Интегрированные системы безопасности в интеллектуальном здании
А. К. Крахмалев,
к. т. н., проф., акад. ВАН КБ
НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России
В оснащении современных зданий и сооружений (жилых домов, офисов, банков, производственных объектов и т. д.) широко применяются различные комплексы сложного инженерного оборудования, предназначенные для автоматизации управления функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью. Важной задачей в подобной ситуации становится поддержание работоспособности, мониторинг и контроль состояния сложной инфраструктуры здания или объекта. Оптимальный путь решения данной проблемы заключается в создании единого автоматизированного комплекса, координирующего и управляющего работой всех систем жизнеобеспечения и безопасности здания. Такие единые автоматизированные системы сегодня часто называют интеллектуальным зданием (ИЗ). Комплекс систем безопасности в ИЗ является одной из его подсистем.
Развитие интегрированных систем безопасности (ИСБ) позволяет значительно расширить их функциональные возможности по управлению инженерными системами здания. В связи с этим можно отметить две тенденции в построении интеллектуального здания: включение функций безопасности в системы автоматизации и диспетчеризации зданий и развитие ИСБ до систем интеллектуального здания. В целом разделение этих направлений достаточно условно, и в основном это связано с тем, какие задачи ставились первоначально при разработке системы. В России задачи построения систем безопасности всегда имели приоритет, и, соответственно, второй путь получил большее развитие.
В последние годы отмечался повышенный интерес разработчиков и пользователей средств промышленной автоматизации к интеграции автоматизированных систем управления (АСУ) инженерным оборудованием и систем безопасности зданий. Такая заинтересованность объясняется постоянным ростом требований к уровню обеспечения безопасности. С другой стороны, развитие систем безопасности привело к созданию интегрированных систем, объединяющих в своем составе охранную и пожарную сигнализации, контроль доступа и видеонаблюдение. ИСБ позволяют интегрировать организационные и технические ресурсы разных служб, обеспечивают повышение эффективности систем безопасности и предоставляют возможность объединить все системы автоматизированного управления зданием.
Тенденции современного развития систем безопасности неразрывно связаны с процессами широкой автоматизации и интеграции, которые касаются не только систем безопасности, но и всех остальных систем, предназначенных для обеспечения жизнеобеспечения и функционирования жилого здания, офиса, предприятия или любого другого объекта. Логическим развитием такой интеграции является создание комплексных и интегрированных систем. Основой для этого служит единая аппаратно-программная платформа, представляющая собой автоматизированную систему управления с многоуровневой сетевой структурой, имеющую общий центр управления на базе локальной компьютерной сети и содержащую линии коммуникаций, контроллеры приема информации, управляющие контроллеры и другие периферийные устройства, предназначенные для сбора информации от различных датчиков (в том числе от извещателей пожарной и охранной сигнализации), а также для управления различными средствами автоматизации (оповещения, противопожарной автоматики и пожаротушения, инженерными системами и т. д.).
О нормативной базе
Понятие «интеллектуальное здание», как и «интегрированные системы безопасности», в настоящее время не имеет четкого определения на уровне стандартов или нормативных документов. Большинство специалистов и фирм, работающих в данной области, дают свою трактовку этим понятиям, исходя из приоритета своих областей деятельности, предлагаемых решений, технических средств. Однако специалистам, занимающимся проектированием и созданием систем интеллектуального здания, нужны строго и однозначно определенные термины, требования и характеристики для разработки технической, проектной и эксплуатационной документации, а для этого, в свою очередь, необходимы стандарты и нормативные документы.
Создание нормативной базы признано актуальным, но для этого требуется объединение усилий многих специалистов и организаций, занимающихся различными вопросами производства и внедрения средств автоматизации и управления, а также систем обеспечения безопасности. Такая работа проводится в рамках деятельности технических комитетов по стандартизации Госстандарта России: ТК 232 – «Средства охранной и охранно-пожарной сигнализации» (головная организация – НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России) и ТК 439 – «Средства автоматизации и системы управления», который создан на базе Международной ассоциации «СистемСервис». Кроме того, при ТК 439 создан подкомитет «Комплексные системы безопасности» (ПК3), однако с сожалением приходится констатировать, что работа по созданию нормативной базы явно отстает от потребностей времени.
В соответствии с новым законом «О техническом регулировании» разработкой стандартов могут заниматься также негосударственные ассоциации, объединяющие предприятия и фирмы, работающие в данной области. Создаваемые ими стандарты ассоциаций, по мере их апробации в реальных условиях, могут служить основой для последующего перехода на уровень отраслевых или государственных стандартов. В настоящее время в России уже созданы и действует ряд подобных ассоциаций, объединяющих предприятия и фирмы, работающие на рынке систем автоматизации инженерного оборудования зданий (систем интеллектуального здания) и систем безопасности.
