Жилище современного человека нашпиговано электроникой. И ее количество переходит в качество. Такие понятия, как "интеллектуальное жилище", Smart House, "умный дом" из сферы фантастики плавно перекочевали в лексикон строительных и риэлтерских компаний. Правда, они не стали от этого более ясными. 

В хрестоматийном рассказе американского писателя Рэя Брэдбери "Будет ласковый дождь" описывается полностью автоматизированный дом, который продолжает заботиться о хозяевах даже после их гибели в атомной войне. Что ж, делать свое жилище все более разумным - традиционное занятие человечества, и фантасты довольно плодотворно поработали над темой "умного жилища". Апофеозом, наверное, можно считать описанную Станиславом Лемом в романе "Осмотр на месте" этикосферу - одухотворенную с помощью специальных микроэлементов среду обитания, которая берет на себя все заботы о жителях, вплоть до обеспечения их практического бессмертия.

 

 

Кое-что сегодня уже стало былью. Достаточно взять в руки любое рекламное издание по рынку недвижимости или зайти на сайт солидной строительной компании, как вам тут же предложат жилье со встроенной системой управления бытовой техникой, в том числе санитарной. Вам пообещают снять все заботы о режиме освещения в помещениях, не говоря уже о подключении к единой системе информационных и развлекательных комплексов, устройств кондиционирования воздуха и охранной сигнализации. Вас обнадежат, что управлять своим жилищем и наблюдать за ним вы сможете из любого места- по мобильной связи или через интернет. Словом, вам предложат современную комфортабельную крепость. И если во времена не столь отдаленные для комфорта хватало теплого туалета, водопровода и электричества, то сейчас без домового-компьютера уже не обойтись.

Функциональный ансамбль

Однако основные направления интеллектуализации жилища не сводятся только к набору пусть впечатляющих, но частных технологий и решений. Здесь требуется функциональный подход. В самом деле, вопрос наличия у дома крыши становится несущественным, если у жильца появляетсявозможность управлять взаимодействием с внешней средой: не пропускать дождь в спальню, но позволить ему пролиться над цветочными горшками, не отдавать тепло, когда снаружи холодно, и не пропускать солнечные лучи, когда хочется прохлады.

 

Еще в 1970-х годах американец Прайс продемонстрировал возможности информационных технологий в архитектуре в своем проекте "Генератор". Система состояла из базовых элементов и мобильного крана, перемещавшего их в соответствии с концепцией постоянной реорганизации пространства. Для обеспечения функционирования системы была создана компьютерная программа и встроены электронные приспособления во все базовые элементы.

Причем программа демонстрировала способность саморазвития без участия человека - она могла самообучаться. "Генератор" вызвал бурные дебаты в архитектурных кругах и был назван "первым интеллектуальным сооружением в мире".

Более захватывающие перспективы открывает использование новых материалов. Например, некоторые сплавы обладают эффектом "памяти", который уже давно используется в космонавтике. Выведенный на орбиту компактный "моток" под действием нагревающего его тока "вспоминает" свою исходную форму и становится антенной или иной конструкцией без утомительной сборки. Сплавы с "памятью" используются при создании блоков, в которых они играют роль "мышц", способных, сокращаясь, менять конфигурацию всего сооружения.

Еще одна область поисков - органические материалы, способные к росту, эволюции и самовосстановлению при повреждениях; пьезоэлектрики, способные вызывать трансформации, откликаться на изменения температуры или прикосновения; "умные" растворы, реагирующие на магнитные и электрические поля изменением своих механических и оптических свойств, и т. п. Подобные материалы способны не только послушно следовать воле создателя, но и реагировать на различные внешние раздражители, оптимально взаимодействуя друг с другом.

Создание "умных материалов" и новых строительных технологий - одно из направлений развития концепции "умного дома". На подходе новые материалы, обладающие удивительными свойствами, которые позволят осуществить самые смелые мечты наиболее дальновидных архитекторов и инженеров. А производители электроники активно работают над повышением "разумности" отдельных домашних устройств и объединением всех компонент дома в единый управляемый и настраиваемый ансамбль.

Цивилизованный быт

В настоящее время общепринятой считается точка зрения, что само по себе изобилие "умных" элементов (будь то сенсор, подающий команду на открытие дверей, программируемая стиральная машина или холодильник, подбирающий в интернет-магазине недостающие продукты) не образует "умного дома".

Основными признаками интеллектуального здания считаются интегрированность и возможность централизованного управления всеми подсистемами и службами, умение всех систем взаимодействовать друг с другом, а также способность системы обрабатывать цепочки событий не только по команде оператора, но и на основе автоматического анализа ситуаций и самообучения.

