Inteligentní řízení objektů – zabezpečení, provoz, efektivita
Obytné či kancelářské budovy, obchodní domy, průmyslové haly, sklady, všechny tyto objekty spojuje z hlediska užívání snaha zjednodušit a zefektivnit jejich provoz a samozřejmě nutnost zajistit i celkovou bezpečnost. K tomu přispívají stále větší měrou inteligentní řídicí a zabezpečovací systémy (EZS).
Doby, kdy na zabezpečení bydlení stačil kvalitní zámek a k hlídání objektů pes či ostraha, jsou dávno pryč, se vzrůstajícím vybavením našich domovů i kanceláří technikou se také snažíme o její vyšší využití. Kromě práce či zábavy nám tedy stále častěji slouží i ke zvýšení komfortu naší každodennosti jak v zaměstnání, tak doma – obecně k „inteligentnímu řízení objektů”.
Systémy inteligentních domácností nám umožňují nejen sledovat a ovládat na dálku chod celého domu, ale také se samy hlídají a v závislosti na nastavení nejrůznějších funkcí vykonávají zadané pokyny s železnou pravidelností až do jejich obměny. Pojem „inteligentní dům” také předpokládá možnost využití pouze odpovídajících, v daném objektu využitelných funkcí z celého systému. V současnosti by navíc měly kromě zvýšení uživatelského komfortu a EZS objektu splňovat i ekologické a úsporné energetické požadavky uživatelů a aktivně zajišťovat vyšší hospodárnost provozu budov.
Zabezpečení budov je nejpropracovanější
Co bylo dříve řešeno výhradně konstrukcí či použitými materiály – tedy například pevnost a nedostupnost objektu – je dnes nahrazeno elektronikou – pokud jde o zabezpečení budov, je možné použít lehké materiály a problémem nejsou ani velké prosklené plochy, neboť dům je hlídán venku i uvnitř jako celek elektronicky.
Dalším podobným případem je větrání a chlazení budov – velká okna, prosklené fasády a podobně se zejména v létě v horkých dnech přehřívají, dnes je možné tento nedostatek vyřešit mechanickým chlazením či tzv. aktivními fasádami, které samostatně regulují množství světla a tepla, samy se odvětrávají a podobně.
Základním požadavkem na celý systém inteligentního ovládání domu je kromě kvality a spolehlivosti samozřejmě i pokud možno jednoduchá instalace, snadné ovládání, dostatečná kapacita možnosti napojení ovládaných subjektů a variabilita, možnost dodatečného rozšíření sestavy a bezproblémová opravitelnost. Způsob provozu je dán možností řízení a regulace, a to nejen regulace celkové, ale i dílčí, vztahující se k jednotlivým systémům – zabezpečení, vytápění a chlazení, větrání, ovládání světel, stínění, elektroniky a podobně.
Pokud jde o zabezpečení objektu, zabývali jsme se tímto tématem již v článku Elektronické zabezpečení objektů, kde je celkem podrobně popsán způsob instalace a možnosti systémů s pevným či bezdrátovým napojením. Vývoj ovšem pokročil, takže dnes jsou systémy s pevným připojením na ústupu a pro snadnost instalace a komfort a širší možnosti užívání jsou upřednostňovány systémy bezdrátové. Ty nevyžadují instalaci komplikovaných kabelových rozvodů, pro přenos povelů využívají radiový signál na frekvenci 868 MHz, určené pouze pro automatizaci budov.
Pokud jde o technologii, základem každého zabezpečovacího systému je ústředna, na niž jsou napojeny všechny instalované snímače, čidla a ovládací zařízení. Po vyhodnocení všech vstupů rozhoduje o dalším postupu. Například v zimě při otevření okna zaznamená tuto skutečnost a nezaktivuje vytápění ihned, ale až po určité době, protože „ví”, že se větrá. Pokud systém zaznamená ohrožení objektu z hlediska bezpečnosti, uvědomí majitele pomocí pevné linky, případně mobilního telefonu.
Systém tvoří senzory a aktory, přičemž senzory (vypínače, termostaty, detektory pohybu, okenní kontakty a další bezdrátová čidla) lze instalovat kdekoliv, případně mohou být i přenosné jako dálkové ovladače. Aktory bývají umístěny v instalačních krabicích nebo v blízkosti spotřebičů, případně - pokud kryty spotřebičů nejsou kovové, mohou být instalovány přímo v nich. Senzory reagují na změny v systému a vysílají povely, aktory zajišťují vykonání dané operace jako důsledek změny v systému.
„Propojení bezpečnostních funkcí inteligentního domu se standardním zabezpečovacím systémem může fungovat ve třech modelech,” říká Ing. Jaromír Pávek, produktový manager firmy Eaton. „První umožňuje propojení dvou systémů různých firem, které si vyměňují data na základě společného komunikačního protokolu, tyto systémy jsou propracované a díky své specializaci také velmi kvalitní a spolehlivé. Druhá možnost komunikace dvou nekompatibilních systémů je prostřednictvím binárních vstupů a výstupů – zpravidla s beznapěťovým kontaktem, přičemž na výstup standardní ústředny se připojí bezdrátový prvek a ten aktivuje přednastavené funkce při poplachu – vytáhne rolety, rozsvítí světla v celém domě a odešle alarmové hlášení určeným způsobem. Třetí formou může být například naše řídící jednotka Room Manager, vhodná především pro panelové byty a privátní domy, která v sobě integruje obě funkce – inteligentní a bezpečnostní. V tomto případě se při instalaci nemusí kombinovat dva různé systémy. Tato jednotka s bezdrátovou komunikací má poměrně malý počet zón, deset bezpečnostních vstupů a dalších pět pro kouř a zaplavení, přesto bohatě stačí pro zabezpečení nejběžnějších objektů.”
