Прежде чем перейти к статье, хочу вам представить, экономическую онлайн игру Brave Knights, в которой вы можете играть и зарабатывать. Регистируйтесь, играйте и зарабатывайте!
Внутренности, скрывающиеся под измочаленными за последние годы стараниями маркетологов словами "умный дом" могут быть очень сильно разные. Как, например, под словом «печь» может подразумеваться и печь-буржуйка, так и доменная печь.
И если в предыдущей статье мы писали о построении вентиляции в историческом здании (Храме Спас-на-Крови), то в этот раз хочется рассказать о особенностях умного дома в большом особняке, а также о проблемах, которые приходилось решать при создании и автоматизации климатики в этом современном здании. Площадью под 3000 квадратов, с бассейном и СПА зоной.
Какие задачи стояли
По итогам формализации пожеланий заказчика мы договорились, что нами, как инженерами, в данном проекте должны быть решены следующие задачи:
Поддерживать точный климат — температуру и влажность во всех жилых помещениях.
Обеспечить единое управление всем и вся с графического интерфейса
Построить слаботочные и ИТ системы. В частности — WiFi, который работает «везде» :)
Как решали — климат и его автоматика
Поддерживать влажность - это достаточно сложно. Экспоненциально сложно, если сравнить с бытовым кондеем, висящим на стеночке. И требует много инженерки. Чтобы получить «точную влажность и температуру в помещениях» была запроектирована вентмашина о четырёх секциях. Первая секция — умеющая нагревать воздух, вторая - увлажнять, третья - охлаждать, а четвертая - снова догревать...
Плюс чиллер — дабы холодную воду готовить для секции охлаждения и для остальной климатики в доме, плюс газовая котельная с ИТП - горячую воду дающая. Изрядное количество датчиков, приводов... И единая автоматика с разрабатывавшимися под данный конкретный объект программами, которая всем этим управляет и позволяет держать влажность с температурой в заданных пределах. Учитывая наш сырой Питерский климат - удержать влажность в доме бывает непросто :)
Для доведения температуры до желаемой в отдельном помещении — установлены радиаторы - для обогрева. И холодные потолки - для охлаждения без резких потоков воздуха. Плюс - тёплые полы - дабы было комфортно ходить босиком.
Система управления ("умный дом", или, если угодно - "умный особняк") в этом проекте была разделена на бэкенд (классическая система автоматизации/диспетчеризации на контроллерах Sauter) и фронт-енд (графический пользовательский интерфейс на базе ориентированных под это контроллеров Crestron; плюс сюда же — задачи по управлению мультимедией). Общаются бэкенд и фроненд по сети по протоколу Bacnet/IP.
Более 600 датчиков (температуры, влажности, давления воздуха, движения); порядка 650 устройств, подключенных к выводам контроллеров (реле, приводов, клапанов, ...). Около 1600 переменных в SCADA системе. 53 контроллера автоматики и парочка контроллеров умного дома.
Для лучшего прочувствования масштабов бедствия — приведу немного скучных технических подробностей про автоматику.
скучные технические подробности :)
В составе системы автоматики были развёрнуты:
1. Комнатная автоматика, которая осуществляет:
- поддержание желаемой температуры воздуха путем управления отопительными приборами и холодными потолками;
- поддержание необходимой температуры теплого пола;
- контроль температуры, влажности воздуха;
- регулирование воздухообмена в комнатах, где предусмотрено курение;
- управление освещением, в том числе с димированием,
- управление шторами.
2. Автоматизация системы вентиляции, предусматривающая управление и контроль состояния:
- центральных кондиционеров дома (2 ед.) и СПА (2 ед.), выполняющих функции нагрева, охлаждения, увлажнения и осушения с целью круглогодичного поддержания заданной температуры и влажности приточного воздуха;
- вытяжных вентиляторов.
3. Автоматизация системы отопления предусматривает управление и контроль состояния:
- котельной;
- ИТП дома и ИТП СПА.
4. Автоматизация системы холодоснабжения, которая предусматривает:
- диспетчеризацию двух чиллеров;
- управление и контроль состояния двух узлов приготовления холодоносителя для холодных потолков.
