Описание структурированной системы мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений (СМИС)

Понятие СМИС.
Цели создания и назначение СМИС

Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений – построенная на базе программно-технических средств система, предназначенная для осуществления на соответствующих категориях объектов автоматического мониторинга систем инженерно-технического обеспечения, состояния основания, строительных конструкций зданий и сооружений, технологических процессов, сооружений инженерной защиты и передачи в режиме реального времени информации об угрозе и возникновении чрезвычайных ситуаций, в т. ч. вызванных террористическими актами, по каналам связи в органы повседневного управления единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС), например, в единую дежурно-диспетчерскую службу (ЕДДС) города, района.

СМИС является автоматизированной системой, обеспечивающей автоматический мониторинг и предупреждение аварий, пожаров, ЧС независимо от службы эксплуатации объекта.

Объект оснащается СМИС с целью предотвращения и снижения потерь среди персонала объекта, сокращения возможного вреда здоровью людей, материального и экологического ущерба при возникновении чрезвычайных ситуаций (ЧС), пожаров, аварий путем повышения оперативности предупреждения и оповещения о возникновении таких ситуаций и использования возможностей их прогнозирования, предотвращения и локализации.

СМИС объекта предназначена для:

непрерывного автоматического мониторинга в режиме реального времени критически важных для безопасности персонала и окружающей среды параметров систем безопасности, связи, противопожарной защиты, инженерных систем жизнеобеспечения, включая изменение состояния инженерно-технических конструкций объекта;
информирования в режиме реального времени дежурного персонала объекта и персонала органа повседневного управления РСЧС (ЕДДС) о пожаре, террористических проявлениях, аварийном состоянии инженерных систем и конструкций, признаках их предаварийного состояния;
обеспечения дежурных служб объекта необходимой информацией для своевременного принятия эффективных мер управления системами безопасности, инженерными системами жизнеобеспечения, позволяющих: предупредить развитие пожара, аварийной (чрезвычайной ситуации); локализовать пожар, аварийную ситуацию; снизить людские и материальные потери в случае развития аварийной ситуации, пожара;
обеспечения через пункт управления ЕДДС соответствующих служб и подразделений (экстренного вызова, дежурно-диспетчерских, оперативно-дежурных, аварийно-спасательных) информацией, необходимой для проведения аварийно-спасательных работ и ликвидации последствий аварий, пожаров, чрезвычайных ситуаций;
обеспечения устойчивой связи между сотрудниками аварийно-спасательных, пожарно-спасательных подразделений и штабом в ходе ликвидации на объекте последствий аварий, пожаров, ЧС, в том числе вызванных террористическими актами.

Объекты, подлежащие оснащению СМИС

СМИС подлежит обязательной установке на потенциально опасных, особо опасных, технически сложных и уникальных объектах. Полный перечень объектов, оснащаемых СМИС, представлен в ГОСТ Р 22.1.12-2005 (в ред. Изменения № 1, утв. Приказом Росстандарта от 01.06.2011 № 110-ст).

Оснащение объектов СМИС должно осуществляться при проведении: строительства – для объектов капитального строительства; реконструкции, капитального ремонта – для объектов, находящихся в эксплуатации.

Структура СМИС

СМИС включает следующие подсистемы:

система сбора данных и передачи сообщений (ССП) – осуществляет сбор, обработку данных от подсистем СМИС, инженерных систем объекта (системы жизнеобеспечения, системы безопасности и связи, системы противопожарной защиты) и информирование дежурных служб объекта и ЕДДС о возможности возникновения и возникновении аварийных, чрезвычайных ситуаций, пожаров;
система связи и управления в кризисных ситуациях (СУКС) – обеспечивает связь и управление подразделениями ликвидации последствий аварий, ЧС, пожаров, в том числе вызванных террористическими актами, и включает: систему оперативной, чрезвычайной телефонной связи; систему оперативной радиосвязи городских служб безопасности и экстренных служб;
система мониторинга инженерных (несущих) конструкций, опасных природных процессов и явлений (СМИК) – осуществляет автоматический мониторинг в режиме реального времени изменения состояния оснований, строительных конструкций зданий и сооружений; сооружений инженерной защиты, зон схода селей, оползней, лавин в зоне строительства и эксплуатации объекта мониторинга с целью предупреждения чрезвычайных ситуаций.

