Jak działa Stadion Narodowy? Rozwiązania automatyki budynkowej, systemy niskonapięciowe i sieci teletransmisyjne

Przedstawiamy rozmowę z Andrzejem Kozyrą, kierownikiem robót teletechnicznych i BMS w ALPINE Construction Polska wchodzącej w skład konsorcjum budującego Stadion Narodowy. Rozmówca omawia, jak wykonane zostały poszczególne instalacje i przedstawia specyfikę tworzenia systemów automatyki w tego typu obiektach.

• Stadion Narodowy w Warszawie to obiekt niepodobny do typowych stadionów budowanych w Polsce i innych krajach. Wykorzystano w nim rozbudowane systemy automatyki i wiele złożonych instalacji elektrycznych, pod względem których jest on jednym z największych tego typu obiektów w Europie. Jakie były tego powody?

Stadion Narodowy w Warszawie został zaprojektowany i wykonany jako średniej wielkości obiekt, jeśli chodzi o liczbę miejsc na trybunach. Jednak pod względem zabudowy całej przestrzeni pod trybunami jest prawdopodobnie największym stadionem w Europie. Traktować go można jako typowy budynek użyteczności komercyjnej z przeznaczeniem do organizacji imprez sportowych, koncertów i innych wydarzeń.

Stadion ma aż 11 poziomów użytkowych, gdzie mieszczą się różnego rodzaju całoroczne pomieszczenia użytkowe - m.in. biura, kluby, restauracje, sklepy, itd. Budowa tego obiektu była olbrzymim wyzwaniem inżynierskim. Po rozebraniu dawnego Stadionu Dziesięciolecia, który był obiektem ziemnym zbudowanym z wykorzystaniem powojennych gruzów miasta, konieczne było usztywnienie gruntu, co wykonano m.in. poprzez wkopanie tysięcy pali i innego rodzaju prace inżynierskie.

Dopiero na tej podbudowie usadowić można było tak duży obiekt, jakim jest obecny Stadion Narodowy. Ewenementem było także wybudowanie pod jego murawą dwupoziomowych garaży mieszczących blisko 1800 pojazdów. Wszystkie zainstalowane systemy elektryczne i teleinformatyczne są w pewnym sensie klasycznymi rozwiązaniami, stosowanymi również w innych budynkach.

Jednak ze względu na skalę obiektu logistyka całego przedsięwzięcia była niespotykana. W samej instalacji automatyki budynkowej jest ponad 30 tys. fizycznych punktów. System pożarowy składa się z około 8 tys. czujników i kilkunastu central pożarowych.

Stworzenie takich rozwiązań była trudne nie tylko pod względem wykonawczym, ale też ich uruchomień oraz odbiorów. Po raz pierwszy w Polsce wykorzystano w tego typu obiekcie systemy automatyki i inne komunikujące się w sieci TCP/IP.

• Jak zrealizowano system automatyki budynkowej? Jakie są inne ważne instalacje w budynku - np. wspomniana ochrona pożarowa?

System automatyki budynkowej, czyli Building Automation System, to jeden z największych w kraju rozwiązań zarządzania i monitorowania pracy instalacji budynku. Platforma ta oparta została o rozwiązania firmy Schneider Electric Buildings. Jej głównymi elementami są oprogramowanie TAC Vista V, sterowniki i moduły TAC Xenta 400 oraz elementy pomiarowe i wykonawcze TAC Menta.

Do komunikacji wykorzystywane są standardy takie jak TCP/IP OPC oraz LonWorks. Komunikacja ze sterownikami szyfrowana jest algorytmem o 128-bitowej sile, co zapewnia jej wysokie bezpieczeństwo. Wykorzystane sterowniki wyposażone są w webserwery, co pozwoliło na łatwe stworzenie wizualizacji graficznej stanu podłączonych do nich urządzeń.

Warto dodać, że wykorzystano kilka serwerów z bazami danych SQL, systemem logowania i uprawnień, obsługi alarmów i synchronizacją czasu. Całość pracuje pod kontrolą systemu Windows Server. System automatyki budynkowej to duża, choć niejedyna instalacja na tym obiekcie. Inny ważnym i bardzo rozbudowanym układem jest system alarmu pożarowego, który dostarczyła firma Robert Bosch.