Основой для создания нормативных документов могут стать существующие стандарты и нормативные документы по отдельным составляющим подсистем, определенных в ИСБ. Эти же стандарты могут послужить в качестве временной нормативной базы в данной области. Однако при определении основных требований к подсистемам ИСБ с помощью существующих стандартов и нормативных документов по средствам автоматизации и системам безопасности следует иметь в виду, что эти документы создавались в рамках различных отраслевых направлений, а значит, не учитывают в полной мере взаимодействия компонентов интегрированных систем и к тому же устарели.
По существующим сегодня стандартам проводится и сертификация интегрированных систем. Такая ситуация приводит к тому, что владелец системы должен иметь несколько документов, выданных разными органами по сертификации: сертификат пожарной безопасности, сертификат соответствия на подсистему охранной сигнализации, систему контроля доступа, систему защиты информации и др. Наличие единой нормативной базы позволит упорядочить вопросы сертификации, а также повысить качество систем. В свою очередь, отставание в разработке стандартов может привести к ситуации, когда сертификация как система обеспечения качества продукции станет бессмысленной из-за отсутствия передовых норм и требований, на которые она могла бы опираться.
Координацию работ по формированию нормативной базы для сертификации в области ИСБ и систем интеллектуального здания мог бы взять на себя Совет технических комитетов Госстандарта по комплексной автоматизации управления и обеспечения безопасности объектов. Создание такого Совета вызвано следующими обстоятельствами:
-
необходимостью установления единых подходов к категорированию и обоснованию создания определенного уровня автоматизации управления и безопасности объектов;
-
необходимостью формирования нормативной базы требований к комплексным системам управления и безопасности объектов, обеспечивающей возможность оценки состояния систем на соответствие установленным требованиям;
-
необходимостью разработки критериев и показателей страхования объектов;
-
отсутствием единого координационного центра анализа создаваемых нормативных документов и испытательной базы для решения вопросов сертификации и внедрения средств и систем комплексной автоматизации управления и безопасности объектов;
-
отсутствием консультационного центра по выбору и применению технических средств и систем обеспечения требуемого уровня автоматизации управления и безопасности объектов.
Организация Совета может стать первым шагом к созданию единой технической политики для комплексной оценки уровня качества систем автоматизации управления и безопасности объектов и технических средств, обеспечивающих необходимые требования.
О терминологии
По своей сути системы ИЗ представляют собой автоматизированные системы управления (АСУ), обеспечивающие управление функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью объектов. Подобные автоматизированные системы (общее название – АСУ ФЖБ) создаются для различных объектов, от крупного предприятия до квартиры, и поэтому значительно отличаются по сложности, стоимости и функциональным возможностям. Однако принципы их построения сходны и были достаточно подробно изложены в различных публикациях, посвященных этому вопросу.
Для пояснения понятия ИСБ можно определить, что ИСБ представляет собой интегрированную автоматизированную систему , следовательно, на нее в полной мере должны распространяться положения «Комплекса стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы». Например, ГОСТ 34.003-90 «Автоматизированные системы. Термины и определения» устанавливает следующие общие понятия.
Автоматизированная система (АС) – система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.
Интегрированная автоматизированная система (ИАС) – совокупность двух или более взаимоувязанных АС, в которых функционирование одной из них зависит от результатов функционирования другой (других) так, что эту совокупность можно рассматривать как единую АС.
В качестве других терминов можно предложить следующие определения.
Интегрированная система безопасности (ИСБ) – совокупность технических средств, предназначенных для построения систем охранной , пожарной сигнализации и оповещения, управления противопожарной автоматикой, контроля и управления доступом и систем телевизионного наблюдения, которые обладают технической, информационной, программной и эксплуатационной совместимостью.
Рассматривая дальнейшую интеграцию, а именно объединение ИСБ с системами автоматизации и управления жизнеобеспечением здания или объекта, внесем определение термину интеллектуальное здание.
Интеллектуальное здание – комплекс проектных, организационных, инженерно-технических, программных решений, направленных на создание единой информационно-управляющей инфраструктуры, обеспечивающей гибкую и эффективную технологию обслуживания здания (объекта) и наиболее полно отвечающую потребностям его владельцев и арендаторов с соблюдением современных требований обеспечения безопасности.
