Что стоит за популярным термином "интеллектуальное здание"?

• Что стоит за популярным термином
• Мерило интеллекта
• Польза от ума
• Все пути ведут к ИЗ
• Подводные камни
• Как попасть в ИЗ
• Заключение

Что стоит за популярным термином

Мерило интеллекта

Начать следует с определения интеллектуального здания, как такового (в дальнейшем мы будем сокращенно именовать его ИЗ). Несмотря на то, что для всех более или менее осведомленных в данном вопросе людей термин этот имеет вполне определенный смысл, представление об ИЗ у каждого свое. Кто-то подразумевает под этим просто некий уровень интеграции различных подсистем обычного здания, кто-то представляет себе картину как в одной из первых серий "Секретных материалов", где взбунтовавшаяся система жизнеобеспечения небоскреба расправляется с людьми при помощи лифтов, вентиляции и проч.
Сразу необходимо заметить, что "интеллектуальное здание" - не очень точный перевод английского термина "intelligent building". В данном контексте слово "intelligent" (буквально - "разумный") следует понимать скорее в том смысле, в каком оно употребляется, например, в словосочетании intelligent port controller. Иными словами, под интеллектом понимается умение распознавать определенные ситуации и каким-либо образом на них реагировать (естественно, степень этого умения может быть различной, в том числе очень высокой). Русский термин имеет более широкое значение, нежели оригинал, поэтому не спешите разочаровываться, узнав, что именно предлагает интегратор.

Однако ограничивать смысл понятия ИЗ только буквальным переводом с английского не стоит, поскольку он отражает суть концепции только частично. При ближайшем рассмотрении само понятие оказывается многомерным, поэтому его имеет смысл рассмотреть со всех возможных точек зрения. В первую очередь мы проанализируем предпосылки внедрения в здание интеллекта (толкуя это слово со сделанными ранее оговорками). Главной объективной предпосылкой оказывается высокая плотность различных сервисов на квадратный метр площади здания. Разумеется, в любом здании набор служб и сервисов приблизительно один и тот же, поэтому мы сделаем некоторые необходимые уточнения. Во-первых, речь идет не о количестве служб, как таковых, а об интенсивности наполнения ими здания. Если, к примеру, охранная система ограничивается пятью камерами на периферии здания и датчиками сигнализации в дверях и окнах первого этажа, то такое здание не является подходящим кандидатом на "интеллектуализацию". Во-вторых, службы и сервисы должны обеспечиваться подсистемами самого здания, а не быть внешними по отношению к нему. Если система отопления управляется исключительно из районной котельной, а лифты - из местного РЭУ, то в определенном смысле зданию они не принадлежат. Итак, ИЗ должно интегрировать достаточное (оценка интуитивная, но точной цифры, разумеется, нет) количество сервисов, принадлежащих зданию.

Вместе с тем, в соответствии с буквальным переводом с английского, ИЗ можно интерпретировать как "разумно построенное". Это означает, что здание должно быть спроектировано так, что все сервисы могли бы интегрироваться друг с другом с минимальными затратами (с точки зрения финансов, времени и трудоемкости), а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Под обслуживанием ИЗ в данном случае мы будем понимать то, что в англоязычной литературе (посвященной кабельным системам, например) обозначается аббревиатурой MAC - Moves, Adds and Changes. В эти три слова - перемещения, добавления (и удаления, само собой разумеется) и изменения - укладывается вся суть эксплуатации систем с точки зрения служб, за них отвечающих. ИЗ должно обеспечивать проведение операций MAC в кратчайшие сроки с высокой степенью защиты от ошибок персонала (как в смысле их предотвращения, так и простоты их исправления). Естественно, расходы на обслуживание оказываются при этом меньше. Кроме того, процедура MAC подразумевает также добавление новых сервисов и служб по мере их возникновения.

Иными словами, интеллект здания должен быть наращиваемым и гибким. ИЗ должно иметь некоторую минимальную конфигурацию (в дальнейшем мы попытаемся ее сформулировать), которую владелец здания может постепенно расширять по мере появления средств и/или потребностей. Это особенно актуально в российских условиях, поскольку подавляющее большинство даже далеко не бедных заказчиков не готово сразу потратить значительные суммы на то, чтобы наполнить интеллектом здание от фундамента до крыши, да и временной фактор играет не последнюю роль (совершенству, как известно, нет предела, поэтому потолок этих затрат может уходить в бесконечность).

