Wiele osób zadaje sobie pytanie, czy integrować system alarmowy sygnalizacji włamania z systemem automatyki budynkowej. Jeżeli tak, to jak to zrobić? Jakie urządzenia najlepiej nadają się do integracji? Na te i inne pytania odpowiada niniejszy artykuł, do którego napisania zainspirowało mnie wprowadzenie na rynek nowego interfejsu pomiędzy zintegrowanym systemem zabezpieczeń Concept 4000 firmy Inner Range a magistralą inteligentnego budynku KNX.

W ramach wstępu

Odpowiedzmy sobie najpierw na pytanie: dlaczego wybrano na rynek europejski interfejs do systemu KNX? Protokół KNX (dawniej nazywany EIB), propagowany przez organizację KONNEX, jest aktualnie najszerzej wspieranym standardem automatyki małych i średnich budynków. Obejmuje cztery media transmisyjne: magistralę opartą na skrętce miedzianej TP (ang. Twisted Pair), magistralę opartą na sieci zasilającej PL (ang. Power Line), magistralę opartą o sieciowy protokół IP (ang. Internet Protocol) oraz fale radiowe RF (ang. Radio Frequency).

Powstało wiele norm europejskich, międzynarodowych i krajowych, które opisują standard KNX (m.in. polskie normy PN-EN 13321-1:2007 i PN-EN 13321-2:2007). Nic więc dziwnego, że urządzenia do systemów KNX produkuje ponad sto firm z całego świata. Oferowane na rynku moduły są wcześniej kontrolowane w laboratoriach międzynarodowej organizacji KNX pod kątem kompatybilności ze standardem, co daje rzadko spotykane możliwości współpracy urządzeń produkowanych przez różne firmy. Elementy widoczne dla użytkownika charakteryzują się różnorodnym wzornictwem, pozwalającym zaspokoić gusta nawet najbardziej wymagających klientów. Ponadto wielu producentów innych rozwiązań automatyki do inteligentnych domów implementuje w swoich firmowych urządzeniach interfejsy do KNX. Do takich producentów należą np. niemieckie WAGO czy austriacki LOXONE. Wykorzystując interfejs pomiędzy systemem zabezpieczeń a KNX można więc integrować nie tylko natywne systemy automatyki, oparte o magistralę KNX, ale również inne systemy wyposażone tylko w port KNX.

Rys. 1. Możliwości systemów opartych o centralę Concept 4000 firmy Inner Range

Drugie pytanie jest również intrygujące: dlaczego interfejs integrujący z KNX zaproponowano właśnie do centrali Concept 4000? Odpowiedź na to pytanie jest bardzo złożona i można by napisać oddzielny artykuł na ten temat. Pokrótce wygląda to tak. Centrala Concept 4000, jak niewiele central na światowym rynku, jest przystosowana do integracji z systemami inteligentnego budynku. Ten wątek zostanie rozwinięty w dalszej części artykułu. Produkowana w Australii jest fabrycznie dostosowana do popularnych standardów automatyki: Bacnet, Bacnet/IP, Lonworks, Modbus oraz standardów firm:

• AMX (sterowanie audio-wideo, automatyka sal konferencyjnych, wideokonferencje),
• Andover (BMS),
• Clipsal – Schneider Electric (zarządzanie energią przy pomocy magistrali C-bus),
• Crestron (sterowanie audio-wideo, automatyka sal konferencyjnych),
• Honeywell (BMS),
• HPM Legrand (automatyka domowa iControl),
• KONE (windy),
• OTIS (windy),
• PARADOX (urządzenia bezprzewodowe),
• Philips-Dynalite (zarządzanie oświetleniem),
• Schindler (windy),
• Siemens (BMS),
• THYSSEN KRUP (windy),
• VISONIC (urządzenia bezprzewodowe).

Uzupełnienie tego zestawu o interfejs do magistrali KNX było więc tylko kwestią czasu.

