Instalacje elektryczne i automatyka w inteligentnych domach i w

Instalacje elektryczne i automatyka w inteligentnych domach i w

REFERAT NA TEMAT SYSTEMÓW INTELIGENTNEGO BUDOWNICTWA
Andrzej Olejarz, Oddział S.E.P. We Wrocławiu, koło nr 43.
Wrocław, 27.03.2014.
Instalacje elektryczne i automatyka w inteligentnych domach
i w budynkach użyteczności publicznej.
Wprowadzenie:
Dom inteligentny to taki budynek użyteczności publicznej lub prywatnej, w którym dzięki
zainstalowanej automatyce podnosi się komfort codziennego życia jego mieszkańców. Użytkownik
całkowicie panuje nad wszystkimi funkcjami swojego domu, jednocześnie nie musi pamiętać o
wielu czynnościach, bowiem w kontrolowaniu urządzeń domowych zastępuje go centralnie
zarządzany system. Zarządzanie to dotyczy m.in. sterowania ogrzewaniem, wentylacją,
klimatyzacją domu, oświetleniem (wewnątrz i na zewnątrz), powiadamiania o zagrożeniach np.
pożarem. Wszystkie urządzenia domowe są połączone w spójny system, utrzymując stałą łączność
między poszczególnymi urządzeniami. Ilość tych urządzeń może być bardzo duża, w zależności od
funkcji, które urządzenia te mają wypełniać.
Systemem zarządzania mogą być objęte wszystkie typy budynków, od wieżowców biurowych,
poprzez budynki przemysłowe, centra handlowe, gmachy instytucji do niewielkich domów
mieszkalnych. Oczywiście system zarządzania i jego funkcje dopasowuje się odpowiednio do
potrzeb użytkowników.
W budynku użyteczności publicznej ważny jest system bezpieczeństwa: kamery przemysłowe,
domofony czy wideodomofony, różnego typu czujniki - kontrolują ruch ludzi i samochodów w
budynku czy garażu. Budynek dba o komfort pracujących w nim ludzi, czyli dopasowuje parametry
powietrza odpowiednio do zapotrzebowania - steruje systemem ogrzewania, klimatyzacji,
wentylacji czy filtracji powietrza. Dzięki różnego typu czujnikom możliwe jest np. dopasowanie
wentylacji do ilości osób przebywających w poszczególnych pomieszczeniach.
Urządzenia reagują na zmieniające się czynniki zewnętrzne: temperaturę, nasłonecznienie, opady i
dostosowują atmosferę wewnątrz budynku. Czujki ruchu pozwalają sterować oświetleniem światło gaśnie tam, gdzie nie ma ludzi itp. Pozwala to na zaoszczędzenie energii. Ważne są też
funkcje wykorzystywane, gdy w budynku powstaje zagrożenie np. pożarem - włączają się
automatycznie zraszacze, otwierają drogi ewakuacji, odpowiednie służby zostają powiadomione
automatycznie.
Pierwsze inteligentne budynki to właśnie biurowce. Zaczęto je stawiać w Stanach Zjednoczonych
w połowie lat 80. XX w. Ostatnio wybudowane w Warszawie wieżowce to właśnie budynki
inteligentne - np. Warsaw Trade Tower przy Chłodnej, Kaskada przy al. Jana Pawła II, Warsaw
Trade Center na Woli, budynek Elektrimu. Z czasem na rynku pojawiły się systemy do stosowania
także w domach mieszkalnych.
Wszystkie funkcje domu inteligentnego mają na celu zwiększenie funkcjonalność budynku,
komfortu życia i bezpieczeństwa jego użytkowników oraz zminimalizowanie kosztów eksploatacji.
Podobne funkcje, tylko w mniejszej skali, spełniają inteligentne domy mieszkalne.
Istnieje kilka standardów automatyki domu inteligentnego. Wszystkie wyposażone są w dwie
magistrale: magistralę zasilającą (obwody elektryczne) i magistralę danych (komunikacja między
wszystkimi elementami instalacji). Do nich podłączone są równolegle pozostałe elementy instalacji:
panel sterujący, zawór sterujący, klimatyzatory itd. Każdemu z nich nadany jest numer
identyfikacyjny, za pomocą którego dane urządzenie rozpoznawane jest przez system. Pozwala to
na sterowanie dowolnym elementem instalacji z dowolnego miejsca.
Dzięki wyposażeniu domu w magistrale, sieć urządzeń można dowolnie zmieniać, nie ponosząc
zbytnich kosztów i unikając kładzenia nowych kabli oraz związanych z tym remontów.
Mieszkaniec domu inteligentnego nie musi już kontrolować funkcjonowania urządzeń w swoim
domu. Może nimi sterować z dowolnego miejsca domu lub z zewnątrz np. przy pomocy telefony
czy palmtopa. Odpowiednio zaprogramowane urządzenia zadbają o opuszczenie czy podniesienie
rolet i żaluzji, włączanie zraszaczy w zależności od wilgotności gleby, wyłączenie niepotrzebnie
świecących się lamp czy przygaszenie ich tak, jak lubią domownicy. Temperatura w
poszczególnych pomieszczeniach również zostanie dopasowana w zależności od potrzeb
mieszkańców - np. podniesiona rano zanim gospodarze wstaną - czy dostosowana do funkcji
danego pomieszczenia.
Niezwykle istotne jest również to, że automatyzacja domu pozwala na podniesienie
bezpieczeństwa jego mieszkańców. Odpowiednio skonfigurowane urządzenia informują o
zagrożeniu np. pożarem - w takiej sytuacji włączane są światła, aby ułatwić ewakuację, wyłączane
są natomiast urządzenia elektryczne, odpowiednie powiadomienie o pożarze trafia również do
straży pożarnej. Zwiększenie stężenia dwutlenku węgla powoduje włączenie się wentylatora,
odpowiedni czujnik domknie okna w czasie ulewnego deszczu. Sterować można również
zewnętrznymi elementami: chociażby włączaniem i wyłączaniem oświetlenia ogrodu czy jego
podlewaniem.
Wszystkie te funkcje ułatwiają codzienne życie i podnoszą komfort życia mieszkańców.
Wyobraźmy sobie, że nasz dom "żyje" podczas naszego urlopu - a my, wracając, nie zastajemy
wyschniętej trawy, zalanej podłogi czy domu splądrowanego przez złodzieja. Dzięki temu, że dom
"dopasowuje" działanie urządzeń do warunków zewnętrznych (ogrzewanie do temperatury itp.), czy
tego co się dzieje wewnątrz domu (np. gaszenie zbędnego oświetlenia) optymalizujemy zużycie
energii. Dobrze zaprojektowany system, dopasowany do potrzeb mieszkańców pozwala
zaoszczędzić nawet do 40% kosztów ogrzewania czy oświetlenia budynku.
Na rynku istnieje kilka systemów domu inteligentnego. Pierwszy powstał w Niemczech - był to
EIB (ang. European Installation Bus), obecnie znany jako KNX/EIB. W chwili obecnej ponad 100
firm produkuje urządzenia według standardów EIBA (ang. European Installation Bus Association),
dbając ich pełną kompatybilność. Dla użytkownika oznacza to możliwość wyboru i łączenia
urządzeń różnych firm w zależności od potrzeb i gustów.
Drugim, popularnym głównie w USA systemem I.B. Jest LON (ang. Local Operating Network)
oraz niedawno powstały LCN (ang. Local Control Network). System EIB/KNX jest raczej
stosowany do sterowania indywidualnymi i wielorodzinnymi budynkami mieszkalnymi oraz
niewielkimi biurowcami a LON do biurowców i w zakładach przemysłowych.
Przy budowie domów, obiektów biurowych czy zakładów przemysłowych inwestorzy nie tylko
zwracają uwagę na koszty wykonania, lecz coraz bardziej na koszty przyszłej eksploatacji. Są w
stanie na początku więcej zainwestować i mieć pewność, że po pewnym czasie eksploatacji
inwestycja ta zwróci się i zacznie przynosić korzyści. Z myślą o takich inwestorach powstały
zdecentralizowane systemy sterowania, regulacji i nadzoru - zwane systemami Inteligentnego
Budynku.
Terminem "inteligentne budynki" określamy budynki o różnym przeznaczeniu i różnej wielkości,
np.: budynki biurowe, budynki handlowe (markety), obiekty przemysłowe, szkoły, szpitale,
rezydencje, domy prywatne itp., mające zintegrowany system zarządzania i nadzoru. Inteligentne
budynki muszą spełniać wiele wymagań zarówno pod względem zaawansowanych technologii
urządzeń automatyki sterowania, jak również pod względem organizacji pracy układów automatyki.
Zintegrowany system zarządzania obejmuje wiele autonomicznie pracujących układów automatyki
i awaria któregokolwiek z nich nie może dezorganizować pracy pozostałych.
System automatyki w inteligentnych budynkach nie tylko zapewnia optymalny komfort i
bezpieczeństwo ludziom, ale minimalizuje zużycie energii (elektrycznej i cieplnej dostarczanej z
ciepłowni), zapewnia sterowanie i monitorowanie wszystkich urządzeń technicznych oraz
umożliwia drukowanie odpowiednich raportów o stanie budynku. System obejmuje również
wykrywanie i sygnalizację pożaru, wykrywanie włamań oraz kontrolę dostępu do systemu
zarządzania.
System powinien być typu "otwartego", tzn. powinien mieć możliwości rozbudowy istniejącej
instalacji automatyki. Ponadto powinien pozwalać na łączenie ze sobą różnych urządzeń różnych
firm oraz powinien umożliwiać dodawanie nowych stacji operatorskich i interfejsów
komunikacyjnych, spełniających określone standardy.
Sieć systemu zarządzania powinna w pewnym sensie przypominać sieć telefoniczną, do której
można dodawać (podłączać) tysiące nowych aparatów różnych producentów. W tym celu sieć
systemu zarządzania ma charakter "sieci rozproszonej", a poszczególne urządzenia automatyki
sterowane przez inteligentne układy elektroniczne instalowane w "węzłach" sieci realizują
określone zadania całego systemu automatyki budynku. Dla zapewnienia pełnej kontroli budynku
układy te muszą prowadzić ciągłą korespondencję w całej sieci systemu zarządzania, tj. muszą
wybierać adres odbiorcy informacji, wysyłać wiadomości (sygnały kontrolno-sterujące) oraz
przyjmować wiadomości, które są do nich adresowane.
Zasadnicze znaczenie stosowanych układów, urządzeń i podzespołów systemu ma ich
niezawodność działania, wysoka jakość wykonania i łatwość obsługi pozwalająca użytkownikowi
na konfigurowanie systemu i programowanie jego zadań według własnych potrzeb w możliwie
prosty sposób. Inteligencja budynków zawarta jest więc w programach instalowanych w
sterownikach i komputerach, tworzonych dla poszczególnych urządzeń i układów automatyki.
Budynek a Dom Inteligentny
Inwestycje w technologii inteligentnego budownictwa koncentrują się głównie na pięciu typach
obiektów:





biurowce, centra biznesu,
centrale i oddziały banków,
hotele,
obiekty przemysłowe
budynki mieszkalne.
Zazwyczaj pojęcie Budynku Inteligentnego jest kojarzone z nowoczesnym biurowcem, co
nieświadomie zawęża możliwości stosowania tej terminologii. Statystyka pokazuje, że jedynie
około 11-12% obiektów "inteligentnych" to biurowce i centra biznesu, więcej (ponad 25%
obiektów) stanowią obiekty przemysłowe, takie jak zakłady produkcyjne, huty, ciepłownie i
elektrownie. Są to specyficzne obiekty, często zlokalizowane na dużej powierzchni, obejmujące
budynki o różnym przeznaczeniu.
