АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЯ Российский патент 2002 года по МПК G05B15/02 

Изобретение относится к области строительства, в частности к электрооборудованию жилых и административных зданий и сооружений, а именно зданий и сооружений, оборудованных автоматизированной системой диспетчерского управления инженерными системами здания (АСДУ) или, так называемых, "интеллектуальных зданий".

Электрооборудование современного здания представляет собой комплекс сложных инженерно-технических систем и включает в себя устройства, предназначенные для выполнения следующих функций:
- управление освещением;
- управление микроклиматом (системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха);
- управление энергопотреблением;
- управление системами контроля доступа и оповещения;
- оперативный контроль, индикация, мониторинг;
- и др.

Для управления каждой из указанных выше систем используется большое количество кабельных соединений и коммутирующих устройств, что приводит к повышенному риску пожара. Кроме того, комплексное управление всеми системами весьма сложно и требует дополнительного усложнения кабельной системы, как, например, координированное управление системами отопления и кондиционирования. А кабельная система и система переключателей и регуляторов для координированного управления системой освещения и работой жалюзи, штор и ставней будет громоздкой и практически не перестраиваемой, так что расширение или переорганизация такой системы окажется более сложной задачей, чем демонтаж старой и создание новой. При этом только комплексный контроль всей распределительной энергосети может быть условием надежного функционирования современного здания. Таким образом, оборудование возводимых и реконструируемых зданий современными инженерными системами без использования современных систем управления приводит к снижению надежности их работы и неоправданным затратам.

Для решения указанных выше задач часто используют автоматизированную систему диспетчерского управления инженерными системами здания, выполненную, в частности, в соответствии со стандартом European Installation Bus (EIB) (так называемая "Европейская установочная шина"). Система EIB является одной из самых перспективных разработок в области HBES (Home & Building Electronic System - Системы Электрооборудованию Зданий и Сооружений), это распределенная открытая сетевая система, отвечающая всем требованиям автоматизации жилых и офисных зданий и позволяющая решать все упомянутые выше задачи автоматизации зданий. Для управления инженерными системами здания используется только один кабель { "витая пара"), соединяющий все устройства, это значительно снижает затраты на кабельные соединения. Кабели питающей сети не используются для управления устройствами, их назначение - только подвод энергии к устройствам, что уменьшает риск пожара и во много раз уменьшает время монтажа. Кроме того, применение специального программного обеспечения позволяет легко переорганизовать сеть в случае изменения требований к ее конфигурации.

Автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами здания, выполненная в соответствии со стандартом European Installation Bus (EIB), раскрыта, в частности, в патенте US 5839097 A (Robert Bosch GmbH), 17.11.98, 364/138 "Electrical home appliance" и включает в себя, устройства для управления инженерными системами здания, диспетчерский пульт, источник питания и соединительный кабель. Описанное техническое решение принято за прототип.

Основным недостатком прототипа является высокая стоимость и большое время прокладки кабельной инфраструктуры для АСДУ, при том, что электрические параметры сигналов многих слаботочных систем управления инженерными системами здания полностью или с незначительными ограничениями подходят для передачи по медным кабельным трактам информационных структурированных кабельных систем (СКС), предназначенных для передачи голоса и данных и построенных на кабеле типа "неэкранированная пара". Так американская фирма Lucent Technologies разработала вариант структурированной кабельной системы SYSTIMAX^®, выполненной с возможностью подключения к СКС устройств для управления инженерными системами здания, однако указанная система не обеспечивает возможности построения комплексной автоматизированной системы диспетчерского управления инженерными системами здания в смысле, определяемом стандартом EIB.

Таким образом, задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит, во-первых, в снижении стоимости и времени прокладки кабельной инфраструктуры для автоматизированной системы диспетчерского управления инженерными системами здания, во-вторых, в обеспечении возможности легкого перемещения устройств для управления инженерными системами здания, изменения конфигурации и состава систем, в-третьих, в обеспечении возможности одновременной прокладка всей кабельной инфраструктуры здания и последующего обслуживания ее с помощью единого набора инструментов и навыков. Технический результат, достигаемый при реализации заявленного изобретения, состоит в снижении стоимости и времени монтажа системы диспетчерского управления инженерными системами здания, а также снижении затрат на эксплуатацию здания.

