Диспетчеризация инженерных систем. Системы диспетчеризации инженерного оборудования Диспетчеризация инженерных систем здания программа

Современные крупные торговые центры, бизнес здания, а также товарищества собственников жилья и частные владения нуждаются в постоянном техническом контроле. Управление вентиляцией, водоснабжением, электроснабжением, невозможно осуществлять без помощи специальных компьютерных программ. Они автоматически контролируют и изменяют работу механизмов, а в случае возможных неисправностей и в чрезвычайных ситуациях система подает тревожный сигнал. Такое управление зданием (Building Management System) носит название "система диспетчеризации". Подробнее о том, как она проектируется и устанавливается, мы расскажем в нашей статье.

Система диспетчеризации: принципы работы

Современные диспетчерские оборудованы компьютерами управления инженерных систем. Они коммутируются с контроллерами в серверных и частотными преобразователями на установленном инженерном оборудовании. Системы диспетчеризации и автоматизации разработаны для облегчения наблдения за оборудованием здания.

При помощи компьютера диспетчер на предприятии, а владелец или в частном доме, наблюдает за изменением температуры приточного воздуха, перепадами давления в трубах и контролирует другие параметры различного оборудования.

Дистанционное управление

Дистанционно можно управлять вентиляционными приточно-вытяжными установками. Изменяя процент открытия клапана хладоносителя, можно воздействовать на температуру приточного воздуха. Система диспетчеризации здания дистанционно контролирует следующие объекты:

  1. Главный распределительный щит электроснабжения и вводные распределительные устройства.
  2. Внутреннее и наружное освещение.
  3. Газоснабжение.
  4. Приточно-вытяжные вентиляционные установки.
  5. Кондиционеры и фанкойлы.
  6. Водоснабжение и канализацию.
  7. Систему водоотведения (дренажные приямки и ливневую канализацию).
  8. Пожарную сигнализацию и противопожарный подпор воздуха.
  9. парковочных помещений.
  10. Контроль доступа в здание.
  11. Лифтовое и эскалаторное оборудование.

Первоначальная подготовка и наладка

Об установке описываемого оборудования следует подумать еще на стадии Проектирование систем диспетчеризации производят специальные подрядные организации.

В проекте должны быть предусмотрены кабель-каналы, соединяющие все оборудование для связи с сервером. На серверные блоки по кабелю приходят сигналы от частотников, которые размещены на установках, насосах, энергетическом оборудовании и других системах.

Серверную комнату полагается размещать в отдельном, хорошо вентилируемом помещении, для того чтобы осуществлялось охлаждение блоков питания и вентиляторов, установленных внутри серверных стоек.

Монтажные работы

Монтаж систем диспетчеризации обычно производят специально нанимаемые подрядные организации. Как правило, они имеют свои готовые проекты, но могут работать и по проектам заказчика. Техническое обслуживание системы диспетчеризации на стадии гарантийного обслуживания производится подрядчиком, установившим данное оборудование.

По истечении гарантийного срока обслуживания контроль работы возможно осуществлять силами дежурной бригады. Обычно обслуживанием системы занимается инженер-слаботочник. В разных коллективах свой установленный график, и от этого зависит эффективность работы слаботочников с оборудованием.

Внутренняя начинка системы управления

Существует несколько компьютерных программ, осуществляющих контроль за установленным на объекте оборудованием. Не так давно популярны были программы Honeywell и Johnson Controls. Сейчас на новых объектах обычно устанавливают Siemens, "Орион" и другие, менее распространенные программы, а также модифицированные Honeywell и Johnson Controls.

Система диспетчеризации объекта требует постоянного контроля и обновления. Обычно все системы устанавливаются с продолжительным сроком гарантии, а впоследствии, по окончании гарантийного срока, обязательства по наладке и обслуживанию выполняют те же компании-подрядчики.

Для лифтового оборудования все устанавливается в зависимости от того, какая компания-подрядчик осуществляет монтаж и техническое обслуживание систем диспетчеризации лифтов (Kone-Lift, ThyssenKrupp AG, Otis и прочие).