Kolejną dużą grupę stanowią budynki mieszkalne - domy. Wraz ze wzrostem wymagań
użytkowników i coraz większym dostępem do rozwijających się technologii zauważamy, że cechy
Inteligentnego Budynku może mieć również nasze mieszkanie czy dom. Można śmiało powiedzieć,
że Inteligentny Dom to Inteligentny Budynek. Instalacje stosowane w Inteligentnych Domach jak i
w szerszej grupie - jaką stanowią Inteligentne Budynki - są częstokroć takie same. Różnią się
jedynie skalą i zakresem działania. Innego rodzaju i poziomu zaawansowania jest system kontroli
dostępu w banku w centrum miasta a inny domu jednorodzinnego. Systemy inteligentne stosowane
w budynkach mieszkalnych różnią się także w oczywisty sposób od tych stosowanych w dużych
budynkach użyteczności publicznej. Związane jest to z zadaniami systemu w każdym z rodzajów
budynku. W budynkach mieszkalnych nacisk położony jest przede wszystkim na komfort,
bezpieczeństwo, wygodę i funkcjonalność; w budynkach użyteczności publicznej chodzi przede
wszystkim o zintegrowaną kontrolę dostępu i zarządzanie bezpieczeństwem.
Podstawową cechą domu inteligentnego jest integracja instalacji i urządzeń elektrycznych. Można
sterować oświetleniem, systemami alarmowymi, klimatyzacją, ale także takim wyposażeniem jak
urządzenia audio-video, telefon, komputer. Sterowanie i kontrola mogą być prowadzone przy
wykorzystaniu różnych technologii, zależnie od tego, jaki system elektroinstalacyjny wykorzystano
przy tworzeniu instalacji.
W tym ostatnim nie stosuje się w praktyce wielostopniowych kart dostępu czy zaawansowanego
systemu pomiaru czasu pracy, jak ma to miejsce w dużych przedsiębiorstwach. W Inteligentnym
Domu większy nacisk w stosunku do obiektów innego typu kładzie się raczej na jego
funkcjonalność, komfort, indywidualny charakter i estetykę.
System zarządzania budynkiem KNX/EIB
1. Dom inteligentny i jego specyfika.
Obecnie w budynkach mieszkalnych można spotkać trzy systemy, z których najpopularniejszy jest
system EIB. Oprócz niego występuje system Powernet EIB (następca X10) oraz system RadioBus.System zarządzania budynkiem KNX/EIB
Nowoczesne technologie umożliwiają zaprojektowanie budynku nie tylko o nowoczesnej
architekturze, ale też o najbardziej zaawansowanych rozwiązaniach. Jednym z nich jest magistrala
KNX/EIB, czyli inteligentna technologia zarządzania budynkiem.
Ten inteligentny system elektroinstalacyjny zaprojektowany przez czołowych europejskich
producentów polega na integracji poszczególnych elementów domowej instalacji, takich jak
sterowanie ogrzewaniem, oświetleniem, urządzeniami audio-wideo
po to, aby mogły ze sobą współpracować, przynosząc użytkownikom komfort, bezpieczeństwo i
oszczędność energii. Wcześniej instalacje KNX były wykonywane w obiektach biurowych, dziś
stają się coraz bardziej popularne w domach i mieszkaniach ze względu na współczesną wizję
nowoczesnego domu i coraz większe wymagania jego mieszkańców. Zarządzanie systemem KNX
może odbywać się za pomocą panelu dotykowego, pilota, komputera osobistego lub internetu.
Głównym celem systemu KNX w budynkach jednorodzinnych jest sterowanie ogrzewaniem i
chłodzeniem pomieszczeń. Dobrze dobrane parametry ogrzewania poszczególnych pomieszczeń
dają największe oszczędności w budżecie domowym, nawet do 30%. System może współpracować
z pompą ciepła z wymiennikiem gruntowym, kolektorami słonecznymi, brać udział w
przygotowaniu ciepłej wody użytkowej. Doskonale współpracuje on również z innymi systemami
grzewczymi oraz wentylacyjnymi, powodując obniżenie rachunków. Istnieje wiele funkcjonalnych
scenariuszy oszczędnego ogrzewania, takich jak: ogrzewanie nocne - system samoczynnie obniża
temperaturę o kilka stopni i nad ranem podnosi ją do poziomu wyjściowego, ogrzewanie pod
nieobecność domowników - za pomocą czujnika obecności system rozpoznaje, czy pomieszczenia
są w danej chwili użytkowane i dostosowuje temperaturę do warunków. Jest to szczególnie
przydatne w czasie planowanych dłuższych urlopów. Inną zaletą połączenia systemu ogrzewania z
instalacją KNX jest możliwość wyłączenia ogrzewania w pomieszczeniu, w którym otworzyliśmy
okno, np. w celu przewietrzenia go.
Drugą ważną funkcją instalacji KNX w domach jednorodzinnych jest współpraca z systemem
alarmowym budynku. KNX otrzymując informację od systemu alarmowego o rozpoczęciu
czuwania może zamknąć rolety zewnętrzne, wyłączyć wybrane obwody gniazd elektrycznych,
wyłączyć pozostawione oświetlenie. W przypadku alarmu w budynku oprócz sygnału dźwiękowego
z sygnalizatora możemy załączyć wybrane obwody świetlne np. oświetlenie zewnętrzne budynku.
Wykorzystane w systemie alarmowym czujki ruchu posłużą nam również do załączania oświetlenia
w przypadku pojawienia się w pomieszczeniu osoby, co daje nam dodatkowe możliwości
sterowania bez podnoszenia kosztów instalacji. Czujka gazu, czadu, dymu, jakości powietrza,
zalania, a nawet czujka oddechu zamontowana w pokoju dziecięcym zwiększają komfort i
bezpieczeństwo mieszkańców. Zaprogramowana symulacja obecności sprawdzi się podczas długiej
nieobecności gospodarzy odstraszając potencjalnych włamywaczy.
Instalacja KNX może być powiązana również z innymi instalacjami w domu np. systemem
monitoringu CCTV, gdzie na panelu dotykowym możemy połączyć się z interesującymi nas
kamerami bez konieczności obsługi rejestratora. Kolejną instalacją, która może współpracować
z systemem KNX jest wideodomofon.
Istotną funkcją instalacji KNX w domach jednorodzinnych jest sterowanie oświetleniem.
Praktycznie daje ono nieograniczone możliwości aranżacji różnych scen świetlnych takich jak:
oglądanie telewizji, spotkanie z przyjaciółmi, sprzątanie, czytelnia, koncert, itp. System w
zależności od wyboru sceny automatycznie załączy nam odpowiednie lampy, ustawiając ich poziom
świecenia. W niektórych pomieszczeniach kontakty staną się zbędne - w garderobie, spiżarni, na
schodach sterujemy oświetleniem czujką ruchu.
Możemy również wpływać na klimat naszych wnętrz, stosując LCD i RGB do podświetleń półek,
ozdób, kurtyn, maskownic na kable, etc. Wykorzystując stację pogodową będziemy mogli załączać
oświetlenie zewnętrze po zmroku. Dodatkowo stacja pogodowa wyśle nam informację o deszczu
lub zbyt mocnym wietrze i zamknie okna dachowe wyposażone w siłowniki lub opuści rolety.
Dzięki zastosowaniu w budynku jednorodzinnym instalacji KNX uzyskujemy wiele różnych
możliwości, których nie daje nam klasyczna instalacja elektryczna. Możemy zarządzać nim
z dowolnego miejsca, a odpowiednio dobrane parametry obniżą nam koszty eksploatacyjne
i przyczynią się do podniesienia standardu życia. Jest to system otwarty, który pozwala na
modyfikację i rozbudowę wynikającą z bieżących potrzeb użytkowników, a jego elastyczność
i prostota obsługi powinna zachęcić nawet najbardziej zagorzałych przeciwników techniki.
Wdrożenie systemu jest możliwe na każdym etapie inwestycji od projektu po remont, czy
przebudowę budynku. Prawidłowo zaprojektowana i wykonana instalacja będzie działała
bezawaryjnie przez wiele lat. Warto się o to zatroszczyć powierzając to zadanie fachowcom doświadczonym specjalistom z firm elektroinstalacyjnych, którzy skonfigurują instalację,
dostosowując ją do potrzeb danej inwestycji.System zarządzania budynkiem KNX/EIB
Nowoczesne technologie umożliwiają zaprojektowanie budynku nie tylko o nowoczesnej
architekturze, ale też o najbardziej zaawansowanych rozwiązaniach. Jednym z nich jest magistrala
KNX/EIB, czyli inteligentna technologia zarządzania budynkiem.
Ten inteligentny system elektroinstalacyjny zaprojektowany przez czołowych europejskich
producentów polega na integracji poszczególnych elementów domowej instalacji, takich jak
sterowanie ogrzewaniem, oświetleniem, urządzeniami audio-wideo
po to, aby mogły ze sobą współpracować, przynosząc użytkownikom komfort, bezpieczeństwo i
oszczędność energii. Wcześniej instalacje KNX były wykonywane w obiektach biurowych, dziś
stają się coraz bardziej popularne w domach i mieszkaniach ze względu na współczesną wizję
nowoczesnego domu i coraz większe wymagania jego mieszkańców. Zarządzanie systemem KNX
może odbywać się za pomocą panelu dotykowego, pilota, komputera osobistego lub internetu.
Głównym celem systemu KNX w budynkach jednorodzinnych jest sterowanie ogrzewaniem i
chłodzeniem pomieszczeń. Dobrze dobrane parametry ogrzewania poszczególnych pomieszczeń
dają największe oszczędności w budżecie domowym, nawet do 30%. System może współpracować
z pompą ciepła z wymiennikiem gruntowym, kolektorami słonecznymi, brać udział w
przygotowaniu ciepłej wody użytkowej. Doskonale współpracuje on również z innymi systemami
grzewczymi oraz wentylacyjnymi, powodując obniżenie rachunków. Istnieje wiele funkcjonalnych
scenariuszy oszczędnego ogrzewania, takich jak: ogrzewanie nocne - system samoczynnie obniża
temperaturę o kilka stopni i nad ranem podnosi ją do poziomu wyjściowego, ogrzewanie pod
nieobecność domowników - za pomocą czujnika obecności system rozpoznaje, czy pomieszczenia
są w danej chwili użytkowane i dostosowuje temperaturę do warunków. Jest to szczególnie
przydatne w czasie planowanych dłuższych urlopów. Inną zaletą połączenia systemu ogrzewania z
instalacją KNX jest możliwość wyłączenia ogrzewania w pomieszczeniu, w którym otworzyliśmy
okno, np. w celu przewietrzenia go.
Drugą ważną funkcją instalacji KNX w domach jednorodzinnych jest współpraca z systemem
alarmowym budynku. KNX otrzymując informację od systemu alarmowego o rozpoczęciu
czuwania może zamknąć rolety zewnętrzne, wyłączyć wybrane obwody gniazd elektrycznych,
wyłączyć pozostawione oświetlenie. W przypadku alarmu w budynku oprócz sygnału dźwiękowego
z sygnalizatora możemy załączyć wybrane obwody świetlne np. oświetlenie zewnętrzne budynku.
Wykorzystane w systemie alarmowym czujki ruchu posłużą nam również do załączania
oświetlenia w przypadku pojawienia się w pomieszczeniu osoby, co daje nam dodatkowe
możliwości sterowania bez podnoszenia kosztów instalacji. Czujka gazu, czadu, dymu, jakości
powietrza, zalania, a nawet czujka oddechu zamontowana w pokoju dziecięcym zwiększają komfort
i bezpieczeństwo mieszkańców. Zaprogramowana symulacja obecności sprawdzi się podczas
długiej nieobecności gospodarzy odstraszając potencjalnych włamywaczy.
Instalacja KNX może być powiązana również z innymi instalacjami w domu np. systemem
monitoringu CCTV, gdzie na panelu dotykowym możemy połączyć się z interesującymi nas
kamerami bez konieczności obsługi rejestratora. Kolejną instalacją, która może współpracować
z systemem KNX jest wideodomofon.
Istotną funkcją instalacji KNX w domach jednorodzinnych jest sterowanie oświetleniem.