5. Для управления и контроля состояния инженерного оборудования было предусмотрено:
- развёрнута Web-SCADA система;
- установлен диспетчерский компьютер;
- установлена панель в помещении охраны для отображения критичных аварий котельной и других систем;
- подключено мобильное устройство лица, ответственного за эксплуатацию, с выводом на данное мобильное устройство информации в объеме аналогичном диспетчерскому компьютеру.
Умный дом
Что же касается фронтенда, то визуально для пользователя он выглядит как iPad'ы, установленные в ключевых помещениях на беспроводных зарядных док-станциях, позволяющих одним движением снять планшет.
iPad'ы — в режиме киоска с установленным ПО, обеспечивающим управление климатом, освещением и мультимедией комнаты с единого интерфейса. Также можно переключать сценарии освещения, димировать заданные группы освещения, управлять шторами, управлять аудио-видеооборудованием, наружной подсветкой дома, освещением сада и многое другое.
Также управление освещением продублировано с настенных выключателей. Особое внимание было уделено отказоустойчивости системы — включение/выключение света будет возможно даже при выходе из строя контроллеров автоматики.
Дополнительной «вишенкой на торте» является система позиционирования, позволяющая в автоматическом режиме определять, в каком помещение находиться хозяин дома с главным, «Master» iPad’ом и выводить на экран планшета соответствующую страницу меню управления. С точки зрения техники, данный функционал реализован на Bluetooth BLE маячках (BLE PinPoint beacons), установленных по дому. При «появления» iPad в поле их действия, софт на iPad’е сигнализирует о событии центральному контроллеру и получает команды на определенные действия. Никакие датчики в пользователя не встраиваются ;)
Изнутри это обеспечивают контроллеры Crestron. На них же возложено общение с мультимедиа устройствами.
ИТ системы
Для обеспечения доступа хозяев дома в интернет, а также для работы системы управления во всём комплексе зданий развёрнута единая сеть WiFi, позволяющая перемещаться по помещениям, сохраняя соединение. В том числе – не прерывая разговора по голосовым мессенджерам. Учитывая сложную радиообстановку (толстые стены, крайне высокое затухание сигнала), сеть создана на базе аппаратного контроллера WiFi и нескольких десятков WiFi точек доступа. Штукатурная сетка, появившаяся после радиопланирования и радиообследования объекта - добавила сложностей. Но в итоге всё кончилось хорошо - нас не расстреляли :)
Также на объекте создана проводная сеть Ethernet, обеспечивающая подсоединение всего оборудования: контроллеров автоматики, точек доступа WiFi, аудио-видео оборудования, камер видеонаблюдения. Для увеличения надёжности система разбита на сегменты VLAN.
Система фонового озвучивания обеспечивает простое воспроизведение музыки как с устройств Apple (через беспроводное Wi-Fi подключение, с использованием технологии AirPlay), так и воспроизведение интернет радио, CD, MP3 в зонах бассейна, SPA и веранды.
Что можно было бы сделать лучше.
По итогам эксплуатации считаю, что надо было настоять на использовании специализированных тач-панелей от производителя системы управления. Используемые в качестве сенсорных пультов управления выделенные iPad'ы в долговременной перспективе требуют к себе больше внимания, чем хотелось бы. То, несмотря на все настройки, обновляться соберутся, то ещё что-нибудь придумают :)
И да, замечания к дизайну SCADA, полученные в комментариях к прошлой статье, мы приняли с благодарностью. Но этот проект был реализован немножко раньше предыдущей статьи и учесть в нём замечания не представлялось возможным ;)
Заключение
Несмотря на необходимость (в связи с требованием Заказчика резко сократить сроки сдачи объекта) проводить пуско-наладку в крайне сжатые сроки, мы, благодаря изначально заложенным правильным техническим решениям, смогли остаться в живых успешно завершить работы, достичь желаемых климатических параметров и получить требуемые эффекты работы системы умного особняка.
Автор — Кирилл Осовский, komrus@yandex.ru