Перечень систем объекта, подлежащих для передачи информации в СМИС

Согласно нормативной документации на разработку СМИС перечень систем, подлежащих для передачи информации в СМИС, должен включать в себя:

системы жизнеобеспечения:
система электроснабжения:
система общего электроснабжения;
система бесперебойного электроснабжения;
система гарантированного электроснабжения;
система электроосвещения:
система аварийного электроосвещения;
система водоснабжения:
система хозяйственно-питьевого водоснабжения;
противопожарный водопровод;
система водоотведения:
система дренажа;
система канализации;
система газоснабжения;
система вентиляции;
система теплоснабжения:
индивидуальный тепловой пункт;
система отопления;
система холодоснабжения;
система вертикального транспорта;
мониторинг температур;
комплекс систем безопасности и сети связи:
система охранно-тревожной сигнализации;
телевизионная система охранного наблюдения;
система контроля и управления доступом;
система автоматизации и диспетчеризации инженерных систем;
система телефонной связи;
система кабельного, эфирного и спутникового телевидения;
система сбора и обработки информации;
системы обнаружения повышенного уровня радиации, аварийных химически опасных веществ, биологически опасных веществ, значительной концентрации токсичных и взрывоопасных концентраций газовоздушных смесей (и др.);
системы противопожарной защиты:
система пожарной сигнализации;
система противодымной защиты;
система автоматического водяного пожаротушения;
система газового пожаротушения;
система оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре;
смежные системы.

Представленный перечень систем является обобщенным. Перечень контролируемых систем СМИС индивидуален для каждого объекта и зависит от характеристик объекта, наличия той или иной системы на объекте.

Требования к интерфейсам, протоколам сопряжения и формату передачи сообщений мониторинга от контролируемых систем в СМИС. Требования к каналу связи СМИС объекта с ЕДДС

В контролируемых системах должна быть предусмотрена возможность передачи данных (сообщений) в СМИС. Данные должны поступать в серверы сопряжения СМИС от контроллеров, серверов контролируемых систем по локальной сети (стек протоколов TCP/IP, интерфейс Ethernet).

Допускается передача данных мониторинга от контролируемых систем в СМИС следующими способами:

по открытым протоколам LonTalk, Modbus, BACnet и др.;
с помощью унифицированных аналоговых сигналов (0–20 мА, 4–20 мА, 0–10 В), сигналов типа «сухой контакт».

Для реализации передачи данных мониторинга в СМИС в проектах соответствующих систем должно быть предусмотрено наличие технических средств (датчиков, вторичных приборов, контроллеров и др.), обеспечивающих передачу информации в СМИС в соответствии с требованиями, приведенными выше.

В свою очередь в проектных решениях СМИС предусматривается возможность получения данных от контролируемых систем указанными выше способами.

Окончательный способ сопряжения СМИС с контролируемыми системами определяется в ходе согласования заданий на сопряжение организациями разработчиками СМИС и смежных систем.

К каналу связи объекта с ЕДДС предъявляются следующие требования:

пропускная способность не ниже 4 Мбит/с;
трафик – до 1000 сообщений в час;
прием/передача сообщений по сетям L2 IP/VPN.

При этом передача информации в ЕДДС может быть реализована посредством различных транспортных сетей: оптико-волоконная сеть, городская телефонная сеть, радиоканал.

Состав СМИС. Функции, выполняемые компонентами СМИС

Структура СМИС объекта включает персонал и программно-технический комплекс (ПТК), реализующие выполнение задач и функций, определенных в ГОСТ Р 22.1.12-2005.

Как правило, ПТК ССП СМИС включает:

сервер СМИС;
сервер сопряжения СМИС;
автоматизированное рабочее место (АРМ) СМИС;
оборудование автоматической передачи коротких сообщений (SMS);
локальная вычислительная сеть СМИС;
комплекс средств связи с ЕДДС;
программный комплекс сбора, обработки данных мониторинга, формирование и передачи информации.

В случае отсутствия возможности мониторинга через существующие аппаратно-программные средства объекта в ССП СМИС предусматриваются контроллеры, модули автоматики, датчики.

Сервер СМИС в режиме реального времени обеспечивает выполнение следующих функций:

обработка поступающих от сервера сопряжения СМИС XML-сообщений установленного формата и передача в ЕДДС;
архивирование, документирование и сохранение на жёстком диске (с использованием RAID массива для зеркального сохранения данных на нескольких жёстких дисках) полученных от сервера сопряжения XML сообщений;
отображение полученных сообщений на АРМ СМИС;
отображение на мониторе АРМ СМИС рекомендаций оператору при получении сообщений об инцидентах, авариях, пожаре.

Сервер сопряжения СМИС выполняет в автоматическом режиме реального времени следующие функции:

получение от сопрягаемых систем, подсистем СМИС критически важных сообщений и сигналов (об инциденте, аварии, пожаре, террористических проявлениях);
обработку полученных данных в соответствии с алгоритмами, формирование и передачу соответствующих XML-сообщений в сервер СМИС;
обработку и передачу полученной информации в виде SMS-сообщений абонентам – получателям тревожных сообщений на мобильные платформы (сотовые телефоны) через оборудование автоматической передачи SMS сообщений (GSM модем);
сопряжение с локальной вычислительной сетью, обеспечивающей информационный обмен с использованием протоколов TCP/IP, HTTP и информационный обмен XML сообщениям.

