Systém řízení vytápění, chlazení a vzduchotechniky
Řídící algoritmy pro vytápění, chlazení a vzduchotechniku jsou řešeny v decentralizovaném řídícím systému s inteligencí rozloženou do několika úrovní. Předností decentralizovaného systému je zejména:
- zvýšená odolnost proti poruchám systému - případná porucha v určité části systému má dopad pouze na omezenou část technologie
- snadná údržba a provozní kontrola systému - regulátory jsou umístěny v těsné blízkosti řízené technologie
- zvýšená spolehlivost - díky zkrácení kabeláže k čidlům a akčním orgánům se snižuje riziko indukování rušivých signálů po trase, současně dochází k úsporám nákladů na montáž
Základní tři úrovně automatizačního systému jsou definovány Evropskou standardizační komisí:
Procesní úroveň - lokální řízení
Tuto úroveň tvoří mikroprocesorové regulátory, k jejichž vstupům jsou připojeny jednotlivé snímače a čidla regulovaných a měřených veličin spolu se signály provozních a poruchových stavů technologického zařízení. Výstupními signály regulátorů jsou ovládány servopohony akčních orgánů a řízena jednotlivá zařízení. Regulátory mají možnost rozšíření kapacity jejich vstupů/výstupů pomocí expanzních modulů, moduly mohou být dislokovány odděleně od vlastních regulátorů ve vzdálenosti až 1000 m a připojeny na interní sériovou komunikační sběrnicí (toto řešení umožňuje omezit kabeláž při obsluze technologického zařízení umístěného mimo strojovny, ve kterých jsou uvažovány rozvaděče s regulátory).
Uživatelské programové vybavení regulátorů řeší algoritmy řízení dané technologie. Regulátor obsahuje rovněž modul reálného času pro definování časových plánů ovládání technologie, paměť regulátoru je zálohována proti ztrátě dat při výpadku napájení. Regulátory jsou vybaveny displejem a prvky pro ruční ovládání, které dovolují na této základní provozní úrovni sledovat hodnoty všech parametrů a ručně ovládat výstupy regulátorů. Toto ovládání musí být zabezpečeno proti neoprávněnému zásahu.
Pro zabezpečení komfortu prostředí v jednotlivých místnostech nebo prostorových sekcích halových kanceláří jsou použity zónové regulátory pro řízení parapetních nebo podstropních fancoilů či chladících stropů. Tyto regulátory v kombinaci s prostorovými ovládacími moduly, rozmístěnými v daném prostoru, umožňují udržování individuálně nastavených parametrů prostředí podle potřeb jednotlivých uživatelů. Možnost lokální korekce parametrů prostředí v pracovním prostoru má z psychologického hlediska značný význam pro spokojenost uživatelů a kladně se odrazí ve zvýšení produktivity práce.
Regulátory základní procesní úrovně jsou propojeny komunikační sběrnicí průmyslového standardu se síťovými řídícími moduly. Regulátory musí být schopny autonomní funkce tak, aby v případě výpadku nebo přerušení komunikace s řídícími moduly bylo zachováno řízení technologie na základě definovaného lokálního algoritmu.
Nadřazená automatizační úroveň
Síťové řídící jednotky využívají operačního systému pracujícího v reálném čase. Koordinují činnost všech komunikujících komponentů v technologickém poli, zabezpečují vzájemnou komunikaci procesních regulátorů a realizují řídící algoritmy vyšší úrovně. Síťový modul je kromě toho schopen převzít integraci jiných systémů - např. systémů požární signalizace, zabezpečovacího systému, kontroly přístupu, programovatelných logických kontrolérů a regulátorů jiných dodavatelů.
Řídící jednotky zpracovávají definované uživatelské programy, informace ze systémové databáze a vstupní a výstupní data přicházející přes komunikační rozhraní z podřízených regulátorů, které jsou uloženy v paměti řídící jednotky.
Síťové řídící jednotky zabezpečují především:
- realizaci komplexních časových programů (pravidelné, alternativní, sváteční, dočasné)
- sběr historických dat (historie bodu, trendy, totalizace)
- omezování spotřeby a přesouvání zátěží
- optimální spouštění a odstavování zařízení tak, aby v určenou dobu bylo dosaženo komfortních parametrů prostředí
- definování databází
- komunikaci v rámci automatizační úrovně a komunikaci se zařízeními pro styk s obsluhou
|
Paměť síťových modulů je realizována bez použití mechanických komponent (pevné disky), důsledkem toho je vyšší spolehlivost systému. Jednotlivé síťové řídící jednotky spolu komunikují v síti LAN - protokol Ethernet.
