Идея автоматизации систем
жизнеобеспечения зданий так быстро овладела строительным сектором во всем мире,
что множество фирм сочло экономически целесообразным заняться разработкой систем
автоматизации зданий. Рынок этих систем стремительно растет, и в 2004 году его
объем превысил 22 миллиарда долларов США. Стремление производителей систем
автоматизации зданий к увеличению собственной доли рынка за счет лицензирования
своих протоколов и, как следствие, обилие закрытых протоколов, породило проблему
совместимости оборудования.
Появление новых функциональных
возможностей оборудования и создание принципиально нового оборудования
обусловило необходимость расширения сферы применения систем прямого цифрового
управления (DDC). В этих условиях использование стандартного открытого протокола
могло стать единственно возможным выходом для крупных интегрированных систем и
единственно экономически целесообразным решением для небольших
объектов.
История
создания протокола BACnet
Американское общество инженеров по
отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) выступило инициатором
создания открытого стандарта протокола передачи данных для сетей управления и
автоматизации зданий (Building Automation and Control network). Эта работа
заняла более 9 лет. Сокращенное наименование сетей (BACnet) стало защищенным
товарным знаком, принадлежащим ASHRAE, получившим статус американского стандарта
(ANSI/ASHRAE Standard 1351995), а в начале 2003 года и международного (ISO
164845). BACnet в настоящее время стал набором правил по взаимодействию
между устройствами различных систем автоматизации
зданий.
Что изменилось
с появлением протокола BACnet
До появления протокола BACnet каждый
крупный производитель управляющего оборудования опирался на свой собственный
протокол. Поэтому для взаимодействия оборудования различных производителей
требовались дополнительные программные и аппаратные модули с неограниченным
количеством сочетаний “языков” разных протоколов.
Теперь разработчику системы
достаточно выбрать у производителей BACnet–совместимого оборудования те
продукты, которые наилучшим образом отвечают конкретным требованиям
проектируемой системы. Что касается неBACnet систем, то они тоже могут быть
подсоединены к сети через согласующие шлюзы. Таким образом, появилась
возможность объединения в единую систему оборудования и управляющих систем
различных производителей.
Возможности
протокола BACnet
Система BACnet может быть
спроектирована для любого объекта, независимо от его размеров и степени
сложности. Причем, она может “расти” и усложняться вместе с управляемым
объектом, способствуя интегрированию в него других объектов, в том числе,
физически от него удаленных. Пределов для совершенствования такой системы
практически нет, поскольку BACnet может поддерживать неограниченное число
устройств в одной сети.
Это стало возможным благодаря тому,
что стандарт BACnet проектировался таким образом, чтобы быть открытым к будущим
изменениям и расширениям систем, к интеграции в них новейших устройств с
перспективными, разрабатываемыми в настоящее время
функциями.
И не только
HVAC…
Первоначально основная задача,
которую ставили перед собой разработчики, заключалась в стандартизации
взаимодействия различных устройств систем HVAC (в том числе разных
производителей). Но поскольку, при разработке протокола большое внимание было
уделено его открытости и способности поддерживать расширяемость управляемых
систем (в протокол была заложена возможность читать и записывать двоичные,
аналоговые и текстовые данные, составлять график действий, посылать уведомления
о событиях и тревогах и так далее), использование протокола вышло далеко за
первоначально очерченные рамки. С его помощью стали интегрировать в единую
систему не только различные подсистемы здания, такие как HVAC, противопожарные
системы, системы освещения, системы внутреннего транспорта (лифты, эскалаторы),
системы безопасности, связь с внешним миром (Интернет, радиосвязь), но и
корпоративные сети, энергосистемы, финансовые системы, системы заказов (работ и
поставок) и так далее.
Стандарт BACnet предусматривает
использование хорошо освоенных телекоммуникационных технологий (Ethernet,
ARCNET, MS/TP, LonTalk, PTP), обеспечивающих высокую скорость и надежность
передачи данных, а также дополнительные возможности удаленного доступа и
управления по телефонной линии или с мобильных средств
связи.
О проектах
BACnet
В настоящее время по всему миру
насчитываются тысячи реализованных проектов BACnet, причем многие из них
являются мультивендорными (то есть работают на оборудовании различных
производителей).
Пример
применения BACnet в медицинском учреждении
Всемирно известный
медицинский центр, являющийся ведущим исследовательским медицинским учреждением
в области офтальмологии и отоларингологии расположен в г. Бостон (штат
Массачусетс). Здесь проводятся сложнейшие операции, что обуславливает повышенные
требования к системе управления зданием и к работе всех систем
жизнеобеспечения.
Встал вопрос о
создании системы автоматизации здания, которая бы безотказно работала все дни
года в течение 24 часов, а в случае возникновения какихлибо неполадок,
могла бы быть незамедлительно восстановлена. Выбор остановился на BACnet,
поскольку этот протокол позволял интегрировать имевшееся оборудование с любым
другим, которое Центр мог приобрести.
Система BACnet была установлена во всех трех
зданиях Центра: в 17ти этажной башне, где располагаются все основные
отделения Центра; в восьмиэтажном соединительном корпусе с лабораториями и
исследовательской зоной; а так же в восьмиэтажном здании с вычислительным
центром, хранилищем данных и кабинетами администрации. Общая площадь помещений с
контролируемым климатом составила 42 730 м2.
