СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ ИНЖЕНЕРНЫМИ СИСТЕМАМИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (СМИС)

Техническое решение относится к автоматизированным системам мониторинга и управления на базе вычислительной техники, в частности к структурированным системам мониторинга и управления инженерными системами (СМИС) зданий и сооружений.
Известна структурированная система мониторинга и управления инженерным оборудованием объекта (RU 2133490C1, 20.07.1999). Данная система содержит центральный вычислительный модуль с устройством ввода-вывода, с которым по каналам информационной сети связаны датчики контроля, и/или измерения, и/или управления и устройства управления узлами и агрегатами инженерного оборудования здания. Система снабжена контроллерами, подключенными по схеме "звезда" или по схеме шин к устройству ввода-вывода центрального вычислительного модуля. А к каждому контроллеру последовательно подключены модули удаленного ввода-вывода, к каждому из которых подсоединен соответствующий датчик или устройство управления. Также имеется, по крайней мере, одна дополнительная компьютерная станция, которая своим модулем ввода-вывода связана с соответствующим контроллером для обеспечения в соответствии с программным обеспечением локального мониторинга и управления узлами и агрегатами по крайней мере одной функционально самостоятельной части инженерного оборудования здания.
Также известна автоматизированная система диспетчерского управления инженерными системами здания (RU 2178909C1, 27.01.2002). Данная система 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 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, 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.
Однако упомянутые выше системы обеспечивают мониторинг состояния и управление в режиме реального времени инженерными системами в рамках только одного объекта без информационного обмена с внешними системами, тогда как заявляемое техническое решение может обеспечивать в режиме реального времени как мониторинг состояния и управление инженерными системами по меньшей мере одного объекта, так и информирование как соответствующих служб объекта, так и внешних автоматизированных систем дежурно-диспетчерских служб (например, муниципального образования).
Также известна принятая за прототип система мониторинга и управления инженерными системами, описанная в ГОСТ Р 22.1.12-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования», - СМИС.
СМИС - построенная на базе программно-технических средств система, предназначенная для осуществления мониторинга технологических процессов и процессов обеспечения функционирования оборудования непосредственно на потенциально опасных объектах, в зданиях и сооружениях и передачи информации об их состоянии по каналам связи в дежурно-диспетчерские службы этих объектов для последующей обработки с целью оценки, предупреждения и ликвидации последствий дестабилизирующих факторов в реальном времени, а также для передачи информации о прогнозе и факте возникновения ЧС, в т.ч. вызванных террористическими актами, в Единые дежурно-диспетчерские службы (ЕДДС) городов, районов.
СМИС объекта в соответствии со стандартом включает следующие компоненты:
- комплекс измерительных средств, средств автоматизации и исполнительных механизмов;
- многофункциональная кабельная система;
- сеть передачи информации;
- сеть сбора информации;
- сервер;
- рабочая станция диспетчера;
- программный комплекс.
Недостатком этой системы является то, что СМИС объекта осуществляет запуск систем оповещения объекта без учета информации от СМИС соседних объектов, от которых зависит безопасность данного объекта, что приводит к увеличению вероятности чрезвычайной ситуации и задержке принятия решений по оповещению и управлению инженерными системами.
Задачами, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, являются:
- автоматизация процессов мониторинга в режиме реального времени состояния, сигналов инженерных систем жизнеобеспечения и безопасности, инженерно-технических конструкций объектов в аспекте их безопасности для населения (персонала, посетителей) и окружающей среды;
- информирование дежурно-диспетчерских служб (ДДС) объекта путем отображения на мониторах рабочих станций данных о критическом изменении состояния, сигналах технологических систем, инженерно-технических конструкций, авариях в тестовом и графическом виде, а также города, района (ЕДДС) путем передачи от серверов объектов мониторинга в сервер ЕДДС соответствующих формализованных сообщений;
- запуск территориальных систем предупреждения (оповещения), ликвидации аварий, ЧС от сервера ЕДДС;
- прием серверами объектов от сервера ЕДДС информации оповещения об угрозе безопасности от соседних объектов;
- запуск систем оповещения объекта по информации мониторинга инженерных систем и конструкций объекта и/или от СМИС соседних объектов.
Технический результат заявляемого технического решения направлен на обеспечение автоматизации процесса мониторинга, управления и информирования в режиме реального времени о состоянии объектов, как в рамках самого объекта, так и на муниципальном уровне.
Также технический результат заявляемого технического решения направлен на структуризацию и унификацию процессов обмена данными, повышение достоверности и точности передаваемых данных, упрощение кооперации информационных систем, повышение надежности передачи данных, организацию защиты данных при передаче и сопряжение с приложениями, включая системы поддержки принятия решений.
Заявляемое техническое решение представляет собой двухуровневую иерархическую систему, которая осуществляет мониторинг, информирование и управление инженерными системами зданий и сооружений в рамках, как самого объекта, так и на муниципальном уровне.
Первый уровень иерархии (объектовый - ДДС), на котором осуществляется мониторинг и управление инженерными системами конкретного объекта(ов), включает в себя рабочую станцию оператора (диспетчера), сервер сопряжения с инженерными системами объекта, сервер информационного взаимодействия со вторым уровнем иерархии (ЕДДС), базу данных, оборудование сети сбора данных мониторинга инженерных систем объекта, оборудование сети информационного взаимодействия со вторым уровнем иерархии (ЕДДС), комплекс измерительных средств, комплекс средств автоматизации, комплекс исполнительных механизмов, многофункциональную кабельную систему. Протокол обмена со вторым уровнем иерархии предусматривает обмен сообщениями, содержащими поле идентификации объекта.