Jakie cechy ma centrala firmy Inner Range, że warto zwrócić na nią uwagę w kontekście integracji z systemami automatyki? Oprócz fabrycznego przystosowania do integracji z systemami automatyki (co się zdarza dość rzadko w tej grupie urządzeń) dla projektanta i instalatora ważna jest jej uniwersalność. Nie ma przesady w haśle reklamowym: „System zabezpieczenia domu, apartamentowca, banku, biurowca, osiedla i globalnej korporacji. I to na bazie tego samego sprzętu!”. Centrala spełniająca wymagania dla 3 stopnia zabezpieczenia wg normy PN-EN 50131- 1:2009 ma budowę modułową. W podstawowej konfiguracji jest wyposażona w 16 linii alarmowych, które można rozbudować do 2000 linii! Poszczególne centrale można ze sobą łączyć w sieci central i systemów. W oparciu o te urządzenia można tworzyć rozległe, zintegrowane systemy alarmowe sygnalizacji włamania i napadu z kontrolą dostępu oraz telewizją dozorową, sterować windami, wjazdami na parking oraz automatyką budynkową. A w budynku biurowym dać możliwość zarządzania własnymi systemami wszystkim najemcom. Potwierdzeniem ogromnych możliwości systemu jest wielka liczba instalacji wykonanych na całym świecie i w Polsce. Centrale Concept, zainstalowane w naszym kraju, obsługują mieszkania, wille, apartamentowce, budynki biurowe i fabryki, ale również rozrzucone po całej Polsce obiekty jednej ze stacji telewizyjnych oraz ponad 220 oddziałów jednego z banków.

Rys. 2. Niezintegrowany system inteligentnego budynku KNX z systemem alarmowym sygnalizacji włamania

Integracja systemów

Czy integracja systemów jest potrzebna i komu? Odpowiedź na to pytanie jest wielowątkowa. Wyobraźmy sobie sytuację, w której nasz dom jest wyposażony w dwa odrębne systemy. Zobrazowano to na rysunku 2.

Wówczas do każdego systemu trzeba podawać odrębnie informacje z czujek otwarcia, ruchu, obecności. Nie są też przekazywane między systemami informacje o uzbrojeniu i rozbrojeniu systemu alarmowego lub jego części. Wszystkie te informacje są niezbędne, aby system automatyki w prawidłowy sposób mógł zarządzać wentylacją, klimatyzacją, ogrzewaniem czy oświetleniem i w rezultacie racjonalizować zużycie energii w obiekcie.

Jak system automatyki wykorzystuje powyższe informacje? Czujki ruchu systemu alarmowego i czujki obecności systemu automatyki mogą powiadamiać o tym, że ktoś przebywa w danym pomieszczeniu. Czujki otwarcia okien i drzwi informują system o tym, że pomieszczenie nie jest szczelne, a więc należy zredukować parametry grzania lub chłodzenia, tak, aby minimalizować straty energii. Uzbrojenie systemu alarmowego lub jego części może poinformować system automatyki o tym, czy w obiekcie lub jego części nie przebywają aktualnie ludzie. Rozbrojenie systemu informuje, że w obiekcie zamierzają przebywać ludzie, choć tak naprawdę nie wiadomo, czy tam są. Te cechy wykorzystuje się przy integrowaniu systemu alarmowego z systemem automatyki na tzw. niskim poziomie – na poziomie sygnałów (ang. Low Level Interface – LLI). Taki sposób integracji jest pokazany na rysunku 3.

Rys. 3. Integracja na poziomie wymiany sygnałów o uzbrojeniu i rozbrojeniu całego systemu alarmowego lub jego części

