Aktuální vydání

celé číslo

07

2019

Řízení dopravy a budov

celé číslo

Vyšší odborná škola Salcburk představuje ukázkový projekt automatizace budov

Vyšší odborná škola Salcburk propojila zajímavé s užitečným: ve společném projektu studentů školy a partnerské firmy COPA-DATA se podařilo pomocí softwaru HMI/SCADA zenon na jedné straně vytvořit „chytřejší“ budovu školy, na druhé straně získat data pro výzkumný projekt Řídicí systém budovy jako projekt budoucnosti. 

Vyšší odborná škola Salcburk (Fachhochschule, FH Salzburg) vzdělává bakaláře a inženýry, profesionály v technických, sociálních a ekonomických oborech, medicíně, médiích a umění. Vyšší odborné školy v Rakousku spojují vzdělání na akademické úrovni s bohatou praxí. Vyšší odborná škola Salcburk byla založena v roce 1995, v současné době má 2 712 studentů a tři kampusy: Urstein u městečka Puch, Kuchl a SALK na Univerzitní klinice v Salcburku.

FH Salzburg spojuje dlouholeté partnerství se společností Copa-Data. V roce 2013 se objevily dva úkoly: správce kampusu Urstein chtěl doplnit stávající systém řízení technických zařízení budov a přizpůsobit jej svým přáním a současně vedení studijního oboru informační technologie a management systémů hledalo možnost generovat skutečná provozní data, s nimiž lze testovat algoritmy pro jejich analýzu a ukládání. Řešením bylo to, že studenti v jednom společném projektu rekonstruovali řídicí systém budov, implementovali interaktivní vizualizaci pro koncová mobilní zařízení a položili tak základ pro další vývoj k systému správy energií v souladu s normou ISO 50001. 

Základem je systematický přístup

Budovy kampusu Urstein FH Salzburg (obr. 1) mají více než sto místností pro technické vybavení, administrativu, výuku a výzkum. Ty se značně odlišují v poloze, velikosti i vybavení. Součástí kampusu jsou také dvě velká parkoviště a podzemní garáž. Desetitisíce senzorů a ovládacích prvků, rozmístěných po celém kampusu, již byly instalovány. Existující systém řízení budov část z nich už využíval, ale s jednou zřejmou nevýhodou. Christof Haslauer, jeden ze studentů, kteří se na projektu podíleli, vzpomíná: „Pojmenování proměnných bylo zvoleno velmi nešťastně a dodržovalo rozličná názvosloví. Proto nebylo možné zajistit spolehlivé přiřazení proměnných v námi plánovaném velkém systému.“

Projekt začal skutečnou sisyfovskou prací. Tým studentů musel všechny proměnné přejmenovat a definovat nové, jasné názvosloví, které bylo použitelné v celé budově. Jen tak mohlo být zajištěno, že při projektování aktuálně používaných 15 000 proměnných bude použita vždy ta správná. Bez této časově náročné přípravy by nebylo možné s jistotou napojit a ovládat konkrétní světelný spínač v konkrétní místnosti.

Dalším důležitým úkolem bylo vytvořit deníky místností. V praxi to znamená, že v novém systému řízení budov je každá místnost spojena se všemi relevantními daty, která zahrnují rozměry místnosti a geografickou orientaci, účel jejího využití a rovněž detaily technického vybavení, jež je v místnosti k dispozici. Pro správce budov to má dvě nesporné výhody. Na jedné straně může být jakákoliv místnost v řídicím systému budovy vizualizována a cíleně ovládána. K tomu byl použit především modul Plánování výroby a zařízení (PFS – Production and Facility Scheduler) systému zenon, který podle předem stanovených rozvrhů centrálně řídí spínání. Na druhé straně mají pracovníci správy budovy validní data, která je podporují při plánování akcí a alokování místností. 

Technika budov pod kontrolou – i z mobilních zařízení

Zenon byl v kampusu FH Salzburg implementován externí firmou jako software pro řízení a vizualizaci již při výstavbě. Nyní byl aktualizován na nejnovější verzi a projekt vizualizace byl kompletně přetvořen. Základním prvkem nové vizualizace je velká dotyková obrazovka, která poskytuje přehled o celé budově a umožňuje uživateli zobrazení až do úrovně detailů jednotlivých místností (obr. 2). Pevnou součástí projektu je mimo jiné také webový server Zenon Web Server Pro, který umožňuje decentralizovaný přístup k vizualizaci prostřednictvím webového prohlížeče. Prokurista a vedoucí oddělení infrastruktury FH Salzburg Hartwig Reiter podotýká: „Je zde zobrazeno a řízeno vnitřní i venkovní osvětlení, stejně jako stínicí technika a nouzová signalizace budovy celé školy. Modulem plánování výroby a zařízení řídíme automaticky všechny procesy s ohledem na jednotlivé akce.“ Nejen to, v přehledu správy budov jsou dostupná i parkovací místa. Každá parkovací oblast je vybavena indukční smyčkou, jež je systémem monitorována. V každém okamžiku je tedy možné identifikovat volné a obsazené parkovací zóny. Stejně tak lze jednoduše dotykem zobrazit v přehledném grafu vytíženost v čase (obr. 3).