Наконец, характеристики ИЗ должны соответствовать задачам и уровню бизнеса, который оно призвано обслуживать. С этих позиций неоправданные излишества отнюдь не прибавляют зданию интеллекта, хотя оно может казаться весьма "продвинутым". Также говорить о том, что построенное здание является интеллектуальным, можно только после некоторого периода эксплуатации. Интеллекту требуется некоторое время, чтобы проявить себя.

Суммируя все вышесказанное, мы можем заключить, что интеллектуальное здание предоставляет своим обитателям определенное количество сервисов, необходимых для выполнения ими своих функций, и имеет способность адекватно и оперативно реагировать на любые изменения требований обитателей и происходящие в здании процессы благодаря своей высокой управляемости.

Теперь, определив основные характеристики ИЗ, мы рассмотрим их подробнее с точки зрения того, как они проявляются в процессе эксплуатации.

Польза от ума

Итак, в чем же проявляется интеллект здания? Для неискушенной публики определяющими являются внешние эффекты (щелкнул пальцами - вентилятор включился, ушел из комнаты - свет погас). Такие возможности давно уже не являются фантастикой, но к концепции ИЗ они имеют мало отношения, поскольку реализуются на уровне отдельных независимых датчиков. Более того, сторонники концепции ИЗ не считают подходящим примером и реакцию систем здания на пожар (когда охранная система отпирает все входы, лифты опускаются на первый этаж, электропитание, кроме аварийного, отключается и т. д.). Объясняют они это тем, что, во-первых, подобная функциональность сегодня часто реализуется в рамках одной-единственной системы (охранные и пожарные системы часто объединяются в одну), во-вторых, в этом примере система жизнеобеспечения здания реагирует на один-единственный сигнал "Горим!", и, в-третьих, рассматриваемая ситуация случается, вообще говоря, только однажды за эксплуатационный цикл здания, а то и никогда. По их мнению, ИЗ должны обрабатывать куда более тривиальные и не всегда сразу заметные человеку комбинации событий, причем реакция на них может состоять в задействовании никак друг с другом функционально не связанных систем.
Адекватным примером может быть следующая ситуация (предполагается, что допуск в здание и помещения производится на основе смарт-карт). Вечером сотрудники, разумеется, покидают здание. Кто-то еще может зачем-то вернуться, кто-то засиживается допоздна, но рано или поздно из здания уходят все. Охранная система определяет, что в какой-то момент времени все сотрудники, работающие в некоторой зоне (этаж, секция, крыло этажа), разошлись по домам. Реакцией на это может стать обесточивание системы освещения этажа, а также выключение настольных компьютеров по сети, если кто-то забыл, уходя, выключить свой ПК (подобная функция реализована во многих современных сетевых адаптерах). Экономия электроэнергии в этом случае очевидна. Если добавить частичное отключение системы отопления (в зимнее время) или ее перевод на пониженные мощности в ночное время, то материальные выгоды, приносимые ИЗ, окажутся вполне ощутимы.

Определение наличия сотрудника в здании может также принести пользу с точки зрения защиты информации. Если сотрудник покинул здание, то его учетная запись в информационной системе блокируется, и никто, даже зная пароль, не сможет войти в сеть под его именем. Более того, при наличии информации о том, с какой рабочей станции злоумышленник пытался войти в сеть, и о том, кто именно находился в тот момент в помещении, уполномоченные лица могут принять соответствующие меры. Это всего лишь два примера, но, думается, и их достаточно для того, чтобы пояснить, как интеллект ИЗ проявляется в повседневных ситуациях.

