luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Category:

Умные здания: как внедряют smart-решения в старые здания и какую экономию это дает



Автоматизированное управление инженерными системами — Smart Building — развивается довольно давно. Уже принято большое число стандартов, регулирующих протоколы связи, обеспечение безопасности и сбор показателей. Стандарты умного дома заложены в программу реновации в Москве. Минстрой в марте 2019 года утвердил стандарт умного города. Сегодня многие ИТ-компании предлагают готовые решения «под ключ», которые предназначены для управления инженерными системами зданий. Технический директор Центра инноваций «Инфосистемы Джет» Павел Романченко рассмотрел основные тренды в Smart Building с технической точки зрения и подробно рассказал, как умные системы внедряются на инженерном уровне.

Зданиям, как и людям, проще родиться умными

Как человек наследует уровень интеллекта, так и уровень технологий в здании напрямую зависит от их создателей. Идеальный вариант умного здания на данный момент — smart-технологии, заложенные в проект изначально. Конструкция должна предусматривать все необходимые для оснащения нюансы, инфраструктура должна обеспечивать нужные мощности. Использовать умные решения в уже существующих постройках также можно и нужно. Но существует риск столкнуться с различными сложностями. В первую очередь, стоит определить, насколько в принципе здание готово к модернизации. К сожалению, сегодня иногда эксплуатируются совсем устаревшие строения, которые скорее подлежат сносу, а не модернизации. Разношерстные протоколы, используемые оборудованием в здании, могут серьезно препятствовать внедрению новых технологий. Помехой также может стать устаревшее оборудование.



Внедрение умных решений на каждом объекте проходит этапы проектирования и реализации. При проектировании определяются различные сценарии эксплуатации здания. Далее эти сценарии реализуются в железе — в виде датчиков, устройств и специализированного ПО, включающего системы мониторинга и реагирования.

Сценарии могут быть как автоматическими, работающими без участия человека, так и реагирующими на действия. Например, сценарии могут автоматически выключать освещение в офисе вдоль окон днем и включать при снижении уровня освещенности или управлять теплозавесой на входе в зависимости от наружной и внутренней температур, обеспечивая днем комфорт для посетителей, а ночью — не допуская образования росы. Более сложные автоматические сценарии включают в себя интеграцию с внутренними службами, например, подготовку совещательной к переговорам с помощью синхронизации с корпоративным календарем — система включит кондиционер и вентиляцию для создания комфортной температуры, а также освещение и необходимое оборудование.

На алгоритм действий в определенной ситуации можно влиять в процессе эксплуатации, например, изменяя пороговые значения. В жилых зданиях система может быть интегрирована с домофоном и по запросу выдавать временный код для прохода гостей или курьера, который можно использовать только один раз. Жильцы дома могут вызвать лифт, еще находясь в квартире, если счет идет на минуты и важно куда-то успеть. Умные технологии позволяют взаимодействовать с внешней инфраструктурой из квартиры, а также наоборот — направлять команды внутренним приборам, находясь снаружи. Например, в жаркую погоду можно удаленно включить кондиционер, подходя к дому, чтобы создать комфортную температуру.

Создание сетей умных зданий

Развитие и снижение стоимости аппаратного обеспечения привело к тому, что объектами автоматизации становятся не только большие, отдельно стоящие здания, но и тысячи небольших типовых строений — автозаправки, сетевые магазины и дополнительные офисы банков. Усложняется система мониторинга и управления, которая обеспечивает сбор данных с большого количества зданий.



Подключение множества объектов к единой системе мониторинга и управления позволяет получить дополнительную пользу: можно сравнить работу инженерных систем в одинаковых объектах — например, показатели потребления электричества освещением. Это новый подход для рынка. Реализованных решений на данный момент совсем немного — одну из таких систем мы разработали недавно по индивидуальному запросу заказчика. Пилоты, проведённые в ритейле, показали экономию потребления электроэнергии до 25% в реальных условиях. Магазин во время строительства оборудовался так называемым умным распределительным щитом, дополнительно снабженным приборами учета, а также исполнительными механизмами (реле). Это позволило максимально гибко реализовать правила учета и управления. Такой подход позволяет массово изменять параметры в соответствии с текущими условиями, к примеру, переводить объекты на круглосуточный режим работы. Объединение в сеть таких объектов зачастую делается с помощью мобильных сетей и сетей общего пользования — контроллеры снабжаются SIM-картами и передают данные по GSM, также возможен вариант подключения к уже развернутой публичной сети Wi-Fi предприятия.

Smart Building обязывает работать с данными

При реализации подобных проектов классические подходы начинают давать сбои. Например, пассивный сбор данных — процесс, при котором система управления зданием (BMS) или система для автоматического контроля и сбора информации (SCADA) запрашивает данные у программируемого логического контроллера (ПЛК) — плохо сочетается с особенностями мобильной сети. Могут возникнуть проблемы с преобразованием сетевых адресов (NAT) или нестабильным соединением. Альтернативой стала технология PUSH, когда ПЛК подключается к основной системе по графику или на постоянной основе инициирует обмен данными, передавая накопленную статистику и получая новые параметры, правила и даже обновления ПО. Эта технология также применяется и в России. Например, ПЛК Wiren Board, использующийся в задачах мониторинга серверного и климатического оборудования, может работать и через мобильную сеть.

