Автоматизация зданий

Автоматизация инженерных систем - это процесс внедрения технологических решений и многоуровневого управления для улучшения работы различных инженерных коммуникаций в зданиях, на промышленных объектах и других инфраструктурных единицах.

Цель автоматизации

Целью автоматизации инженерных систем является оптимизация работы процессов, обеспечение безопасности и комфорта пользователей, а также улучшение энергоэффективности и снижение операционных расходов. Автоматизация эксплуатации зданий или сооружений позволяет контролировать режимы использования оборудования, изменять их, регистрировать произошедшие события в журнал, передавать их для дальнейшей обработки.

Внедрение автоматизации управления инженерными коммуникациями снижает расходы на эксплуатацию объекта за счет уменьшения затрат на оплату коммунальных услуг, отсутствия аварийных остановок или экстренного обслуживания.

Основные задачи автоматизации

Основная цель внедрения автоматики в том, чтобы инженерные коммуникации работали без вмешательства человека, поддерживало комфортный микроклимат в зависимости от внешних условий. Используемое сейчас ручное управление неэффективно из-за высоких затрат на оплату труда работников, влияние человеческого фактора, низкой производительности труда.

Зачем нужен электронный контроль:

нагрев воздуха до комфортной температуры с учетом погоды; контроль давления воздуха или жидкого теплоносителя в трубопроводах; контроль напряжения электрического тока в сети; проверка объема воды в отоплении, отсутствие протечек. Сеть собирает данные от датчиков или сенсоров, оцифровывает информацию по запрограммированным алгоритмам и вводит в действия сценарии реагирования. Если автоматическая обработка невозможна, компьютер передает данные диспетчеру.

Возможности систем автоматизации

Контроллеры и исполнительные механизмы совершают такие действия:

• Управляют работой климатических устройств на основе заложенных алгоритмов;

• Регулируют заслонки или клапана для поддержания заданных параметров;

• Предотвращают возникновение нештатных ситуаций, аварий;

• Защищают устройства от превышения рабочих нагрузок или неправильного подключения;

• Контролирует микроклимат в здании или отдельных помещениях;

• Информируют о срабатывании автоматических выключателей;

• Управляют освещением и внешней подсветкой;

• Осуществляют водоподготовку и авторегенерацию фильтров;

• Автоматизируют ротацию насосных групп;

• Контролируют вредные выбросы и запускают системы вентиляции;

• Снижают затраты за счет точного регулирования расходов энергоресурсов.

Какие преимущества автоматизации

Преимущества автоматизации:

• Кондиционеры и отопительные котлы работают с учетом температуры на улице и расходуют меньшее количество топлива. Это снижает затраты на содержание здания и увеличивает рентабельность компании-владельца объекта.

• Отопление, охлаждение, вентиляция и другие инженерные сети синхронизируются. Это уменьшает их износ и удешевляет обслуживание.

• Сбор данных о температуре, влажности, давлении и других параметрах происходит централизованно. Не нужно содержать персонал, который совершает периодические обходы для проверки показаний датчиков и сенсоров.

• За счет постоянного контроля увеличивается безопасность посетителей и персонала. Мониторинг показателей обнаруживает опасные ситуации по мере их развития, а исполнительные устройства реагируют на них и предотвращают чрезвычайные происшествия. Все отклонения можно устранить до того, как они перерастут в катастрофу.

• Синхронная работа формирует в помещениях комфортный микроклимат для персонала и посетителей. За счет этого повышается производительность труда и привлекательность объекта для клиентов. Оба фактора увеличивают прибыль и рентабельность компании.

Без автоматизации невозможно эксплуатировать здания с учетом современных требований к безопасности и экономии энергоресурсов.

Проектирование автоматизации

Этапы:

• Подготовка. Инженеры осматривают объект и анализируют предоставленную клиентом информацию. Они собирают данные о здании и инженерных системах для выбора надежных способов автоматизации.

• Разработка ТЗ. Техническое задание составляют специалисты вместе с представителем заказчика. В этом документе описываются характеристики, которым должна соответствовать система после завершения работы над ней. Указываются уровень автоматизации, параметры систем, цена, используемое программное обеспечение.

