Практически в любом здании действуют сегодня десятки сложных инженерных систем жизнеобеспечения. Даже такие, казалось бы, монолитные конструкции, как стены, могут стать элементами создания микроклимата — устройствами, реагирующими на изменения погоды и температуры и облегчающими работу систем кондиционирования. По мнению некоторых экспертов, пока в России нет ни одного полностью интеллектуального здания. При строительстве офисных зданий в России все еще применяется принцип раздельного управления системами безопасности, инженерного и информационного обеспечения. Это ведет к тому, что отдельные подсистемы работают несогласованно. Кондиционеры охлаждают помещения с включенными батареями отопления зимой и открытыми окнами летом. Отопление одинаково обогревает и солнечную, и теневую сторону зданий. Освещение никак не связано с анализом освещенности помещений солнечным светом. Видеонаблюдение охранных систем не позволяет уточнить тревожную информацию от датчиков охранной и пожарной служб. Таких примеров можно привести массу. Между тем современные информационные технологии позволяют создать интегрированную интеллектуальную систему обеспечения безопасности и комфорта здания, в которой могут быть задействованы все традиционные системы жизнеобеспечения.
Устаревшая нормативная база строительства, дезинтеграция, аварийные ситуации превращают инженерную инфраструктуру в источник опасности, когда отдельные системы начинают работать друг против друга, усиливая тем самым негативные последствия. В огромных современных зданиях одинаково опасны и ложные тревоги, и необнаруженные опасности. Очень важно обеспечить эффективный контроль и взаимодействие всего инженерного оборудования здания, организовать сбор и анализ статистики, что позволяет прогнозировать и выявлять аварии на самых ранних стадиях. В последнее время служба охраны постепенно преобразовывается в службу обеспечения безопасности в более широком понимании. Ее задачей становится защита не только от каких-либо криминальных воздействий, но и обеспечение нормальных условий работы персонала.
Преступления сегодня совершаются с помощью современной техники, а если и происходит, например, проникновение в здание, то делается это при использовании самых совершенных технических средств. Впрочем, парализовать работу офиса и его персонала можно простым отключением электроэнергии, кондиционеров и т.д. В современной экономике для эффективной работы персонала большинства фирм одним из главных условий становится условие комфорта. Вот здесь и возникает необходимость полного контроля состояния всех систем здания.
Интегрированные системы безопасности позволяют существующим в здании подсистемам (пожарная сигнализация, контроль доступа, отопление, вентиляция и кондиционирование, управление освещением, контроль лифтов и т.д.) совместно использовать информацию (рис. 1). Скажем, системы отопления, вентиляции и кондиционирования могут взаимодействовать с системой контроля доступа. В идеале интегрированная система безопасности и управления зданием должна позволять наблюдать за всем его сложным организмом с одной консоли или, по крайней мере, из одного центра. Централизованное администрирование отнюдь не отменяет существования различных эксплуатационных служб, но позволяет снять с них часть нагрузки, в первую очередь, по управлению на логическом уровне, а также оптимальным образом координировать их деятельность.
Рис. 1. Схема управления интеллектуальным зданием
Интеллектуальным ядром такого здания является специальная программа, собирающая информацию от всех систем, подключенных к единой диспетчерской. Таких продуктов на рынке достаточно много: Enterprise Building Integrator от компании Honeywell, Niagara от Tridium, Simplex NT 3400 от Simplex Internationals Building Systems, Continuum Ciberstation от Andover Controls. Часть из них, в том числе, Continuum Ciberstation и Niagara, являются открытыми, используют протокол TCP/IP и могут контролироваться удаленно через Internet посредством обычного Web-браузера, другие используют свои уникальные протоколы и не имеют прямого выхода в открытое информационное пространство. Выбор тех или иных решений определяется балансом между оперативностью контроля, необходимостью удаленного управления и безопасностью. Закрытые системы, естественно, лучше защищены от возможного деструктивного влияния извне.
Интерфейс с оператором везде примерно одинаков и имеет своей целью максимально облегчить задачу наблюдения за параметрами системы и организовать работу в критических ситуациях. На экране монитора (мониторов) немедленно отображается информация о событиях и при возникновении нештатной ситуации диспетчер получает тревожный сигнал, система выполняет набор действий, не требующих вмешательства оператора, а затем переходит в интерактивный режим. Так, при срабатывании пожарной сигнализации, система сделает примерно следующее:
- сообщает на соседние посты о происшествии;
- дублирует сообщения в органы пожарной охраны, скорую помощь;
- через громкую связь управляет потоками служащих при эвакуации;
- подает лифты в зоны наибольшего скопления людей в отсеках здания соседних с пожаром, а в зоне пожара дает команду на спуск их на первый этаж, для оперативного использования пожарными;
- блокирует определенные двери для ограничения воздухообмена и разблокирует ранее закрытые двери для облегчения эвакуации;
- управляет заградительными барьерами на автостоянках;
- обеспечивает режим работы вентиляции для создания избыточного давления в лифтовых шахтах и на лестничных клетках, а также средств дымоудаления в коридорах и на путях эвакуации из зоны возгорания;
- включает систему автоматического пожаротушения;
- отключает источники электроэнергии;
- выдает данные о конкретных людях находящихся в аварийной зоне и т.д.