Pozwala on na wczesne wykrywanie zagrożenia pożarowego i odpowiednie sterowanie urządzeniami budynkowymi w przypadku zaistnienia niebezpieczeństwa. System zbudowano w oparciu o 13 central FPA-5000 z różnymi modułami funkcyjnymi, przy czym do detekcji pożaru wykorzystano w sumie około 8 tys. czujników optycznych, termicznych i innych.

Czujniki zostały tak dobrane, aby zapewnić wysoką skuteczność detekcji pożaru przy jednoczesnej odporności na błędy pomiarowe - np. spowodowane ich zabrudzeniem. System zarządzany jest z kilkumonitorowego stanowiska wizualizacyjnego i pracuje pod kontrolą oprogramowania Building Integration System firmy Bosch.

Warto dodać, że w garażach zastosowano układ oddymiania strumieniowego, gdzie ewentualny dym przesyła się ze strefy do strefy, a następnie kanałami oddymiającymi na zewnątrz. Rozwiązaniem uzupełniającym jest system detekcji gazu ziemnego, który ma wykrywać możliwe awarie instalacji gazowej.

Wykorzystano w nim jednostkę PAG120, sygnalizatory, automatyczne zawory i kilkadziesiąt detektorów gazu. W przypadku awarii generowane są odpowiednie komunikaty dla obsługi i automatycznie odcinany dopływ gazu. Producentem i dostawcą rozwiązania jest krakowska firma P.W. Pro-Service.

• Jak zrealizowano sieć teleinformatyczną pozwalającą na wymianę informacji pomiędzy systemami oraz pomieszczeniami kontrolnymi?

Niektóre z systemów, takie jak ochrony pożarowej czy dźwiękowy system ostrzegawczy, wymagają zgodnie z przepisami zastosowania tzw. połączeń twardodrutowych. Wszystkie inne instalacje - w szczególności BAS - komunikują się między sobą oraz z innymi układami i warstwą kontroli z wykorzystaniem sieci TCP/IP.

Szkieletowa struktura teleinformatyczna budynku oparta została na topologii pomieszczeń technicznych. Składa się z czterech w pełni redundantnych węzłów rdzeniowych, czyli serwerowni, które połączone są ze sobą na zasadzie pełnej karty. W sieci tej zagwarantowano minimalną przepływność wynoszącą 10 Gb/s, co z naddatkiem zapewnia możliwość transmisji danych ze wszystkich systemów.

Szkieletowe okablowanie światłowodowe wykonano z wykorzystaniem produktów i rozwiązań firmy Reichle&De-Massri Polska. Pierścień światłowodowy kategorii 6 ma sumaryczną długość 480 km i zapewnia transmisję danych dla większości wykorzystanych systemów niskoprądowych - systemu kontroli dostępu, monitoringu CCTV, telefonii VoIP, systemu biletowego, do tego obsługę wideokonferencji HD i dystrybucję cyfrowego sygnału HD, dostęp do Internetu, przesyłanie różnych danych oraz możliwość komunikacji w sieciach automatyki budynkowej i bezpieczeństwa.

Sieć jest w pełni skalowalna, wspiera protokół IPv6, gwarantuje też zachowanie jakości transmisji. Jako drugi poziom sieci wykonane zostały kolejne węzły, które zapewniają m.in. łączność z sieciami zewnętrznymi, pozwalają na transmisję danych w ramach infrastruktury sieciowej centrum przetwarzania danych oraz węzły, do których podłączone są urządzenia końcowe, systemy automatyki budynkowej i inne.

Jest to w sumie 72 serwerowni dostępowych. Całością instalacji zarządza się z czterech pomieszczeń kontrolnych, przy czym ze względu na wielkość systemu w każdym z nich dostępne są różne informacje - np. z systemów automatyki i BMS, monitoringu sieci elektrycznych, kontroli wind oraz schodów i tak dalej. Część informacji przekazywanych jest również do tzw. pomieszczenia strażaka, gdzie znajduje się personel całodobowej obsługi i ochrony obiektu.