С точки зрения обслуживания в терминах МАС основным признаком ИЗ является централизованное управление всеми подсистемами здания. В идеале оно должно позволять наблюдать за всем сложным организмом здания с одной консоли или по крайней мере из одного центра (в последнем случае количество раздельных систем управления должно быть сведено к минимуму). Централизация управления означает также наличие ответственного лица (или лиц), обязанности которых состояли бы в контроле за всеми изменениями в подсистемах здания и за их взаимным влиянием друг на друга. Централизованное администрирование ИЗ отнюдь не отменяет существования различных эксплуатационных служб, но оно позволяет снять с них часть нагрузки, в первую очередь, по управлению на логическом уровне, а также оптимальным образом координировать их деятельность.

Что касается минимизации затрат на операции MAC, то для ИЗ характерен структурированный подход в построении всех без исключения подсистем. Разумеется, некоторые системы, вроде водопровода или отопления, сложно сделать легко модифицируемыми, но общий подход к проектированию ИЗ должен быть таков, что вносимые в его подсистемы изменения могли бы производиться с минимальными усилиями и, в частности, исключать необходимость вскрытия стен или полного перепрограммирования (замены) систем управления. В противном случае такое здание вряд ли можно назвать интеллектуальным. По мнению специалистов, даже если степень интеграции служб здания не столь высока, как, например, в приведенных выше примерах (или и вовсе минимальна), но структурированный подход в построении подсистем соблюден, а операции MAC оптимизированы, то оно в большей степени имеет право называться интеллектуальным, чем в противном случае.

Вместе с тем ИЗ должно отвечать задачам бизнеса, т. е. внедрение той или иной функциональности должно быть экономически оправдано. Например, в крупной гостинице системы экономии электроэнергии и тепла внедрять не имеет смысла, поскольку в ней всегда кто-то находится. В данном случае куда большее значение имеет внедрение развитых систем эвакуации людей в случае аварийных ситуаций. Поэтому затраты на активные дверные петли намного более актуальны. Обычно двери в номерах открываются вовнутрь, чтобы, выходя, постоялец не перекрывал проход или не задел дверью проходящего мимо по коридору человека. При эвакуации из здания дверям лучше открываться наружу, чтобы даже в случае сильной паники люди могли покинуть номера. Все замки должны автоматически отпираться, для чего пожарную систему требуется интегрировать с системой учета постояльцев, одной из функций которой является управление электронными дверными замками. Кроме того, инфраструктура гостиницы вряд ли будет подвергаться значительным изменениям на протяжении длительного времени, поэтому требования к удобству операций MAC могут быть несколько снижены. В офисном здании или больничном комплексе ситуация может отличаться подчас радикально. Какие-то подсистемы в одном типе здания могут оказаться "умнее", а какие-то "глупее", чем в другом (некоторые могут быть совсем "неразумными"), но если все они максимально соответствуют повседневным задачам бизнеса, то уровень интеллекта этих ИЗ можно считать одинаково высоким.

Все пути ведут к ИЗ

Исторически концепция интеллектуального здания продвигалась в первую очередь производителями СКС. Придя к концепции универсальной структурированной слаботочной кабельной системы здания, они вполне логично решили распространить этот подход с физической среды передачи данных и на другие системы. К тому же концепция ИЗ оказалась хорошим "тягачом" для продвижения СКС, поскольку она показывала, что СКС может служить базой даже для весьма сложных решений, не говоря уже о более прозаических потребностях. Вполне очевидно, что все серьезно занимающиеся кабельным бизнесом компании с энтузиазмом отнеслись к идее ИЗ.

В нашей стране концепция ИЗ стала продвигаться (точнее, доводиться до сведения заказчиков) практически сразу, как только бизнес в области инсталляций СКС встал на ноги. С появлением кабельных подразделений у большинства сетевых интеграторов идея ИЗ получила массовую поддержку (по крайней мере в кругах специалистов). Увлеченность ИЗ (вкупе с естественным стремлением развивать бизнес) привела к тому, что многие ведущие инсталляторы либо вывели свой бизнес на интеграторский уровень, либо кооперировались с организациями, профессионально занимающимися различными подсистемами здания (либо и то и другое сразу).