Выполнение автоматизированной системы диспетчерского управления инженерными системами здания, обеспечивающее достижение указанного выше технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, может быть охарактеризована следующей совокупностью признаков.

Автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами здания выполнена в соответствий со стандартом European Installation Bus и включает в себя, по меньшей мере, два устройства для управления инженерными системами здания, диспетчерский пульт, по меньшей мере, один источник питания и, по меньшей мере, один соединительный кабель. При этом согласно изобретению, по меньшей мере, два из упомянутых устройств для управления инженерными системами здания объединены с помощью соединительного кабеля в, по меньшей мере, одну первичную подсистему автоматизированной системы диспетчерского управления, которая включает в себя, по меньшей мере, один источник питания. Первичная подсистема непосредственно связана с диспетчерским пультом и/или с другой подсистемой автоматизированной системы диспетчерского управления и/или с другой автоматизированной системой диспетчерского управления. По меньшей мере, две первичные подсистемы могут быть с помощью, по меньшей мере, одного соединительного кабеля объединены во вторичную подсистему автоматизированной системы диспетчерского управления, связанную с диспетчерским пультом и/или с другой подсистемой автоматизированной системы диспетчерского управления и/или с другой автоматизированной системой диспетчерского управления. При этом максимальная длина каждого кабеля структурированной кабельной системы здания, используемого в качестве соединительного кабеля, измеряемая от соответствующего устройства для управления инженерными системами здания до источника питания, к которому он подключен, не превышает длины, определяемой исходя из, по меньшей мере, требований стандарта European Installation Bus к характеристикам соответствующего соединительного кабеля и диаметра этого кабеля структурированной кабельной системы здания.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения система может включать в себя средство для связи с внешними информационными системами, а устройства для управления инженерными системами здания могут представлять собой, в частности, устройства для управления наружным и внутренним освещением здания, устройства для управления жалюзи и ставнями, устройства для управления средствами для отопления и кондиционирования здания, а также устройства для управления энергопотреблением и средствами охраной сигнализации и контроля доступа.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве соединительного кабеля для первичной подсистемы автоматизированной системы диспетчерского управления могут использовать соединительный кабель горизонтальной подсистемы структурированной кабельной системы здания, соединенный с этажным кроссом структурированной кабельной системы.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве соединительного кабеля для вторичной подсистемы автоматизированной системы диспетчерского управления могут использовать соединительный кабель магистральной подсистемы структурированной кабельной системы здания, соединенный с центральным кроссом структурированной кабельной системы и связывающий горизонтальные подсистемы и коммуникационный центр структурированной кабельной системы.

Кроме того, в частном случае реализации изобретения в качестве соединительного кабеля для первичной подсистемы автоматизированной системы диспетчерского управления могут использовать соединительный кабель горизонтальной подсистемы структурированной кабельной системы здания и соединительный кабель магистральной подсистемы структурированной кабельной системы здания.

Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможного выполнения автоматизированной системы диспетчерского управления инженерными системами здания в соответствии с настоящим изобретением, которое поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее.

Фиг. 1 - принципиальная схема построения АСДУ в соответствии с описанным примером ее выполнения.

Фиг. 2,3 - возможные варианты конфигурации АСДУ.

Система 1 имеет распределенную иерархическую структуру, что делает ее максимально гибкой. Нижним иерархическим звеном системы (см. фиг. 1) является первичная подсистема - линия (EIB-Line) 2. Устройства 3 для управления инженерными системами здания представляют собой, в частности, устройства для управления наружным и внутренним освещением здания, устройства для управления жалюзи и ставнями, устройства для управления средствами для отопления и кондиционирования здания, а также устройства для управления энергопотреблением и средствами охраной сигнализации и контроля доступа и т. п. В качестве соединительного кабеля 4 для первичной подсистемы 2 автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ) используют соединительный кабель типа "витая пара" горизонтальной подсистемы структурированной кабельной системы здания (СКС). При этом расположение источника питания 5 линии 2 в структуре системы соответствует расположению этажного кросса 6 СКС.