Соответствующим образом должна строиться и основная система, которая обслуживает тысячи объектов. Главными функциями системы становятся: накопление большого числа данных, массовое управление ПЛК, безопасное подключение устройств, предоставление аналитики, а также управление и диспетчеризация возникающих инцидентов. Подобные системы строятся на основе промышленных платформ — например, Tibbo Aggregate, Alphalogic, Jet Smart Building.



Большой накопленный массив данных по одинаковому оборудованию в тысячах объектов дает возможность проводить аналитику, которая была недоступна в случае одного здания. С помощью классических средств аналитики Business Intelligence (BI) можно строить прогнозы по потреблению во вновь подключаемых объектах, по необходимым ресурсам, а также выявлять потери и мошеннические действия. К тому же, технологии машинного обучения позволяют предсказывать выход оборудования из строя.

Эффективное дооснащение

Система управления зданием работает наиболее эффективно в том случае, если использование необходимого ПО было изначально предусмотрено в проекте. Но в большом количестве объектов, введенных в эксплуатацию, без учета умных устройств используются классические кондиционеры, вентиляция, тепловые завесы для создания воздушных барьеров и освещение. Если преодолеть все сложности внедрения, то дополнительное оснащение умными решениями может повысить комфорт для посетителей здания и принести существенную экономию ресурсов — выгода может достигать до 30% сбереженных энергоресурсов. Например, внедрение smart-решения в магазине формата «у дома» позволяет сэкономить до 120 тыс. рублей в счете за электроэнергию.

Для дооснащения применяются различные реле, герметизированные контакты, датчики температуры, CO2, освещенности и приемопередатчики IR. Логика управления реализуется на базе ПЛК. При разработке логики управления важно учитывать особенности управляемого оборудования. Например, сценарий выключения теплозавесы должен предусмотреть работу вентилятора в течение трех минут после отключения нагревательных элементов. Кроме того, полезным может быть косвенный мониторинг работы оборудования через оценку потребления электричества. При включении тепловой завесы с помощью реле можно оценить количество расходуемой энергии и, если потребление не выросло, сделать вывод о неисправности в оборудовании.

Чем умнее здание, тем больше уязвимостей

Все чаще при автоматизации зданий, особенно при их дооснащении, используются свободно-программируемые контроллеры, работающие на Linux и оборудованные различными интерфейсами: Wi-Fi, Ethernet, Bluetooth и GSM. Количество контроллеров, подключенных к основной системе, достигает десятков тысяч. Все это открывает дополнительные возможности для атаки на внутренние ресурсы компании. Открытый Wi-Fi позволяет подключиться к контроллеру и перевести оборудование в нестандартный режим работы, что может привести к неоптимальной работе и выходу оборудования из строя.

Физический доступ к Ethernet содержит уязвимость, открывающую несанкционированный доступ к внутренним системам. Например, в марте этого года была совершена DoS-атака (атака на вычислительную систему для затруднения доступа или полной блокировки — «Хайтек») на электростанцию в западной части США, что вызвало многочисленные перебои в электроснабжении большой территории. Последствия могут быть и более серьезными — норвежский производитель алюминия Norsk Hydro подвергся атаке злоумышленников с использованием вымогательского ПО LockerGoga, которая привела к сбою в работе производственных объектов в нескольких странах. Позднее компания опубликовала финансовый отчет — убытки от инцидента составили около $40 млн. Рядовые пользователи умных домов также подвергаются атакам.



Известны случаи похищения пользовательских данных через взломанные умные чайники, тостеры, детские игрушки и даже лампочки. Поэтому при разворачивании IoT-решения важно уделить особое внимание информационной безопасности и уменьшению рисков. Следует использовать безопасные протоколы связи, обеспечить интеграцию с системами безопасности компании — SIEM, ActiveDirectory, а также отключить неиспользуемые в конкретном решении возможности: Bluetooth, GSM, Wi-Fi. При необходимости использования Wi-Fi стоит предусмотреть аутентификацию и авторизацию подключения к сети. Помимо этого, важно своевременно проводить обновление встроенного программного обеспечения, чтобы не упустить критически важный для функционирования апдейт.

Tags: строительство
Subscribe

Posts from This Journal “строительство” Tag

promo luckyea77 june 19, 23:05 11
Buy for 10 tokens
Часть 1 Часть 2 Часть 3 Часть 4 Часть 5 Март 2018 года Индустриализация стала основным инструментом достижения экономического богатства стран, начиная с появления прядильных машин в конце XVIII века; при смене технологических укладов менялись местами мировые промышленные лидеры. Какой…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 3 comments