решения, соответствуют требованиям экологических, санитарно-гигиенических, противопожарных норм, действующих на территории Российской Федерации, и обеспечивают безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных мероприятий. СУОМ построена на базе технологии European Installation Bus (EIB). EIB – этораспределенная открытая сетевая система, решающая основные задачи в области бытовой автоматизации и автоматизации зданий.
На сегодняшний день эту технологию поддерживают более 100 производителей, что предоставляет конечному потребителю свободу выбора электротехнических компонентов и не привязывает его к конкретному поставщику оборудования в дальнейшем. EIB – перспективная и обладающая несомненными преимуществами технология, обеспечивающая высокий уровень безопасности, комфорта и активный режим энергосбережения. Практика применения EIB показала большой потенциал этой технологии при организации взаимодействия с инженерными системами здания. Комплекс средств автоматизации (КСА) реализуется на базе оборудования, имеющего соответствующие сертификаты для использования в России. Работы по проектированию выполняются сертифицированными специалистами.
НАЗНАЧЕНИЕ И ЦЕЛИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ УМНОГО ДОМА
СУОМ предназначена для локального, централизованного программного управления освещением и микроклиматом. Целями создания СУОМ являются:
- повышение надёжности, безопасности и качества функционирования оборудования систем освещения и микроклимата;
- сокращение затрат на обслуживание оборудования;
- сокращение энергозатрат посредством оптимизации алгоритмов работы оборудования;
- повышение уровня комфорта в помещениях комплекса;
- обеспечение ручного и автоматического управления освещением и микроклиматом в помещениях;
- повышение оперативности управления посредством интеграции СУОМ в АСДУ.
Сокращение энергозатрат достигается за счёт использования энергосберегающих алгоритмов автоматического управления, обеспечивающих снижение мощности системы освещения, отопления и кондиционирования, а именно:
- максимальное использование естественного освещения, применение комбинированных режимов освещения помещений;
- времязависимое управление;
- контроль присутствия людей в помещениях;
- применение различных режимов работы освещения и микроклимата, учитывающих особенности использования помещений.
Применение новых открытых технологий с использованием интеллектуальных датчиков расширяет площади, где создаются комфортные зоны. СУОМ комплекса позволяет индивидуально управлять климатическим оборудованием, создавая комфортные условия.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ НА KNX
Основные характеристики СУОМ следующие:
- имеет модульную структуру и является «открытой», обеспечивает, принеобходимости, возможность подключения вновь устанавливаемого оборудования;
- допускает возможность применения аналогичного оборудования различных производителей;
- сохраняет работоспособность в целом при выходе из строя отдельных устройств;
- имеет «открытые» протокол и интерфейс для взаимодействия с АСДУ;
- обеспечивает единый дизайн и цветовую гамму устройств управления СУОМ и других электроустановочных изделий.
Срок службы СУОМ составляет не менее 10 лет с учётом замены неисправных устройств. Среднее время восстановления работоспособности СУОМ составляет не более 0,5 часа. Для оперативного устранения неисправностей оборудования предусмотрен необходимый резерв оборудования и необходимые средства программирования компонентов СУОМ.
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ УМНОГО ДОМА
Система управления освещением и микроклиматом представляет собой распределенную автоматизированную систему управления с открытым протокол омобмена для интеграции в систему диспетчерского управления. Каждое локальное устройство (датчик, управляющее устройство, исполнительное устройство) выполняет свои функции, и выход из строя любого из них не влияет на работу системы в целом. Все устройства объединяются шиной, выполненной на основе витой пары 2х2х0,8, которая выполняет функции питающей и передающей среды. Для обеспечения работоспособности системы, на шине поддерживается постоянное напряжение 29В. В целях увеличения надежности, система имеет иерархическую структуру и состоит из зон обслуживания (см.проект – Структурная схема). Каждая зона обслуживания представляет собой линию EIB, выполняет своифункции независимо от других зон и имеет выделенный источник питания (PS). Линии зон обслуживания объединяются в сегменты посредством соединителей линий (LC), выполняющих функции маршрутизации. Сегменты, в свою очередь, объединяются в единую систему. Система состоит из нескольких подсистем, выполняющих свои функции (см.проект – Схема функциональной структуры):
- подсистема управления освещением;
- подсистема управления микроклиматом;
- подсистема управления приводами защитных штор и жалюзи;
- подсистема мониторинга погодных условий.
Централизованное управление, мониторинг и визуализация осуществляются посредством автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ).
ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ
Подсистема управления освещением обеспечивает ручное и автоматическое управление рабочими и аварийными группами внутреннего освещения. Объектами управления являются светильники со следующими типами ламп:
- лампы накаливания общего назначения;
- низковольтные галогенные лампы накаливания с трансформаторами;
- люминесцентные лампы с электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА);
- люминесцентные лампы с регулируемыми электронными пускорегулирующими аппаратами (РЭПРА 0-10В);
- светильники с цифровым интерфейсом DALI (Digital Addressable LightingInterface).
Типы управления освещением:
- дискретное (включение и выключение) - для всех типов ламп;
- аналоговое (изменение силы света) - для всех, кроме ламп с ЭПРА;
- комбинированное (выполнение световых сценариев).
Оборудование СУОМ позволяет обеспечить управлением освещением:
- вручную (с помощью настенных панелей управления);
- автоматически (по сигналам от датчиков или в соответствии с заданным временным алгоритмом);
- дистанционно (с помощью ИК - пультов управления);
- централизованно (с помощью настенных сенсорных панелей).
