Системы управления зданием BMS (Building Management System): принципы работы, примеры и сравнение систем, функционал, порядок внедрения

Мы привыкли жить комфортно. В наших домах есть отопление, водоснабжение, освещение, кондиционирование и вентиляция, энергоснабжение.

Инженерные системы здания устроены сложно. Необходимо тщательно следить за их слаженной и бесперебойной работой, только тогда здание (жилое или нежилое) можно будет эксплуатировать. Системы управления зданием (BMS) способны автоматически контролировать работу всех инженерных систем, а также вовремя устранять неполадки.

Что такое BMS

Building Management System (BMS) — это программа, которая автоматически управляет работой инженерных систем здания, контролируя все процессы.

Результаты и показатели отображаются в едином общем интерфейсе программы. Система повышает энергоэффективность здания, усиливает безопасность, улучшает комфорт.

Благодаря BMS снижаются операционные расходы здания: электроэнергия, тепло и вода тратятся экономно, вовремя прочищаются засоры в вентиляции.

Появление первых BMS

Системы управления зданием впервые появились в середине XX века. Они работали в полуавтоматическом режиме: специальному сотруднику приходилось следить за всеми процессами. Функции не могли работать слаженно, потому что не были объединены в целостную систему.

В 1970-х годах ученые разработали первые компоненты для автоматической системы управления зданием, а также составили ее стандарты. После длительных экспериментов был создан стандарт X10, который стал прообразом всех будущих Building Management System. Стандарт X10 впервые установил единые требования к процессам управления инженерными системами в доме.

К концу XX века появились централизованные BMS, работающие благодаря сложным компьютерным технологиям. Эти системы управляли электрическим и механическим оборудованием здания. Все процессы были интегрированы в единую систему, поэтому работали слаженно.

К началу XXI века системы управления зданием «научились» контролировать работу систем электроснабжения, отопления, освещения, HVAC (вентиляции и кондиционирования) и безопасности. Процессы управления были интегрированы в единую комплексную программу BMS.

Четверть века спустя, уже в наши дни, комплексные интеллектуальные системы BMS работают с помощью передовых технологий. Они интегрированы с возобновляемыми источниками энергии. Современные BMS оснащены множеством датчиков, контролирующих абсолютно все процессы, происходящие в здании. В BMS активно применяется искусственный интеллект. Помимо контроля за состоянием дома, современные BMS способны оптимизировать расход ресурсов, энергопотребление, а также создавать уютную среду для жильцов дома.

Расшифровка Системы управления зданием

Building Management System — это автоматическая компьютерная программа, которая следит за работой инженерного оборудования и IT-систем здания, управляет процессами, оптимизирует их работу.

BMS применяется для решения многих задач:

1. Оптимизация потребления энергетических ресурсов: воды, электричества, тепла. Это позволяет значительно уменьшить траты.
2. Защита безопасности здания и его жителей.
3. Мониторинг состояния инженерных систем. Датчики следят за процессами и, заметив неполадки, немедленно отправляют сигнал.
4. Регуляция среды внутри здания. Улучшение комфорта.
5. Управление работой всех систем и оборудования.
6. Сбор данных, обработка и аналитика.

Building Management System позволяет уменьшить количество аварийных ситуаций, свести риски к минимуму. Благодаря BMS последствия коммунальных аварий становятся менее катастрофическими, потому что их удается устранять быстро и эффективно. BMS помогает диспетчерам ЖКХ, упрощает их работу. Программа берет на себя рутинные задания, позволяет диспетчерам и обслуживающему персоналу сосредоточиться на решении сложных задач.

Что означает управление зданием

Чтобы понять принцип работы Building Management System, необходимо знать, что такое «управление зданием». Это комплекс мероприятий, позволяющих поддерживать дом в лучшем состоянии. К управлению зданием относятся такие виды работ:

• техническое обслуживание систем электроснабжения, вентиляции, водоснабжения, отопления, кондиционирования, пожарной сигнализации, лифтов;
• поддержание удобного микроклимата в доме;
• обеспечение непрерывной и безопасной эксплуатации дома;
• прочистка засоров, уборка;
• охрана;
• общение с арендаторами;
• благоустройство территории;
• улучшение энергоэффективности;
• снижение выбросов отходов, углекислого газа, грязной воды;
• уменьшение затрат (как денежных, так и ресурсных);
• финансовые вопросы (планирование, рентабельность и др.).