Úroveň správy informací - operátorská pracovní stanice
Operátorské pracovní stanice připojené k síti LAN jsou díky decentralizované struktuře systému osvobozeny od řídících a dohlížecích funkcí. Úkolem pracovní stanice je předávat obsluze zpracované informace o řízeném objektu. Mezi základní funkce pracovní stanice patří:
- zobrazení jednotlivých oblastí objektu formou dynamizované barevné grafiky
- zobrazování textových informací o stavu řízené technologie
- automatická alarmová hlášení s rozlišeným stupněm priority
- možnost doplnění alarmové zprávy informací o posloupnosti činností vedoucích k vyřešení problému, automatické přepnutí do grafického režimu se zobrazením příslušné lokality
- několikaúrovňový systém hesla umožňující rozlišit přístupová práva pro jednotlivé operátory
- komunikace a obsluha v českém jazyce s možností přechodu podle zadaného hesla i do jiného jazyka
|
Řídící systém umožňuje nasazení několika operátorských stanic rozmístěných podle požadavku uživatele objektu, programovými prostředky je možné definovat rozsah přístupu k řízené technologii z jednotlivých stanic. Programové vybavení operátorské stanice je založeno na standardu Microsoft Windows, čímž je umožněno spouštět jiné SW produkty kompatibilní s operačním systémem Windows - textové a grafické editory, tabulkové procesory a databázové programy. Pomocí programů s dynamickým přístupem k datům (DDE protokol) lze získat přístup k libovolným informacím z komunikační sítě řídícího systému budovy.
Tento řídící systém (v literatuře pod označením BAS - Building Automation System), který bývá zpravidla nejrozsáhlejším z automatizačních systémů budovy, zabezpečuje ovládání a monitorování stavu základního technologického zařízení budovy:
- centrálních zdrojů tepla a chladu - kaskádní řazení jednotlivých částí zdrojů tak, aby byla zajištěna odpovídající odezva budovy na změnu vnějších podmínek současně se snižováním nároků na spotřebu energie
- vzduchotechnických jednotek, zařízení pro úpravu vzduchu v jednotlivých prostorech (fancoily, VAV boxy, chladící stropy) a samostatných přívodních nebo odtahových ventilátorů - využití nočního vychlazení pro klimatizaci budovy, vypínání vzduchotechniky či využití stand-by režimu v mimopracovní době s automatickým přechodem na komfortní parametry při déletrvajícím pobytu osob vyhodnoceném přístupovým systémem v daném prostoru.
- osvětlení (např. časové programy pro osvětlení komunikací a společných prostor)
- energočást objektu - většinou monitorování stavu, vlastní řízení energočásti (přepínání přívodů a transformátorů, řízení dieselgenerátorů a UPS) zajišťuje vzhledem k požadované rychlosti odezvy autonomní PLC kontrolér
- zdravotní technika - většinou monitorování stavu čerpadel, případně ovládání cirkulačních čerpadel TUV podle časových programů
- výtahy a eskalátory - mívají vlastní PLC kontrolér, řídící systém zajišťuje informaci o chodu a poruše zařízení
|
Monitorování stavu zařízení je prováděno způsobem, který zvyšuje efektivitu práce řídícího personálu. Informace o aktuálních stavech zařízení je organizována tak, aby obsluha nebyla zbytečně zatěžována množstvím rutinních hlášení, ale přitom byla včas varována při vybočení parametrů z normálního stavu. Rozlišení priority alarmových hlášení umožňuje zabývat se přednostně nejdůležitější oblastí řízené technologie. Pro stanovení příčiny, vedoucí k nestandardním stavům, případně při řešení stížností uživatelů na kvalitu prostředí, jsou využívány záznamy historie vybraných datových bodů.
Elektronická požární signalizace (EPS)
Základním úkolem systému elektronické požární signalizace je detekce nebezpečí požáru, a to pokud možno v co nejčasnějším stadiu jeho vzniku.
Ve většině případů bývá prvním příznakem nebezpečí kouř, který se objevuje dříve než zvýšená teplota, a který rovněž v největší míře způsobuje ohrožení osob.
