Коммуникационные системы для устройств автоматизации жизнеобеспечения зданий

H. R. Kranz, менеджер по маркетингу и стандартизации компании «Siemens Building Technologies AG»

К производительности коммуникационных систем для автоматики жизнеобеспечения зданий до сих пор предъявлялись весьма различные требования. Работающие непосредственно в зданиях устройства должны передавать простые данные очень быстро и, по возможности, с минимальными затратами. Вследствие того что сложные структуры данных для функций автоматики вовлечены в работу процессов «реального времени» по управлению и регулированию, такая структурированная информация должна передаваться также максимально быстро. Поэтому на уровне управления «сливаются» очень сложные потоки данных, содержащие всесторонние образы текущих и предыдущих состояний и режимов работы устройств.

Рисунок 1. Логотип группы «BACnet AustralAsia»

Требования рынка

В идеальном случае был бы нужен независимый от уровня коммуникационный протокол, например, такой как предложенный ISO (рис. 2). Исходя из этого, коммуникационный протокол должен отвечать следующим требованиям:

- работать в сетевой среде;

- быть объектно-ориентированным;

- соответствовать требуемым функциям.

Уровень управления чаще всего встроен в соответствующую сетевую среду (локальную сеть) здания. Поэтому от коммуникационного протокола требуется, чтобы он поддерживал современные сети (такие, например, как Ethernet) или возможность соединения узла с узлом при помощи модема. Кроме того, чтобы иметь возможность без значительных затрат использовать для систем автоматизации жизнеобеспечения зданий имеющуюся среду информационных технологий (при наличии для этого соответствующих организационных предпосылок), необходимо использовать сетевые протоколы Интернет. Наиболее оптимальной была бы ситуация, если бы этот коммуникационный протокол обладал гибкостью, позволяющей осуществлять его настройку на будущие разработки коммуникационной технологии (UMTS, XML, BlueTooth и т. д.).

Рисунок 2. (увеличить) Коммуникационная модель EN ISO 16484

Стандартизированные коммуникационные протоколы служат в качестве единых и универсальных языков, при помощи которых по принципу открытых систем осуществляется взаимодействие систем управления не только с автоматическими станциями, отдельными регуляторами параметров здания, но и с конечными устройствами от различных производителей или независимых установщиков. Все эти указанные свойства заложены в протоколе BACnet.

BACnet* (Building Automation and Control Network) – сеть автоматизации и управления системами жизнеобеспечения зданий – является независимым от производителя коммуникационным протоколом для автоматизации жизнеобеспечения зданий.

Для работы с этим протоколом не требуется получения каких-либо лицензий. Этот протокол пригоден, в том числе и с экономической точки зрения, для выполнения функций управления и автоматизации и для работы со сложными устройствами систем автоматизации жизнеобеспечения зданий.

Движущая сила рынка

Подтверждением этого положения является большое число проектов на основе BACnet, реализованных за короткое время во многих странах Европы.

По заказу группы «BACnet Interest Group Europe e. V.» среди производителей производился анонимный опрос о количестве реализованных в Европе проектов на основе BACnet. В ходе опроса были получены следующие данные: 91 проект на основе BACnet был реализован в Германии, Греции, Великобритании, Люксембурге, Нидерландах, Швеции и Швейцарии. При этом, естественно, интересно было выяснить, в скольких из этих проектов была реализована совместная работа устройств и систем различных производителей. Опрос показал, что примерно в половине этих проектов (около 45 %) используется оборудование разных поставщиков и производителей (37 таких проектов в Германии, 3 в Великобритании и 1 в Люксембурге).

В связи с тем, что продукция на основе BACnet появилась совсем недавно, обозреватели рынка оценивают эти результаты как настоящий прорыв, позволяющий ожидать в среднесрочной перспективе широкое распространение данной технологии.

Рисунок 3. Европейские проекты BACnet, реализованные 11 фирмами, работающими в области систем автоматизации жизнеобеспечения здания (опрос проводился «BACnet Interest Group Europe e. V.» в сентябре 2001 года)

На рис. 3 показана диаграмма, иллюстрирующая ответы одиннадцати фирм на вопрос о реализации ими в Европе таких проектов. На рисунке показаны как общее число реализованных фирмами проектов, так и количество проектов с участием нескольких фирм.

В этих проектах к настоящему времени установлено 330 межсетевых интерфейсов, осуществляющих коммуникационно-техническое взаимодействие с другими системами, такими, например, как EIB, LON, M-bus, Modbus, а также со специальными системами и устройствами разных производителей, такими как лифты, электрические распределители, системы аварийной сигнализации при пожаре, системы контроля доступа и др.

Универсальность протокола устраняет необходимость использования в системах автоматизации жизнеобеспечения зданий других протоколов.

BACnet как международная норма

BACnet уже стал в настоящее время национальной нормой в Северной Америке и Корее и предварительной нормой в Европе; в Японии для общенационального внедрения протокол был переведен на различные национальные языковые форматы.

Недавно организацией ISO был поставлен вопрос о признании протокола в качестве международной нормы, что является особенно важным для азиатских государств.

Для разработки соответствующей нормы ANSI/ASHRAE основали «Standing Standards Projects Committee» (SSPC) – постоянный комитет по разработке стандартов. Этот комитет, сравнимый с немецким AMEV, представляет в основном интересы общественных фондов.