Как работает противопожарная система

Автоматика установлена и на приборах противопожарного оборудования. Она срабатывает при задымлении и подает сигнал тревоги в диспетчерскую. Диспетчер на мониторе видит локацию датчика и сообщает о происшествии дежурной смене.

Если же срабатывают два дымовых извещателя, то тревожный сигнал сообщения о немедленной эвакуации зазвучит на все здание. При этом включится система подпора воздуха в лифтовых шахтах. Лифты автоматически опустятся на первый этаж и откроют двери, не реагируя на вызовы и приказы.

Как происходит управление автоматикой

На оборудовании, установленном в здании, размещены датчики и контрольно-измерительные приборы. Они собирают информацию о состоянии оборудования и взаимодействуют с контроллерами, которые передают сигнал системе автоматики и компьютеру, установленному в диспетчерском пункте. Оператор-диспетчер на рабочем мониторе видит состояние системы и при необходимости управляет установками.

Автоматика вентиляции регулирует заданные параметры согласно установкам температуры в помещении. Если это приточно-вытяжные установки, оборудованные рекуператором, теплообменником и холодным контуром, автоматика поддерживает нужную температуру, закрывая или открывая клапан холодной (горячей) воды или увеличивая скорость вращения рекуператора. Все эти изменения диспетчер наблюдает на экране монитора в диспетчерской.

В холодное время года, когда температура наружного воздуха становится ниже двадцати градусов Цельсия, возможно осуществлять перевод установок диспетчером или дежурным персоналом в ручной режим для предотвращения заморозки теплообменника.

Задавая необходимые параметры на своем пульте управления (компьютере), диспетчер наблюдает за изменениями и процессом работы установок. Обычно ведущие инженеры, заботясь о нормальной работе оборудования, размещают график и расписание работы вентиляционных установок на специальном стенде или в оперативном журнале диспетчера. Согласно ему, система диспетчеризации контролирует процессы теплообмена и холодоснабжения.

Системы безопасности

Упоминая о системах диспетчерского контроля, нельзя забывать о специальных системах диспетчеризации для охранной структуры. Сокращенно их называют Она не коммутируется с системой управления вентиляцией и другим инженерным оборудованием и оснащается специальным компьютером.

На компьютер управления приходят сигналы от всех электромагнитных замков, турникетов и других электронных считывателей, включая систему контроля въезда-выезда автомобилей с парковки. Все пропуска, выдаваемые сотрудникам и персоналу, имеют номера, по которым можно определить, в какое время проходил данный сотрудник через турникет или дверь, снабженную магнитным замком. Все эти данные, также передаваемые магнитными датчиками, поступают на специальный диспетчерский компьютер контроля доступа.

Система контроля удаленного доступа соединена с инженерной системой пожарной безопасности. В случае аварийной ситуации она автоматически разблокирует двери всех эвакуационных выходов.

Важное место в работе систем управления зданием занимает источник бесперебойного электропитания сервера. В случае просадки напряжения он сохранит его на диспетчерском пульте и позволит выключить системы без потери данных.

Где используют системы управления зданием

Без систем управления зданием не обходится ни один современный бизнес-центр. Даже обыкновенное освещение в зданиях включается через систему диспетчеризации. Кроме того, в бизнес-центрах важная роль отводится средствам безопасности. Следовательно, системы контроля доступа тоже устанавливаются. Ими обеспечивается работа а также въезд и выезд с парковочных мест. То же относится к лифтовому и к эскалаторному оборудованию.

В любых зданиях установка систем диспетчеризации облегчает работу дежурного персонала и позволяет экономить энергоресурсы, создавая комфортные условия в помещениях


В современном здании функционируют десятки различных инженерных систем и системы автоматики и диспетчеризации предназначены обеспечить эффективность функционирования этих систем. Применение автоматики и диспетчеризации в инфраструктуре здания позволяет контролировать состояние отдельных систем, протоколировать параметры их работы, снижать энерго- и тепло- затраты, износ оборудования, своевременно реагировать на внештатные ситуации.

Система автоматизации и диспетчеризации традиционно разделяют на 3 уровня:

  • Периферийное оборудование;
  • Полевые контроллеры;
  • Систему верхнего уровня.