Система BACnet
управляет работой чиллеров, системы ГВС, аппаратов кондиционирования воздуха,
распределительных устройств системы с переменным расходом воздуха,
специализированных медицинских помещений (операционные, изоляторы). Кроме того,
система контролирует движение газов, давление пара, давление воздуха в
помещениях зданий, безопасность сточных вод очистных сооружений.
Система BACnet также отслеживает
состояние критических параметров, таких как: степень готовности резервного
генератора, уровень масла в резервном генераторе и водяных насосах, отказы
систем кондиционирования и исправность пожарной
сигнализации.
Интеграция с ранее
установленным оборудованием и другими системами, помимо HVAC, осуществляется по
проводам. В системе автоматизации Центра используются “родные” контроллеры
BACnet, которые не нуждаются в каких–либо конвертерах протокола для
взаимодействия с устройствами, работающими по другим протоколам, поскольку
являются “двуязычными”. Возможно подключение новых устройств к этим
контроллерам.
Так, универсальность системы BACnet
позволила перевести под ее управление и систему безопасности, включая контроль
доступа, хотя в ней попрежнему используют ранее установленные устройства,
работающие по другому протоколу.
На каждом этаже главного здания
имеются выводы, к которым, в случае необходимости, может быть подключен
переносной компьютер для диагностики и устранения неисправностей HVAC
оборудования.
Вся система контролируется с помощью
автоматизированного рабочего места BACnet. Теперь все процедуры контроля и
управления могут осуществляться с помощью удобного графического
пользовательского интерфейса, а также дистанционно через
Интернет.
В каждой операционной Центра
установлен управляемый сенсорный датчик, который позволяет персоналу задавать
требуемые в данный момент параметры. Если учесть, что при оперировании взрослого
пациента температура должна быть несколько ниже, а ребенка – несколько выше, эта
функция становится необходимой. Кроме того, в случае срочной операции можно
оперативно перевести резервную операционную в требуемый
режим.
Система BACnet позволяет срочно
перевести Центр в режим чрезвычайной ситуации в случае угрозы террористической
атаки. Оператор рабочего места нажатием одной кнопки на экране может включить
сигнал тревоги, созвать весь требуемый персонал, перекрыть доступ внешнего
воздуха, открыть клапаны горячей воды для предотвращения размораживания систем и
принять другие меры для защиты от возможной биологической угрозы,
распространения вирусов и бактерий.
BACnet
управляет очисткой воздуха
Когда планировалось строительство
лабораторного центра университета города Винона (штат Миннесота) встал вопрос
корректного согласования работы системы контроля лабораторных вытяжных шкафов с
системой контроля HVAC оборудования и поддержания баланса воздушных масс в
лабораторных шкафах и в самих помещениях лабораторий, особенно при открытых
дверях.
Поскольку предложенная система
контроля лабораторных вытяжных шкафов использовала иной протокол, нежели
установленная ранее САиУЗ, было решено установить в локальной сети сетевой
интерфейс для BACnet. Этот протокол оказался идеальным для управления
лабораторными вытяжными шкафами и взаимодействия с существующей
САиУЗ.
Чтобы иметь представление о масштабе системы,
достаточно назвать несколько цифр. Речь шла об управлении работой 88
лабораторных вытяжных шкафов, 277 различных устройств и расходом воздуха, равным
70800 л/с.
Благодаря BACnet появилась
возможность дистанционного контроля с рабочего места САиУЗ различных параметров
работы вытяжных шкафов, температуры воздуха в лабораторных помещениях и
устранения неисправностей оборудования.
Что можно
сказать о будущем BACnet
Продвижением протокола наиболее
активно занимаются самая авторитетная ассоциация специалистов климатической
техники ASHRAE и образованная с ее участием ассоциация производителей
оборудования BACnet (BMA), недавно оформившаяся вместе с другими группами в
BACnet International.
Протокол стал реальностью,
стандартом, признанным на международном уровне.
Производители оборудования уже
сейчас отказываются от старых закрытых протоколов в пользу BACnet. Тем более,
что уже существует структура (BACnet Testing Laboratories), которая тестирует
оборудование на его совместимость с протоколом и удостоверяет этот факт своим
логотипом. Распространение протокола объективно означает более широкую свободу
выбора для конечного потребителя. Частные протоколы будут испытывать все большее
давление со стороны BACnet и, вполне вероятно, будут сами проявлять инициативу
перехода на двуязычное оборудование, что позволит им сохранять определенную
эксклюзивность.
Последней новинкой в мире BacNET
является тенденция к расширению применения беспроводных технологий. В комитете
ASHRAE SSPC 135 BACnet сформирована рабочая группа, которая будет заниматься
вопросами совместимости протокола BACnet и молодой, но очень популярной
беспроводной технологии ZigBee.
Подключение систем жизнеобеспечения
здания к различным средствам связи и с выходом этих систем за пределы единичного
строения возникает взаимопереплетение сетей, в том числе с функциями управления.
Возникает вероятность несанкционированного доступа к передаваемым данным. С
учетом этого, в рамках совершенствования протокола BACnet идет работа по
созданию дополнительных мер безопасности. Весной текущего года эти меры будут
представлены специальным комитетом для широкого обсуждения. Предполагается
использование самых совершенных средств кодировки данных, электронных подписей и
так далее.
Таким образом,
легко предположить, что преимущества использования протокола BACnet с точки
зрения его функциональности, технологичности и экономической целесообразности
будут способствовать укреплению его позиций в HVAC бизнесе и существенному
расширению сфер его применения в системах контроля и автоматики.
По материалам
журнала ASHRAE
Cмотрите также: Курсы УКЦ АПИК по технологии BACnet