Detektory systému požární signalizace se podle principu detekce rozdělují na tři skupiny:
- Ionizační, které detekují rychle se rozhořívající plápolající požáry charakteristické hořícími částicemi o rozměrech 0,01 až 0,03 mikronů.
- Fotoelektrické, reagující na požáry s pomalu doutnajícím ohněm s kouřovými částicemi rozměrů 0,3 až 10 mikronů. Na stejném principu pracují detektory laserové, které jsou však asi 50 krát citlivější.
- Termické, reagující na zvýšení teploty.
|
Existují i kombinované detektory, které spojují v jednom zařízení ionizační, fotoelektrický a termický princip. V poslední době se používají detektory, které k vyhlášení poplachu využívají nejen vyhodnocení okamžité hodnoty sledované veličiny, ale i její průběh v čase. Tyto detektory umožňují rychlejší reakci na skutečný požár a současně omezují výskyt falešných poplachů.
Typický konfigurace systému EPS |
Nejčastěji používané systémy EPS jsou adresovatelné analogové systémy, mezi jejichž výhodné vlastnosti patří především:
- Každý detektor je individuálně adresovatelný, což umožňuje snadnou lokalizaci místa, odkud poplachové hlášení přišlo.
- Citlivost detektoru může být časovými programy zvýšena, jestliže sledovaný prostor není obsazen (např. v nočních hodinách) - při obsazeném prostoru lidé zpozorují nebezpečí požáru dříve, než může reagovat detektor. Kromě toho při obsazeném prostoru lidmi se do vzduchu dostává větší množství prachu, který může být při vysoké citlivosti detektoru příčinou falešných poplachů.
- Standardní typ detektoru nerozpozná rozdíl mezi kouřovými částicemi a částicemi prachu, které by mohly být příčinou falešného poplachu. Proto moderní detektory měří průměrnou úroveň výskytu prachových částic v místě instalace a s touto hodnotou pracují jako se základní úrovní pozadí. Předpokládá se, že tato základní úroveň je dána prachem v ovzduší a jakékoliv zvýšení nad tuto hodnotu je způsobeno částicemi kouře. Jestliže se během doby základní úroveň pozadí pomalu postupně zvyšuje, signalizuje to zanesení detektoru prachem a nutnost jeho vyčištění.
- Riziko vzniku falešného poplachu je možné snížit tím, že k vyhlášení poplachu dojde teprve při vyhodnocení požáru na dvou či více detektorech. V tomto případě je možné pro rychlejší signalizaci požáru využít citlivějších detektorů.
- Snížení nákladů na údržbu, díky automatické indikaci zanesení detektorů je možné provádět čištění jednotlivých čidel podle individuální potřeby, není nutné realizovat periodickou údržbu s periodou vycházející z nejkratšího intervalu u nejvíce se zanášejícího čidla.
- Jednotlivé požární zóny jsou definovány programovým vybavením ústředny EPS, což umožňuje pružně reagovat na změny v uspořádání budovy bez nutnosti změn v instalacích.
|
V případě vyhodnocení požáru zajistí systém požární signalizace díky propojení s ostatními subsystémy budovy následující činnosti:
- spuštění optické a akustické signalizace v ohrožených prostorech objektu a v řídícím centru
- vyhlášení poplachu pro veřejný hasičský sbor telefonem prostřednictvím automatické volby (tato činnost může být na určitý časový interval podmíněna potvrzením poplachu obsluhou)
- spuštění předprogramovaných výstražných hlášení v přímo ohroženém a sousedních prostorech spolu s pokyny pro evakuaci
- uvolnění dveří na únikových cestách (blokování ovládání přístupovým systémem), případně zapnutí světel na únikových cestách
- zabezpečení požárního režimu provozu výtahů a eskalátorů
- vypnutí příslušných technologických zařízení a spuštění požárního větrání ohrožených úseků, aktivaci požárních klapek na hranicích ohroženého úseku
- aktivaci CCTV kamer v ohrožené oblasti
|
Současně se na monitorech řídícího pracoviště mohou automaticky zobrazovat půdorysy budovy s označením místa, ve kterém došlo k požárnímu poplachu. V těchto půdorysech je možné zobrazovat i další užitečné informace, např. stavy požárních klapek, požárních dveří, režimy a pozice výtahů a případně i teploty v jednotlivých prostorách. Přehledné půdorysy s vyznačenými zasaženými místy a možnými únikovými cestami umožňují obsluze zachovat situaci pod kontrolou, učinit v potřebném čase správná rozhodnutí a mimo jiné i zabránit panice. Podrobné instrukce pro operátora mohou být rovněž tištěny, stejně jako záznam jeho aktivit.