Оборудование автоматической передачи SMS сообщений реализует следующие функции:

передачу информации (формируемой сервером сопряжения СМИС) об инцидентах, авариях, пожаре в виде тревожных SMS-сообщений абонентам – получателям тревожных сообщений на мобильные платформы (сотовые телефоны);
обеспечение системной интеграции (управления) с сервером сопряжения СМИС по интерфейсу RS-232 (RS-485).

АРМ СМИС в режиме реального времени обеспечивает выполнение следующих функций:

отображение на мониторе полученных сообщений от сервера СМИС;
отображение на мониторе рекомендаций при получении сообщений об инцидентах, авариях, пожаре;
отображение на мониторе полученных от сервера СМИС контрольных и диагностических сообщений;
обеспечение формирования и передачи серверу СМИС ответных сообщений контроля дееспособности дежурного персонала объекта;
отображение на мониторе информации об объекте, информации о состоянии основного технологического оборудования и инженерных систем объекта.

Функции сетевого оборудования СМИС:

возможность построения распределённой локальной вычислительной сети свободной конфигурации;
обеспечение передачи информации между подсистемами СМИС по стеку протоколов TCP/IP.

ПТК СУКС включает оборудование, обеспечивающее связь и управление специальных формирований внутри объекта при ликвидации последствий аварий, ЧС. Система оперативной, чрезвычайной телефонной связи содержит: автономную АТС, программное обеспечение АТС, оборудование автономной проводной телефонной связи.

Система оперативной радиосвязи городских служб безопасности и экстренных служб содержит: программируемые ретрансляторы радиосвязи, антенно-фидерные устройства, аппаратно-программный комплекс программирования.

ПТК СМИК включает оборудование мониторинга изменения состояния оснований, строительных конструкций зданий и сооружений, сооружений инженерной защиты:

сервер СМИК;
АРМ СМИК;
локальные серверы и контроллеры СМИК;
датчики контроля изменения состояния оснований, строительных конструкций зданий и сооружений, сооружений инженерной защиты, а также участков возможных сходов селей, оползней, лавин;
сетевое оборудование.

Сервер СМИК в режиме реального времени выполняет следующие функции:

прием данных от локальных серверов СМИК об изменении параметров состояния инженерных (несущих) конструкций объекта, о нарушении работоспособности оборудования СМИК;
обработку данных и формирование баз данных измерений;
формирование сообщений серверу сопряжения СМИС по данным от локальных серверов СМИК.

АРМ СМИК отображает:

оборудование СМИК на 3D-моделях объекта с указанием его состояния (работоспособно или нет);
датчики, зарегистрировавшие критическое изменение параметров инженерных (несущих) конструкций объекта;
текущие значения измеряемых датчиками СМИК параметров;
диаграммы изменения во времени параметров, измеряемых датчиками.

Программно-технические средства СМИС должны быть сертифицированы в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Помимо этого программно-технические средства СМИС объекта должны иметь подтверждение соответствия техническим требованиям сопряжения с автоматизированными системами органов повседневного управления РСЧС.

Все электроприемники СМИС должны быть отнесены к особой группе первой категории в соответствии с классификацией ПУЭ. Первую категорию обеспечивают разработчики электротехнического раздела объекта, а требования по особой группе выполняется применением источников бесперебойного питания, предусматриваемых в СМИС.

Для функционирования СМИС при эксплуатации объекта необходим оперативный обслуживающий персонал.

Оперативный персонал СМИС выполняет следующие функции:

реагирование в соответствии с регламентом действий на отображаемые на АРМ СМИС и АРМ СМИК сообщения: об угрозе аварий, пожара, ЧС; об опасном изменении состояния инженерных (несущих) конструкций объекта;
сбор данных об угрозах ЧС техногенного характера по автоматически отображаемым на АРМ СМИС, АРМ СМИК сообщениям;
контроль обстановки и информирование должностных лиц объекта, ЕДДС о развитии предаварийной, аварийной, чрезвычайной ситуации, пожаре, о террористических проявлениях;
включение и обеспечение функционирования СУКС в режиме обслуживания служб, формирований, специализированных организаций, подразделений, ведущих аварийно-спасательные работы, ликвидацию последствий аварий, пожаров, ЧС;
контроль работоспособности сопряжения с ЕДДС, оборудования СМИС по данным отображаемым на АРМ СМИС и АРМ СМИК и вызов обслуживающего персонала при выявлении неработоспособности.

Функции обслуживающего персонала СМИС:

техническое обслуживание оборудования ПТК СМИС в соответствии с регламентом технического обслуживания;
восстановление работоспособности оборудования СМИС;
диагностика неисправности и подготовка документов для проведения работ по восстановлению работоспособности оборудования СМИС.