Praktycznie daje ono nieograniczone możliwości aranżacji różnych scen świetlnych takich jak:
oglądanie telewizji, spotkanie z przyjaciółmi, sprzątanie, czytelnia, koncert, itp. System w
zależności od wyboru sceny automatycznie załączy nam odpowiednie lampy, ustawiając ich poziom
System EIB Instabus
(European Installation Bus - Europejska Magistrala Instalacyjna) składa się z przewodu
magistralnego (sterującego) oraz urządzeń sterujących i wykonawczych. W systemie tym
tradycyjne wyłączniki zastąpiono przyciskami cyfrowymi. Do odbiorników doprowadzone jest na
pięcie 230/400V, natomiast w przewodzie płynie prąd o bezpiecznym napięciu 24V. System EIB
charakteryzuje się dużą elastycznością, co pozwala na zmianę funkcji danych elementów (np.
wyłącznik lampy staje się przyciskiem do sterowania klimatyzacją), rozbudowę i rekonfigurację
systemu. System EIB zapewnia nie tylko wygodę, ale też oszczędność energii, odporność na awarie
i mniejsze ryzyko pożaru.
System Powernet EIB
Powstał na bazie systemu X10, rozpowszechnionego w USA i Japonii. Podstawową zaletą systemu
jest możliwość zainstalowania w domach, gdzie jest już ułożona instalacja elektryczna. Nie jest
wymagane dodatkowe okablowanie, do instalacji urządzeń wykorzystywane są istniejące puszki.
Elementy systemu komunikują się przez istniejącą sieć 230V. Jest to dobre rozwiązanie dla osób,
które chcą zaadaptować istniejący dom do technologii inteligentnego budynku.
System RadioBus
Sterowany jest poprzez fale radiowe i jest przeznaczony do wprowadzania do istniejących
budynków mieszkalnych lub małych budynków użyteczności publicznej (gabinety, sklepy,
restauracje). Ponieważ nie wymaga przewodów sterowniczych (komunikacja odbywa się przez fale
radiowe), instaluje się do szybko i łatwo. Może być rozbudowywany i rekonfigurowany; montaż
i uruchomienie są bardzo proste.
Sterowanie radiowe urządzeniami domowymi
Człowiek zawsze lubił wyręczać się czymś lub kimś innym. W dobie powszechnej automatyzacji z
pomocą przyszła technika umożliwiająca zdalne sterowanie odbiorników za pomocą pilotów,
komputerów, paneli operatorskich, telefonów i smartfonów, zapewniając pełną integrację
sterowania i możliwość skoncentrowania funkcji sterowniczych w dowolnym miejscu. Siedząc
więc na kanapie można sterować oświetleniem i żaluzjami, zarządzać sprzętem audiowideo,
regulować temperaturę i wentylację, a także kontrolować, co się dzieje wokół domu i w pokojach
dziecinnych.
W drugiej połowie XX. wieku pojawiły się urządzenia techniczne umożliwiające zdalne
sterowanie. Pierwsze piloty połączone były z obsługiwanym sprzętem za pośrednictwem
wielożyłowego przewodu. Potem pojawiły się zdalnie sterowane urządzenia działające w zakresie
światła widzialnego, następnie w podczerwieni. Jednak przez pół wieku były to urządzenia
działające tylko w jedną stronę. Obecnie oferowane są piloty wyposażone w wyświetlacze
umożliwiające kontrolowanie stanów instalacji. A także sterowanie technicznym wyposażeniem
domu również za pośrednictwem smartfonów i tabletów.
Rys. 1. Pilot radiowy jest najpopularniejszym nadajnikiem. Pozwala na sterowania 24 kanałami
oraz 5 scenami. Dodatkowo ma przycisk „wszystko wyłącz” i „wszystko załącz” oraz możliwość
doregulowania scen świetlnych
Sterowanie radiowe
Zdalne sterowanie radiowe ma znaczną przewagę nad sterowaniem za pośrednictwem
podczerwieni. W przypadku wykorzystania fal radiowych dziesięciokrotnie zwiększa się zasięg
pilotów. Ponadto między pilotem a odbiornikiem mogą znajdować się niemal dowolne
nieprzejrzyste przeszkody. O ile do obsługi odbiornika telewizyjnego wystarcza zwykle
podczerwień, to do sterowania sprzętem znajdującym się w różnych miejscach, a nawet różnych
pomieszczeniach, potrzebne jest coś więcej. Sterowanie radiowe wykorzystuje nadajniki o
typowym zasięgu do 100 m w otwartej przestrzeni (choć technicznie możliwy jest zasięg mierzony
w kilometrach). Fale radiowe przenikają przez ściany, meble i inne przeszkody. Dzięki temu
jednym pilotem można zarządzać całym domem wraz z przyległym ogrodem. Do transmisji
informacji wykorzystuje się urządzenie pracujące w dwóch, z dwunastu pasm ISM (Industrial,
Scientific, Medical). Sterowanie radiowe działa w zakresie od 433,05 MHz do 434,79 MHz oraz od
868,0 MHz do 870,0 MHz (GIRA przykładowo korzysta z częstotliwości 868,30 MHz − system
eNet i 433,42 MHz − system FB). Nadajniki wykorzystywane do sterowania technicznym
wyposażeniem domu (wszelkie instalacje oraz sprzęt elektroniczny) są urządzeniami LPD (Low
Power Devices) o małej mocy, prawnie ograniczonej do 10 mW. Na ogół jednak nie przekraczają 5
mW. Natomiast ze względów praktycznych są to urządzenia o niewielkim zasięgu SRD (Short
Range Devices). Dzięki spełnieniu powyższych ograniczeń korzystanie z radiowych urządzeń nie
wymaga uzyskiwania jakichkolwiek pozwoleń. A dodatkową zaletą jest to, że potencjalnie
negatywne oddziaływanie fal radiowych emitowanych przez nadajniki radiowe na organizm
człowieka jest ponad 100 tys. razy mniejsze niż w przypadku telefonów komórkowych. Ponadto
proces nadawania trwa ułamek sekundy, a rozmowa telefoniczna wiele minut.
Instalacja radiowa składa się zasadniczo z dwóch rodzajów urządzeń: nadajników i odbiorników.
Nadajniki są urządzeniami służącymi do wysyłania sygnałów łączeniowych do otoczenia.
Przenośne nadajniki zwane są pilotami. Zawierają jeden lub więcej kanałów. Natomiast stacjonarne
nadajniki lub na ruchomych elementach wyposażenia mieszkania, np. w przesuwnych drzwiach,
szafkach nocnych oknach na ogród.
Rys. 2. Pilot z wyświetlaczem LCD pozwala na pełne zarządzanie całym domem. Szybki dostęp do
najważniejszych funkcji, a do reszty za pośrednictwem menu
Nadajniki
Nadajniki przenośne są zasilane bateriami lub akumulatorami. Różnią się wyglądem i liczbą
funkcji. Najmniejsze realizują jedną funkcję sterowniczą, natomiast te większe umożliwiają obsługę
kilkudziesięciu lub więcej funkcji. Najbardziej zaawansowane technicznie są aparaty wyposażone
w wyświetlacze LCD, na których można skontrolować aktualne stany każdego obwodu i urządzenia
sterowanego. Nazwy obwodów są wprowadzane, w trakcie uruchamiania, w dowolnym języku.
Dostęp do najczęściej używanych funkcji odbywa się za pomocą sześciu przycisków (trzy pary).
Wszystkie funkcje są obsługiwane za pośrednictwem wyświetlanego menu. Dodatkowo
wielofunkcyjny pilot jest wyposażony w przyciski „wszystko załącz” i „wszystko wyłącz”. Każdym
z pilotów można realizować podstawowe funkcje: załączanie, ściemnianie, sterowanie żaluzjami,
przywoływanie scen, wysyłanie wartości, a także we współpracy z serwerem eNet funkcje logiczne,
warunki czasowe, symulację obecności, zarządzanie energią i powiadamianie.
Nadajniki ścienne są zasilane z baterii, dzięki czemu zbędne jest doprowadzanie do nich
jakiejkolwiek instalacji. Przeznaczone są do montażu w dowolnych miejscach z wyjątkiem dużych
konstrukcji metalowych silnie tłumiących fale radiowe. Można je mocować w miejscu tradycyjnych
łączników lub na przesuwnych drzwiach, ścianach szklanych, drewnianych słupach, meblach ...
dosłownie wszędzie. Przytwierdzane do podłoża (za pomocą wkrętów, śrub, kleju, taśm klejących)
nie powodują jego uszkodzeń. Bateryjne zasilanie wyklucza możliwość porażenia, dzięki czemu
można je umieszczać w strefach niebezpiecznych, mokrych, np. na szafkach wiszących nad
zlewozmywakiem lub lustrach w łazience. Oferowane są w dwóch odmianach: o zasięgu 100 m lub
30 m (w otwartej przestrzeni). Najczęściej mają jeden lub trzy klawisze, rzadziej dwa lub cztery.
Podobnie jak to ma miejsce w pilotach, każdy klawisz może być dowolnie programowany, a później
wykorzystywany. Najprostszym sposobem jest stosowanie klawisza do załączania i wyłączania
jakiegoś odbiornika. Wtedy naciśnięcie prawej końcówki klawisza powoduje załączenie, a lewej
wyłączenie. Gdy obsługiwanym odbiornikiem jest ściemniana lampa lub żaluzje, klawisz nadajnika
radiowego odróżnia długie naciśnięcie (powyżej 0,5 s) od naciśnięcia krótkiego (poniżej 0,4 s).
Krótkie naciśnięcie powodują załączenie lub wyłączenie w przypadku lamp i przekręcenie listew o
niewielki kąt w przypadku żaluzji. Natomiast dłuższe przytrzymanie przycisku pozwala na
ściemnianie i ustawienie kąta listew żaluzji. Sceny i wartości są przywoływane za pomocą krótkich
naciśnięć. Przyciski radiowe firmy GIRA oferowane są we wszystkich programach stylistycznych:
Standard 55, E2, Event, Event Clear, Event Opaque, Esprit metal, Esprit szkło, TX_44, E22 i
innych. Ich wygląd jest dostosowany do pozostałych łączników i gniazd. W ofercie znajduje się
kilkadziesiąt odmian stylistycznych i kolorystycznych.
Rys. 3. Pilot ścienny Gira ClassiX z trzema klawiszami z opisami. Pierwszy do załączania kinkietu,
drugi przywoływania dwóch scen, trzeci do żaluzji
Drugą formą stacjonarnych nadajników są tzw. pastylki, tj. niewielkie urządzenia mieszczące się
bez trudu w osprzętowych puszkach podtynkowych (oczywiście nie ekranowanych), pod różnego
rodzaju łącznikami. Zasilane są bezpośrednio napięciem sieciowym 230 V. Pokazany na ilustracji
dwukanałowy nadajnik może służyć do obsługi dwóch niezależnych lamp załączanych lub
ściemnianych, ewentualnie do sterowania dwoma niezależnymi żaluzjami. Podawanie napięcia 230
V na zaciski wejściowe nadajnika za pomocą każdego łącznika o wystarczającej izolacji, np.
zwykłego przycisku, zegara sterowniczego lub regulatora temperatury wzgl. wilgotności lub CO2.
Jest jeszcze jedna grupa nadajników. Są to urządzenia wyspecjalizowane do jednej funkcji. Należą
do nich czujki ruchu, czujki obecności, nadajniki zużycia energii czy czujniki słoneczne.
Charakteryzują się różnymi formami wykonania, są dostosowane do realizowanych zadań.
Rys. 4. Pilot do wbudowania montowany w puszce pod zwykłym łącznikiem, np. obrotowym
przyciskiem żaluzjowym Gira E22. Nadajnik jest zasilany z sieci 230 V
2. Budynek inteligentny i jego specyfika.
W przypadku Budynku Inteligentnego (biurowce, centrale, oddziały banków, obiekty przemysłowe)
większy nacisk położony jest na zintegrowaną kontrolę dostępu oraz zarządzanie bezpieczeństwem
(np. pożarowym).
Każdy Budynek Inteligentny posiada system zarządzający, który integruje zastosowane w nim
instalacje. W rzeczywistości system może stanowić często jeden, kilka lub cała sieć komputerów
klasy PC, wyposażonych w odpowiednie oprogramowanie zarządzające. O ile porównywanie
całych systemów jest trudne, o tyle łatwiejsze może być porównanie ich funkcjonalności. Pod
względem tej kategorii możemy podzielić systemy zintegrowane na sześć klas, określających ich
poziom zaawansowania.
