Обзор систем управления зданиями

" Умный дом" является совокупностью стандартов, объединенных с разного рода приборами, образуя собой интеграцию нескольких систем, которые в свою очередь включены в единый комплекс управления зданием [1].

Существуют следующие системы:

Система микроклимата (отопление, вентиляция, кондиционирование, увлажнение).

Система безопасности (охранная, пожарная, система доступа, контроль утечек газа, видеонаблюдение).

Система электропитания (резервные системы, контроль перегрузки электросети, система освещения).

Система связи (телефон, локальная сеть, SMS оповещение) Система удаленного управления.

Для работоспособного соединения систем с контроллером используются протоколы передачи данных. На сегодняшний день насчитывается огромное количество разных протоколов передачи данных в системах автоматики. Все они должны соответствовать определённым требованиям.

В системах автоматизации сбой в передаваемых от контроллера или к нему данных означает и сбой в работе исполнительного механизма. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к протоколу передачи данных, является надежность протокола, его устойчивость к возможным обрывам линии Системы контроля и управления зданиями подвергаются расширению несколько раз в течение жизненного цикла. При этом, протягивая линии связи к новым контроллерам или интеллектуальным адресным датчикам, зачастую приходится сталкиваться с жесткими требованиями топологии используемого протокола. Поэтому для нашего проекта, идеальным будет протокол, имеющий минимальные требования к топологии линий. Такой протокол принято называть протоколом со свободной топологией.

Протоколы передачи для автоматизаций зданий:

ABB free@home — Система позиционируется для использования в небольших домах и квартирах. Основными ограничителями здесь выступают максимальное число устройств на шине и набор доступных элементов. ABB free@home использует проводную шину для обмена данными между элементами системы. Среднее напряжение в ней составляет 24 В. Могут использоваться аналогичные KNX кабели. Сама шина двухпроводная, но рекомендуется прокладка четырехжильного кабеля. Для непосредственного подключения шины на всех устройствах установлены удобные специальные разъемы для монтажа без использования инструментов [3].

EIB/KNX — Система EIB распределенная, управление осуществляется в пределах устройств. Устройства обмениваются информацией по шине EIB в соответствии с собственным протоколом. Система, построенная на EIB, автономна и не зависит от работоспособности центрального контроллера [4].

AMX — один из крупнейших разработчиков систем интеллектуального управления оборудованием. На сегодняшний день технологические решения AMX представлены большинством компаний, специализирующихся на установке оборудования для умного дома. В числе плюсов предлагаемых компанией предложений можно отметить модульный подход, позволяющий гибко подходить к адаптации проектов под нужды заказчика. Сразу отметим, что цены этой компании можно отнести к верхнему ценовому сегменту. Установка и монтаж комплексного решения на базе оборудования AMX обойдется от 20 до 120 тысяч долларов [5].

X10 — самая заслуженная и известная система автоматизации жилья. Огромное количество оборудования для умного дома поддерживает именно эту технологию. Возможность выбора позволяет найти комплектующие по невысокой цене. К примеру, минимальный комплект для автоматизации освещения может составить 5000 рублей. На сегодняшний день технология считается устаревшей из-за невысокой скорости передачи данных и отсутствия обратной связи с устройствами.

Z-Wave — это беспроводная технология, обеспечивающая коммуникации между устройствами за счет самих устройств. Другими словами, каждый элемент системы является и приемником, и передатчиком сигнала (так называемая ячеистая сеть). Это позволяет обеспечить высокую надежность системы, работающей даже в случае выхода из строя отдельных ее элементов. Этот подход позволяет гибко подходить к зоне покрытия системы, не нуждающейся в дополнительных усилителях сигнала в случае увеличения площади охвата. Стоимость предложения для квартиры на базе Z-Wave может составлять от 100 000 рублей [7].

1-Wire (англ. — один провод) — зарегистрированная торговая марка корпорации Dallas Semiconductor для системотехники шины устройств связи Dallas Semiconductor. Обеспечивает низкоскоростной интерфейс для данных. Для связи с устройством необходимо лишь два провода для данных и для заземления [8].

RS-485 (англ. Recommended Standard 485) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина». Для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, с экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача информации происходит в дифференциальной форме. Стандарт RS-485 использует только электрические и временные характеристики интерфейса. Характеристики RS-485: 32 и менее приёмопередатчиков в одном сегменте сети; максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров; максимальное количество узлов в сети -;

256; скорость обмена/длина линии связи:62,5 кбит/с 1200 м (одна витая пара), 375 кбит/с 500 м (одна витая пара). На высоких скоростях обмена рекомендуется использовать экранированные витые пары [9].