Диспетчер в такой ситуации может растеряться или потратить на выполнение стандартных действий значительно больше времени, чем автоматическая система.
Настройка взаимодействия всех компонентов системы происходит в соответствии с разработанной логикой, зависящей от программной платформы и снабженной различными представлениями данных: интерактивными таблицами данных и состояний, графическим интерактивным интерфейсом, командной строкой управления и т.д. Во время настройки программируются контроллеры, которые затем работают на основании записанной программы.
Однако может возникнуть резонный вопрос, что произойдет, если откажет эта «волшебная» система управления? Все замрет? Нет: у системы есть еще один уровень управления, на котором находятся контроллеры. После того как в контроллеры записана программа, они работают совершенно автономно, управляя подключенными к ним системами и выдавая сигналы о состоянии оборудования и окружающей среды. Эти контроллеры разрабатываются по отказоустойчивым схемам, являются высоконадежными устройствами (на наиболее ответственных участках возможно дублирование) и поддерживают свои стандартные протоколы обмена данными: AdvancoDDE, LONWORKS, BACnet, EIB, CBUS и др. Каждый из этих протоколов имеет свою непростую историю, но, к сожалению, ни один из них не является универсальным. Поэтому каждый из производителей имеет специальные контроллеры, конвертирующие сигналы шин нижнего уровня в сигналы, понятные на верхнем уровне и имеющие соответствующий интерфейс (чаще всего, это Ethernet или даже TCP/IP), и наоборот.
На рис. 2 представлена схема интеллектуального здания. Фундаментом системы управления интеллектуальным зданием служит структурированная кабельная система (СКС), которая позволяет объединить различные по своему функциональному предназначению слаботочные системы (локальные вычислительные и телефонные сети, системы технологического мониторинга и безопасности, видеонаблюдения и т.д.). Основные требования к такой СКС: открытая архитектура, разумная избыточность, обеспечивающая гибкое использование системы в течение жизненного цикла и оптимальная цена владения. Система должна адаптироваться к изменениям в конфигурации, будь то реорганизация структуры предприятия, расширение или перемещение подразделений и отдельных сотрудников, подключение нового оборудования или внедрение новых стандартов передачи информации, не требуя при этом прокладки дополнительной или замены существующей проводки. Ее разбиение на подсистемы позволяет эксплуатировать части локальной сети как отдельные сети. Именно так, к примеру, компания AVAYA Communication позиционирует свою кабельную систему Systimax, позволяющую создавать единую физическую среду передачи данных для телекоммуникаций, средств автоматизации офиса и здания, а также систем безопасности. Кабельная система должна быть сертифицирована производителями систем управления.
Рис. 2. Двухуровневая схема управления системами жизнеобеспечения
Однако рассмотренных двух уровней интегрированной системы управления технологической инфрастуктурой здания недостаточно — без информационной инфраструктуры сегодняшнее здание просто немыслимо. ИТ хотя и не представляют прямой угрозы для жизни человека, но в случае сбоев могут привести к гибели людей. Так, нарушения в работе системы управления поставками социальной помощи могут привести к гораздо большим жертвам, нежели отказ системы пожаротушения в крупном офисе. Поэтому в здании необходимо иметь высокопроизводительные отказоустойчивые системы передачи, обработки и хранения информации, снабженные интегрированной системой управления всеми инфраструктурами компании.
В комплексе высоконадежных отказоустойчивых решений для интеллектуального здания может применяться технология кластеризации, предполагающая использование нескольких систем хранения, резервирующих друг друга и обеспечивающих доступность информации даже при полном разрушении любого из его узлов. Например, пары RAID-контроллеров, используемых в дисковых подсистемах, составляют отказоустойчивую систему с зеркальной энергонезависимой кэш-памятью. При этом обеспечивается горячая замена всех ключевых компонентов системы хранения. На особо ответственных участках вычислительных центров используются кластерные конфигурации — от двухузловых кластеров на платформе Intel под управлением Windows 2000 и Novell Netware до многоузловых территориально разнесенных кластеров на RISC-компьютерах под управлением ОС Unix.