Tabela 1. Klasyfikacja systemów zarządzania Budynkami Inteligentnymi pod
względem ich złożoności
klasa nazwa klasy
opis
0
brak systemów
sterowania
Obiekt nie posiada sterowania i żadnych systemów zabezpieczeń
1
brak
zintegrowanych
systemów
zarządzania
Obiekt wyposażony jest w systemy nadzoru lub sterowania, przy czym
poszczególne podsystemy nie współpracują ze sobą i nie korzystają ze
wspólnych zasobów
2
częściowy
monitoring
Obiekt wyposażony jest w kilka systemów nadzoru i sterowania,
a niektóre z nich połączone są wspólnym systemem wizualizacji
3
pełny
monitoring
4
Pełny
Wszystkie podsystemy nadzoru i sterowania w budynku połączone są
jednym wspólnym systemem wizualizacji informacji
Obiekt jest wyposażony w systemy nadzoru i sterowania praktycznie
5
monitoring
i częściowe
zarządzanie
centralne
wszystkimi funkcjami, większość systemów jest połączona jednym
wspólnym systemem wizualizacji informacji, niektórymi systemami
można sterować z jednego wspólnego systemu zarządzania
Pełne centralne
zarządzanie
Obiekt wyposażony jak w przypadku klasy 4., ale tutaj wszystkie systemy
są połączone jednym wspólnym systemem zarządzania
Klasa "0" jako najmniej zaawansowana - oznacza całkowity brak podsystemów nadzoru lub
sterowania w obiekcie. Klasa "5" jest klasą najbardziej zaawansowaną i oznacza praktycznie pełną
obecność systemów zabezpieczenia i sterowania oraz ich pełną integrację i scentralizowane
zarządzanie. Aby lepiej zrozumieć zasadę "przypisywania" poziomu klas posłużmy się przykładem:
jeśli w budynku mamy dwa podsystemy, np. sygnalizacji pożarowej i włamaniowej, połączone
wspólnym systemem wizualizacji informacji, to taki system zintegrowany będzie można oznaczyć
klasą trzecią. Jeśli w budynku zainstalujemy dodatkowo np. system kontroli dostępu, to dopóki nie
dołączymy go do wspólnego systemu wizualizacji, ogólna klasa instalacji zintegrowanej spadnie do
poziomu klasy drugiej.
Elastyczność takiej klasyfikacji odkrywamy w przypadku bardziej złożonych instalacji. Jeśli
przykładowo mamy w budynku kilka systemów nadzoru, wszystkie są podłączone do systemu
zarządzania na zasadzie wizualizacji oraz kilka systemów sterowania, z których nie wszystkie są
podłączone do systemu zarządzania, to budynek należy zaliczyć do klasy czwartej. Warto tu
zauważyć, że jeśli zainstalujemy w tym budynku dodatkowy system nadzoru, który nie jest
podłączony do systemu zarządzania, to ogólna klasa instalacji nie spadnie do klasy drugiej, a
pozostanie w czwartej.
Sumując zebrane wnioski można powiedzieć, że klasa "0" oznacza brak podsystemów; klasa "1"
to brak jakiegokolwiek systemu zintegrowanego (brak sterowania i wizualizacji); klasy "2" i "3"
oznaczają posiadanie systemu wizualizacji (pełnego lub niepełnego); a klasy "4" i "5"- posiadanie
systemu sterowania (pełnego lub niepełnego).
Zintegrowany system zarządzający to nie wszystko, ponieważ samo określenie klasy systemu
zarządzającego nie wystarczy. Należy uzupełnić ten brak poprzez sprecyzowanie zakresu integracji
w obiekcie. Można to zrobić wprowadzając kategorie systemu. Systemy zostały podzielone na trzy
kategorie, pokazane w tabeli 2.
Tabela 2. Kategorie instalacji budynków inteligentnych
kategoria
Wyposażenie obiektu
opis
A
Pełne wyposażenie
Budynek jest wyposażony w pełen asortyment systemów
zabezpieczeń i systemów sterowania, istnieje w nim pełne
okablowanie strukturalne, użytkownicy mogą korzystać z
wszelkich możliwych udogodnień
B
systemy zabezpieczeń,
sterowanie
oświetleniem i HVAC
Budynek jest wyposażony przynajmniej w system sygnalizacji
przeciwpożarowej, włamaniowej, kontroli dostępu oraz
sterowanie oświetleniem i klimatyzacją
C
tylko systemy
zabezpieczeń
Budynek wyposażony jest przynajmniej w system sygnalizacji
pożarowej, włamaniowej i kontrolę dostępu
Kategoria "A" określa najpełniejsze wyposażenie obiektu, natomiast kategoria "C" oznacza
wyposażenie obiektu wyłącznie w najbardziej podstawowe systemy zabezpieczeń (system
sygnalizacji pożarowej, włamaniowej i kontroli dostępu).
Opis możliwości systemów Inteligentnego Domu
1. Sterowanie oświetleniem
Oświetlenie jest jednym z najważniejszych elementów w domu. Obecnie większość czasu
spędzamy w domu w godzinach wieczornych. Zatem oświetlenie odpowiednie do nastroju i okazji
jest bardzo ważnym źródłem satysfakcji w naszym domu. Jeśli istnieje wiele wejść do
pomieszczenia i/lub wiele przełączanych źródeł światła, tradycyjna instalacja staje się bardzo
skomplikowana. W przypadku sterowania inteligentnego nie sprawia ona żadnego problemu.
Możemy popuścić wodze fantazji i sprawnie stworzyć w domu niepowtarzalną atmosferę.
W niektórych pomieszczeniach warto rozważyć dodatkowe ściemnianie lamp. Takimi
pomieszczeniami są salon (dla uzyskania np. nastrojowego oświetlenia), korytarz między sypialnią,
a łazienką, (aby w nocy światło nie oślepiało zaspanego domownika), sypialnia i pokój dzieci
(dzieci nie lubią zasypiać w ciemnościach).
W pomieszczeniach dużych lub reprezentacyjnych warto zaprogramować kilka scen (nastrojów)
oświetleniowych. Innego oświetlenia potrzebujemy przy romantycznej kolacji, innego, gdy
odwiedzą nas znajomi, jeszcze innego, gdy czytamy lub oglądamy telewizję. Scena oświetleniowa
to kilka lamp włączonych równocześnie, każda z indywidualną mocą. Teraz można jednym
przyciskiem zmienić "nastrój" z np. romantycznego na ogólny. W jednej chwili zapalamy wtedy
kilka lamp, a gasimy inne. Wszystko po naciśnięciu jednego przycisku. W skład każdej sceny mogą
wchodzić także rolety, ogrzewanie i inne urządzenia, co znacznie zwiększa możliwości szybkiej
zmiany nastroju.
W ogrodzie, w którym zainstalowane są lampy również warto stworzyć kilka scen
oświetleniowych zależnie od okazji. Ich włączanie oraz sterowanie poszczególnymi lampami warto
wykonywać z pilota radiowego noszonego w kieszeni, zamiast wchodzić po to do domu.
2. Sterowanie ogrzewaniem i klimatyzacją
Dzięki inteligentnemu sterowaniu, każde pomieszczenie może mieć indywidualną temperaturę
(wymagamy różnych warunków w salonie, sypialni, spiżarni) niezależną od warunków
zewnętrznych (dwa podobne w funkcji pokoje usytuowane w różnych częściach domu wymagają
różnej ilości dostarczanego ciepła w różnych porach dnia, czego nie da się łatwo osiągnąć
tradycyjnymi metodami).
Do kontrolowania temperatury w pomieszczeniach wykorzystuj się termostaty (mogą być
zintegrowane z wyłącznikami) o estetycznym wyglądzie, sterowniki ogrzewania elektrycznego lub
regulatory umieszczone przy grzejnikach (ew. rozdzielaczach) kontrolery podłączane do
klimatyzatorów i jednostki centralnej, czujniki temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynku.
Zwiększają one komfort oraz pozwalają na oszczędność energii.
3. Sterowanie bramami, roletami, zasłonami, żaluzjami
Jeden pilot przy kluczykach samochodowych może sterować zarówno jego alarmem, jak i bramą
wjazdową i garażową. Może jednak także uruchamiać oświetlenie na podjeździe i w garażu oraz
włączać alarm (wyłączania proponujemy dokonywać wyłącznie ręcznie poprzez wstukanie kodu).
W ofercie produktów zasłaniających okna występują urządzenia sterujące oraz wykonawcze
pozwalające zaspokoić różne potrzeby - karnisze na zwykłe zasłony, żaluzje poziome i pionowe,
rolety zewnętrzne oraz wewnętrzne, plisy i duette.
4. Automatyczne podlewanie ogrodu
Duże powierzchnie zielone wymagają częstego i dokładnego podlewania. Trudno to osiągnąć
tradycyjnymi metodami, tak aby regularnie dostarczać tyle wody, ile potrzebują rośliny, przy
uwzględnieniu temperatury i opadów. System Inteligentnego Domu umożliwia automatyczne
sterowanie zraszaczami w razie zbyt suchego podłoża roslin.
5. Bezpieczeństwo
Integracja z systemem alarmowym umożliwia np. automatyczne włączanie światła w nocy, gdy
czujnik alarmowy wykryje poruszenie. Światło jest włączane na niepełną moc, aby nie razić
użytkownika, który chce przejść np. z sypialni do łazienki. W realizacjach systemów Inteligentnego
Domu korzysta się z możliwości standardowych systemów alarmowych (wyjście z centralki
informujące o stanie każdego czujnika). Takie rozwiązanie ogranicza koszty oraz daje większe
możliwości zapewnienia bezpieczeństwa.
Automatyczny zamek z kontrolą dostępu. Zamek rozpoznający osobę wchodzącą lub wychodzącą.
Po przekręceniu klucza może wysłać sygnały do innych urządzeń np. zgasić wszystkie światła,
zamknąć rolety, obniżyć temperaturę... Zgubienie klucza nie zmusza właściciela do zmiany zamka.
Wystarczy usunąć prawo dostępu do domu dla danego klucza. Zamka nie można otworzyć/zamknąć
zdalnie. Można natomiast zdalnie zezwolić (lub nie) na otwarcie kluczem. Istnieje możliwość
wykorzystania całkowicie automatycznych drzwi z zamkami otwieranymi zdalnie (lub poprzez
zbliżenie karty dostępu).
Kamery rozmieszczone w istotnych punktach budynku i na zewnątrz mogą przekazywać obraz na
dowolny telewizor (w razie zaniepokojenia domowników). Można też nagrywać obraz po
wychwyceniu ruchu przez kamerę.
Gdy domownicy wypoczywają z dala od domu - jest on atrakcyjnym obiektem dla złodzieja.
Funkcja symulacji obecności znacząco wpływa na zmniejszenie ryzyka niemiłej niespodzianki po
powrocie z urlopu. Odpowiedni moduł "nagrywa" działania domowników w okresie
poprzedzającym urlop (w zakresie włączania lamp, rolet itp.), a następnie "odtwarza" je. Efekt jest
bardzo przekonujący, gdyż oddaje rzeczywiste działania, które są różne każdego dnia. Można
wybrać, które elementy mają brać udział w symulacji, tak aby nie zużywać niepotrzebnej energii
np. na włączanie ekspresu do kawy.
Dodatkową zaletą wpływającą na bezpieczeństwo użytkowania jest fakt, iż wyłączniki pracują w
obwodach o bezpiecznym napięciu 24V lub wykorzystują fale radiowe/podczerwone. Skutkuje to
również ograniczeniem promieniowania elektromagnetycznego - prąd kierowany jest bezpośrednio
do lamp i gniazdek.