Tyto technické aktivity musí být současně doplněny organizačními opatřeními - musí být definován prostor, ve kterém se uživatelé budovy mohou v případě požáru bezpečně shromáždit. Tyto prostory musí danému účelu odpovídat svojí stavební konstrukcí a musí být pro účely evakuace přístupné zvenčí. Do těchto prostorů musí být osoby s využitím výše uvedených prostředků podle připravených evakuačních plánů nasměrovány.
Zabezpečovací a přístupový systém
Systémy elektronické zabezpečovací signalizace (EZS) jsou určeny k ochraně osob, majetku a informací. Jejich úkolem je zjistit a signalizovat jakýkoliv pokus o vniknutí nepovolané osoby do objektu a případně sledovat její pohyb v objektu.
K těmto účelům se používají různé druhy senzorů:
- infrapasivní detektory - reagují na pohyb tělesa vyzařujícího infračervené záření
- detektory rozbití skla - porovnávají akustické signály se zvukovou a tlakovou vlnou charakteristickou pro tříštění skla
- přerušení světelného nebo infra paprsku
- kouřové detektory - analyzují složení plynů, detekují změny charakteristické pro vznik požáru
- magnetické kontakty na oknech a dveřích
- tísňová tlačítka pro přivolání pomoci
|
Na monitoru centrálního pracoviště je střežený objekt znázorněn formou půdorysů, ve kterých jsou přehledně zobrazena jednotlivá čidla a signalizován jejich stav. Do těchto půdorysů lze připojit textovou, případně i zvukovou zprávu s podrobnějšími údaji (kontakt na bezpečnostní službu, seznam osob s povoleným přístupem do daného prostoru apod.). Operátor může i sledovat trasu narušitele a operativně informovat pracovníky ostrahy. Program často umožňuje též sledování obchůzky strážných s vyhlášením poplachu, jestliže ve stanovené době není signalizováno dosažení kontrolního stanoviště. Na připojené tiskárně lze v reálném čase tisknout události v systému, historii událostí a údaje o konfiguraci systému.
Ústředny systému EZS bývají standardně vybaveny komunikátory umožňujícími dálkové napojení na pracoviště policie nebo bezpečnostních služeb - pult centralizované ochrany (PCO). Zabezpečovací systém může být pro získání podpůrných informací napojen na ovládání kamer uzavřeného televizního okruhu, případně může být za účelem úspory energie propojen se systémy řízení osvětlení, vytápění či klimatizace, kterým může předávat informace o obsazenosti částí budovy.
Systém EZS bývá často kombinován s přístupovým systémem, jehož úlohou je řízení přístupu do jednotlivých zón objektu. Každý uživatel má svůj identifikační prvek - např. číselný kód, magnetickou kartu nebo čipový přívěsek. Dveře zabezpečených prostor jsou osazeny magnetickými zámky. Požadavek ke vstupu do daného prostoru je do systému předán prostřednictvím kódovací klávesnice, snímače karet nebo bezdotykové čtečky.
Systém zabezpečuje funkce související s řízením pohybu osob po budově, jako je např. otevření dveří po přiložení platné karty ke čtečce, monitorování polohy dveří prostřednictvím dveřního kontaktu s vyhlášením poplachu při násilném otevření dveří, hlídání maximální doby otevření dveří či otevření dveří pomocí odchodového tlačítka.
V rámci systému řízení přístupu mohou být v objektu účelně rozmístěny vhodné turnikety nebo vstupní branky s ovládáním nebo monitorováním průchodu osob.
Vzhledem k tomu, že v rámci přístupového systému je každý uživatel jednoznačně identifikován, je možné provázat data přístupového systému např. s evidencí a vyhodnocením docházky, organizací parkování, kontrolou využívání kopírovacích přístrojů, bezhotovostní úhradou za stravování apod. Součástí systému může být též pracoviště pro tvorbu a správu karet, vybavené případně i fotostudiem, které umožní vydání identifikační karty s podobenkou uživatele.