Периферийное оборудование — это различного рода датчики (давления воды, температуры воды, температуры воздуха и т.д.), запорно-регулирующая аппаратура, приводы, клапаны.

Контроллеры — это центральная часть систем автоматизации и диспетчеризации. Конструктивно они могут иметь распределенную структуру модулей ввода-вывода, а могут быть представлены единым блоком. Контроллеры обычно устанавливаются либо в шкаф автоматики, либо в комбинированный шкаф, включающий как электрическую часть, так и автоматику.

В последнем случае должны быть предприняты специальные меры для защиты их от помех. Комбинирование силовых шкафов и шкафов автоматики позволяет сократить кабельные трассы и снизить общую стоимость инсталляции. Для обмена данными между контроллерами применяются сети со своими протоколами передачи данных: Lonworks, BACnet, ModBus, EIB, KNX, C-Bus и другие. Протоколы передачи данных могут быть как открытыми, так и закрытыми, используемыми только одним производителем контроллеров. Преимущества открытых протоколов перед закрытыми состоит в том, что заказчик не привязан к конкретному производителю оборудования и может использовать контроллеры различных фирм, использующих данный открытый проткол.

Lonworks - наиболее распространённое решение среди открытых систем. В мире установлены миллионы Lonworks- совместимых устройств в офисах, домах, на производстве, на транспорте. Устройства Lonworks способны передавать информацию по витой паре, сетям Ethernet, оптическому волокну, инфракрасным и радио каналам. Протокол передачи данных Lonworks одинаков для всех устройств, что обеспечивает совместимость различного оборудования: свободно программируемых контроллеров, панелей для задания температуры, клапанов, детекторов присутствия, кондиционеров, чиллеров, счетчиков тепло и электропотребления.

Cистемы верхнего уровня позволяют обслуживающему персоналу и пользователям отслеживать состояние системы, оперативно реагировать на аварийные и предаварийные ситуации, сохранять параметры технологических процессов и протоколировать действия операторов для дальнейшего анализа. Современные системы верхнего уровня дают возможность:

  • Создания графических экранов, мнемосхем, систем меню и окон для отображения технологической информации;
  • Архивации данных, переданных технологическим оборудованием или сформированных в процессе обработки;
  • Архивации событий, сигналов АПС, а также составление отчетов;
  • Защиты от несанкционированного доступа;
  • Регистрации запусков системы и других действий оператора (ведение системного журнала);
  • Использования мощной подсистемы статистической обработки;
  • Наличие базы данных реального времени, размещаемой в оперативной памяти, где находятся все системные и определяемые пользователем переменные, связываемые с технологическими данными и с отображаемыми на экраны объектами.
  • Построить распределенную иерархическую систему в которой сервер занимается сбором и хранением информации, а рабочие станции позволяют операторам осуществлять взаимодействие с технологическим оборудованием независимо друг от друга.

Системы автоматики и диспетчеризации – единая система управления отдельно стоящим зданием, комплексом зданий или отдельным участком внутри промышленного, хозяйственного, общественного или жилого объекта.

Чем привлекательны системы диспетчеризации для бизнеса? Прежде всего – возможностью значительно сократить расходы на содержание персонала. В условиях современного хозяйствования замена человека роботом является единственно верным решением по оптимизации производственных затрат и издержек эксплуатации. Кроме того, автоматизация инженерных систем исключает вмешательство человеческого фактора и проистекающих из него проблем, которые, как известно, возникают на предприятиях с большой долей ручного труда с завидным постоянством.

Обратная сторона прогресса – высвобождение значительного числа рабочих, занятых прежде на обеспечении инженерных систем, что не всегда означает значительное сокращение персонала компании. Квалифицированные сотрудники всегда могут быть направлены на другие участки расширяющегося за счет оптимизации управления инженерными системами производства.

Модернизация управления инженерными системами объекта имеет и другие плюсы. Автоматика реагирует на изменения условий значительно более оперативно. Так, за счет более точного управления процессами, происходящими в инженерных системах, достигается значительная экономия топлива и электроэнергии, а также наблюдается снижение износа оборудования, случаев аварийности, а следовательно, необходимости частого ремонта и замены узлов и механизмов, входящих в инженерную систему.