6. Inteligentne instalacje (okablowanie strukturalne)
Budynek inteligentny to nie tylko system sterowania, ale także odpowiedni sposób poprowadzenia
instalacji "medialnych" - telewizyjnej, telefonicznej, danych komputerowych... Wszystkie instalacje
prowadzone są w układzie gwiazdy z punktem centralnym w jednym, określonym miejscu. Tak
poprowadzone instalacje umożliwiają dowolne przyporządkowanie usług komunikacyjnych do
pomieszczeń oraz zapewniają wysoką jakość sygnałów. Można dzięki temu np. oglądać film z DVD
na dowolnym telewizorze lub odbierać domofon poprzez dowolny aparat telefoniczny (także
bezprzewodowy).
7. Systemy multimedialne (Audio/Video, Kino Domowe, Multiroom)
System Kina Domowego zakłada użycie źródła dźwięku i obrazu odpowiedniej jakości
(najczęściej odtwarzacz DVD), urządzenia dekodującego i wzmacniającego dźwięk
(wielokanałowy wzmacniacz lub amplituner AV), oraz pięciu lub siedmiu głośników (w zależności
od rodzaju systemu 5.1 lub 7.1) wspomaganych aktywną kolumną niskotonową. Jakość dźwięku i
obrazu niejednokrotnie przewyższa efekty osiągane w salach kinowych. Taki zestaw doskonale też
nadaje się do słuchania muzyki.
Celem systemów wielopokojowego nagłaśniania (Multiroom) jest wykorzystanie jednego zestawu
muzycznego (i jednego kompletu płyt), za pomocą którego można dystrybuować sygnał do wielu
pomieszczeń. Systemy te stają się coraz bardziej popularne - oznaczają pełną uniwersalność w
działaniu (sterowanie) i wyborze źródła dźwięku w danym pomieszczeniu, oraz niesłychaną
elegancję instalacji - w pomieszczeniu widoczny jest tylko niewielki sterownik na ścianie oraz
oczywiście głośniki (np. ukryte w ścianach lub suficie).
8. Integracja sterowania urządzeniami AV
Autorskie rozwiązanie specjalistów firmy SMARTech - pozwala na sterowanie np. telewizorem,
czy sprzętem Audio bezpośrednio z systemu EIB. Oznacza to, że np. wejście domownika do domu
nie tylko automatycznie włączy światło, opuści rolety, podniesie temperaturę, ale także spowoduje
włączenie telewizora na ulubiony program, lub uruchomi wybraną płytę z odtwarzacza CD. Może
też np. ściszyć telewizor w momencie, gdy dzwoni telefon. Przykłady można mnożyć, a
zastosowania podpowie nam wyobraźnia. Taka funkcjonalność zbliża coraz bardziej do możliwości
domu Billa Gatesa, gdzie wchodząc do pokoju można zobaczyć ulubiony obraz na wiszącym na
ścianie monitorze plazmowym. Integracja jest dwukierunkowa - można zatem sterować dowolną
funkcją systemu EIB z pilota bezprzewodowego.
Pełna kontrola nad wszystkimi urządzeniami A/V oraz automatyzacji. Pilot z dużym graficznym
ekranem dotykowym zastępuje wszystkie dotychczas używanie piloty. Automatyczne podświetlenie
w nocy. Dowolnie programowane makra (ciągi zdarzeń) i funkcje czasowe (timer). Współpraca z
komputerem PC pozwala na zmianę wszystkich ustawień, wgranie nowej wersji programu,
zaprojektowanie własnych ekranów menu włącznie z animowaną grafiką.
9. Funkcje centralne - wyłączanie wszystkiego przed snem, przy wyjściu z domu
Z jednego miejsca, można jednym przyciśnięciem zgasić np. wszystkie lampy w całym budynku,
opuścić rolety i obniżyć temperaturę. To zapewnia, że możemy szybko i sprawnie wyjść z domu bez
biegania po pokojach i wyłączania urządzeń.
10. Sterowanie z oddali
Wszystkie urządzenia elektryczne mogą być sterowane lokalnie z danego pomieszczenia oraz
zdalnie. Użytkownik może sterować każdym elementem oddzielnie lub łącząc je w grupy, z
dowolnego miejsca budynku lub też zdalnie z telefonu lub internetu.
Za pomocą telefonu (także przez SMS) można kontrolować i sterować funkcjami systemu z
dowolnego miejsca. Pozwala to sprawdzić stan instalacji alarmowej, obwodów prądowych,
ogrzewania, itp. A także np. zdalnie włączyć wcześnie rano instalację ogrzewania. Komunikator
przekaże też w każdej sytuacji meldunek o awarii ogrzewania, pęknięciu rury, otwartym oknie lub
naruszeniu strefy chronionej na telefon właściciela, do sąsiada, miejsca pracy lub do prywatnej
firmy ochroniarskiej.
11. Zdalna aktualizacja systemu
W przypadku dużej odległości miedzy siedzibą firmy wykonawczej a realizowaną inwestycją
przydatna jest możliwość zdalnej aktualizacji systemu. Dzięki odpowiedniemu modułowi inwestor
może zaoszczędzić na kosztach zmian i aktualizacji, które wykonane zdalnie są tańsze niż dojazd
naszych specjalistów na dużą odległość.
Ekonomiczne aspekty systemów Inteligentnego Budynku
Jednym z najważniejszych kryteriów, jakie rozważa się na etapie inwestycji jest, oprócz jej
funkcjonalności, również OPŁACALNOŚĆ w użytkowaniu. Inwestorzy zwykle patrzą tylko
na budżet budowy zapominając o kosztach przyszłej eksploatacji obiektu. Patrząc na finansowy
aspekt, można zauważyć dwie podstawowe możliwości oszczędności, które idą ze sobą w parze:
efektywniejsze wykorzystanie energii oraz efektywniejsze wykorzystanie zasobów ludzkich.
Instalowanie systemów automatyki oświetlenia i ogrzewania daje bardzo dobre wyniki w
miejscach o dużej energochłonności, jak hale maszyn, obiekty handlowe i biurowe, duże hole itp.
Równie dobrym miejscem do oszczędności są obiekty oświatowe, gdzie można otrzymać także
duże oszczędności. W przypadku systemu Inteligentnego Budynku opłaca się zintegrować
sterowanie oświetleniem i ogrzewaniem. Wymaga to tylko porównywalnie niewielkich nakładów
dodatkowych. Im więcej funkcji przejęte jest przez system tym krótsze są czasy amortyzacji.
Przedstawiamy kalkulacje opłacalności wykazujące na przykładach, jak system Inteligentnego
Budynku zarabia na siebie i przynosi dalsze zyski. Na podstawie podobnych wyliczeń zostało
zrealizowanych wiele obiektów. W każdym z nich osiągnięto duże oszczędności i dalsze zyski.
Oszczędności wynikające ze sterowania oświetleniem włączanym
Niezależnie od tego, czy jesteśmy na wakacjach czy w pracy, w domu czy w biurze, u lekarza czy
w restauracji, w szkole czy w sklepie - w każdej sytuacji światło jest nie tylko elementem
niezbędnym do funkcjonowania budynku, ale także tworzy klimat architektoniczny i generuje
odpowiednią atmosferę, gdyż 80% ludzkich wrażeń dociera przez zmysł wzroku.
Jak wielu użytkowników budynków biurowych bierze na siebie odpowiedzialność za wyłączanie
lamp, gdy oświetlenie zewnętrzne jest wystarczające do pracy? Czy zawsze wyłączamy światło,
gdy już go nie potrzebujemy? Wiadomo, że światło jest wprawdzie zawsze załączone, kiedy się go
potrzebuje, często jednak "zapomina się" go wyłączyć, kiedy nie jest już potrzebne. Problem ten
może być konsekwentnie rozwiązany poprzez system Inteligentnego Budynku.
Pomiary w pomieszczeniach biurowych z oknami i jasnymi ścianami wykazały, że przy natężeniu
oświetlenia zewnętrznego w wys. 17 000 luxów, natężenie oświetlenia wewnętrznego w pobliżu
okien przy wyłączonym oświetleniu wynosi 3 000 luxów. Jeżeli na poziomie użytkowym miejsca
pracy wymagane jest natężenie w wysokości 750 luxów, potrzebne jest oświetlenie zewnętrzne
(dzienne) w wysokości 4 250 luxów. Z krzywej światła dziennego dla poszczególnych miesięcy
wynikają następujące czasy wyłączenia opraw znajdujących się najbliżej okien:
Miesiące
Godziny wyłączeń
Dziennie
Rocznie ( 20 dni w
miesiącu)
I
8.45-15.15
7
140
II
8.00-16.00
8
160
III-IX
8.00-16.30
8,5
1190
X
8.00-16.00
8
160
XI
8.45-15.15
7
140
XII
9.30-14.30
5
100
Suma możliwych godzin wyłączenia opraw
1890
Przy 240 dniach roboczych w roku w godzinach 7.30 do 16.00 pracownicy są obecni w biurze
przez 2040 godzin. W typowej instalacji światło jest włączone przez cały ten czas. Przy
zastosowaniu sterowania przez system - tylko przez 150 godzin. Oznacza to oszczędność 92%
energii dla opraw znajdujących się najbliżej okien. W podanych poniżej obliczeniach potencjalnych
oszczędności, aby uwzględnić dodatkowe włączanie opraw przez pracowników przyjęto jednakże
tylko 70% dla opraw przy oknach, 50% dla opraw w środku pomieszczenia i 30% dla opraw
znajdujących się najdalej w głębi pomieszczenia.
Rozpatrzmy możliwe oszczędności dla budynku z 6 salami biurowymi. W każdej umieszczono 24
oprawy świetlówkowe 4x18W. Moc lamp w pomieszczeniu wynosi 1728W. Pomieszczenia
podzielono na 3 strefy w zależności od odległości od okien po 1/3 mocy tj. po 576W. Przy
funkcjonowaniu biura przez 8,5 godziny (wraz z 30 min. przerwą obiadową) w ciągu 240 dni w
roku możliwe są następujące oszczędności:
1
oszczędność w
strefie
przyokiennej
6 sal x 240 dni x 8
godz. x 576W x
4 644 kWh
0,7
2
oszczędność w
strefie środkowej
6 sal x 240 dni x 8
godz. x 576W x
3 318 kWh
0,5
3
oszczędność w
strefie
wewnętrznej
6 sal x 240 dni x 8
godz. x 576W x
1 992 kWh
0,3
RAZEM
9 954 kWh
W wyniku zredukowanego zużycia prądu o 9 954 kWh, przy koszcie netto energii 0,33 zł za kWh
powstaje oszczędność 3 284,82 zł rocznie (9 954 kWh x 0,33 zł).
Wartość netto systemu EIB z uruchomieniem wynosi 9 555,27 zł (EUR 2388,82 x 4zł). Zakładając
roczną stopę dyskontową 5% obliczamy zyski z inwestycji:
- inwestycja + oszczędność energii x 1/(1+5%) = zysk z inwestycji
po 1. roku = -9 555,27 + 3 284,82 x 0,9524= -6 426,81 zł
po 2. roku = -6 426,81 + 3 284,82 x 0,907 = -3447,48 zł
po 3. roku = -3447,48 + 3 284,82 x 0,8638 = -610,05 zł
po 4. roku = -610,05 + 3 284,82 x 0,8227 = 2092,37 zł
Dodatnie wartości stanowią zyski wygospodarowane poprzez zastosowanie systemu EIB. Czas
amortyzacji wyniósł 3,23 lat. Jak widać tuż po trzecim roku koszty inwestycji się zwracają i
zaczyna ona przynosić zyski. Przy rosnących cenach energii i spadających stopach procentowych
okres amortyzacji może być krótszy, a przyszłe zyski większe.
Oszczędności wynikające ze sterowania oświetleniem ściemnianym
W pracy wymagającej skupienia włączanie i wyłączanie lamp jest dosyć uciążliwe i niekorzystnie
wpływa na efektywność pracowników poprzez odwrócenie ich uwagi od pracy. Dlatego
korzystniejszym rozwiązaniem jest łagodne ściemnianie lamp oraz stałe dostosowywanie mocy
świecenia do rzeczywistego zapotrzebowania w pomieszczeniu niezależnie od warunków
zewnętrznych oraz takich sytuacji, jak odbicia od powierzchni, ustawień rolet i żaluzji a także
zużycia lamp. Dzięki temu wzrasta efektywność pracowników, czego już oczywiście nie można
dokładnie obliczyć.