Для подключения устройств 3 АСДУ используются специальные информационные розетки (ИР) 7, например розетки типа RJ-45, предназначенные для подключения устройств различных слаботочных систем. Причем эти ИР 7 в отличие от ИР 8 для подключения соответствующих устройств 9 (компьютеры, периферийные устройства, телефоны и т. п. ) к СКС размещаются в различных зонах помещений (на потолке, на стенах, у дверных проемах). К одной ИР 7 может подключаться не одно устройство, как в случае подключения телефонного аппарата или компьютера к ИР 8, а несколько устройств, например, датчиков, соединенных в шлейф. Кроме того, каждая ИР 7 автоматизированной системы диспетчерского управления, совмещенной с СКС в соответствии с заявленным изобретением, является универсальной, то есть при необходимости можно отключить от нее, например, шлейф температурных датчиков, произвести коммутацию шнура переключения на центральном или этажном кроссе 6 и подключить к той же ИР видеокамеру наблюдения, таким же образом ИР АСДУ можно превратить в компьютерную или телефонную HP и использовать в структуре СКС.

Соединение устройств АСДУ выполняться по топологии "линия", "звезда", "дерево" или в любых сочетаниях, недопустимым является только соединение линии в "кольцо". Таким образом каждый компонент системы может взаимодействовать с любым другим компонентом или с группой.

Каждая линия 2 может содержать не более шестидесяти четырех устройств 3 для управления инженерными системами здания, при этом ограничение на количество устройств в линии вызвано характеристиками источника питания шины EIB, причем расстояние от каждого включенного в линию 2 устройства 3 для управления инженерными системами здания до ближайшего к нему источника питания 5 должно быть ограничено 90 метрами, что обусловлено использованием соединительного кабеля 4 горизонтальной подсистемы СКС, который имеет рекомендованный диаметр 0,51 мм, в то время как расчетный диаметр соединительного кабеля в соответствии со стандартом EIB составляет 0,80 мм. При указанном выше ограничении длины кабеля падение напряжения на устройствах, распложенных на дальнем конце кабеля будет в пределах, допускаемых стандартом EIB. Стандартная длина соединительного кабеля горизонтальной подсистемы СКС, измеряемая от этажного кросса, составляет 100 м, что позволяет практически полностью задействовать соединительный кабель горизонтальной подсистемы СКС в АСДУ без применения дополнительных источников питания 5.

Число устройств в линии может быть увеличено до двухсот пятидесяти шести (что соответствует количеству физических адресов для каждой линии) с помощью дополнительных источников питания 5 и специальных устройств - повторителей 10 (см. фиг. 2,3), прозрачных для сообщений, но гальванически разделяющих линию на сегменты.

До двенадцати линий 2 могут объединяться во вторичную подсистему -сегмент (EIB Area) 11, посредством специальных устройств - линейных соединителей (Line Coupler) 12, структурное расположение которых соответствует расположению источника питания 5 линии и этажного кросса СКС. В качестве соединительного кабеля для вторичной подсистемы 11 АСДУ используют соединительный кабель 13 магистральной подсистемы структурированной кабельной системы здания, соединенный с центральным кроссом 14 СКС и связывающий горизонтальные подсистемы и коммуникационный центр 15. При этом расположение диспетчерского пульта 16 в структуре системы соответствует расположению центрального кросса 14 СКС, а в качестве средства для связи с другими системами диспетчерского управления используется специальный базовый соединитель (Backbone coupler) 17. Для связи с внешними информационными системами (Internet и т. п. ) используются средства, входящие в коммуникационный центр 15 структурированной кабельной системы.