Для размещения оборудования СМИС и персонала СМИС на объекте должны быть выделены помещения:

аппаратная СМИС – служит для размещения серверной части ПТК СМИС, АТС СУКС, к данному помещению предъявляется ряд требований по невозможности совмещения аппаратной с помещениями другого назначения; по оборудованию аппаратной средствами контроля доступа, пожарной и охранной сигнализаций, пожаротушением; по параметрам помещения и месте его размещения и др.;
диспетчерская СМИС – служит для размещения АРМ СМИС, АРМ СМИК и оперативного персонала СМИС. Диспетчерская должна отвечать требованиям нормативной документации, предъявляемым к помещениям данного типа. Диспетчерская СМИС может быть совмещена с общей диспетчерской объекта.

Документы СМИС

Перечень нормативных технических и методических документов, используемых при проектировании, создании и эксплуатации СМИС:

1. ГОСТ Р 22.1.12-2005. «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Структурированная система мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений. Общие требования» (в ред. Изменения № 1, утв. Приказом Росстандарта от 01.06.2011 № 110-ст).

Стандарт устанавливает:

категории потенциально-опасных объектов, зданий и сооружений (объектов), подлежащих оснащению структурированными системами мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений;
основные требования к построению СМИС;
перечень функций СМИС, обеспечивающих решение задач безопасности объектов;
порядок информационного сопряжения СМИС с единой дежурно-диспетчерской службой города, района;
порядок проведения испытаний и приемки в эксплуатацию СМИС.

2. Методика мониторинга состояния несущих конструкций зданий и сооружений. Общие положения, МЧС РФ, 2008.

Методика предназначена для организаций, осуществляющих научно-техническое сопровождение создания и эксплуатации систем мониторинга состояния инженерных (несущих) конструкций зданий и сооружений, а также для организаций, осуществляющих мониторинг на стадии эксплуатации:

определяет общий порядок, организацию и содержание работ научно-технического сопровождения создания и эксплуатации СМИК;
определяет разработку методических разделов проектов СМИК применительно к каждому конкретному объекту с учетом его особенностей.

3. Методика оценки систем безопасности и жизнеобеспечения на потенциально опасных объектах, зданиях и сооружениях, МЧС РФ, 2003.

Методика предназначена для оценки систем безопасности, жизнеобеспечения и СМИС потенциально опасных объектов (ПОО), зданий и сооружений на основе комплексного анализа и проверки отдельных подсистем безопасности и жизнеобеспечения по соответствующим разработанным методикам и нормативным документам.

Методика определяет:

последовательность создания комплекса систем безопасности, жизнеобеспечения и структурированных систем мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений ПОО;
правила сопряжения СМИС с едиными дежурно-диспетчерскими службами;
способы анализа диагностической информации СМИС для определения технического состояния систем безопасности и систем жизнеобеспечения контролируемых объектов.

В методике не рассматриваются вопросы норм пожарной безопасности и вопросы гражданской обороны, которые определены действующими нормативными документами, но эти документы учитываются при создании СМИС.

4. Методика оценки и сертификации инженерной безопасности зданий и сооружений, МЧС РФ, 2003.

Методика определяет последовательность операций и способы анализа диагностической информации для определения инженерной безопасности и степени повреждения зданий (сооружений) с учетом влияния сейсмогеологических условий строительной площадки и возможных опасностей на людей, находящихся на объекте. В методике не рассматривается влияние на инженерную безопасность технологических систем, обеспечивающих жизнедеятельность.

Методика предназначена для оценки и сертификации инженерной безопасности зданий (сооружений) на основе комплексного анализа их геометрических, физико-механических и динамических параметров.

5. СМИС является автоматизированной системой и при проектировании необходимо руководствоваться соответствующими нормативными документами (ГОСТ Р 21.1101-2009, ГОСТ 34.201-89, ГОСТ 34.601-90, РД 50-34.698-90 и др.).

Эффект от создания СМИС на объекте

Оснащение объекта структурированной системой мониторинга и управления инженерными системами зданий и сооружений даст следующие положительные эффекты:

раннее прогнозирование и выявление неисправностей в работе систем жизнеобеспечения, систем связи и безопасности, систем противопожарной защиты;
обнаружение дефекта инженерных (несущих) конструкций на ранней стадии его возникновения, что дает возможность принять меры по предотвращению аварии, и, соответственно, снижает риск утраты несущей конструкцией свойств, которые определяют ее надежность;
благодаря непрерывному автоматическому мониторингу инженерных систем и инженерных (несущих) конструкций снижение вероятности возникновения аварий, чрезвычайных ситуаций;
в случае развития аварий, ЧС СМИС позволяет за счет оперативности принятия решений минимизировать последствия данных происшествий.

В конечном итоге создание СМИС на объекте приводит к повышению надежности и безопасности объекта, снижению затрат на эксплуатацию объекта.