Представим себе семью среднего уровня доходов. С утра все расходятся по своим делам: взрослые - на работу, дети - в школу. У каждого свой электронный ключ для доступа в здание. Перед уходом хозяйка кладет пищу в микроволновку, программируя ее на разогрев. Тот, кто уходит последним, переводит дом в режим ожидания: выключается освещение, снижается температура в комнатах, отключаются электрические розетки, активируются система противопожарной безопасности, охранная сигнализация, внутренняя видеозапись, работающая от датчиков движения.

Днем дом потребляет минимум электроэнергии, но непрерывно следит за обстановкой внутри и снаружи. Если кто-то разобьет окно или раздастся слишком громкий звук во дворе, включаются видеозапись, сигнал тревоги, автомат звонит в местную полицию и сообщает о происшествии, извещаются все члены семьи. Но обычно день проходит спокойно. Ближе к вечеру система отопления переходит в основной режим и нагревает дом до установленной температуры. Ребенок вернулся из школы и пытается посмотреть телевизор или послушать музыку. Но у него нет прав доступа к аппаратуре: родители считают, что сначала уроки, а потом развлечения. Приходится делать уроки (или учиться взламывать домашние системы управления).

Хозяйка освободилась сегодня пораньше и решила изменить программу микроволновки. Со своего рабочего места она соединяется через интернет с домашним центром управления и вносит необходимые изменения. Глава семейства подъезжает к дому - автоматика опознает машину и открывает ворота. Свет в гараже включается от датчиков движения и выключается, как только водитель покидает гараж.

Компьютер запоминает музыкальные предпочтения каждого члена семьи и способен отобрать из имеющихся дисков те, которые соответствуют их музыкальным вкусам. Хорошо бы проверить электронную почту: вдруг пришло что-то важное? Для этого необязательно включать персональный компьютер - его вообще в доме нет. Содержимое почтового ящика продиктует холодильник.

Семья уезжает на отдых, и здание переводится в режим имитации присутствия, чтобы создавалось впечатление, будто в доме кто-то есть. По определенной программе включается и выключается освещение в комнатах, динамики имитируют звуки деятельности. Даже отключение электроэнергии не прекратит деятельность "умного дома": в подвале установлены батарея аккумуляторов и резервный генератор с автоматическим запуском.

Эта история может показаться слегка фантастической, но на самом деле все это - реально существующие продукты, из которых интеграторы домашних систем готовы собирать практически любые конструкции.

Промышленный масштаб

Промышленный подход к интеллектуальному жилищу отличается от бытового. Крупные административные здания обычно уже на стадии проектирования снабжаются целым букетом различных инженерных систем: энергоснабжения, охраны и безопасности, телекоммуникаций. Поэтому совершенно естественной выглядит идея объединить разнообразные системы и службы в единый комплекс, которым можно было бы легко управлять, чтобы оперативно и с минимальными затратами изменять его параметры при изменении запросов пользователей.

Промышленный подход породили системные интеграторы - компании, которые начинали свою деятельность с создания вычислительных сетей различного масштаба. С развитием цифровых технологий передачи данных они включили в сферу своих интересов телефонию.

Апосле того как появилась концепция структурированных кабельных систем (СКС), предусматривающая построение единой кабельной системы всего здания еще на этапе его проектирования, стало понятно, что ограничиваться телефонами и компьютерами вовсе не обязательно.

Через витую пару и оптоволоконный кабель передается любой сигнал - было бы необходимое оборудование.

В частности, нет никаких препятствий для передачи видеосигнала, не говоря уже о всякой пожарной и охранной сигнализации. Поскольку кабели все равно где-то надо прокладывать, заодно можно прибрать к рукам и всю силовую электропроводку, создав единую систему гарантированного электроснабжения здания.

Системные интеграторы совместно с девелоперами начали предлагать строительство интеллектуальных домов и офисов. При этом прокладка кабельных каналов и кабелей, монтаж кроссовых устройств, пассивного и активного оборудования выполняется на этапе строительства. Клиент получает здание под ключ с разветвленной инфраструктурой: компьютерной и телефонной проводкой, подключением внешних коммуникаций, пожарной и охранной сигнализацией, службой контроля доступа в помещения, внутренним и наружным видеонаблюдением и т. д. Все работы выполняются с необходимым запасом, чтобы не возникало проблем, если в комнату подсадят еще одного сотрудника или установят новый сетевой принтер.

Первые попытки внедрения интегрированных систем выявили ряд проблем. Системы управления службами, построенные вокруг единого командного узла, обладали явно выраженными недостатками. Так, сбой центрального компьютера выводил из строя всю систему, а связь всех контрольных точек с центром требовала протяженных и дорогостоящих кабельных систем.