Собственно говоря, и ведущие производители СКС поступают точно так же, заключая альянсы с производителями оборудования для различных подсистем здания. Не стоит также забывать, что ряд производителей СКС (Lucent, Siemens, Alcatel) активно занимаются и сетевым, и телекоммуникационным бизнесом, они являются крупнейшими системными интеграторами и могут своими силами реализовывать решения для ИЗ. Таким образом, заказчику не следует удивляться тому, что с предложением о построении интеллектуального здания к нему могут придти "какие-то кабельщики". Наоборот, ему будет нелишне ознакомиться с основными положениями концепции СКС, так как сама идея универсальной проводки пришла к нам со стороны кабельных систем, причем она является базисом для интеллектуального здания и, что немаловажно, отражена в отраслевых стандартах.

Очевидно, что различные подсистемы здания тоже отвечают каким-либо стандартам сами по себе, безотносительно их интегрированности в ИЗ. Вопрос о стандарте на ИЗ заключается, таким образом, в наличии спецификаций на интеграцию систем. С одной стороны, острой необходимости в таком стандарте вроде бы нет. Все современные более-менее развитые системы имеют интерфейсы для электронного управления, так что разработать средства для их интеграции не составляет особого труда. Проблема в том, что производители этого оборудования, естественно, не рассчитывают, что оно будет подключаться в сеть, да еще по витой паре, а тем более по волоконной оптике. В результате попытки перевести охранную или пожарную сигнализацию на трассы СКС вступают в противоречие с концепцией универсальной проводки. При решении проблемы "в лоб" линии этих систем завершаются не универсальной розеткой, а промежуточным кроссом, от которого уже отводятся шлейфы к датчикам. Такое решение мало того, что неэлегантно, но с точки зрения концепции СКС оно вообще не стандартизовано.

Проблема на первый взгляд кажется неразрешимой. К счастью, у отрасли наконец-то стали появляться открытые стандарты на сети контроля и управления различными устройствами. На сегодняшний день самое широкое распространение получили два стандарта: BACNet и LonWorks. Стандарт BACNet был предложен и продвигается Американским Обществом Инженеров по Отоплению, Охлаждению и Воздушному кондиционированию ASHRAE. Он принят ANSI и имеет индекс 135-1995. Название стандарта расшифровывается как "протокол для сетей контроля и автоматизации зданий" (Building Automation Control Network). Стандарт предусматривает использование программируемых контроллеров, причем они могут быть объединены в сеть при помощи различных сред. Таким образом, контроллеры выступают промежуточным звеном между практически любыми устройствами, к которым они подключаются по нестандартным интерфейсам. Связь же между контроллерами и системой управления осуществляется по общей сети.

В Европе все большую популярность приобретает разработка компании Echelon Corporation - LonWorks. Кстати, BACNet поддерживает протокол LonTalk, что говорит о достаточно сильной позиции LonWorks и в Америке. Помимо самого производителя LonWorks пропагандирует и развивает организация LonMark, занимающаяся вопросами совместимости оборудования разных производителей в рамках этой технологии. Кроме того, LonWorks пользуется поддержкой ассоциации EIBG (European Intelligent Building Group), в которую входят такие компании, как AMP, Lucent, BICC, Honeywell, Legrand и многие другие. Пока LonWorks не является стандартом, но это только вопрос времени, поскольку проект стандарта уже рассматривается комитетом EIA (EIA/IS-709).

Технология LonWorks реализуется на базе специализированной микросхемы Neuron, производимой кроме Echelon в различных модификациях компаниями Motorola и Toshiba. Она объединяет в себе как функции взаимодействия с оконечными устройствами, так и работу с сетью. В качестве среды передачи LonWorks может использовать как витую пару, так и оптоволокно и работает по уже вышеупомянутому протоколу LonTalk. LonTalk может работать в свободной топологии, т. е. в топологиях типа "шина", "кольцо" или "звезда" и в любых их комбинациях (кольцевой участок может быть только один). Свободная топология становится возможна за счет сложной реализации нижних уровней протокола, которую обеспечивает Neuron. В топологии типа "звезда" ограничение на длину сегмента составляет 50 метров, что формально противоречит требованиям СКС. Впрочем, это не является серьезным недостатком, так как контроллер LonWorks не является конечным устройством в системе интеллектуального здания, поэтому его необязательно устанавливать в каждом углу (к датчикам так и так придется тянуть отдельную проводку). Достоинством протокола LonTalk (справедливости ради отметим, что и BACNet тоже) заключается в том, что он представляет собой маршрутизируемый протокол и при помощи маршрутизаторов интегрируется с компьютерными сетями. Это позволяет без проблем разрабатывать под него системы управления. В пользу LonWorks говорит и то, что совместимость с ним поддерживают и производители устройств для других систем, например Honewell - производитель систем сигнализации, а также интеллектуальных контроллеров Excell-500.