Этот орган разработал в числе прочих правила проверки соответствия нормативным требованиям. В комитет направляются предложения по дальнейшему развитию стандарта, затем эти предложения проверяются и при одобрении направляются в комитет ISO/TC205, занимающийся разработкой нормы EN ISO 16484, в которой будет отражена вся совокупность вопросов автоматизации жизнеобеспечения зданий – от аппаратного обеспечения и функций (VDI 3814-2) до реализации в конкретном проекте (VDI 3814-5).

Деятельность группы BACnet на международном уровне

Европейская группа «BACnet Interest Group» (www.big-eu.org), состоящая настоящее время из 42 известных компаний, работающих в области частной застройки, планирования, строительства, производства и обучения, с 1998 года представляет европейские интересы на международных встречах с потребителями и тесно работает с комитетом ASHRAE по разработке стандартов. Кроме этого, проводится интенсивная работа с различными группами BACnet:

- региональными группами:

- в Северной Америке;

- в Австралии и Азии;

- в Европе;

- объединением производителей систем жизнеобеспечения зданий, заинтересованных в продвижении BACnet;

- испытательными лабораториями BACnet.

Некоторые другие группы, например в Китае или в арабских странах, находятся в настоящее время в процессе учреждения.

Первым результатом такой совместной работы на международном уровне является признание единой процедуры сертификации продукции BACnet. Разработаны международные нормативы для систем автоматизации жизнеобеспечения здания. Наиболее важными составляющими этих нормативов являются протокол BACnet и необходимый для рационального планирования информационный список VDI 3814-2 с определениями функций.

Характеристики BACnet

Коммуникационный протокол BACnet:

- поддерживает такие современные сетевые продукты, как Интернет, Ethernet, ARCnet, LonTalk, RS485, а также межузловые соединения по телефонной линии; протокол открыт для дальнейших разработок коммуникационной техники;

- предлагает 23 предварительно определенных коммуникационных объекта, среди которых специальные объекты для различных прикладных процедур, таких как ведение журнала трендов, нахождение средних значений, идентификация аварийных ситуаций, ведение планов-графиков или подключение систем безопасности, в частности, противопожарной сигнализации; при этом ведется постоянная разработка новых объектов BACnet;

- в области взаимодействия с другими системами протокол обладает несравнимо большей функциональностью, чем все другие известные «открытые» протоколы;

- наряду с тем, что протокол соответствуют все возрастающей тенденции к децентрализации, он может работать и в иерархических структурах;

- не требуется производить оплату его использования – каждый пользователь может разрабатывать и использовать решения BACnet;

- протокол поддерживает язык описаний XML.

10 пунктов для независимого выбора систем автоматизации жизнеобеспечения зданий

1. С апреля 2001 года для систем автоматизации жизнеобеспечения зданий имеется новый документ по строительству – сборник комплекса стандартов динамических строительных параметров (STLB), в котором представлена информация о всех нормированных коммуникационных протоколах. Этот документ отвечает требованиям будущего стандарта DIN EN ISO 16484.

2. В противоположность этому, сборник комплекса стандартов объединенного комитета по информационным технологиям в строительстве (GAEB) не позволяет осуществлять независимый выбор коммуникационного протокола на основе свободной конкуренции.

3. Значительные инвестиции индустрии автоматизации жизнеобеспечения здания направляются на разработку коммуникационных нормативов и сборника комплекса стандартов (более 100 миллионов евро с 1984 года) и обуславливают большую заинтересованность в проведении независимого выбора технических решений на рыночной основе.

4. Технический прогресс информационных и коммуникационных технологий позволил перейти от «старых» централизованных решений к единой системе автоматизации жизнеобеспечения зданий с использованием Интернета. Такой переход требует иных методов взаимодействия и выбора систем, осуществляемого на основе вышеуказанных требований.

5. BACnet реализует требования общественных фондов по проведению независимого выбора систем автоматизации жизнеобеспечения зданий.

6. Желательно такое же участие общественных фондов, действующих через немецкий комитет по разработке стандартов (AMEV), в работе в «BACnet Interest Group Europe e. V.», как при разработке сборника комплекса стандартов GAEB.

7. Сертификация продукции BACnet позволяет использовать BACnet в качестве независимого метода связи в общественных областях. Сборник комплекса стандартов может служить основой такого применения протокола.

8. Успех коммуникационного протокола решающим образом зависит от его международного признания.

9. Новые нормативы автоматизации жизнеобеспечения зданий разрабатываются на уровне ISO. Уже установлено, что вначале продвигаемый общественными фондами США протокол BACnet с применением объектов EIB/Konnex будет проводиться отдельно. Затем эти нормативы будут приняты Европейским комитетом стандартизации (CEN) и Немецким институтом нормирования (DIN) и заменят европейские предварительные и экспериментальные нормативы и стандарты.

10. В системах автоматизации жизнеобеспечения зданий нельзя обойти вниманием известный постулат теории множеств: набору разнородных систем соответствует меньшая функциональность при более значительных производственных затратах, по сравнению с набором однородных систем, и устранить подобную разницу в функциональности не позволят никакие способы взаимного подключения систем (рис. 4). Поэтому при подключении других систем необходимо внимательно рассмотреть все связанные с этим экономические аспекты.

Рисунок 4. Влияние стандартизации на функциональность и уровень расходов. Теория множеств для систем автоматизации жизнеобеспечения зданий

Научное редактирование выполнено А. А. Барановым, председателем комитета НП «АВОК»

«Интеллектуальные здания и информационно-управляющие системы»,

тел. (095) 459-7072.