• Подготовка проекта. Инженеры готовят пакет документации согласно действующим ГОСТ. В них включается описательная часть с обоснованием принятых решений, чертежи, спецификация на оборудование.

• Согласование. Готовый проект согласовывают с органами, которые отвечают за безопасную эксплуатацию ОКС. В предусмотренных законом случаях документы проходят экспертизу для оценки правильности принятых решений. Проектировщики сопровождают процедуру до получения результата.

Стандартный набор документов, по которым ведут строительство и последующую интеграцию автоматики включает в себя:

• Общие данные об объекте и установленных сетях;

• Схема и алгоритмы функционирования;

• Схемы сборки электрических, коммутационных, контрольных щитов;

• Чертежи для прокладки коммуникационных линий и кабелей подачи питания;

• Схемы соединений кабелей;

• Журналы прокладки кабельных трасс;

• Чертежи здания с указанием мест расположения необходимого оборудования;

• Спецификация с характеристиками используемых устройств;

• Проект рабочего места дежурного, который контролирует оборудование. В нем отражается его техническое оснащение и программное обеспечение.

Инженерные системы зданий

Автоматика вентиляции и кондиционирования

Сенсоры определяют температуру воздушных масс и передают данные управляющему контроллеру. Он анализирует их и сравнивает с настройками микроклимата, затем отдает команды исполнительным устройствам:

• вентиляторам;

• заслонкам и клапанам;

• кондиционерам;

• рекуператорам;

• нагревателям.

Большой экономический эффект автоматика систем вентиляции дает в зданиях большой площади, или с высокими требованиями к вентиляции. При правильном проектировании и настройке можно на 50% уменьшить расход энергоносителей для поддержания микроклимата.

Автоматика водоснабжения и водоотведения

Автоматическая работа горячего и холодного водоснабжения обеспечивает бесперебойную подачу воды потребителям нужной температуры и напора, уменьшает затраты на работу насосов и нагревателей, увеличивает эффективность водоподготовки на объектах с собственными системами умягчения воды.

Функции автоматики:

контроль давления, температуры подаваемой воды; обнаружение аварийных ситуаций, передача информации диспетчеру; дистанционное управление насосами; учет расхода воды; контроль наполнения емкостей. Переход от ручного управления на автоматическое сводит к минимуму опасность прорыва трубопроводов, замерзания в них воды, а также снижает ущерб от возможных аварий.

Автоматика электроснабжения

Основная задача автоматизации для электрических сетей — повышение надежности, а также безопасности работы систем.

Что делает система автоматизации:

• Контроль за параметрами электрической сети (сила, напряжение тока, частота колебаний, форма синусоиды);

• Протоколирование качества тока для последующего выяснения причин аварийной ситуации или порчи техники;

• Следит за состоянием защитных автоматических выключателей;

• Переключение сети с внешней подачи на резервную;

• Удаленное управление подачей электроснабжения.

Благодаря автоматике можно уменьшить затраты на ремонт электрического оборудования, предотвратить поломку устройств, вовремя среагировать на сработку автоматического выключателя и повысить безопасность удаленно или по времени отключая электропитание там где оно не используется.

Автоматика газоснабжения

Монтаж систем автоматизации в сетях газоснабжения необходима для предотвращения аварийных ситуаций, учета потребляемого топлива.

С помощью централизованного контроля можно своевременно отследить утечки, предупредить аварии, которые приносят большой материальный ущерб, могут быть опасны для жизни.

Автоматика теплоснабжения

Автоматизация отопительных инженерных систем необходима для уменьшения затрат на обогрев зданий в холодное время года. Кроме того, автоматика упрощает обслуживание сетей за счет снижения трудоемкости. Владелец здания может содержать меньшее персонала, которые будут управлять заслонками, насосами, устранять обнаруженные аварии.

Функции:

• Постоянный контроль за параметрами теплоносителя;

• Регистрация данных в журнал для последующего анализа;

• Сигнализация о возникновении аварийных ситуаций;

• Регулировка подачи горячей воды в различные помещения здания;

• Проверка технического состояния оборудования.