Управление зданием сохраняет функциональность дома, удобную жизнь его обитателей. Для этого часто используются автоматизированные и интеллектуальные системы.

Building Management System позволяет успешно управлять как жилыми, так и коммерческими зданиями. Она поддерживает качественную работу многоквартирных домов, офисов, торговых центров.

Методика и принципы работы

Building Management System — это автоматический «диспетчер», который следит за состоянием и функционированием инженерных коммуникаций здания.

BMS собирает информацию со всех датчиков, затем компьютер анализирует эти сведения, а после этого выдает команды оптимизировать работу тех или иных систем.

Важно понимать, как работает BMS:

1. Сбор информации. На каждую инженерную систему установлены датчики BMS. Эти датчики фиксируют все процессы, собирают сведения о работе и состоянии каждой из инженерных систем.
2. Обработка данных. Информация со всех датчиков поступает в центральный компьютер.
3. Анализ сведений. Компьютер работает в соответствии с заданными алгоритмами, которые подсказывают, что делать в том или ином случае. С помощью этих алгоритмов «мозг системы» изучает, сопоставляет и анализирует полученную информацию. Компьютер «понимает», правильно ли работает инженерное оборудование. При возникновении проблем и непредвиденных ситуаций компьютер принимает решения, позволяющие улучшить работу инженерного оборудования.
4. Команды от «мозгового центра». Управление. Компьютер дает команды исполнительным устройствам, входящим в систему BMS.
5. Мониторинг, отправление сигналов о неполадках. Программа BMS в режиме реального времени мониторит состояние инженерного оборудования. В BMS установлена сигнализация, поэтому операторы, работающие с системой управления зданием, мгновенно получают сигналы о возникновении нештатных ситуаций.
6. Интеграция подсистем в единое целое. Пожарная сигнализация, водоснабжение, электроснабжение, отопление, видеонаблюдение, HVAC, контроль доступа внутрь здания и другие подсистемы интегрированы в общую BMS. Это позволяет вести комплексный контроль за всеми процессами.

Работа центрального компьютера схожа с работой головного мозга человека. Через нейроны мозг получает сигналы от внешних раздражителей, затем дает команду, помогающую избавиться от неприятных раздражителей (например, убрать руку от горячего предмета).

Building Management System выполняет множество важных функций:

• поддерживает комфортную температуру и влажность воздуха в помещениях;
• обеспечивает бесперебойную подачу электропитания, оптимизирует траты электроэнергии;
• зажигает свет, когда в доме есть люди, и гасит его, когда все уходят;
• управляет светом в соответствии со временем суток: вечером и ночью включает освещение, утром и днем — отключает;
• ведет видеонаблюдение;
• оповещает о чрезвычайных ситуациях (пожарах, потопах и др.);
• контролирует доступ в дом посторонним людям;
• управляет подачей воды и газа, следит за утечками и оповещает о них.

Building Management System снижает энергетические расходы, повышает степень безопасности, улучшает комфорт, контролирует процессы.

Примеры из практики

Рассмотрим, как работает BMS на практике.

Например, в жилом многоквартирном доме возник пожар. Очаг возгорания — в одной из квартир. Датчики фиксируют возгорание и задымление, срочно отправляют сигнал в центральный компьютер. BMS включает пожарную сигнализацию, чтобы предупредить жителей об опасности. Экстренные службы получают вызов, затем приезжает пожарная машина и спасатели.

Другой пример. BMS мониторит и анализирует состояние отопительных труб. Система может спрогнозировать вероятность гидроудара и последующего прорыва трубы. Она подает сигнал диспетчеру, и специалисты срочно приезжают на место, чтобы заменить трубу и предотвратить аварию.

Российские системы для управления зданием

Отечественные компании создают много новых BMS в последние годы. Эти программы постоянно обновляются и улучшаются. Рассмотрим 7 качественных решений, созданных российскими специалистами.