Instalacje oświetleniowe projektowane są z reguły z 25% zapasem, z powodu stałego spadku
efektywności lamp w czasie użytkowania. Po uruchomieniu, czyszczeniu lub wymianie źródeł
światła - lampy nie muszą świecić pełną mocą, aby zapewnić wystarczająco dużo światła. Oznacza
to, że wymagany poziom oświetlenia zapewnia już 80% mocy lamp. Aby móc ściemniać
świetlówki - muszą one być wyposażone w elektroniczne zapłonniki (EVG), których zastosowanie
powoduje oszczędność 20% energii (oraz 30% oszczędności w eksploatacji). Automatyczne
sterowanie powoduje dalsze 45% oszczędności energii wynikające z wyłączania lamp przy
wystarczającym oświetleniu zewnętrznym. W porównaniu do typowych świetlówek - świetlówki
ściemniane przez system EIB dają zatem 65% oszczędności energii.
Poniżej znajduje się przykład sterowania oświetleniem ściemnianym w 6 salach biurowych z 24
oprawami 4x18W z zapłonnikami EVG. Łączna moc lamp wynosi 10 368W. Przy pracy przez 240
dni w roku po 8 godzin zapotrzebowanie na moc wynosi 19 906,56kWh. Dzięki systemowi EIB
roczne oszczędności wynoszą 4 269,96zł (19 906,56kWh x 65% x 0,33zł). Wartość netto systemu
EIB z uruchomieniem wynosi 10 800,66 zł (EUR 2700,17 x 4zł). Zakładając roczną stopę
dyskontową 5% obliczamy zyski z inwestycji:
- inwestycja + oszczędność energii x 1/(1+5%) = zysk z inwestycji
po 1. roku = -10 800,66 + 4 269,96 x 0,9524= -6 733,95 zł
po 2. roku = -6 733,95 + 4 269,96 x 0,907 = -2 861,10 zł
po 3. roku = -2 861,10 + 4 269,96 x 0,8638 = 827,29 zł
Koszty inwestycji zwracają się już w trzecim roku i zaczyna ona przynosić zyski. Czas
amortyzacji wyniósł 2,75 lat. Przy rosnących cenach energii i spadających stopach procentowych
okres amortyzacji może być krótszy, a przyszłe zyski jeszcze większe.
Oszczędności wynikające ze sterowania ogrzewaniem
Ogrzewanie tylko w razie potrzeby. Dzięki niezależnej regulacji temperatury w każdym
pomieszczeniu można zaoszczędzić znaczne ilości energii. Część pomieszczeń w budynku jest
wykorzystywana sporadycznie, można w nich zatem utrzymywać niższą temperaturę, większość
pomieszczeń jest używana tylko przez 10 godzin na dobę w dni robocze i wcale w weekendy. W
typowej instalacji powstają więc straty energii wynikające ze zbędnego ogrzewania pomieszczeń.
Poniższe obliczenia wykonano dla 3 pomieszczeń o różnej wielkości: gabinetu, pokoju i sali
biurowej (openspace). Najpierw policzono dla każdego pomieszczenia zużycie energii i koszty
ogrzewania. Aby móc to zrobić dokładnie należało wprowadzić precyzyjne dane dotyczące
powierzchni ścian, sufitów i okien. Policzono też koszty systemu EIB wraz z uruchomieniem.
Wartości zadane temperatury dla pomieszczeń ustawiono następująco: od 7:00 do 16:00, po
godzinnym okresie nagrzewania się pomieszczeń - 20 C; od 16:00 do 6:00 (oraz w soboty i
niedziele) obniżenie do 15 C. Poniżej przedstawiono obliczenia czasu amortyzacji systemu
sterowania ogrzewaniem:
Gabinet
A=17,58 m2
Pokój biurowy
A=26,52 m2
Sala biurowa
A=109,35 m2
5 516
6 058
15 282
717,08 zł
787,54 zł
1 986,66 zł
33,8 %
40,4 %
35,4 %
242,37 zł
318,17 zł
703,28 zł
Wartość EIB (1
EUR = 4 zł)
932 zł
1 180 zł
1 412 zł
Okres amortyzacji
statycznej
3,85 lat
3,71 lat
2,01 lat
Okres amortyzacji
dynamicznej(stopa
dyskontowa = 5%)
4,26 lat
4,16 lat
2,14 lat
Zapotrzebowanie
na energię w kWh
Koszty energii
Oszczędności w %
Oszczędności
Amortyzacja następuje najszybciej w przypadku większych pomieszczeń. Wynika to ze zbliżonej
wartości elementów układu sterowania w dużych i małych pomieszczeniach. Zastosowanie
sterowania temperaturą pozwala wyeliminować 1/3 kosztów energii. Przy rosnących cenach energii
i spadających stopach procentowych okres amortyzacji może być krótszy, a przyszłe zyski większe.
Dodatkowe oszczędności
Poprzez wyłączanie i ściemnianie obwodów świetlnych zależnie od pory dnia lub poziomu
oświetlenia zewnętrznego można zaoszczędzić często ponad 50% zużywanej dotychczas energii. W
ten sposób ulega także więcej niż podwojeniu czas eksploatacji opraw oświetleniowych i źródeł
światła, co daje znaczną dodatkową oszczędność w nakładach na konserwację.
Warunki pracy w budynku mają również duży wpływ na efektywność pracowników. Według
badań laboratorium Pacific Northwest departamentu ds. energii Stanów Zjednoczonych (US
Department of Energy) warunki panujące w pomieszczeniach zamkniętych mają 10% wpływu na
efektywność pracowników a szacowane straty w efektywności, spowodowane dyskomfortem
pracowników, są większe niż 15% wszystkich kosztów związanych z pracą zatrudnionych ludzi.
Poza kwestią kosztów i oszczędności eksploatacji bezpośrednich istotne są także inne możliwości
wpływające na ogólną opłacalność budynku. W systemie EIB poprzez proste dołączanie
dodatkowych elementów mogą być realizowane funkcje takie jak: nadzór nad zużyciem energii
(celem uniknięcia przekraczania przydziału mocy), indywidualne rozliczanie użytkowników,
sterowanie grupami odbiorników, sterowanie zdalne, monitorowanie stanów.
Podsumowanie i wnioski
Cykl życia budynku trwa około 40 lat. Zaczyna się bardzo krótkim okresem gwarancyjnym, po
którym następuje czas eksploatacji i obsługi. Po około 7-10 latach budynek musi przejść pierwszy
remont. Po pierwszym remoncie budynek jest ponownie eksploatowany przez kolejne 15 lat, po
czym poddawany jest generalnemu remontowi. W ciągu cyklu życia 11% wszystkich kosztów
związanych z budynkiem to koszty budowy, 14% - koszty finansowania inwestycji w jej pierwszym
etapie, 25% to koszt remontów, również 25% to koszty energii, a pozostałe 25% pochłania bieżące
użytkowanie budynku.
Automatyka instalowana jest w obiekcie w czasie jego budowania. Koszt powstawania
budynku wynosi tylko 11% kosztów w całym cyklu jego życia. W tych 11% tylko około 1-2%
to koszt systemów sterowania, czyli bardzo mała część. Te 1-2% ma wpływ na ograniczenie
75% kosztów związanych z późniejszym użytkowaniem budynku.
Przykładowe rozwiązania systemów inteligentnego domu.
Poniżej dla zilustrowania możliwości systemów inteligentnego domu podajemy przykładowe
rozwiązania:
 sterowanie pilotem bramą wjazdową i garażową, otwarcie bramy po zmierzchu powoduje
automatyczne zapalenie świateł na zewnątrz,
 sterowanie roletami zewnętrznymi: opuszczenie rolet - przy silnym wietrze, przy wyjściu z
domu - symulacja obecności (wybrane rolety otwierają się o określonej godzinie),
zamknięcie rolet powoduje automatyczne włączenie światła w pomieszczeniach wewnątrz
domu,
 alarm (czujki ruchowe, pożarowe, itp.): uruchomienie alarmu powoduje włączenie syreny
alarmowej oraz wszystkich świateł w domu i wokół niego, automatycznie powiadamia
właściciela (np. sms'em) i/lub odpowiednie służby (np. ochrona, policja, straż pożarna),
może również włączać kamery,
 włączenie czuwania alarmu powoduje opuszczenie wszystkich rolet i gaszenie świateł w
całym domu,
 instalacja: włączenie czuwania alarmu odłącza dopływ prądu do wybranych pomieszczeń
lub obwodów,
 czujka ruchu po wejściu do łazienki załącza pompkę cyrkulacji cwu,
 ogrzewanie: zaprogramowanie pracy systemu grzewczego według wymaganej temperatury
zgodnie z cyklem użytkowania domu w okresie doby i tygodnia (obniżenie temperatury
podczas snu i dłuższej nieobecności domowników np. gdy są w pracy, szkole), przy
otwarciu okna np. wietrzenie zatrzymanie dostaw ciepła, uruchamianie ogrzewania na
telefon (przy dłuższym wyjeździe np. urlop), po opadach śniegu lub oblodzeniu załączanie
ogrzewania na zewnątrz schodów, podjazdów, rynien, itp.
 klimatyzacja: sterowanie pracą klimatyzatora zgodnie z zadaną temperaturą w
pomieszczeniach,
 koordynacja pracy różnych systemów grzewczo-chłodzących, np. współpraca kolektora
słonecznego z bojlerem,
 oświetlenie - symulacja obecności domowników przy włączonym (czuwającym) alarmie,
czujka ruchu (lub zmierzchowa) przy oświetleniu zewnętrznym, czujka ruchu przy
schodach, w pokoju głównym zaprojektowanie scen świetlnych włączanych głosem lub ew.
pilotem (np. sceneria do oglądania filmów),
 sterowanie wentylacją mechaniczną: czujnik wilgotności w łazience uruchamiający
wentylator (lub zwiększający jego wydajność), czujniki występowania innych gazów (np. w
kuchni: propan butan, czad) uruchamiający wentylatory i alarm,
 sterowanie pracą fontanny,
 sterowanie nawadnianiem ogrodu poprzez czujkę wilgotności ziemi,
 sygnalizacja przepełnień (szambo, odkurzacz centralny, itp.),
awaria dostaw energii elektrycznej powoduje automatyczne załączenie generatora prądu
Charakterystyka i różnice pomiędzy otwartymi i firmowymi
systemami automatyki budynków
W ostatnim czasie pojęcie otwartości systemu automatyki, w szczególności systemu automatyki
budynkowej stało się chętnie używanym hasłem reklamowym.
Systemy firmowe
W bieżącej praktyce automatyki budynków ścierają się dwie tendencje: tzw. systemy firmowe oraz
systemy otwarte. Dotychczas dominowały na rynku systemy firmowe. Szczególnie widoczne było
to na rynku dużych inwestorów instytucjonalnych, kierujących się prostą regułą wyboru dostawców
systemów automatyki.
Systemy firmowe kształtowane były przez specjalistyczne firmy zajmujące się określonymi
dziedzinami wyposażenia obiektów, np. systemy sygnalizacji pożaru, systemy sygnalizacji
włamania i napadu, systemy kontroli dostępu, systemy sterowania wentylacją i klimatyzacją i inne.
Istotą dobrych systemów firmowych jest zwykle doskonałość techniczna uzyskiwana na drodze
wieloletniego gromadzenia doświadczeń eksploatacyjnych i dogłębnej znajomości dziedziny
będącej przedmiotem specjalizacji firmy.