Интеллектуальное здание или единая автоматизированная система управления и безопасности, построенная в первую очередь на основе интеграции систем безопасности и систем контроля и управления инженерным оборудованием позволяет максимально эффективно выполнять ряд задач:
-
оперативно принимать решения при аварийных и нештатных ситуациях (пожаре, затоплениях, утечках воды, несанкционированном доступе в охраняемые помещения) и обеспечить их своевременную локализацию;
-
оптимизировать количество постов охраны и инженерных служб, что существенно сократит расходы на содержание персонала, его обучение и лицензирование, уменьшит влияние субъективного человеческого фактора;
-
обеспечить оптимальный режим управления инженерным оборудованием с целью сокращения затрат по использованию энергоресурсов, потребляемых зданием (электроэнергии, тепла, горячей и холодной воды, воздуха и т. д.);
-
проводить объективный анализ работы оборудования, действий служб, обслуживающих системы жизнеобеспечения, охраны при нештатных ситуациях за счет автоматического документирования работы оборудования, решений, принимаемых обслуживающим персоналом.
Основное назначение системы интеллектуального здания – обеспечение эффективности функционирования всех инженерно-технических систем, энергосбережение, предотвращение, обнаружение и оперативное устранение любых экстремальных ситуаций, возникающих в процессе эксплуатации здания при максимальном снижении возможного урона.
Термин интеллектуальное здание в большей степени применяется к жилым и офисным строениям. Применительно к развитию таких систем для производственных и промышленных объектов появляется возможность построения комплексов, в которых автоматизация производственного процесса или основного функционального назначения объекта тесно связана с обеспечением безопасности как собственно объекта, так и человека от различных видов угроз, которые могут возникнуть на объекте в результате его функционирования. Взаимосвязь с системами жизнеобеспечения в этом случае позволяет эффективно и экономично выполнять функциональные задачи. Предлагается именовать такие системы – автоматизированными системами управления функционированием, жизнеобеспечением и безопасностью объекта (АСУ ФЖБ).
Общие принципы построения ИСБ
Анализ структуры современных ИСБ показывает, что они строятся на основе локальных компьютерных сетей и сетей разного уровня сложности, состоящих из специализированных вычислительных устройств – контроллеров. В наиболее совершенных системах используется многоуровневая иерархическая структура сетевого взаимодействия. Разнообразие применяемых структур и особенностей построения различных систем, имеющихся в настоящее время на рынке России, достаточно велико и не позволяет в рамках журнальной статьи сколько-нибудь подробно затронуть этот вопрос. Автором статьи подготовлен справочник обзорной информации по ИСБ отечественного производства, который должен быть опубликован в ближайшее время.
Среди общих принципов построения интеллектуального здания можно отметить следующие:
-
модульную архитектуру аппаратных средств, поддерживающую возможность их расширения;
-
возможность добавления модулей и расширения функций программного обеспечения;
-
наличие упрощенного языка программирования в составе ПО для добавления пользователем собственных реализаций взаимодействия компонентов;
-
масштабируемость, то есть возможность первоначального развертывания минимального варианта системы с последующим наращиванием количественных характеристик и функциональных возможностей в процессе эксплуатации;
-
сохранение общей надежности системы при интеграции подсистем;
-
высокую живучесть системы, то есть сохранение ее работоспособности при выходе из строя отдельных подсистем и блоков, а также сохранение работоспособности отдельных подсистем (в рамках их функций) при выходе из строя центра управления или при потере связи с ним;
-
автономную работу контроллеров подсистем при нарушении связи с центром управления;
-
возможность построения территориально распределенных систем с использованием удаленного доступа по каналам связи;
-
криптографическую защиту данных в каналах удаленного доступа территориально распределенных систем;
-
разграничение доступа по уровням полномочий пользователей и защиту программного обеспечения от несанкционированного доступа;
-
имитостойкость протоколов передачи данных в сетях;
-
графическое отображение планов помещений объекта;
-
отображение на плане тревожных точек (тревожную графику);
-
управление устройствами по графическому плану объекта (интерактивную графику);
-
поддержку базы данных фотоизображений сотрудников;
-
поддержку речевых сообщений оператору.
Классификация ИСБ
В условиях отсутствия единой нормативной базы для ИСБ и большого разнообразия представленных на рынке решений выбор системы для оснащения конкретного объекта становится достаточно трудной задачей. Ее решению в определенной степени могла бы способствовать классификация систем. Как правило, в стандартах классификация производится по нескольким основным критериям. Для примера далее рассмотрены несколько критериев для классификации систем.
Несмотря на разнообразие объектов применения ИСБ, условно их можно разделить на следующие группы:
-
предприятия;
-
учреждения и офисы;
-
жилые дома.
Классификация по объектам применения позволяет учесть определенные технико-экономические показатели согласно приоритетам каждого класса.