SmartUnity

Платформа SmartUnity представляет собой интеграционную IoT-площадку для управления зданием. Ее создали совместно две крупные компании — АО «НПП «Радар ммс» и INTELVISION. SmartUnity — это одиночное программное решение, содержащее в себе несколько модулей.

SmartUnity разработан в помощь девелоперам, сервисным и управляющим компаниям, а также простым жителям многоквартирных домов.

Преимущества:

• возможность управлять портфолио объектов и недвижимостью;
• автоматизация процессов управления инженерными системами;
• контроль за энергоэффективностью инженерных коммуникаций;
• управление зданием на протяжении всего его жизненного цикла;
• сервис техподдержки;
• интеграция с ПО на программируемых логических контроллерах;
• нет необходимости создавать дополнительные программы;
• легкие настройки.

Недостатки:

• сложность внедрения;
• высокая стоимость.

Эксперты отмечают:

«Основная проблема действительно часто заключается в том, что пользователи не понимают, чего хотят от умного дома».

Отзывы и оценки не представлены.

Systeme Building Operation

Systeme Building Operation — одиночная программа, созданная компанией Systeme Electric. Эта автоматизированная система поддерживает Интернет вещей (IoT) и промышленный интернет (IIoT), что позволяет управлять всеми инженерными системами.

Systeme Building Operation могут использовать жители многоквартирных высоток, управляющие и сервисные компании, девелоперы.

Преимущества:

• многообразный функционал;
• широкая масштабируемость: можно управлять не только небольшими домами, но и крупными ЖК;
• создание отчетов и сценариев, которые позволят улучшить состояние дома;
• создание алгоритмов, подсказывающих, что делать при возникновении аварийных ситуаций;
• интеграция с охранно-пожарной сигнализацией, системами видеонаблюдения, управления лифтами, контроля доступа в дом, ERP и BI;
• быстрота внедрения;
• гибкость настроек, адаптируемость;
• возможность экономно расходовать энергетические ресурсы;
• для работы с ПО требуются лишь базовые знания, умения и навыки инженера, переобучение не нужно.

Недостатки:

• сложность подключения, настройки и интеграции;
• высокая цена.

Оценки и отзывы пользователей в открытом доступе не представлены, но высокое качество Systeme Building Operation отметило Минцифры: эта система внесена в реестр Российского ПО.

Xpert

Xpert — платформa, разработанная крупной IT-компанией ООО «СМИС Эксперт». Это интеграционное ПО, к которому можно подключить другие программы и сервисы.

Xpert предназначена для сотрудников управляющих компаний, инженеров, владельцев зданий, простых жильцов дома.

Преимущества:

• возможность объединять разрозненные системы, протоколы, устройства в единое целое;
• функционал, позволяющий в режиме реального времени контролировать здание, инженерное оборудование, окружающую среду, инфраструктуру;
• возможность создавать системы коммерческого учета воды, электроэнергии и других ресурсов прямо внутри ПО;
• контроль состояния зданий, коммуникаций, оборудования, сооружений;
• возможность подключать дополнительное оборудование, датчики, метеостанции, АЦП;
• отличная система сбора и анализа данных, а также создания отчетов и алгоритмов.

Недостатки:

• требуется квалифицированная подготовка сотрудников, придется пройти длительное обучение;
• сложность внедрения и настройки;
• трудоемкий процесс интеграции с другими системами;
• высокая стоимость внедрения.

Оценки и отзывы не представлены.

DigiBMS

Платформа цифрового здания DigiBMS позволяет создавать внутри себя индивидуальные системы управления любыми зданиями: жилыми, коммерческими, сельскохозяйственными, промышленными. Внутри этого одиночного решения можно создать целую экосистему.

Платформу DigiBMS создала отечественная компания «Интелвижен Групп» (INTELVISION). Эта платформа предназначена для владельцев зданий, помещений, хозяйственных объектов. Она принесет много пользы жильцам дома, управляющим компаниям, девелоперам.

Преимущества:

• обеспечение энергоэффективности и безопасности здания;
• автоматизация хода инженерных работ;
• учет и оптимизация ресурсов;
• управление всеми процессами — заявками, охраной, доступом, помещениями, парковкой;
• автоматическое оформление документов;
• возможность интеграции, кастомизации, масштабирования.