Второй уровень иерархии (муниципальный - ЕДДС), на котором осуществляется мониторинг состояния, сигналов инженерных систем и конструкций объектов, а также оповещение объектов в пределах территории муниципального образования, включает в себя сервер информационного взаимодействия, базу данных, базу знаний и систему принятия решений, многофункциональную кабельную систему, оборудование сети передачи информации во внешние системы, оборудование сети информационного взаимодействия с ДДС объектового уровня иерархии, рабочую станцию оператора ЕДДС средства отображения информации, включая электронные панели.
Оба уровня иерархии соединены каналами связи и обмена информацией между собой.
Объектовы(е) сервер(а) сопряжения СМИС обрабатывает сигналы, поступающие от комплекса измерительных средств в режиме реального времени, сервер информационного обмена ДДС, который дополняет их полем идентификации объекта, др. полями и передает их на сервер информационного обмена ЕДДС, а также ведет базу данных полученных/переданных сообщений.
Сервер информационного обмена ЕДДС осуществляет прием/передачу и обработку данных поступающих от ДДС всех объектов на первом уровне иерархии системы, запись данных в БД, обработку данных посредством установленной базы знаний, и принятие решений с помощью установленной системы принятия решений, и осуществляет отображение состояния безопасности объектов, а также отображение результатов диагностики исправности программно-технических комплексов СМИС объектов.
По результатам анализа сообщений от ДДС о произошедшем на каком - либо объекте событии, могущем оказать влияние на безопасность других объектов сервер СМИС ЕДДС в режиме реального времени формирует сообщения оповещения и передает на соответствующий объектовый сервер ДДС и/или в соответствующую(ие) внешнюю(ие) систему(ы) (противопожарные, аварийные, спасательные, медицинские, органов правопорядка и безопасности).
Блок схема первого уровня СМИС представлена на фиг.1, где 1 - функциональная кабельная система ДДС, 2- рабочая станция оператора ДДС, 3 - сервер сопряжения, _4 - сервер интеграции; ДДС, 5 - база данных ДДС, 6 - сеть сбора информации ДДС, 7 - сеть передачи информации с ДДС, 8 - исполнительные устройства, 9 - датчики контроля состояния инженерных систем объекта, 10 - контроллеры.
Блок схема второго уровня СМИС представлена на фиг.2, где 11 - многофункциональная кабельная система ЕДДС, 12 - рабочая станция оператора ЕДДС, 13 - база знаний, 14 - сервер ЕДДС, 15 - база данных ЕДДС, 16 - электронная панель, 17 - сеть сбора информации ЕДДС, 18 - канал передачи информации ЕДДС.
Взаимосвязь первого и второго уровней СМИС иллюстрирует фиг.3, где 19 - каналы связи ДДС-ЕДДС, 20 - каналы связи ЕДДС - вышестоящие органы управления.
Система работает следующим образом.
Все элементы первого уровня СМИС подключены к многофункциональной кабельной системе ДДС 1. Информация с датчиков контроля состояния инженерных систем объекта 9 (аналоговые и (или) цифровые датчики контроля технологических параметров; водо-, газо- и электросчетчики; датчики аварий с дискретными сигналами; датчики контроля изменения состояния инженерных несущих конструкций; датчики обнаружения повышенного уровня радиации, аварийных химически опасных веществ, биологически опасных веществ, значительной концентрации токсичных и взрывоопасных концентраций газовоздушных смесей) под управлением контроллеров 9 по сети сбора информации 5 поступает в сервер сопряжения 3 далее в сервер информационного обмена 4. Получение сервером сопряжения 3 данных от инженерных систем, средств автоматики, датчиков осуществляется с использованием открытых протоколов периферийного оборудования BACNet, LONTalk, MODBUS, SNMP и др., семейства программных технологий ОРС. В сервере сопряжения 3 происходит обработка информации, оценка сигналов, состояния инженерных систем, несущих конструкций объекта, формирование и передача соответствующих сообщений (Ethernet, TCP/IP, XML) в сервер ДДС 3. Сервер информационного обмена 4 обеспечивает обмен сообщениями по сети передачи информации (TCP/IP, XML) с сервером ЕДДС 14, ведет базу данных ДДС 5.
Сервер сопряжения 3 может при необходимости вырабатывать управляющие команды, которые подаются на исполнительные устройства 8 (клапаны, задвижки, электроприводы, насосы и т.д.). Текущие сигналы, о состоянии инженерных систем объекта, сообщения оповещения от ЕДДС отображаются на мониторе рабочей станции ДДС 2. Информация о сигналах, состоянии инженерных систем, конструкций объекта поступает на сервер ЕДДС 14 по каналам связи 19.
Поступившая информация помещается в базу данных ЕДДС 15, обрабатывается с использованием базы знаний 13 и система принятия решений реализует принятый алгоритм реагирования на событие на том или ином объекте.
Текущее состояние, сигналы инженерных систем объектов отображаются на мониторе рабочей станции ЕДДС 12 и на электронной панели 16. По каналам связи 20 информация поступает во взаимодействующие органы управления.
Таким образом, заявляемое техническое решение промышленно применимо, а заявленная совокупность отличительных признаков обладает новой устойчивой взаимосвязью функциональных блоков, что позволяет решить заявленную техническую задачу с заявленным техническим результатом.