Как видим, технологии систем контроля и управления автоматикой сегодня уже вышли на уровень единых стандартов, массового производства и, как следствие, доступных цен. Стандарты на "фундамент" ИЗ - СКС - давно существуют и реализуются на практике. Таким образом, идея ИЗ превратилась из умозрительной в практическую. На пути концепции интеллектуального здания остался только один барьер - ментальный.

Подводные камни

Как и все перспективные новшества, концепция ИЗ сталкивается при внедрении в нашей стране с особенностями национального менталитета. Специалисты признают, что при реализации проектов интеллектуального здания им пока удается достичь "уровня интеллектуализации" приблизительно процентов в 40-60% от реально возможного. Одна из причин такого положения дел, конечно, в нехватке средств у заказчика (или нежелании их тратить), но и без этого неготовность заказчиков к адекватному восприятию идеи оказывает резко негативное влияние на процесс внедрения концепции ИЗ в России.

Одной из самых трудноразрешимых проблем является сепаратизм отдельных служб, особенно в регионах. Сепаратизм вызывается как персональными, так и профессиональными интересами, а также противоречиями в требованиях различных нормативных актов. Основное проявление сепаратизма - нежелание иметь что-либо общее с другими службами. Обычная аргументация в этом случае - каждый должен быть полным хозяином в своей подсистеме, делать там что угодно без оглядки на других и сам за все отвечать. Любое вторжение на территорию, которую начальник подразделения считает своей, воспринимается не иначе как личное оскорбление. В свою очередь, ряд нормативных документов предписывает то, как должны организовываться пожарные и охранные системы. Составлялись они давно, без учета развития технологий, но руководители соответствующих отделов часто предпочитают придерживаться именно их, даже если "по правилам" все работает на порядок хуже. В государственных учреждениях переубедить таких почитателей буквы официального документа практически невозможно. Впрочем, ИЗ не укладывается ни в какие ГОСТы, поскольку в них взаимодействие подсистем на таком уровне не описывается вообще.

Аргументы об экономии средств за счет оптимального использования людских ресурсов при эксплуатации здания мало кого убеждают. Человеческий труд в нашей стране до сих про считается самым дешевым ресурсом после воды и воздуха, а разразившийся кризис эту ситуацию только усугубил. Сокращение расходов на персонал может, кроме того, не порадовать руководителей подразделений, которые мыслят категориями бюджетов отдела и лимитами штатных расписаний. Даже если в результате построения ИЗ подразделению действительно будет удобнее работать и лично у руководителя убавится головной боли, он может все равно принять идею в штыки, поскольку любые подобные сокращения воспринимаются им как штрафная санкция.

Наконец, проблемы могут возникнуть и при взаимодействии со строительными организациями. В принципе, проблемы те же, что и при монтаже СКС (см. статью "В четырех стенах", LAN ? 10). Для тех, кто не читал упомянутую статью, мы вкратце поясним суть конфликта. Строители всячески препятствуют тому, чтобы немалая часть подряда была отдана на сторону. Кроме того, заказчик получает, как правило, немало предложений от других организаций сделать каждую отдельную подсистему быстрее и дешевле. Эти проблемы, в общем, вполне решаемы, но отнимают много времени и нервов у всех участников процесса.

Еще один источник проблем - плохое понимание заказчиком того, что, собственно, представляет собой интеллектуальное здание, мы рассматривать отдельно не будем, потому что сам материал ставит одной из своих задач его устранение.