Автоматика охранно-пожарной сигнализации

Автоматическая работа этой системы обеспечивает безопасную эксплуатацию здания, предотвращает порчу имущества, гибель людей при пожаре.

Основные функции:

• Уведомление о возгорании с указанием места появления огня;

• Включение пожаротушения;

• Информирование людей о пожаре, порядке эвакуации;

• Управление замками на маршрутах выхода из здания;

• Включение дымоудаления, подпора для защиты от задымления.

Благодаря автоматизации охранно-пожарная система объекта может обнаружить огонь на ранней стадии, ликвидировать его, эвакуировать людей. Кроме того, датчики, а также исполнительные устройства контролируют работу других сетей, изменяют режимы функционирования, чтобы предотвратить опасные ситуации.

Этапы автоматизации

Полный порядок действий:

• Получение первоначальных данных об объекте;

• Подготовка ТЗ, согласование с заказчиком;

• Составление структурных схем, планов;

• Выбор оборудования, средств управления;

• Монтаж устройств;

• Пусконаладочные работы;

• Разработка мнемосхем и отчетов;

• Настройка програмного обеспечения;

• Контроль качества работы, запуск в эксплуатацию;

• Корректировка автоматических процессов во время эксплуатации.

Система автоматизации

В зависимости от проекта автоматизируются следующие системы:

Уличное, а также внутреннее освещение здания; Тепловое оборудование; Вытяжная, приточная вентиляция с сопутствующим оборудованием; Установки промышленного холода; Водоснабжение, водоотведение с контролем протечек; Системы резервной подачи электроэнергии, узлы учета расхода электричества; Лифтовое хозяйство; Охранно-пожарные системы; Системы видеонаблюдения, СКУД.

Сценарии реагирования на нештатные ситуации запускают по запрограммированному алгоритму и/или стандартным операционным процедурам дежурного.

Система диспетчеризации

Диспетчеризация выполняет следующие задачи:

• Постоянный контроль режимов работы систем;

• Своевременное реагирование на ЧП;

• Исключение человеческого фактора, ошибок персонала;

• Оптимизация подготовки отчетов, выяснение причин нештатных ситуаций;

• Учет времени для устранения нештатных ситуаций и ответственности персонала;

• Контроль регламентов и действий персонала;

• Автоматизация планирования работ по обслуживанию оборудования (информирование по наработке);

• Быстрый удаленный доступ к параметрам работы оборудования.

Диспетчеризация состоит:

• Шлюзы для сбора данных;

• Сервер для хранения данных и приложений;

• АРМ (Автоматизированное рабочее место) оператора;

• HMI панели для быстрого доступа к параметрам работы систем;

• Сигнализация, автоматические принтеры для фиксации и информирования персонала.

Классификация систем автоматизации

Система автоматизации делится на несколько уровней:

• Полевой уровень. Сюда входят датчик, исполнительные механизмы, а также коммуникационные или силовые кабели для передачи команд, подачи питания.

• Средний уровень. Промышленные логические контроллеры, которые принимают информацию от сенсоров выполняют программируемые алгоритмы и передают информацию в верхний уровень;

• Верхний уровень. Это сервер с установленным ПО диспетчера и подключенный к нему по внутренней сети АРМ (Автоматизированное рабочее место) оператора.

Режимы работы автоматики

Внутренние инженерные системы под управлением программного обеспечения автоматически выбирают режим функционирования в зависимости от сезона, температуры воздуха на улице. Это экономит энергоносители в случае, если температура на улице не соответствует сезону.

Программное обеспечение

Программное обеспечение, применяемое в системах диспетчеризации, выполняет следующие задачи:

• Преобразование информации в графические схемы с отображением текущих значений в реальном времени для удобства анализа.

• Генерация и отправка аварийных уведомлений для своевременного реагирования.

• Архивирование данных и возможность поиска по архиву с применением заданных фильтров, а также отображение архивных данных в виде таблиц и графиков.

• Автоматическое формирование отчетов в соответствии с заданными шаблонами.

• Возможность корректировки процессов без остановки работы сети.

• Создание расписаний и установка уровней доступа.