Описанный пример выполнения автоматизированной системы диспетчерского управления инженерными системами здания доказывает возможность реализации назначения изобретения и достижения указанного выше технического результата, но при этом не исчерпывает всех возможностей осуществления изобретения, охарактеризованного совокупностью признаков, приведенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к области строительства жилых и административных зданий и сооружений, оборудованных автоматизированной системой диспетчерского управления инженерными системами здания или так называемых "интеллектуальных зданий". Использование системы снижает стоимость и время монтажа системы диспетчерского управления инженерными системами здания и затраты на эксплуатацию здания (технический результат). Автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами здания выполнена в соответствии со стандартом European Installation Bus (EIB) и включает в себя, по меньшей мере, два устройства для управления инженерными системами здания, диспетчерский пульт, по меньшей мере, один источник питания и, по меньшей мере, один соединительный кабель. Первичная подсистема системы непосредственно связана с диспетчерским пультом, и/или с другой подсистемой автоматизированной системы диспетчерского управления, и/или с другой автоматизированной системой диспетчерского управления, две первичные подсистемы могут быть с помощью, по меньшей мере, одного соединительного кабеля объединены во вторичную подсистему автоматизированной системы диспетчерского управления, связанную с диспетчерским пультом, и/или с другой подсистемой автоматизированной системы диспетчерского управления, и/или с другой автоматизированной системой диспетчерского управления, а максимальная длина каждого кабеля структурированной кабельной системы здания, используемого в качестве соединительного кабеля, измеряемая от соответствующего устройства для управления инженерными системами здания до источника питания, к которому он подключен, не превышает длины, определяемой исходя из требований стандарта European Installation Bus. 6 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами здания, содержащая, по меньшей мере, два устройства для управления инженерными системами здания, диспетчерский пульт, по меньшей мере, один соединительный кабель, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, два из упомянутых устройств для управления инженерными системами здания объединены с помощью соединительного кабеля, по меньшей мере, в одну первичную подсистему автоматизированной системы диспетчерского управления, связанную с диспетчерским пультом и/или с другой подсистемой указанной автоматизированной системы диспетчерского управления, причем, по меньшей мере, две первичные подсистемы могут быть с помощью, по меньшей мере, одного соединительного кабеля объединены во вторичную подсистему автоматизированной системы диспетчерского управления, связанную с диспетчерским пультом и/или с другой подсистемой автоматизированной системы диспетчерского управления, при этом в качестве, по меньшей мере, части упомянутых соединительных кабелей используют кабели информационной структурированной кабельной системы здания, кроме того, автоматизированная система диспетчерского управления может быть связана с другими системами диспетчерского управления. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средство для связи с внешними информационными системами, а устройства для управления инженерными системами здания представляют собой, в частности, устройства для управления наружным и внутренним освещением здания, устройства для управления жалюзи и ставнями, устройства для управления средствами для отопления и кондиционирования зданий, устройства для управления энергопотреблением и средствами охранной сигнализации и контроля доступа. 3. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве соединительного кабеля для указанной первичной подсистемы используют соединительный кабель горизонтальной подсистемы информационной структурированной кабельной системы здания, соединенный с этажным кроссом информационной структурированной кабельной системы здания. 4. Система по одному из пп. 1-3, отличающаяся тем, что в качестве соединительного кабеля для указанной вторичной подсистемы используют соединительный кабель магистральной подсистемы информационной структурированной кабельной системы здания, соединенный с центральным кроссом информационной структурированной кабельной системы здания и связывающий горизонтальные подсистемы и коммуникационный центр информационной структурированной кабельной системы здания. 5. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве соединительного кабеля для указанной первичной подсистемы используют соединительный кабель горизонтальной подсистемы информационной структурированной кабельной системы здания и соединительный кабель магистральной подсистемы информационной структурированной кабельной системы здания. 6. Система по одному из пп. 3-5, отличающаяся тем, что включает в себя, по меньшей мере, один источник питания, причем максимальная длина каждого соединительного кабеля структурированной кабельной системы здания, измеряемая от соответствующего устройства для управления инженерными системами здания до источника питания, к которому он подключен, ограничена и при указанном ограничении длины кабеля падение напряжения на устройствах, расположенных на дальнем конце кабеля, находится в допускаемых пределах. 7. Система по одному из пп. 1-6, отличающаяся тем, что автоматизированная система диспетчерского управления связана с внешними информационными системами, в частности с Internet.