Как попасть в ИЗ

Работа над любым сложным проектом подразумевает активное участие в нем всех заинтересованных сторон. Построение ИЗ требует определенных решений и от его будущего хозяина. Прежде всего он должен понять, как уже отмечалось в разделе "Польза от ума", зачем именно оно нужно. Заметим, кстати, что при одинаковой функциональности затраты на централизованную систему управления зданием будут приблизительно одинаковы для зданий различных масштабов. Таким образом, удельная стоимость "квадратного метра интеллекта" находится в обратной зависимости от размеров проекта, в то время как стоимость управления им "вручную" - в прямой. Соответственно, строить ИЗ имеет смысл в том случае, когда ожидаемая разница этих совокупных расходов вас устраивает.

Кроме того, уровень интеллекта здания должен соответствовать ценности содержимого. Если происходящие в здании процессы приносят хороший доход, а время сотрудников и информация являются ценным капиталом, то затраты, например на развитую систему контроля за перемещениями и доступом в помещения, оказываются вполне оправданными. Если же жесткая трудовая дисциплина не имеет особого значения, а большинство данных открыто для всех служащих, то вкладывать большие средства именно в это направление нерационально. Функциональность ИЗ должна окупать затраты на его построение, иначе в ней нет никакого смысла.

Хозяину ИЗ надо еще на стадии запуска проекта произвести определенную реорганизацию служб здания. ИЗ предполагает наличие выделенной службы эксплуатации здания, поэтому подготовку сотрудников этой службы надо начинать сразу. В таком случае отдел эксплуатации сможет (опять-таки заранее) познакомиться со всеми службами здания, узнать их запросы и требования и подготовиться к работе с ними.

Как бы мы все ни недолюбливали бюрократические процедуры, обойтись без них нельзя. Высокий уровень интеграции служб здания подразумевает и наличие механизмов взаимодействия между эксплуатационными подразделениями. Соответственно, владельцу здания потребуется разработать ряд положений и инструкций для регулирования таких процессов. Это подразумевает и определенную работу с персоналом, включая обучение. Инструктаж, впрочем, потребуется провести для всех сотрудников организации. Работа в интеллектуальном здании предполагает некоторое (возможно, даже значительное) изменение в стиле работы и больший контроль за процессом работы (за той же трудовой дисциплиной). Во избежание недоразумений коллектив следует подготовить к переменам.

Это, кстати, раскрывает еще одну сторону положения о соответствии ИЗ и его содержимого. Если деловые процессы занимающей ИЗ организации недостаточно разумны, то здание станет для нее не самым уютным местом, поскольку такое несоответствие будет порождать конфликтные ситуации между инфраструктурой и ее пользователями. ИЗ, например, без труда адаптируется к проводимым в компании-владельце реорганизациям, но при условии их разумности. Если раз в полгода ставить в организации все с ног на голову, то никаких структурных резервов ИЗ не хватит, и оно окажется слишком дорогим. Если к тому же изменения в инфраструктуру придется вносить на уровне магистрали, то можно считать, что изначальные высокие затраты на ИЗ не окупились.

Завершить этот раздел стоит напоминанием о том, что проблемы ментального плана перечислялись в надежде на то, что они будут все-таки решены. Более того, их решение следует поставить если не первым, то вторым пунктом в плане подготовки к построению ИЗ. Помимо очевидной рекомендации по проведению разъяснительной работы с руководителями служб организации мы можем посоветовать также следующее. Если речь идет только об инсталляции СКС, то главенство на объекте (и в проекте) принадлежит, как правило (вполне оправданно), строителям. В случае ИЗ приоритет, очевидно, должен быть за интегратором, и это надо сразу дать понять строительной организации, так как в данном случае она должна выступать исключительно в роли субподрядчика. Второй комментарий касается дешевого рабочего труда. Помимо экономии трудоресурсов центральное администрирование предоставляет также дополнительную гарантию от ошибок персонала, с четкой ответственностью исполнителей за свои действия.

Наконец, уже почти традиционная рекомендация - не стоит экономить на затратах на масштабируемость. Ни один не выходящий за рамки разумного запас наращиваемости системы не отнимет средств больше, чем ее последующие доделки и переделки "по-живому", стоимость которых может перекрыть стоимость резерва за год эксплуатации системы.

Заключение

Источник: "Крыша для интеллекта" Александр Авдуевский, "LAN" N 12/1998