Systemy firmowe charakteryzują się następującymi cechami:
 Wszystkie urządzenia systemu pochodzą od jednego producenta lub od producentów
wyłącznych wskazanych przez dostawcę
 Podobne urządzenia funkcjonalne innych producentów nie mogą współpracować w systemie
 Oprogramowanie systemowe i narzędziowe pochodzi od producenta systemu i nie jest
produktem handlowym lub ma bardzo wysoką (zaporową) cenę
 Oprogramowanie użytkowe (aplikacyjne) tworzone jest wyłącznie przez producenta
 Urządzenia komunikują się ze sobą za pomocą unikalnego, niejawnego protokołu
producenta
 W systemie używane są niejawne i nie udostępniane struktury danych, które mogą być
przygotowywane i przetwarzane wyłącznie przez specjalistyczne, nie udostępniane
oprogramowanie producenta
W trakcie ofertowania systemów firmowych można zaobserwować dwie charakterystyczne
tendencje:
 Oferenci obniżają cenę oferty przez minimalizację funkcji i dopasowywanie systemu do
poziomu ceny wynikającej z budżetu klienta, a nie jego potrzeb, czego efektem jest, że:
 Najtańsza oferta spełnia możliwości oferenta a nie wymagania użytkownika.
Rzeczywiste skutki zastosowania systemu firmowego użytkownik ponosi dopiero na etapie
eksploatacji, zwłaszcza po upływie okresu gwarancyjnego, chociaż zdarza się również, że podejście
oferenta systemu firmowego do klienta zmienia się natychmiast po podpisaniu kontraktu. Zmianę tą
można określić jako przejście od stanowiska „Klient nasz pan” – przed odpisaniem kontraktu, do
stanowiska „Klient nasz zakładnik i dłużnik” (lub krócej „Klient nasz niewolnik”) – po podpisaniu
kontraktu.
Charakteryzując dokładniej sytuację inwestora i użytkownika systemu firmowego, można wskazać
na następujące czynniki:
 Wysokie koszty zmian wprowadzanych na życzenie inwestora na etapie realizacji oraz
eksploatacji systemu
 Drogie kontrakty serwisowe
 Bardzo drogie części zamienne, zwłaszcza po zakończeniu okresu gwarancyjnego
 Niedopuszczanie do stosowania równoważnych części zamiennych innych producentów pod
groźbą utraty gwarancji lub zerwanie kontraktu serwisowego
 Modyfikacje i rozszerzenia możliwe do wprowadzania tylko przez nielicznych specjalistów
dostawcy systemu firmowego, nawet po upływie okresu gwarancyjnego
Efektem takich praktyk dostawcy systemu jest, że:

Użytkownik systemu uzależniony jest od producenta lub dostawcy systemu
firmowego na wiele lat eksploatacji obiektu
Podsumowując przedstawione wyżej czynniki, można stwierdzić, że powszechną tendencją przy
sprzedaży systemów firmowych jest:
Przeniesienie rzeczywistego kosztu sprzedaży systemu firmowego na okres eksploatacji.
Strategię dostawców systemów firmowych można potocznie podsumować następująco:
„Wygrajmy kontrakt, a potem sobie odbijemy”.
Znajomość przedstawionych powyżej uwarunkowań nie jest niestety powszechna wśród
inwestorów i przyszłych użytkowników wdrażających po raz pierwszy system automatyki budynku,
natomiast nawet doświadczeni użytkownicy (doświadczeni nie tylko w sensie wielu
przeprowadzonych inwestycji) nie zawsze mają świadomość, że współczesny rynek systemów
automatyki budynków oferuje konkretną alternatywę dla systemów firmowych.
Systemy otwarte
Alternatywą dla systemów firmowych są systemy otwarte, bazujące na najnowszych osiągnięciach
techniki mikrokomputerowej i sieci komputerowych, wykorzystujące standardowe protokoły
komunikacyjne.
Systemy otwarte charakteryzują się następującymi własnościami:







W systemie mogą być wykorzystywane urządzenia sterujące pochodzące od różnych
producentów
Na rynku jest dostępnych wiele takich samych urządzeń funkcjonalnych pochodzących
od wielu producentów
Urządzenia komunikują się ze sobą za pomocą standardowego protokołu
Istnieją standardy urządzeń i ich funkcji
Wykorzystywane są standardy mediów komunikacyjnych oraz standardowe protokoły
komunikacyjne
Oprogramowanie systemowe i narzędziowe jest powszechnie dostępne i istnieje wielu
producentów tego oprogramowania
Oprogramowanie użytkowe może być wykonywane przez firmy niezależne od
producenta lub dostawcy


W systemie wykorzystuje się standardowe struktury danych i standardowe techniki
transferu danych
Integracja urządzeń pochodzących od różnych producentów nie wymaga żadnych
specjalnych działań ze strony producenta sprzętu lub oprogramowania systemowego lub
narzędziowego, ani żadnego specjalistycznego sprzętu pochodzącego od wyłącznego
producenta
Nagrodą dla inwestora i użytkownika systemu otwartego jest:




Elastyczność systemu i jego prostota funkcjonalna
Redukcja kosztów na etapie projektowania, wdrażania i eksploatacji
Łatwość modyfikacji na etapie projektowania oraz eksploatacji
Dostępność wielu projektantów, integratorów i serwisantów systemu
Ostatecznym efektem właściwości systemu otwartego dla użytkownika jest: Uniezależnienie się od
producenta i/lub dostawcy na każdym etapie realizacji i eksploatacji obiektu.
Najprostszym kryterium rozpoznawczym systemu otwartego jest możliwość wyboru przez
inwestora i użytkownika projektantów, dostawców, wykonawców, integratorów i serwisu.
Nie dajmy się nabrać
Producenci systemów firmowych zdają sobie doskonale sprawę z zalet systemów otwartych oraz z
tego, że rola systemów otwartych będzie rosła w miarę wzrostu świadomości inwestorów oraz
doświadczeń eksploatacyjnych użytkowników. W związku z tym stosowane są powszechnie zabiegi
reklamowe mające za zadanie przekonać klientów, że doskonały system firmowy jest zgodnie ze
współczesną tendencją systemem otwartym. Kluczem do otwartości systemu firmowego i
ostatecznym dowodem jego otwartości ma być zastosowanie w systemie firmowym powszechnej
aktualnie w otwartych systemach automatyki budynków technologii LonWorks. Przyjrzyjmy się
jednak popularnemu sposobowi wdrożenia technologii LonWorks do systemu firmowego (ilustracja
poniżej – część prawa).
W rozbudowanych systemach automatyki budynków, zwłaszcza dla obiektów dużych, wyróżnia
się cztery poziomy automatyki:




Poziom obiektowy
Poziom sterowników sieciowych
Poziom operatorski
Poziom nadrzędny
Zastosowanie standardowej technologii systemów otwartych na poziomie obiektowym nie czyni
oczywiście całego wielopoziomowego systemu systemem otwartym. Warto nadmienić, że nawet
zastosowanie technologii LonWorks na poziomie obiektowym jest często tak realizowane, że z
właściwości tej technologii zostaje tylko nazwa, ponieważ pozostałe cechy, zwłaszcza możliwość
współpracy urządzeń pochodzących od różnych dostawców jest zablokowana.
Otwartość całego wielopoziomowego systemu automatyki budynku może być zagwarantowana,
jeżeli na każdym poziomie funkcjonalnym spełnione są podstawowe warunki otwartości,
wyrażające się możliwością wyboru środków sprzętowych, oprogramowania oraz dostawców
urządzeń i usług. Szczegółowe różnice pomiędzy systemem otwartym i pseudo otwartym systemem
firmowym przedstawiono na ilustracji poniżej.
Podsumowując należy stwierdzić, że współczesna technologia mikroelektroniczna oraz rozwój
sieciowych technik komputerowych i narzędzi programistycznych umożliwia tworzenie systemów
automatyki budynków w pełni otwartych na każdym poziomie funkcjonalnym. W miarę wzrostu
świadomości inwestorów oraz gromadzenia doświadczeń eksploatacyjnych użytkowników
tendencja stosowania systemów otwartych upowszechni się.
Przyszłość systemów otwartych leży w stosowaniu standardów komunikacyjnych i
funkcjonalnych i opiera się aktualnie na standardach bazujących na siedmiowarstwowym modelu
ISO zarówno w zakresie części obiektowej (LonWorks) jak i wyższych poziomów systemu (IP).
Można spodziewać się, że w miarę postępu w technologii mikroelektronicznej urządzenia IP
opanują wszystkie poziomy automatyki budynkowej.
Inteligentny Dom w niedalekiej przyszłości
Na dzień dzisiejszy spotykamy wiele rozwiązań teletechnicznych mających charakter inteligentny.
Tych, którzy śledzą tematykę inteligentnego budownictwa nie szokuje już zintegrowane działanie
wielu systemów, wpływające na wygodę i podniesienie komfortu użytkowników biurowca czy
choćby domku jednorodzinnego. Na przykład czujniki nasłonecznienia pomieszczeń pozwalają na
sterowanie pracą rolet w oknach. Jednakże pojawiają się na rynku propozycje zastosowań, które
nadal mogą zaskoczyć. Dzięki technice, która coraz śmielej wkracza do naszych domów, wpięte do
sieci urządzenia stają się bardziej inteligentne, potrafią samodzielnie wykonać większość
uciążliwych zadań. Z każdym rokiem powstają nowe pomysły i rozwiązania, które być może
niedługo trafią także w nasze progi.
Doskonałą zapowiedzią proponowanych w przyszłości rozwiązań może być FutureLife - jeden z
najnowocześniejszych domów jednorodzinnych na świecie. Położony jest on w szwajcarskiej
miejscowości Hunenberg i w zasadzie z daleka niczym się on nie różni od wielu w okolicy: dwa
piętra, spadzisty dach, z przodu równo przystrzyżony trawnik, w tle pasące się owce. Jednak wielka
bateria słoneczna i dziesiątki kamer zainstalowane w każdym zakamarku zdradzają jego
niezwykłość. Odwiedzających już od progu czeka niespodzianka. Kluczem do drzwi wejściowych
okazuje się odcisk palca odczytywany przez skaner. Wśród dziesiątek urządzeń ułatwiających życie
domownikom jest piekarnik proponujący menu na dany dzień i automatycznie tworzący niezbędną
listę zakupów, kosiarka do trawy bezbłędnie wykrywająca i samodzielnie omijająca wszelkie
przeszkody (np. głośniki w trawniku zapewniające muzykę podczas niedzielnego pikniku), kabina
prysznicowa "pamiętająca" ulubioną temperaturę wody użytkownika oraz reagujący na głos zestaw
kina domowego z projektorem wysuwanym z sufitu.
W kuchni zainstalowano HomeStore - terminal z ekranem dotykowym, za pośrednictwem którego
można wybrać z elektronicznego katalogu i przez Internet zamówić u dostawcy dowolny towar.
Najczęściej są to rzeczy codziennego użytku oraz artykuły spożywcze. Innym sposobem
sporządzania listy zakupów jest odczytanie kodu kreskowego towaru (np. z lodówki) za pomocą
skanera wbudowanego w tablet. Dzięki temu pani domu jest w stanie w ciągu kilku minut dodać
informacje o kończących się produktach do wirtualnego koszyka i natychmiast wysłać zamówienie
do sklepu. Niedługo później zamówione produkty dostarczane są do SkyBox-a - dwustronnej
lodówki, również z dostępem z zewnątrz domu.
Doskonałym rozwiązaniem może się okazać w przyszłości inteligentna lodówka. Pomysł jej
skonstruowania narodził w Media Lab, wchodzącym w skład Massachussets Institute of
Technology (MIT). Obecnie na świecie testuje się już wiele tego typu urządzeń pod kątem
rzeczywistej przydatności ich funkcji. Firma Elektrolux proponuje rozwiązanie pod nazwą
Screenfridge, łączące klasyczną chłodziarkę i komputer osobisty. Charakterystycznym elementem
jest tutaj wmontowany we frontowe drzwi kolorowy wyświetlacz LCD.
W zamyśle producenta inteligentna lodówka ma stać się centrum komunikacyjnym. Sprzęt jest
oczywiście podłączony do Internetu. Dzięki takiej lodówce można kontaktować się z członkami
rodziny pozostającymi poza domem, zostawiać im krótkie wiadomości tekstowe, dźwiękowe i
nagrania wideo, wysyłać i odbierać e-maile, SMS-y oraz "przyklejać" na pulpicie drzwi cyfrowe
karteczki post-it. Screenfridge udostępnia domownikom kalendarz rodzinny oraz terminarze jej
poszczególnych członków. Każdy z nich może zdalnie - za pomocą telefonu z WAP-em bądź
komputera z dostępem do Internetu (w pracy, szkole, kawiarni internetowej) - przejrzeć swój
rozkład dnia i wspólne plany rodziny. Oczywiście może je też dowolnie modyfikować. Zmiany są
automatycznie nanoszone na terminarz rodzinny, a wszyscy zainteresowani są o nich powiadamiani.