Географическая рассредоточенность системы хранения обеспечивает функциональную неуязвимость системы в случае физического уничтожения части компонентов в силу внешних катаклизмов. Полная катастрофоустойчивость системы хранения данных обеспечивается созданием зеркальных копий дисков и целых дисковых массивов на кластерных узлах, удаленных друг от друга на большое расстояние. При этом устройства хранения могут находиться практически на любом расстоянии друг от друга, а хранящуюся в них информацию можно синхронизировать как по сетям Fibre Channel, так и по традиционным глобальным сетям.
Сегодня к корпоративным системам хранения информации предъявляются новые, более жесткие требования. При проектировании высокопроизводительных систем хранения особое внимание уделяется таким факторам, как всестороннее централизованное управление, масштабируемость (возможность в любой момент увеличить емкость системы хранения, не перестраивая ее архитектуры в целом), высокий уровень готовности не только самой подсистемы хранения, но и сети, по которой подключен сервер, а также возможность быстрого восстановления данных.
Системы комплексного управления всеми информационными и технологическими процессами в организации возникли из-за необходимости обслуживания гетерогенных информационно-технологических сред, поддерживающих многоплатформность на всех уровнях: разные компьютерные платформы, разные операционные системы и СУБД, сетевое оборудование от разных производителей и различного уровня интеллектуальности и т.д.
В целом, системы мониторинга, контроля и реагирования на события, исключительные состояния и проблемы, возникающие в информационно-технологической инфраструктуре предприятия, пока еще плохо интегрируются с платформами управления инженерными системами: до недавнего времени считалось, что в этом нет необходимости. Но сейчас, когда многие платформы используют для связи с оператором стандартные интерфейсы, возможности интеграции значительно повысились. Можно выделить основные требования к интегрированным системам обеспечения безопасности и эксплуатации здания:
- надежность систем должна обеспечивать их работоспособность длительное время;
- отказоустойчивость системы должна позволять ей оставаться работоспособной при выходе из строя головного оборудования (в том числе, сервера управления или центрального контроллера);
- надежность линий связи должна обеспечиваться либо дублированием линий, либо кольцевой архитектурой; такая схема позволяет системе автоматически направлять потоки информации по другому пути, а информацию о состоянии контроллеров вы можете получить из любой точки системы;
- отдельные составляющие систем должны в конечном итоге иметь единый интерфейс, позволяющий системам " говорить на одном языке"; ряд стандартных протоколов обмена данными позволяют интегрировать не только системы разного назначения, но и разных производителей;
- комплекс должен строиться по модульному принципу с возможностью развития и модернизации, так, чтобы системы могли интегрироваться друг с другом с минимальными затратами денег, времени и усилий, а их обслуживание было организовано оптимальным образом.
Примером практической реализации такой схемы является инженерная инфраструктура офисного центра, в состав которой входят: сеть кабеленесущих конструкций; СКС; комплекс инженерно-технических систем; оборудование различных производителей для систем электроснабжения и освещения; системы связи и телевидения, информационно-вычислительная и телекоммуникационная системы; структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием; комплексная система обеспечения безопасности.
Благодаря централизации владельцы здания имеют возможность выбора оптимального режима работы устройств отопления, вентиляции и кондиционирования. Система отслеживает доступ в помещение, открытие окон и дверей, и в соответствии с этим, управляет работой инженерного оборудования, сигнализирует о несанкционированном проникновении в здание и производит постоянное видеодокументирование. Система мониторинга ведет журнал событий, где регистрируются все происшествия и реакция на них системы и диспетчера, что обеспечивает объективный контроль за их работой. Такой журнал служит официальным документом при взаимодействии со страховой компанией.
Во всех системах заложена отказоустойчивая архитектура, предусматривающая автоматическую реконфигурацию пути передачи данных в случае повреждения действующих линий связи и управления. В здании установлен комплекс противопожарной защиты, включающий автоматическую пожарную сигнализацию с микропроцессорными датчиками и интерактивной цифровой системой оповещения персонала о пожаре, современной эффективной системой пожаротушения.
В основе системы управления зданием лежит архитектура клиент-сервер на платформе Windows 2000 и SQL Server, распределенная сетевая архитектура, позволяющая операторам управлять в режиме реального времени всеми системами с любого компьютера, а при необходимости, и с удаленного терминала. Большинство штатных решений в охранных системах принимают контроллеры. Обмен информацией между системами происходит по стандартным сетям с протоколом TCP/IP.
Мировые стандарты комфортности и безопасности находящихся в здании людей, оборудования и информационных ресурсов повышаются. Системы автоматизации зданий начинают внедряться и в России. Сегодня уже можно прогнозировать динамичное развитие этого рынка.
Александр Ласый (ALussey@croc.ru) — руководитель департамента структурированных кабельных систем, компания «Крок» (Москва).