Задачи и принцип действия систем диспетчеризации

Принцип действия систем управления инженерными системами заключается в обеспечении всех блоков системы управляющими контроллерами. Контроллеры обеспечивают сбор информации о работе блоков, а также обеспечивают получение данных центральным постом с заданной периодичностью. Каждый контроллер, устанавливаемый на определенном участке, программируется индивидуально с учетом всех требований и особенностей работы данного блока. Собранные воедино, данные, поступающие с контроллеров, систематизируются в центральном посту и посредством специального программного обеспечения составляются в единое целое – графически отражаемый отчет о работе системы в режиме реального времени.

Однако роль контроллеров не ограничивается сбором данных о работе системы. Главная задача систем диспетчеризации состоит в управлении инженерными системами объекта.

Система диспетчеризации управляет холодоснабжением, системами противопожарной сигнализации, контролирует и управляет системами кондиционирования, вентиляции и обогрева, а также регулирует освещение помещений. Кроме того, система диспетчеризации отвечает за своевременное срабатывание противодымной вентиляции в помещениях.

Система собирает, систематизирует и каталогизирует информацию, поступающую с контроллеров. В случае выявления отклонений от заданных параметров, система подает сигнал контроллеру, который корректирует работу данного модуля для достижения нормативных параметров.

Кроме того, система анализирует общие энергетические затраты и корректирует работу всех модулей для достижения значительной экономии энергии.

Оперативна информация о состоянии системы в целом и отдельных модулей выводится на дисплей в диспетчерской в удобном для восприятия графическом виде таблиц и схем. Такой принцип подачи информации позволяет оценить оперативную обстановку с одного взгляда, и при необходимости откорректировать работу системы с пульта управления.

Программное обеспечение системы

Оборудование диспетчеризации инженерных систем поставляется в комплекте со специализированным программным обеспечением. Данное ПО выполняет сбор и обработку информации, автоматизирует процессы ее обработки, графического вывода на дисплей, а также управляет всеми модулями инженерной системы объекта.

Процессорные микроконтроллеры программируются непосредственно при проектировании системы для каждого конкретного модуля. Каждый контроллер связан с датчиками параметров для сбора информации, силовыми шкафами модулей для управления и центральным диспетчерским пультом для корректировки управления модулем в рамках системы в общем.

Контроллеры на каждом модуле работают автономно, но по мере необходимости корректируются системой.

ПО устанавливается на главный сервер в центральном диспетчерском пункте. На дисплей выводится графическая схема системы. Изменения в работе системы выводятся на дисплей и дублируются звуковыми сигналами.

Система диспетчеризации предназначена для удалённого отображения сбора и хранения данных о работе технологического оборудования здания или производственного процесса, она передает информацию о параметрах протекающих процессов, режимах работы инженерных систем, нештатных ситуациях. Интерфейс системы диспетчеризации позволяет оператору удаленно задавать режимы работы системы в целом или отдельного оборудования.

Требование наличия систем диспетчеризации в современных зданиях определено СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий». ВСН 60-89 «Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы проектирования» - регламентирует проектирование систем диспетчеризации.

Т.о., основное назначение системы диспетчеризации - в централизации контроля и управления зданием.

Иногда возникает путаница, когда систему диспетчеризации здания определяют как систему управления зданием BMS . Это связано с тем, что в диспетчеризации применятся контроллеры и программное обеспечение SCADA систем BMS. Однако, система диспетчеризации является интерфейсной частью системы интеллектуального здания, она всего лишь выводит информацию на пульт и позволяет оператору вручную управлять частью процессов, пусть и удаленно. Алгоритмы оптимального и экономичного взаимодействия между подсистемами здания должны быть разработаны проектом автоматизации и запрограммированы в контроллерах управления, только тогда оператор освобождается от принятия большинства рутинных решений.

Система диспетчеризации не является полноценной системой автоматизации! Она выполняет функции, связанные с отображением - «диспетчерский контроль» и ручным удаленным управлением - «диспетчерское управление» инженерными системами.