V oblasti zabezpečení patří mezi hlavní služby monitorování vstupu osob do objektu a jejich pohyb v interiéru i v exteriéru (zde dochází k velmi rychlému rozvoji, dnes je tedy možné k běžné technické identifikaci připojit také rozpoznání na základě otisku prstů, analýzy oka či slin), hlídání okenních kontaktů a hlášení nedovoleného otevření oken či dveří, dále požární ochrana a monitoring zaplavení a poruch technických systémů v objektu a ochrana proti jejich následkům. Do inteligentního systému elektroinstalace je možné začlenit elektricky ovládané ventily – při požáru pak lze automaticky vypnout hlavní přívod elektrické energie, plynu a vody, případně dovybavit dům i senzorem zaplavení pro pračky nebo senzorem kvality vzduchu pro spouštění odvětrávání či výměnu vzduchu v obytném prostoru.
Nejen bezpečnost, ale i provozní komfort a úspory
Jestliže dnes uvažujeme o pořízení některého ze systémů „inteligentního domu”, obvykle nám již nestačí jen zabezpečení objektu a osob, co dalšího tedy nabízí? Výběr záleží především na potřebách a požadavcích zákazníka. Systém jedné firmy je komfortní, ale je třeba počítat s tím, že obvykle nemusí disponovat všemi funkcemi, tedy má například komplexní EZS, ale již nepodporuje všechny funkce inteligentního domu. A opačně, v systémech firmy, jejíž dominantní činností jsou funkce inteligentního domu, mohou chybět některé funkce zabezpečení. Je tedy nutné dobře vybírat a vše konzultovat s odbornou firmou.
Důležitou oblastí služeb inteligentní domácnosti je komfort užívání a obsluhy objektu. S touto oblastí souvisí i dnes již běžné nastavení uživatelského profilu – při odchodu dojde jeho nastavením k vypnutí světel, spotřebičů, zavření oken či utlumení vytápění a podobně podle požadavků zákazníka, přičemž profilů může být několik pro různé obyvatele domu. Mezi další služby patří komfort – tedy služby individuálně nastavené uživatelem. Sem patří chlazení, větrání, vytápění, ovládání osvětlení, oken, dveří a podobně, takže lze třeba nastavit tzv. ranní režim – postupně se rozsvítí světla v ložnici, v koupelně, na chodbě, v kuchyni se zapne rychlovarná konvice a podobně. Patří sem ale i monitorování objektu a jeho funkcí na dálku přes webové rozhraní, případně jeho dálkové ovládání.
Další, v současnosti stále důležitější službou je hospodaření s energiemi s minimalizací negativních dopadů na životní prostředí. Jde nejen o ochranu v případě havárií plynovodu, vodovodu, elektrické sítě a podobně, ale i o úspory. Inteligentní řízení se stará o úsporný chod, a také o koordinaci provozu různých energetických zařízení v objektu – tepelných čerpadel, solárních kolektorů, akumulace solární energie a naopak i možnosti a stupně chlazení, vše tak, aby se navzájem jejich využívání a činnost nepřekrývaly. Důležitá je tedy nejen flexibilita celého systému, ale také práce s meteorologickými daty a podobně.
Naprostou novinkou v integraci mezi řídicími systémy budov a IT vybavením, která má za cíl další energetické úspory, je komunikační brána firem Schneider Electric a Cisco, která propojuje architekturu řídicích systémů EcoStruxure (Schneider Electric) a technologii energetických úspor v IT produktech EnergyWise (Cisco). EcoStruxure umožňuje měřit a ovládat spotřebu energií v datových centrech, firmách, kancelářských budovách a energetické infrastruktuře, základem EnergyWise je inteligentní IP síť se switchi (spínači) a koncovými zařízeními, která monitorují, řídí, regulují a tím snižují spotřebu energie u zařízení, jako jsou IP telefony, bezdrátové AP a v dalších fázích též PC, kancelářská osvětlení, klimatizace či vytápění a další vybavení kancelářských budov. Při jeho propojení s přístupovým systémem zajistí během nepřítomnosti osob vypnutí uvedených spotřebičů a techniky.
Bezdrátové systémy pro malé i velké (budovy)
Aby byly všechny přístroje v systému funkční a spolehlivé, musí mít dostatečný dosah, konkrétně asi 100 metrů ve volném prostoru a 30 metrů v budově v přímé viditelnosti (reálně jde o prostup přes dvě stěny a jeden strop). Dosah je dán výkonem vysílače, který je však omezen normou.
Ale dnes existují už i systémy, využívající počítačové a mobilní sítě, díky nimž je možné propojit všechny prvky s využitím PC, tabletů či mobilních telefonů na velké vzdálenosti. Například bezdrátový RF systém xComfort společnosti Eaton lze díky tomu využívat kromě rodinných domů i v rozsáhlých komerčních i rezidenčních budovách, neboť komunikuje i po Ethernetu s využitím LAN nebo WiFi. Systém je vhodný pro bezdrátové ovládání osvětlení, řízení stínění, pro regulaci vytápění a chlazení, a důležitou funkcí je energy management – měření spotřeby elektrické energie, plynu a vody a její vyhodnocování.
Relativní novinkou je v této oblasti takzvaná zónová regulace vytápění – do centrální místnosti je nainstalována řídicí jednotka Room Manager a v dalších místnostech jsou bezdrátové prostorové termostaty pro vyhodnocení aktuální teploty. Radiátorové hlavice samostatně plynule reagují na teplotní změny, každá část domu je tak vytápěna v požadovaném čase a na nastavenou teplotu. Systém je možné nastavit na různé režimy podle požadavků uživatele.
