Budynki inteligentne

W krajach wysoko rozwiniętych nowoczesne banki, biura, firmy ubezpieczeniowe, lotniska, sądy, jednostki naukowo-badawcze, zarządy wielkich korporacji i wyższe uczelnie coraz częściej mieszczą się w budynkach inteligentnych, bogato uzbrojonych w nowoczesne technologie, zwłaszcza teleinformatyczne.

Jak doszło do powstania budynków inteligentnych?

Nowoczesne budowle o atrakcyjnej architekturze, zapewniające wysoką wydajność, komfort i bezpieczeństwo pracy, nazywa się budynkami inteligentnymi (BI), a zespół zainstalowanych w nich „inteligentnych” środków technicznych infrastrukturą teleinformatyczną budynku inteligentnego (ITBI); w literaturze anglojęzycznej spotyka się nazwę Intelligent Building Systems (IBS). Budynki inteligentne powstały w wyniku sukcesywnego wprowadzania i integrowania różnych technologii. Środkiem integrującym jest teleinformatyka, wszystkie bowiem systemy tworzące ITBI mają strukturę sieciową. Dotyczy to nie tylko sieci komputerowych i telefonicznych, ale także systemów zapewniających bezpieczeństwo pracowników BI oraz systemów nadzorujących pracę urządzeń technicznych. Najogólniej mówiąc, systemy te składają się z wielu różnorodnych sterowników i czujników, rozproszonych w przestrzeni BI i połączonych w określone sieci monitorujące dane z całego obiektu, mogące wpływać na komfort pracy, zachowanie pracowników i służb obsługi oraz na zmianę stanu urządzeń technicznych. Ponadto sieci te można łączyć ze sobą, co stwarza możliwość integrowania i nadzorowania wielu funkcji (np. ogrzewanie, wentylacja, klimatyzacja, kontrola dostępu, wykrywanie i sygnalizacja pożaru i in.) z jednego miejsca, zwanego centralną dyspozytornią.

Należy podkreślić, że o przynależności określonego budynku do klasy „inteligentnych” świadczy przede wszystkim poziom techniczny i liczba zainstalowanych w nim środków technicznych i programowych tworzących infrastrukturę teleinformatyczną ITBI – im jest ona bogatsza funkcjonalnie, tym wyższy „poziom inteligencji” budynku.

Co oznacza inteligencja budynku?

„Inteligencja” budynku to zespół jego możliwości technicznych pozwalających na „odczuwanie” stanów wewnętrznych i zewnętrznych, a w konsekwencji odpowiednie „reagowanie” budynku w celu zapewnienia jego użytkownikom komfortowych warunków pracy i wysokiego poziomu bezpieczeństwa. Przykładami środków technicznych „odczuwających“ stany wewnętrzne budynku mogą być: 1) czujniki dymu zainstalowane w systemie sygnalizacji pożaru, 2) czujniki pracujące w systemie sygnalizacji włamania i napadu, 3) czytniki kart zainstalowane w systemie kontroli dostępu, 4) czujniki określające temperaturę danego obszaru, 5) kamery pracujące w systemie telewizji dozorowej itp.

Przykładami środków technicznych „odczuwających“ stany zewnętrzne budynku mogą być: 1) system komunikacji satelitarnej, 2) łącze pomiędzy siecią rozległą a lokalną. Środki techniczne „reagujące” to na przykład: automatyczne uruchomianie alarmu przez system sygnalizacji pożaru i włączenie tryskaczy, przez które woda dostaje się do obszaru zagrożonego pożarem, zadziałanie zasilacza UPS w wyniku chwilowego zaniku napięcia w sieci energetycznej, reakcja instalacji ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji w wyniku zmiany temperatury czy wilgotności powietrza w określonym obszarze budynku.

Czego należy oczekiwać od budynku inteligentnego?

Wszystkie budynki inteligentne charakteryzuje kilka podstawowych cech. Zwykle są one siedzibą banków, firm ubezpieczeniowych, nowoczesnych biur, lotnisk pasażerskich, zarządów dużych korporacji, a także sądów. Mają one powierzchnie od około 10 tys. do 70 tys. m2 (a czasem więcej). Architektura budynku inteligentnego powinna nadążać za najnowszymi trendami światowymi, a jego wnętrza muszą charakteryzować się wysokim standardem wykonania i estetyki, nowoczesnymi windami, meblami, doskonałym oświetleniem i miejscami parkingowymi. Budynek inteligentny powinien mieć zautomatyzowaną, doskonale funkcjonującą instalację ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji oraz systemy bezpieczeństwa. Bezpieczni muszą być ludzie i cała budowla, co oznacza potrzebę instalowania systemu nagłośnienia alarmowego, telewizji dozorowej, kontroli dostępu i sygnalizacji pożaru, sygnalizacji alarmowej włamania i napadu, a w parkingach podziemnych – systemu detekcji tlenku węgla. Łączność wewnętrzną i komunikację ze światem zewnętrznym musi zapewniać nowoczesny system telekomunikacyjny. Wysokie wymagania stawia się także sieci komputerowej (okablowanie strukturalne, nowoczesna architektura z punktem centralnym sieci, intranet, Internet, dedykowane zasilanie, połączenie z siecią WAN).