Обычно, в функции системы диспетчеризации входит:

  • Сбор данных с устройств и визуальное отображение процессов, происходящих с инженерным оборудованием здания (для современных систем, используя SCADA);
  • Своевременное выявление нештатных ситуаций, предотвращение аварий;
  • Формирование и отправка тревожных сообщений ответственным лицам;
  • Дистанционное управление приборами инженерных систем;
  • Сбор и хранение показаний приборов в автоматическом или ручном режиме;
  • Представление данных в графическом и табличном виде;
  • Ведение отчётности об энергопотребление, формирование в автоматическом режиме и по запросу оператора отчетов;
  • При необходимости, передача данных на удаленный пульт более высокого приоритета.

На пульт диспетчера выводится информационный поток от следующих систем:

  • Приточной и вытяжной вентиляции;
  • Кондиционирования воздуха и холодоснабжения;
  • Отопления;
  • Теплоснабжения (ИТП или котельного оборудования);
  • Водоснабжения, водоподготовки, канализации;
  • Лифтового и эскалаторного оборудования;
  • Электроснабжения и электроосвещения;
  • Пожарной сигнализации и систем безопасности здания;
  • Систем управления звуком;
  • Противопожарной автоматики (противодымной вентиляции и пожаротушения);
  • Других систем, связанных с производством или управления процессом.

Могут выводиться параметры температуры наружного воздуха, охлаждённой воды в/от системы вентиляции, охлажденного этиленгликоля, подогретой воды отопления; значения давления охлажденной воды или этиленгликоля систем вентиляции и кондиционирования; положения регулирующих клапанов; мощности на двигателях циркуляционных насосов или вентиляторов; ; данные о засорении фильтров; сигнализация об угрозе замораживания калориферов информации о состоянии лифтов, подкрепленные видеоданными; состояния автоматических выключателей в электрощитах и т.п.

Управление оборудованием в диспетчеризации ограничивается возможностью включения определенных режимов работы, например, режим запуска системы зимой или летом, режим максимальной производительности, аварийное отключение установки, ручное переключение с основного на резервный насос и т.д. В теории, диспетчер имеет возможность управления каждым из устройств, имеющих привод, однако на практике, один человек физиологически не сможет вручную управлять большой инженерной системой.

Управление такой системой осуществляется в режиме 24/7 квалифицированным персоналом, прошедшим специализированные курсы обучения. Кроме того, для каждой системы в процессе проектирования, наладки и эксплуатации технологами разрабатываются протоколы действий при возможных нештатных ситуациях.

Возможности современных систем диспетчеризации

Современные системы диспетчеризации все чаще реализовываются на контроллерах и программном обеспечении систем BMS . Это обуславливает большое количество программных возможностей по настройке их функций. В общем случае, системы диспетчеризации должны обеспечивать:

  • Актуальную и полную картину состояния всех инженерных систем в любой момент времени;
  • Удобный и понятный графический интерфейс;
  • Быструю реакцию на аварийные ситуации;
  • Возможность выдачи аварийных сообщений на экран монитора, принтер, удаленный компьютер, мобильный телефон;
  • Регистрацию всех системных событий, что во многих случаях даёт возможность установить причину аварийной ситуации, ее виновника, а также предотвратить ее появление в дальнейшем;
  • Подключение к системе удаленно, через интернет-браузер;
  • Быструю и адекватную реакцию на изменение условий внешней среды;
  • Автоматический подсчет моточасов, наработки оборудования на отказ и предупреждение о необходимости проведения тех обслуживания и профилактики;
  • Широкие возможности по управлению системами, что позволяет сократить штат обслуживающего персонала;
  • Возможность сбора статистической информации, формирования выборок, графиков сравнения прогнозирования расходов.

Отличие системы диспетчеризации от системы автоматического управления и диспетчеризации здания (САУиД)

Основные отличия функций системы диспетчеризации инженерного оборудования и системы автоматического управления зданием видны на приведенных ниже схемах. Типовая схема диспетчеризации инженерных систем объекта

Типовая схема автоматизации и диспетчеризации инженерных систем объекта (синонимы: BMS, интеллектуальное здание)

Таким образом, подсистема диспетчеризации является только частью системы управления зданием BMS .