Отсюда естественным образом возникла идея децентрализации. Комплекс служб разделяется на подсистемы, работающие независимо, но общающиеся через центральную управляющую станцию. Но и тут не все шло гладко. Поскольку подсистемы были разных стандартов, сообщения центру они посылали на своем языке. Центр знал языки всех подсистем, но, опять же, сбой в его работе приводил к непреодолимой изолированности систем друг от друга.

Многие годы ушли на реализацию давно возникшей идеи стандартизации протоколов обмена данными между различными устройствами, относящимися к разным системам. В настоящее время на этом поле обозначились явные лидеры.

Широкое распространение в области систем управления зданиями получили стандарты BACnet, LonWorks, EIB.

BACnet (Building Automation Control Network - сетевой протокол для автоматизации зданий) был разработан американским обществом инженеров по отоплению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Стандарт EIB (European Installation Bus- европейская инсталляционная шина) предназначен для управления энергопотреблением, освещением, жалюзи, микроклиматом и для контроля доступа. В европейских странах все большее распространение в качестве основного сетевого стандарта получает LonWorks, разработанный в компании Echelon Corporation. Первоначально этот стандарт был разработан для HVAC - систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, но сейчас он используется и при построении комплексных систем (включая системы безопасности, учета энергоносителей, освещения и др.).
Дорогая игрушка или полезный инструмент?

Главная предпосылка внедрения в здание интеллекта- высокая плотность различных сервисов на квадратный метр площади здания. Речь идет не о количестве служб, а об интенсивности наполнения ими строения. Если, к примеру, охранная система ограничивается пятью камерами на периферии здания и датчиками сигнализации в дверях и окнах первого этажа, то такое здание нельзя назвать подходящим кандидатом на интеллектуализацию. Кроме того, службы и сервисы должны обеспечиваться подсистемами самого дома: если система отопления управляется только из районной котельной, а лифты - из местного РЭУ, то в определенном смысле зданию они не принадлежат.

Здание также должно быть спроектировано таким образом, чтобы все сервисы могли интегрироваться друг с другом с минимальными затратами ресурсов, а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Базовые принципы обслуживания масштабируемых структурированных систем обозначаются аббревиатурой MAC (Moves, Adds and Changes) - перемещения, добавления и изменения. "Интеллект" дома должен быть наращиваемым и гибким.

Разумеется, "разумность" здания должна отвечать задачам бизнеса - внедрение той или иной функциональности должно быть экономически оправданно. Например, в крупной гостинице системы экономии электроэнергии и тепла внедрять не имеет смысла, поскольку в ней всегда кто-то находится. Куда большее значение имеет внедрение развитых систем эвакуации людей в случае аварийных ситуаций. Поскольку инфраструктура гостиницы вряд ли будет подвергаться значительным изменениям на протяжении длительного времени, требования к удобству операций MAC могут быть снижены.

В офисном здании или больничном комплексе ситуация совсем иная. Таким образом, какие-то подсистемы в одном типе зданий могут оказаться "умнее", а другие - "глупее". При одинаковой функциональности затраты на централизованную систему управления зданием будут близки для строений различных масштабов. Можно считать, что удельная стоимость "квадратного метра интеллекта" находится в обратной зависимости от размеров проекта, в то время как стоимость управления зданием по старинке- в прямой.

Уровень интеллекта здания должен соответствовать ценности его содержания. 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 сведений открыто для всех служащих, то вкладывать большие средства именно в это направление нерационально.

Какие цели ставит перед собой заказчик, собираясь строить интеллектуальное здание? Во-первых, экономия средств при эксплуатации, которая достигается сокращением расходов на операции MAC и затрат на потребляемые зданием ресурсы, в первую очередь энергетические. Во-вторых, поддержание в помещениях комфортных параметров окружающей среды. Помимо контроля климата это означает оптимальную для взаимодействия сотрудников организацию рабочих мест, продуманную схему работы лифтов и т. п. В-третьих, готовность служб здания предотвращать возникновение экстремальных ситуаций, а при их наступлении - сокращать до минимума потери.

Интеллектуальное здание - это инвестиции на много лет вперед. Не следует забывать, что даже полностью готовый проект потребует не меньше года на внесение корректив в его конфигурацию. Год- срок не приблизительный, а вполне конкретный: это период полного цикла смены времен года и сезонных колебаний бизнеса, охватывающий все праздники, отпуска, периоды профилактики и ремонта в коммунальных службах. За год владелец накапливает всю необходимую для анализа функционирования здания статистику, на основе которой можно сделать последние обобщающие выводы и утвердить конфигурацию систем.

Постоянный поиск компромисса между уровнем интеллектуальности здания и ценой, которую за это нужно заплатить,- не только российская, но и общемировая тенденция.