Недостатки:

• сотрудникам понадобится время на обучение работе с системой;
• трудоемкий и дорогостоящий процесс внедрения.

В открытом доступе не представлено пользовательских оценок и отзывов о работе с DigiBMS.

АСУЗ распределенных гражданских объектов ПК Sittelle

Sittelle — программный комплекс, позволяющий автоматически вести мониторинг состояния дома, контролировать инженерные системы, оповещать о поломках и направлять бригаду специалистов для ремонта. Разработчик — компания ООО «СМИС Эксперт». Это одиночное программное решение, которое можно масштабировать до полноценной экосистемы. Используется в работе диспетчеров и инженеров управляющих компаний.

Преимущества:

• разнообразный функционал;
• возможность создавать BIM-модели в 3D формате и цифровые двойники объектов;
• контроль за состоянием оборудования и инженерных систем осуществляется в автоматическом режиме;
• отличный уровень противопожарной охраны;
• интеграция со многими системами автоматизации;
• контроль за техобслуживанием и ремонтными работами;
• детальная аналитика;
• масштабируемость, адаптивность под индивидуальные нужды заказчиков.

Недостатки:

• высокие требования к квалификации сотрудников, поэтому потребуется обучение;
• дорогостоящее внедрение.

Пользовательские оценки и отзывы не представлены в открытом доступе, но эксперты высоко оценивают качество Sittelle.

Решения AWADA (системы управления зданием и освещением)

AWADA — система для мониторинга и управления зданием. Внутри нее удается построить уникальную экосистему для каждого здания индивидуально. Ее разработала компания «Авада Системс», входящая в состав холдинга «ГК Вартон».

AWADA предназначена для социальных, промышленных, сельскохозяйственных, коммерческих, офисных, административных, культурных зданий, но ее можно использовать для жилых многоквартирных домов.

Преимущества:

• управление не только зданием, но также внутренним и внешним освещением;
• большое количество разнотипных датчиков для контроля за всеми системами;
• качественная обработка данных, аналитика;
• техподдержка, сервисное обслуживание.

Недостатки:

• сложность настроек;
• необходимость обучать сотрудников;
• дороговизна эксплуатации.

Оценки и отзывы от пользователей в сети не представлены. Профессионалы высоко оценивают качество ПО.

Решения от CENTEC

Система CENTEC разработана одноименной IT-компанией, которая давно работает на рынке и зарекомендовала себя с лучшей стороны. CENTEC создала разветвленную экосистему, куда входят различные решения для автоматизированного управления зданием.

Продукция CENTEC универсальна. Подходит как для многоквартирных жилых домов, так и для коммерческих, административных, офисных, культурных, социальных, промышленных, сельскохозяйственных зданий.

Преимущества:

• полноценное управление зданием в автоматическом режиме;
• масштабируемость;
• широкий набор функций;
• возможность создавать отдельные системы безопасности, связи, дистанционного управления;
• автоматический комплексный мониторинг инженерных коммуникаций;
• возможность интегрировать другие системы;
• обеспечение энергоэффективности и безопасности здания.

Недостатки:

• необходимо научить сотрудников работать с ПО;
• внедрение ПО дорого стоит.

В интернете не представлены отзывы и оценки от пользователей. Профессионалы и эксперты считают решения от CENTEC одними из лучших.

Выполняемые функции

Building Management System выполняет множество функций и задач. Об этих функциях следует помнить при выборе подходящей системы для дома. У одних систем ограниченный функционал, зато другие предоставляют большие возможности за счет дополнительных опций.

Мониторинг и управление системами ОВК (отопление, вентиляция, кондиционирование)

Отопление, вентиляция, кондиционирование входят в единую систему, от которой зависит комфортный климат в помещениях. Система ОВК очищает воздух от грязи, нормализует влажность воздуха, его температуру и химический состав.

BMS собирает информацию со всех датчиков, установленных на системе ОВК, анализирует качество работы ОВК, регулирует работу оборудования. Например, если в комнатах слишком жарко, BMS может снизить температуру в системе отопления.