Zastosowanie technologii TCP/IP jest dużym krokiem w przyszłość - zapewnia ona nie tylko elastyczność konfiguracji i dużą skalowalność systemu, ale też możliwość zdalnej kontroli jego pracy i reagowania obsługi na różne sytuacje przez Internet. W czasie projektowania tej sieci dużą wagę przywiązano do kwestii bezpieczeństwa - wykorzystano odpowiedni firewall z kontrolą stanu połączeń, usługi kryptograficzne i inne rozwiązania zapewniające bezpieczne działanie systemu.

W sieci wydzielone są logiczne obszary VLAN, tak aby zagwarantować niezależność transmisji pomiędzy różnymi układami. W samym obiekcie zainstalowano również infrastrukturę do komunikacji bezprzewodowej, w tym zapewniającą transmisję Voice-over-WLAN. Dostawcą i firmą odpowiedzialną za konfigurację urządzeń aktywnych sieci teleinformatycznej i oprogramowania była NextiraOne Polska.

• Wspomniał Pan o dźwiękowym systemie ostrzegawczym - jak został on wykonany? Jakie są inne instalacje obiektowe, które komunikują się z wykorzystaniem sieci szkieletowej?

Dźwiękowy system ostrzegawczy, czyli DSO, to druga z instalacji tzw. twardodrutowych. Dostarczyła go firma Robert Bosch i jest to rozwiązanie Praesideo V3. W przypadku konieczności ostrzegania przed zagrożeniem - np. wynikającym z pożaru - system zapewnia informację dźwiękową, która podawana jest sumarycznie przez około pięć tysięcy głośników zainstalowanych na obiekcie.

Innymi z systemów są: nadzór wizyjny CCTV oraz system parkingowy. Ten ostatni zbudowany został w oparciu o rozwiązanie KingParking, którego dostawcą jest firma AD Engineering. Zastosowano w nim kilkanaście automatycznych barier dostępowych, szereg sygnalizatorów oraz podnoszone słupki drogowe. Bardzo ważnym układem jest system kontroli dostępu, który oparty został na rozwiązaniu TAC Andover Continuum firmy Schneider Electric Buildings.

W systemie tym zastosowano szyfrowanie w warstwie sprzętowej z wykorzystaniem klucza 192-bitowego, co zapewniać ma najwyższe bezpieczeństwo jego pracy. Na Stadionie Narodowym wykonano układy kontroli dostępu z bardzo rygorystycznym określeniem podziału i możliwościami dostępu do różnych pomieszczeń oraz obszarów budynku.

Uzupełnieniem wymienionych instalacji są m.in.: system przyzywowy firmy Schrack Seconet, który zainstalowany jest w ponad 50 toaletach dla osób niepełnosprawnych, producencki system firmy Kone służący do monitorowania pracy wind i schodów ruchomych oraz system sterowania światłem. Po raz pierwszy na taką skalę w Polsce zastosowano sterowanie oświetleniem wewnętrznym i zewnętrznym.

System ten bazuje na rozwiązaniach Schneider Electric i wykorzystano w nim komunikację m.in. w sieci LON. Jak widać, wykonanych systemów i instalacji jest wiele, stąd konieczna była ich odpowiednia integracja - tak aby przykładowo informacje z systemu pożarowego były odpowiednio rozsyłane, aby w razie pożaru móc sterować wentylacją oddymiającą, odblokować przejścia przez setki drzwi, itd. Każde piętro jest osobnym budynkiem, który ma pewną funkcjonalność, do tego dochodzą różne funkcje stadionowe i wiele innych.

Nałożyło to na projektantów instalacji obiektu wiele wymogów i wymagało również zastosowania nowoczesnych rozwiązań sieciowych. Sądzę, że wybór komunikacji w sieci TCP/IP był kluczowy dla zapewnienia odpowiedniej obsługi wszystkich systemów obiektu. Tego typu sieć teleinformatyczna była zresztą wymogiem przetargowym wykonanej przez konsorcjum inwestycji.

• Dziękuję za rozmowę.

Zbigniew Piątek

Właścicielem publikowanych zdjęć jest Narodowe Centrum Sportu,
ALPINE Construction Polska oraz Kancelaria Premiera.