Jest to najczęściej stosowany sposób integracji. Nie powoduje żadnych oszczędności w instalacji systemów, ale przynajmniej częściowo automatyzuje proces zarządzania oszczędzaniem energii, choć daleko mu jeszcze do optimum. Aby osiągnąć optymalne zarządzanie energią system powinien wiedzieć, czy w danym pomieszczeniu znajduje się człowiek, lub czy pomieszczenie to nie jest aktualnie używane. Do tego celu stosuje się czujki obecności oraz w ich zastępstwie czujki ruchu z systemu alarmowego. Oczywiście czujki obecności są dużo czulsze od czujek ruchu i mogą realizować więcej funkcji, ale w pewnych sytuacjach czujka ruchu może zastąpić czujkę obecności szczególnie, jeżeli sterujemy funkcjami, które mają dość dużą bezwładność zmian, jak np. ogrzewaniem. Czujka ruchu w zupełności wystarczy, żeby sterować temperaturą pomieszczeń lub wyłączaniem niepotrzebnego oświetlenia. Nie stosujemy jej z reguły do załączania oświetlenia np. w korytarzach, bo nie działa tak szybko jak czujka obecności. W przypadku sterowania ogrzewaniem, czujka może np. zmieniać temperaturę pomieszczenia z 21°C na 17°C, w zależności od tego, czy jest ono używane przez ludzi czy nie. Tak naprawdę najczęściej odbywa się to poprzez zmianę trybu pracy regulatora temperatury zastosowanego w danym pomieszczeniu. Prześledźmy tryby pracy przykładowego regulatora temperatury pomieszczenia, pokazane w tabeli 1.

Tab. 1. Domyślne temperatury nastaw pokojowego regulatora KNX firmy Gira 

Powyższe tryby mogą być nastawiane ręcznie, mogą być wyzwalane na podstawie otrzymywanych informacji lub być przełączane zgodnie z ustalonym harmonogramem, najczęściej tygodniowym. Ręczne ustawianie trybów pracy dla każdego pomieszczenia jest zupełnie niepraktyczne. Jeśli nie mamy innej możliwości, wówczas tworzymy tygodniowe harmonogramy pracy automatyki. Można by na tym poprzestać, ale nie jest to rozwiązanie optymalne. Czy to w domu czy też w biurze, na pewno znajdą się pomieszczenia, z których w danym momencie się nie korzysta, mimo iż domownicy czy pracownicy są w obiekcie. Poza tym trudno z wyprzedzeniem ustalić, kiedy będziemy wychodzić z domu i kiedy będziemy do niego wracać. Stosowanie harmonogramów sprawdza się dużo lepiej w przypadku biur niż w przypadku obiektów mieszkalnych. Reasumując, przydałaby się możliwość automatycznego ustalenia, czy ktoś w danym pomieszczeniu przebywa i w związku z tym powinien mieć odpowiedni komfort świetlno-termiczny czy też nikogo w pomieszczeniu nie ma, a więc możemy uruchomić algorytmy oszczędzania energii. Czyli potrzebujemy uzyskać dodatkowe informacje o obecności osób w poszczególnych pomieszczeniach. Jeśli do ustalenia trybu pracy użyjemy sygnału z czujki obecności, to nawet jeśli zastygniemy nad gazetą, czujka w obszarze swojego działania będzie nas wykrywała. Jeżeli zaś zastosujemy czujkę ruchu, może ona zareagować na nasz bezruch brakiem pobudzenia. Wówczas system automatyki otrzyma informację, że może uruchomić algorytmy oszczędzania energii, mimo iż pomieszczenie nie zostało opuszczone przez użytkowników. Jeśli chodzi o ogrzewanie, to system grzewczy potrzebuje kilku – kilkunastu minut, abyśmy mogli zaobserwować zmianę temperatury. Jeżeli w tym czasie pobudzimy czujkę ruchu, to tryb komfortu zostanie przywrócony. Warto przemyśleć algorytmy działania automatyki, żeby sterowanie nie odbywało się kosztem komfortu użytkowników. Jeżeli chcemy użyć czujki ruchu do wyłączania oświetlenia, to trzeba zrobić to w sposób, który nie będzie przeszkadzał osobom pozostającym w pomieszczeniu (niewykryte przez czujkę). Przykładowo, jeżeli po 10 minutach braku ruchu system uzna, że w pomieszczeniu nikogo nie ma, należy zmniejszyć poziom oświetlenia i poczekać na reakcję potencjalnego użytkownika. Jeśli w ciągu następnej np. minuty nie zostanie wykryty ruch w pomieszczeniu, oświetlenie można całkowicie wyłączyć.

(...)

 Więcej: OMiI 6/2013

Andrzej TOMCZAK
prezes Spółki ID Electronics Sp. z o.o.
ekspert Polskiej Izby Systemów Alarmowych
przedstawiciel PISA w przy Polskim Komitecie Normalizacyjnym

fShare

Tweet