Контроль и учет энергопотребления

BMS постоянно улучшает работу оборудования, связанного с отоплением и электроснабжением. Благодаря этому удается сократить потребление энергетических ресурсов. BMS постоянно ведет учет данных и контролирует все процессы.

Мониторинг и диспетчеризация инженерных систем

BMS ведет непрерывное наблюдение за состоянием и работой всех инженерных систем. Это позволяет оперативно ликвидировать последствия коммунальных аварий или предотвращать их.

Управление системами безопасности и доступа

BMS контролирует системы пожарной безопасности, доступа в здание, видеонаблюдения, охраны. Внутри BMS все эти системы интегрированы в единую.

Внедрение

Прежде чем внедрять Building Management System, необходимо изучить особенности каждого ПО и проверить качество собственной инфраструктуры. Внедрение потребует много времени и средств, но затраты быстро окупятся.

Анализ текущего состояния объекта и постановка целей проекта

Прежде всего необходимо проверить состояние оборудования, выявить неполадки и слабые места. Важно определить цель: зачем нужна BMS, какие задачи решит, какие потребности удовлетворит.

Проектирование и разработка технической документации

Нужно составить проект, выбрать подходящую BMS и подготовить инфраструктуру. Проектирование займет много времени и потребует значительных усилий. От этого зависит дальнейшее качество работы системы.

Установка оборудования и настройка программного обеспечения

После подготовительных работ нужно установить все датчики, контроллеры, процессор, центральный сервер. Если оборудование устарело, его следует заменить. После этого надо установить и настроить BMS. На завершающем этапе работы нужно интегрировать BMS с другими системами.

Тестирование и ввод системы в эксплуатацию

Когда система будет установлена и интегрирована, можно ее активировать. Сначала лучше выполнить пробный запуск (в пределах одного помещения или одной системы). Если он пройдет успешно, можно вводить BMS в эксплуатацию.

Обучение персонала и сопровождение эксплуатации

Важно обучить сотрудников работать с BMS. Им придется посетить много практических занятий. Также следует уделить внимание эксплуатации самой BMS. Как правило, большинство разработчиков оказывают сервисные услуги по техобслуживанию своих BMS.

Тенденции на рынке

В последние годы разработчики постоянно создают новые Building Management System и обновляют уже существующие. В этой индустрии наметилось несколько актуальных тенденций.

Интеграция с искусственным интеллектом и машинным обучением

Новейшие BMS работают на базе ИИ, а также технологий машинного обучения. Нейросети анализируют данные, полученные с датчиков, а затем делают прогнозы о вероятном возникновении неисправностей, подсказывают, как их устранить или предотвратить. Это улучшает работу инженерных систем, сокращает расходы на техобслуживание.

Увеличение роли облачных технологий и удаленного мониторинга

BMS предоставляют возможность удаленно мониторить состояние инженерных систем. Это удается благодаря подключению датчиков, собирающих данные и отправляющих их в компьютер. Облачные технологии позволяют программе работать с большими объемами информации. Каждая современная BMS использует облачные технологии.

Повышение уровня кибербезопасности и защиты данных

Разработчики BMS уделяют много внимания надежности защиты данных и безопасности. Для этого применяются различные протоколы и технологии, в том числе облачные.

Расширение возможностей аналитики больших данных (Big Data)

Новые BMS способны сохранять и обрабатывать огромные массивы данных. Для этого используются облачные технологии, датчики, Интернет вещей (IoT), а также системы управления базами данных, распределенные сервисы, особые алгоритмы.

Развитие концепции устойчивого строительства и экологичности

В основе современных BMS лежит концепция, согласно которой здания должны сократить до минимума негативное влияние на экологию и окружающую среду. Для этого уменьшают энергопотребление, сокращают количество мусора, используют перерабатываемые и возобновляемые ресурсы. Все эти процессы контролируются благодаря BMS.

Системы управления зданием BMS: подводим итоги

BMS способствуют качественной, бесперебойной, безопасной работе всех инженерных систем здания, повышают его энергоэффективность.

Это безопасное, комфортное, экологичное решение для современного города. Все процессы контролируются автоматически. Благодаря BMS здание способно прослужить дольше, чем планировалось при строительстве.