Infrastruktura teleinformatyczna budynku inteligentnego

„Inteligencję“ budynku w rzeczywistości tworzy rozbudowana infrastruktura teleinformatyczna, składająca się najczęściej z następujących systemów: 1. Dedykowana sieć elektryczna, służąca do zasilania sprzętu komputerowego pracującego w sieci LAN, wyposażona w wyłączniki różnicowoprądowe i zasilacze UPS, a w instalacjach wyjątkowo odpowiedzialnych – dodatkowo w agregaty prądotwórcze. 2. Lokalna sieć komputerowa (LAN), która w warstwie fizycznej jest oparta na systemie okablowania strukturalnego i nowoczesnym systemie instalacyjnym, ma punkt centralny sieci z farmą serwerów i stacją zarządzania; niezbędne jest połączenie z siecią rozległą WAN, praca w Internecie i intranecie. 3. Wewnętrzna przewodowa sieć telefoniczna, oparta na okablowaniu strukturalnym, za pośrednictwem centrali telefonicznej zapewnia komunikację wewnętrzną między pracownikami oraz komunikację zewnętrzną. 4. Wewnętrzna bezprzewodowa sieć telefoniczna, obsługująca pracowników ochrony budynku, często korzystająca z odpowiedniej opcji technicznej, jaką ma centrala telefoniczna. 5. System kontroli dostępu, wyposażony w czytniki kart identyfikacyjnych, decydujących o dostępie osoby do określonych obszarów budynku, często integrowany z innymi systemami. 6. System sygnalizacji pożaru, wyposażony w czujniki dymu i syreny alarmowe, powiadamiający o pożarze. 7. System telewizji dozorowej, wyposażony w kamery do obserwacji wszystkich wejść do budynku, holu głównego, korytarzy, sal operacyjnych w bankach, a także dróg transportu pieniędzy. 8. System nagłośnienia alarmowego i informacyjnego, umożliwiający przesyłanie komunikatów do stref zagrożonych, np. pożarem. 9. System ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji, reagujący na zmiany temperatury i wilgotności w określonych obszarach budynku. 10. Centralna dyspozytornia, rozumiana jako miejsce integrowania różnych systemów i centrum monitorowania, sterowania i archiwizacji zdarzeń w infrastrukturze technicznej budynku; są tu zlokalizowane komputerowe stanowiska dyspozytorskie. W infrastrukturach bardziej rozbudowanych mogą ponadto funkcjonować: 11. System sygnalizacji alarmowej włamania i napadu. 12. System detekcji CO w parkingach podziemnych. 13. System obsługi parkingowej. 14. System zabezpieczenia zbiorów bibliotecznych. 15. System synchronizacji zegarów elektrycznych.

System nagłośnienia alarmowego i informacyjnego

Funkcjonowanie systemu jest stosunkowo proste. W momencie powstania zagrożenia (np. pożar, napad, włamanie itp.) z pulpitów wywołania (PW), rozmieszczonych w różnych częściach budynku, mogą być nadawane komunikaty alarmowe lub informacyjne do wybranych obszarów budynku, gdzie są zainstalowane głośniki. Komunikaty mogą być nadawane z mikrofonów lub krążków CD. Na uwagę zasługują wzmacniacze mocy niezbędne do wysterowania dużej liczby głośników.

Telewizja dozorowa

System telewizji dozorowej jest wyposażany w kamery do obserwacji ważniejszych wejść do budynku, holi głównych, korytarzy, sal operacyjnych banków i dróg transportu pieniędzy. Jeśli w budynku znajduje się siedziba banku, to system telewizji dozorowej zwykle dzieli się na dwie odrębne części: dozorującą bank i cały budynek. W takim wypadku obraz z kamer obserwujących bank będzie przesyłany do monitorów umieszczonych w centrum nadzorczym banku, a obraz z kamer strzegących pozostałą część budynku – do monitorów ulokowanych w centralnej dyspozytorni. W razie potrzeby obraz może być rejestrowany za pomocą magnetowidów. Na rysunku 4 pokazano typowy schemat funkcjonalny modułu systemu telewizji dozorowej. Centralnym układem modułu jest multiplekser firmy Vicon, którego wejściami są sygnały z 16 kamer Panasonic, a wyjściami – dwa monitory firmy Mintron (pomocniczy i główny) oraz magnetowid poklatkowy firmy Panasonic.

System kontroli dostępu

Idea systemu kontroli dostępu (Access Control) polega na wyposażaniu ważnych – z punktu widzenia zabezpieczenia budynku – drzwi w czytniki kart identyfikacyjnych zezwalających na automatyczne ich otwieranie. Tyko osoby posiadające aktualne karty identyfikacyjne mogą bez przeszkód wchodzić do określonych obszarów gmachu. Schemat systemu kontroli dostępu firmy Honeywell pokazano na rysunku 5. System ma strukturę modułową. Głównym elementem modułu jest centrala kontroli dostępu, do której można podłączyć do 8 czytników kart. Sygnały zbierane z centrali są następnie kierowane do komputera znajdującego się w centralnej dyspozytorni, umożliwiającego dostęp do danych zobrazowanych w różnych przekrojach na ekranie lub drukarkach. Do komputera w centralnej dyspozytorni można podłączyć do 29 central kontroli dostępu.

System sygnalizacji pożaru

Istota systemu sygnalizacji pożaru, również opartego na rozwiązaniach firmy Honeywell, obejmuje czujki (czujniki) dymowe zainstalowane w pomieszczeniach, zwykle połączone szeregowo, które dołącza się do centrali sygnalizacji pożaru. Informacje zebrane z wielu central doprowadza się do komputerowego stanowiska operatorskiego zainstalowanego w centralnej dyspozytorni, gdzie jest wyświetlana aktualna sytuacja i są drukowane raporty lub alarmy. Przy stwierdzeniu pojawienia się dymu działają lokalnie syrenki alarmowe.

Instalacja ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji

Prekursorem w instalacji systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji jest firma Honeywell z systemem XBS (Excell Building Supervisor), który nadal stanowi podstawę budowy instalacji ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. System umożliwia kontaktowanie się z oddalonymi sterownikami za pośrednictwem modemów podłączonych do publicznej sieci telefonicznej oraz z siecią teleinformatyczną LAN.