Co se týče hardwaru, běží kompletní systém na serveru v rámci technického vybavení budov. Vedle zenon Runtime je implementován také zenon Web Server Pro. Mobilita je pro školu obzvláště důležitá, a proto bylo zřízeno připojení prostřednictvím VPN. Správci budovy tak mohou k systému přistupovat odkudkoliv v budově, ovládat jej a získat přehled, aniž by museli vyhledat konkrétní stacionární počítač. Přístup je možný také z domova. To dovoluje, např. ve svátek nebo o víkendu, velmi rychle a bez nutnosti dojet do budovy školy spustit požadovanou techniku nebo odstranit poruchu. 

Standardní software pro individuální výsledky

Nový systém řízení a vizualizace budovy byl vytvořen studenty běžným softwarem. Použit byl produkt zenon, především s moduly Listina alarmových hlášení (AML), Chronologická listina událostí (CEL) a Plánování výroby a zařízení (PFS), a dále zenon Web Server Pro. Pro ovládací menu byla vytvořena komponenta WPF (Windows Presentation Foundation) a pro evidenci rezervací a správu parkoviště byl implementován Microsoft SQL Server 2012.

Uživatelské rozhraní bylo vytvořeno standardními prvky systému zenon (obr. 4). Pro interaktivní menu, jehož prostřednictvím jsou vizualizovány a ovládány jednotlivé místnosti, byly použity prvky WPF (obr. 5). Napojení na techniku budovy je s použitím sběrnice KNX, parkoviště je dozorováno protokolem BACnet. Oba protokoly jsou integrovány v systému zenon jako standard, což znatelně usnadnilo projektování a zkrátilo dobu celé implementace. Samotná data bylo možné importovat do systému jednoduše několika kliknutími myší.

V dalším kroku je plánována implementace modulu zenon Zasílání zpráv. Toto rozšíření umožní zasílat jednotlivé alarmy odpovědným osobám v podobě SMS nebo zvukových zpráv. Poruchy tak mohou být vyřešeny a odstraněny mnohem rychleji. 

Systém správy hospodaření s energií a inteligentní budovy

Systém je již připraven pro další rozvoj. V hledáčku jsou především dva směry vývoje: zaprvé má být infrastruktura FH Salzburg ve střednědobém výhledu vybavena systémem správy hospodaření s energií podle ISO 50001. I toto rozšíření zenon podporuje již předem připravenými moduly. V dalším kroku bude tedy následovat instalace potřebných elektroměrů pro detailní řízení a analýzu provozu. Zadruhé je záměrem integrovat do vizualizace i ostatní již existující sběrnicové systémy.

V dalších společných projektech FH Salzburg a Copa-Data je v plánu vytvoření systémů pro chytré budovy a chytrá města. Bude např. možné simulovat zařízení a budovy, vytvářet ukázkové případy pro studie proveditelnosti a vyvinout scénáře pro implementaci ISO 50001. Na seznamu přání jsou také samoučící se budova i interpretace ručního ovládání a z něho odvozená pravidla. Tyto plány jsou skvěle podpořeny skutečnými daty, jež jsou v obrovském rozsahu již nyní sbírána základním systémem řízení budovy FH Salzburg.

Další vývoj řídicího systému budov kampusu Urstein Vyšší odborné školy v Salcburku nezůstává ale jen u projektu studentů ze studijního oboru informační technologie a management systémů. Pracovníci externí společnosti, která pečuje o technické vybavení budovy, byli zaškoleni na systém zenon a aktuální projekt. Tým je tak schopen v budoucnu sám přizpůsobovat projekt individuál­ním požadavkům. „Pro mne je tento projekt dobrým příkladem úspěšné spolupráce mezi odbornou školou, studenty a firemní sférou. Skutečná situace win-win-win, při níž všichni zúčastnění získávají zkušenosti a těží z dlouhodobě udržitelných výsledků,“ shrnuje Simon Kranzer, jenž má na starosti projekt a vědeckou spolupráci ve studijním oboru informační technologie a management systémů. 

(COPA-DATA GmbH)

Obr. 1. Kampus Vyšší odborné školy Salcburk v Ursteinu

Obr. 2. Vizualizace byla optimalizována pro obsluhu dotykem, a proto ji lze bez jakýchkoliv problémů provozovat na mobilních zařízeních

Obr 3. Grafické zobrazení vytíženosti parkovacích míst v čase

Obr. 4. Přehled všech místností v jednom patře – konkrétní stavy místností jsou znázorněny podbarvením

Obr. 5. Každá místnost může být detailně zobrazena a ovládána pomocí menu implementovaného prostřednictvím WPF

 

 Chytré budovy kampusu Urstein Vyšší odborné školy Salcburk:

  • všechny místnosti jsou zkatalogizovány a jednotlivě vizualizovány,
  • automatické spínání světel a stínění,
  • integrována nouzová signalizace,
  • sledování parkoviště,
  • téměř 15 000 proměnných,
  • naplánovaná implementace systému správy hospodaření s energií podle ISO 50001,
  • databáze pro vlastní studentské projekty.