Приведенные в предыдущих разделах определения систем могут служить в качестве классификации по критерию «количество основных функций». Например, для ИСБ основными функциями являются охранная сигнализация, пожарная сигнализация, контроль доступа, видеонаблюдение. Для системы интеллектуального здания, куда в качестве подсистемы входит ИСБ, должны быть определены функции управления жизнеобеспечением здания (объекта). Таким образом, классификация по критерию «количество основных функций» может помочь при выборе систем в зависимости от необходимой степени автоматизации объекта и ряда экономических параметров. Более подробно классификация по данному критерию может быть развита в нормативных документах, а до их разработки параметр «количество основных функций» следует указывать в технической и эксплуатационной документации на системы.
Еще одним критерием классификации ИСБ является способ интеграции подсистем.
Интеграция на проектном уровне
Объединение производится на этапе проектирования системы для каждого конкретного объекта. Такая работа проводится проектно-монтажными фирмами, относящими себя к категории системных интеграторов.
Как правило, в подобных случаях применяются разнородные подсистемы различных производителей. Их интеграция выполняется путем установки оборудования управления каждой подсистемой в одном общем помещении – центральном пункте управления. Взаимодействие между подсистемами осуществляется на уровне операторов, то есть без автоматизации.
Этому низшему уровню интеграции присущи известные недостатки (человеческий фактор, несовместимость аппаратуры, сложность обслуживания, параллельность прокладываемых коммуникаций, отсутствие автоматизации и т. д.), и в настоящее время его нельзя считать перспективным, хотя некоторые компании предлагают готовые и проверенные проектные решения подобного рода. Оптимальным подходом в этом случае, наверное, следует считать разработанную фирмой собственную проектную методологию построения систем.
Интеграция на программном уровне
Более корректным является определение данного способа как интеграции на аппаратно-программном уровне с приоритетом программной поддержки. В этом случае роль объединения подсистем выполняет программный пакет, который разрабатывается и поставляется как самостоятельный продукт и предназначается для функционирования в аппаратной среде (как правило, в локальной компьютерной сети), представляющей собой верхний уровень системы. Сопряжение подсистем нижнего уровня с аппаратной частью обеспечивают программы-драйверы, создаваемые специально для поддержки конкретных средств других производителей. Связь с аппаратными средствами осуществляется через стандартные порты персональных компьютеров.
Подобный способ построения систем имеет ряд положительных сторон:
-
возможность создания высококачественных многофункциональных систем на программном уровне с использованием всех ресурсов современных компьютерных технологий;
-
поддержку интеграции с аппаратными средствами других производителей (при наличии соответствующего драйвера и интерфейсов обмена данными в самих устройствах).
Из достоинств данного подхода следует и его недостаток: необходимость разработки драйверов для каждого применяемого аппаратного средства. При этом поставщики оборудования не всегда открывают реализованные в устройствах протоколы обмена данными. Но даже открытые производителем и документированные протоколы могут обладать ограниченными возможностями, не позволяющими оптимальным образом обеспечить сопряжение подсистем. Кроме того, разработчик программной системы, поставляющий только собственный программный продукт, не может гарантировать работу всей системы в целом.
Интеграция на аппаратно-программном уровне
Наиболее распространен третий метод, когда аппаратные и программные средства разрабатываются в рамках единой системы. Это позволяет достигнуть оптимальных функциональных и эксплуатационных показателей всего комплекса, так как разработка системы сосредоточена, как правило, в пределах одной компании, и законченный продукт поставляется с полной гарантией производителя.
Недостаток данного способа интеграции заключается в том, что каждая фирма предлагает свою оригинальную систему, как правило, не совместимую с устройствами других производителей. Однако разработка стандартов на сопряжение подсистем интеллектуального здания могла бы ускорить решение этой проблемы.
Разработка нормативной базы и стандартов могла бы создать предпосылки для объединения различных способов интеграции, позволив разработчикам систем сосредоточить усилия на совершенствовании функциональных характеристик систем и их отдельных составляющих, на создании принципиально новых направлений построения комплексных автоматизированных систем.
В заключение можно отметить, что развитие ИЗ в настоящее время происходит в значительно более широких направлениях, чем рассмотренная в данной статье автоматизированная система управления функционированием, безопасностью и жизнеобеспечением (АСУ ФЖБ) здания. В составе ИЗ рассматриваются также системы связи и телекоммуникаций, защиты информационных ресурсов, интернет-системы, системы создания комфортной среды для работы и проживания, развлечения. Отдельным и немаловажным направлением в ИЗ являются также структурированные кабельные системы (СКС), которые служат фундаментом ИЗ и АСУ ФЖБ. Дальнейшее развитие систем ИЗ создает реальные предпосылки создания систем «интеллектуальный безопасный город», а значит, имеет широкие перспективы в России.
«Защита информации. Конфидент», №1, 2004