Управление внутренним освещением осуществляется для следующих категорий помещений комплекса:
- конференц-залы;
- обеденный зал
- места общего пользования;
- больничные палаты.
Управление освещением и микроклиматом в конференц-залах и обеденном зале осуществляется при помощи клавишных выключателей с терморегулятором. Выключатель имеет дисплей, на котором отображается температура, режим работы и текущее состояние (нагрев или охлаждение), а также клавиши для управления освещением, изменением температурной уставки и режима работы. Таким образом, этот выключатель является единым органом управления освещением и микроклиматом в помещении.
Клавишный выключатель с терморегулятором.
Для конференц-залов управление освещением включает в себя включение и выключение осветительных приборов, регулирование их яркости, а также использование предварительно запрограммированных «световых сцен». «Световая сцена» - сочетание включенных и выключенных светильников, их яркость, а также положение жалюзи и штор. Управление освещением, шторами и «световыми сценами» доступно также от системы управления мультимедийным оборудованием при проведении конференций и других мероприятий.
Для мест общего пользования применяется дискретное автоматическое управление освещением по датчикам движения (с учётом естественной освещенности или наличия людей в помещениях). Для больничных палат предусмотрено управление светом по датчикам движения в тамбурах и с/у. Датчики движения устанавливаются на потолке. Помимо управления освещением в тамбуре или с/у датчик отслеживает перемещение людей в этих зонах и шлет сигнал в системную шину, что позволяет контролировать перемещение пациентов в палате. Управление светом в палате осуществляется от кнопочного пульта управления, который гальванически развязан от силового питания. Таким образом, достигается максимальная безопасность для пациентов. При этом управление освещением возможно также из других мест – от поста дежурной медицинской сестры или из центральной диспетчерской.
Управление выделенными группами аварийного освещения осуществляется следующим образом: группы аварийного освещения подключаются к исполнительным устройствам, установленным в щиты аварийного управления освещением.
Эти устройства логически связываются с группами общего освещения (т. е. включаются одновременно). При пропадании напряжения, соответственно включается только аварийное освещение. Для мониторинга эвакуационных светильников используются специализированные устройства (шлюз DALI, эвакуац.свет, DGN/S). Эти устройства обеспечивают поддержку преобразователей для автономного аварийного освещения согласно EN 62386-202. Устройства позволяют запускать различные проверки системы аварийного освещения (например, функциональное испытание и проверка продолжительности работы).
ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ
Основными целями управления микроклиматом в помещениях являются повышение уровня комфорта и снижение потребления энергоресурсов. Объектами управления являются:
- радиаторы (конвекторы) отопления с регулирующими клапанами и электроприводами;
- доводчики системы кондиционирования помещений (фанкойлы)
Комнатные терморегуляторы обеспечивают поддержание температуры в помещении в соответствии с заданным алгоритмом, посредством взаимодействия с климатическими установками (см. Рисунок 3). Рисунок 3.
Управление микроклиматом
Управление микроклиматом в помещениях осуществляется дискретно (см.Рисунок 4). Комнатный терморегулятор измеряет температуру в помещении, сравнивает её с температурной уставкой и вырабатывает управляющее воздействие.
Принцип работы терморегулятора.
Управление микроклиматом, обеспечивает следующие возможности:
- измерение температуры в помещениях;
- индикация температуры и температурной уставки, режима работы;
- поддержание заданной температурной уставки;
- ручное изменение температурной уставки в пределах ±5ºС
- исключение одновременной работы климатических установок на нагрев и охлаждение (обеспечивается зоной нечувствительности между нагревом и охлаждением);
- автоматическое и дистанционное переключение климатических установок в экономичные режимы работы: дежурный (STANDBY), ночной и защитный (HEAT/FROST PROTECTION).
Управление микроклиматом в конференц-залах и обеденном зале осуществляется при помощи клавишных выключателей с терморегулятором.
Для управления микроклиматом в больничных палатах устанавливаются терморегуляторы с дистанционным управлением. Терморегулятор изначально запрограммирован на поддержание температуры 21ºС и позволяет оперативно менять уставку температуры в пределах ±5ºС с поста дежурной сестры или из диспетчерской. Как и все остальные устройства системы, прибор подключен к шине управления, которая гальванически развязана от силовой сети, что обеспечивает максимальную защиту пользователей от поражения электрическим током.
ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДАМИ ЗАЩИТНЫХ ШТОР и ЖАЛЮЗИ
Для создания оптимальных условий по освещению, а также в целях снижения нагрузки на климатические установки в солнечные дни в помещениях с естественным освещением на окна устанавливаются специальные солнцезащитные шторы, оснащённые моторными приводами. Управление шторами осуществляется автоматически (по уровню внешней освещенности) или вручную с клавишного выключателя.
МОНИТОРИНГ И ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ
СУОМ имеет стандартные интерфейсы и открытый протокол для интеграции в автоматизированную систему диспетчерского управления (АСДУ). Информация о состоянии системы отображается на экране компьютера ввиде мнемосхем, содержащих различные динамические элементы. На планировку фрагмента здания наносятся индикаторы температуры с номером помещения. При нажатии клавиши мыши на выбранный индикатор, отрывается расширенное меню дополнительной информацией:
- ограничение скорости работы фанкойла;
- текущая и базовая уставка;
- принудительное отключение фанкойла.
РАЗМЕЩЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ
Силовое электрическое оборудование для управления освещением размещается в соответствующих щитах рабочего и аварийного освещения. Силовое электрическое оборудование для управления микроклиматом размещается в соответствующих щитах или герметичных коробках вблизи климатических установок.