Istnieje również opcja wzbogacenia Screenfrige'a w moduł informacyjno-rozrywkowy, w którego
skład wchodzą: aktualności lokalne, całodobowy program radiowy, trzy programy telewizyjne,
informacje o sklepach, prognoza pogody, książka telefoniczna, a nawet obszerna baza atrakcyjnych
przepisów kulinarnych.
Z kolei firma Whirpool proponuje podobne urządzenie - NetFridge. W jego prototypie
umieszczono na drzwiach tablet Nokii, który można w każdej chwili zdjąć, przejść z nim do innego
pomieszczenia lub na zewnątrz. To bezprzewodowe urządzenie pozwala na zdalne sterowanie
lodówką i pozostałymi sprzętami AGD, które potrafią się ze sobą komunikować. Chłodziarka
automatycznie odczytuje kody paskowe produktów znajdujących się wewnątrz i gdy żywność się
kończy, może zamówić ją w internetowym supermarkecie.
Specjaliści firmy SMARTech - Inteligentny Dom opracowali urządzenie integrujące systemy
Inteligentnego Domu (EIB, Lonworks, X-10) z podczerwienią używaną do sterowania
urządzeniami AV, klimatyzorami, itd. Integracja jest dwukierunkowa - można sterować zarówno
systemem EIB, Lonworks lub X10, poprzez dowolny pilot bezprzewodowy, jak i sprzętem AV
poprzez sygnały płynące z ww. systemów. Jest to rozwiązanie pozwalające na sterowanie np.
telewizorem, czy sprzętem Audio bezpośrednio z np. systemu EIB. Oznacza to, że teraz np. wejście
domownika do domu nie tylko automatycznie włączy światło, opuści rolety, podniesie temperaturę,
ale także spowoduje włączenie telewizora na ulubiony program, lub uruchomi wybraną płytę z
odtwarzacza CD. Może też np. ściszyć telewizor w momencie, gdy dzwoni telefon.
Przykłady można mnożyć, a zastosowania podpowie nam wyobraźnia. Z nowych możliwości
mogą skorzystać nie tylko inwestorzy budujący nowy dom, ale także wszyscy obecni użytkownicy
systemów Inteligentnego Domu. Taka funkcjonalność zbliża nas coraz bardziej do możliwości
domu Billa Gatesa, gdzie wchodząc do pokoju możemy zobaczyć ulubiony obraz na wiszącym na
ścianie monitorze plazmowym.
W Inteligentnym Domu można także wykorzystać wypróbowany w motoryzacji system GPS (ang.
Global Positioning System), służący do lokalizacji mieszkańców i odwiedzających ich gości. Gdy
domowy komputer rozpozna na podstawie sygnału GPS powracających samochodem domowników,
automatycznie otworzy im bramę garażową. Niełatwo będzie można dostać się do wnętrza. Za
pomocą systemu miniaturowych kamer i mikrofonów komputer dokona identyfikacji gości tuż przy
wejściu i wpuści do środka tylko tych, których oczekujemy. Podłączenie systemów alarmowych do
inteligentnej instalacji pozwoli nie tylko jednym przyciskiem uczynić z przytulnych czterech kątów
trudną do zdobycia fortecę, ale też da właścicielowi możliwość zachowania pełnej kontroli nad
posiadłością, nawet jeśli ten znajduje się akurat w podróży. Poprzez podłączony do Internetu
notebook może on podejrzeć obrazy z kamer zamontowanych w pokojach czy ogrodzie.
Czujniki ruchu, podczerwieni i hałasu będą strzec wszystkich podejść. Gdy ostatni domownik,
kładąc się do łóżka, zgasi światło, automatycznie zostaną zablokowane wszystkie drzwi i okna. Jeśli
w pustej posiadłości zdarzy się coś niepokojącego, system alarmowy przekaże wiadomość o tym
nie tylko do właściciela będącego poza domem, ale też połączy się z policją i odegra przygotowany
wcześniej komunikat. W momencie próby nieautoryzowanego wtargnięcia na teren strzeżonej
posesji można użyć elektronicznego psa, który swym głośnym ujadaniem skutecznie odstrasza
niepożądane osoby. Wprawdzie profesjonalny złodziej zawsze znajdzie sposób na obejście
zabezpieczeń, jednak Inteligentny Dom potrafi mu to skrajnie utrudnić.
Osobami, które znajdują się już w domu, od progu "zaopiekują się" czujniki umieszczone w
ścianach i sufitach. Nadzorujący obecność osób w budynku system Person Finder "zdekomponuje"
zdjęcia pochodzące z kamer do postaci małych, trójwymiarowych elementów obrazu, składowych
większego modelu 3D. Obraz danej osoby zostanie rozłożony na cząstki, a następnie system zbada
charakteryzujący ją wzorzec ruchu. Gdy obserwowana osoba np. upadnie i nie będzie w stanie się
podnieść, Person Finder będzie mógł szybko zorganizować pomoc. Może się to przydać ludziom
starszym i niepełnosprawnym oraz do nadzorowania małoletnich dzieci. W przypadku, gdy nasza
pociecha zbliży się np. do basenu uaktywniany zostaje sygnał alarmowy lub komunikat słowny.
System przechowuje również dane dotyczące współrzędnych obiektów nieożywionych. Jeśli więc
nie będziemy mogli odnaleźć książki czy kluczy, zapytamy o nie komputer. Do wykonania tej
operacji nie będzie nam potrzebna klawiatura, gdyż kwestia rozpoznawania mowy wkrótce
przestanie być jakimkolwiek problemem. Za pomocą mikrofonów kierunkowych elektroniczny
detektyw zarejestruje głosy osób znajdujących się w pomieszczeniu, a następnie z plątaniny
dźwięków wyłowi skierowane do niego polecenia.
Przykładem może tu być produkt o nazwie HAL2000. Ma on bardzo bogaty zasób słów i duże
możliwości rozpoznawania mowy. Ten pracujący pod kontrolą Windows program rozpoznaje
naturalnie wypowiadane przez człowieka zdania. Łącząc wielopokojowy mikser, program do
rozpoznawania głosu i rozmieszczone w każdym pomieszczeniu mikrofony, można sprawić, by
stwierdzenie "Gorąco mi!" powodowało, że HAL2000 zadba o obniżenie temperatury. Najpierw
zmierzy ciepłotę na dworze. Gdy nie przekracza ona 35 stopni, otworzy okna. Jeśli zaś na dworze
panuje skwar, zamknie wszystkie okna i uruchomi klimatyzację. HAL2000 pozwala też zarządzać
domem przez telefon. Po wybraniu numeru wystarczy wpisać ustalony wcześniej kod i wydać
polecenie: "Włącz światło w salonie w poniedziałek o szóstej na trzy godziny". W odpowiedzi
usłyszymy potwierdzenie przyjęcia zlecenia.
Ponieważ ludzie komunikują się szybciej w sposób niewerbalny, inteligentny system musi być
przygotowany również na taką ewentualność. Polem do popisu dla wszelkiego typu "analizatorów"
stanie się ludzka mimika. Odpowiednio dozbrojony komputer jest w stanie dokładnie stwierdzić,
które mięśnie są w danej chwili używane i na tej podstawie określić aktualny wyraz twarzy danej
osoby. Taki kanał komunikacyjny może również stanowić pomoc dla osób niemych.
Możliwe, że już wkrótce nasze domy będą wyposażone w skanery biometryczne, analizujące
ciśnienie, puls, rytm oddechu itp. Skaner taki można połączyć z budzikiem, który dotykamy
przecież codziennie rano. W momencie kontaktu naszej dłoni z przyciskiem wyłączającym alarm
następuje np. pomiar tętna. Tego typu rozwiązania mogą ratować ludzkie życie. System
zarządzający budynkiem byłby wówczas w stanie samodzielnie wezwać pogotowie w przypadku
np. zasłabnięcia.
Zakończenie:
Trzy standardy automatyki Inteligentnych Budynków
Na rynku branży automatyki I.B. istnieje wiele firm oferujących systemy tzw. inteligentnego
budynku Należy jednak zauważyć, iż niektóre z nich pod hasło to próbują podłączyć swoje
produkty, bazujące niejednokrotnie np. na sterownikach programowalnych z dołączonymi,
atrakcyjnymi graficznie, interfejsami użytkownika, czy systemy monitoringu, wymieniające
informacje poprzez magistrale komunikacyjne standardów popularnych w automatyce
przemysłowej itp. Tymczasem do realizacji systemów automatyki budynkowej, z zastrzeżeniem
zgodności ze standardami i certyfikatami europejskimi oraz międzynarodowymi ISO/IEC,
dopuszczone są aktualnie trzy magistralowe protokoły komunikacyjne – KNX (dawniej EIB),
BACnet i Lon-Works
Standardy te pozwalają na budowanie rozproszonych i otwartych systemów automatyki. Zyskują
one coraz większą popularność i powoli zdominowują rynek instalacji budynkowych, szczególnie w
nowo budowanych centrach handlowych, biurowych i obiektach użyteczności publicznej. Dlatego
też konieczne wydaje się zwiększenie dostępności szkoleń, kursów kwalifikacyjnych i niezbędnych
certyfikatów dla instalatorów systemów I.B., zwiększenie informacji o systemach Inteligentnego
Budownictwa i popularyzacja tych standardów I.B. w środowiskach automatyków, a w
szczególności pośród techników i inżynierów opuszczających co roku mury szkół i uczelni
technicznych.
W chwili obecnej niewielu młodych elektryków stać na niezbędne dla zdobycia koniecznych
kwalifikacji i certyfikatów kursy EIB/KNX organizowane przez polskie uczelnie techniczne,
relatywnie bardzo kosztowne w stosunku do miesięcznych dochodów młodych techników i
inżynierów,. Dlatego właśnie coraz wiekszą konkurencją popularyzującą alternatywne do systemu
KNX/EIB rozwiązania systemowe stają sięc inne systemy Inteligentnego Budownictwa, tańsze a
przy tym w pełni kompatybilne z systemem EIB/KNX, m.in. systemy LCN, Tebis, X-Comfort i
Fibaro, gdzie szkolenia dla instalatorow i dystrybutorów tych systemów odbywają się cyklicznie i
bezpłatnie.
Ważnym aspektem jest również pozyskanie wiedzy praktycznej o możliwościach funkcjonalnych
systemów automatyki budynkowej, zasadach poprawnej organizacji rozbudowanych systemów
sterowania i monitoringu oraz możliwości ich zastosowania, w cieszących się coraz większym
zainteresowaniem klientów układach optymalizacji i minimalizacji zużycia energii elektrycznej i
cieplnej oraz innych mediów wykorzystywanych w budynkach.
W powyższej prezentacji wykorzystano nastepujące dostępne opracowania
merytoryczne:
1. Systemy automatyki budynkowej. Autorzy: prof. dr hab. Inż Marian Noga, dr inż. Grzegorz
Hayduk, dr inż. Marcin Jachimski, dr inż. Andrzej Ożadowicz, dr inż. Zbigniew Mikoś, dr
inż Grzegorz Wróbel, mgr. Inż. Paweł Kwasnowski, elektro.info 12/2010, 09.12.2010
2. Inteligentny budynek. elektro.info 27.01.2009
3. Inteligentne budynki - Funkcjonalność systemu. Publikacja w ISE.pl: 2005-07-28
Źródło: Mariusz Szepietowski, Paweł Jaworski, Radosław Figat, SMARTech Sp. z o.o.
4. Sterowanie radiowe urządzeniami domowymi. Andrzej Dubrawski
5. Otwarte kontra firmowe systemy automatyki budynków - próba porównania. Paweł
Kwasnowski - ZDANIA Sp. z o.o.