Оборудование и программное обеспечение систем диспетчеризации

Задача диспетчеризации - отображение информации и предоставление возможности управления, следовательно, основными элементами системы диспетчеризации является программное обеспечение оператора и преобразователи интерфейсов, часто устанавливаемые в щитах автоматизации инженерного оборудования.

Как правило, современные контроллеры автоматизации имеют возможности работы со SCADA ПО системы диспетчеризации, они являются одновременно и преобразователями интерфейсов. Программное обеспечение обеспечивает реализацию таких функций как:

  • Отображение информации в виде мнемонических схем с выдачей на них в реальном времени значений измерений, значений установок регуляторов, различных пиктограмм и других графических объектов;
  • Формирование и выдачу аварийных сообщений;
  • Ведение архивов (трендов) для всех аппаратных сигналов и расчетных технологических переменных;
  • Возможность коррекции работы системы, без ее остановки;
  • Возможность поиска и фильтрации записей архивов по ряду критериев отбора; возможность формирования отчетов на основе задаваемых пользователем шаблонов; просмотр архивной информации в виде графиков и таблиц;
  • Возможности создания расписаний, многоуровневого доступа и прочие функции систем компьютерных систем управления.

Передача данных от локальной системы автоматизации к SCADA системе диспетчеризации может осуществляться напрямую или через интерфейс OPC (Open Platform Communication) сервера. При этом OPC сервер является переводчиком между языком, которое понимает установленное оборудование, и языком программного интерфейса диспетчера.

Главной целью стандарта ОРС явилось обеспечение возможности совместной работы средств автоматизации, функционирующих на разных аппаратных платформах, в разных промышленных сетях и производимых разными фирмами.

После того, как стандарт OPC был введён в действие, практически все SCADA-пакеты были перепроектированы как ОРС-клиенты, а каждый производитель аппаратного обеспечения стал снабжать свои контроллеры, модули ввода-вывода, интеллектуальные датчики и исполнительные устройства стандартным ОРС сервером. Благодаря появлению стандартизации интерфейса стало возможным подключение любого физического устройства к любой SCADA, если они оба соответствовали стандарту ОРС. Разработчики получили возможность проектировать только один драйвер для всех SCADA-пакетов, а пользователи - возможность выбора оборудования и программ без прежних ограничений на их совместимость.

IP оборудование

90% современных систем диспетчеризации имеют возможность обмена информацией по IP сетям. Преобразование данных в соответствующие протоколы происходит либо непосредственно в контроллерах, либо на серверах верхнего уровня (Schneider Electric Automation Server), либо через шлюзы, например, Xenta -911.

С удешевлением IP оборудования, функции передачи данных в сеть постепенно распространяются на полевые устройства (клапаны, преобразователи частоты и т.п.), однако это решение пока в любом случае более дорогое, а также требует разработки стабильной и безопасной СКС на объекте, это так же дорогостоящее мероприятие.

IP оборудование для систем автоматизации и диспетчеризации инженерных систем подбирается в зависимости от требований к его функциям. Как правило, достаточно иметь программный стык системы диспетчеризации с IP сетью предприятия, и появляется возможность подключения к SCADA системе дополнительной информации. В частности, для визуального наблюдения за с диспетчерского пункта за важными узлами или помещениями, к системе подключаются используются IP камеры наблюдения системы промышленного телевидения или безопасности.

Разработка и проектирование систем диспетчеризации

Проект системы диспетчеризации выполняется разделом комплекта чертежей системы автоматизации и диспетчеризации здания. Сигналы, выводимые на пульт диспетчера, определяются разработчиками технологии систем здания.

Норматив проектирования: ВСН 60-89 «Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы проектирования»

Проект системы диспетчеризации обычно сдержит следующие листы:


В рамках проекта диспетчеризации разрабатывается так же и автоматизированное рабочее место диспетчера. В зависимости от масштаба системы оно может быть оснащено:

Щитом с нанесенной мнемосхемой (в настоящее время такие системы встречаются все реже и на производствах);

ПК с установленной SCADA программой ;

ПК с доступом по веб-интерфейсу к контроллеру-серверу системы (пример: automation server Schneider Electric);

ПК с установленной SCADA системой с выходом на несколько мониторов и на мониторную стену .