Параллельно с этим развивались программноуправляемые системы охранной и пожарной сигнализации, видеомониторинга, системы управления освещением, вертикальным транспортом (лифтами и эскалаторами), и телефонные сети и сети передачи данных. Помимо того, что все эти системы были полностью автономными и требовали каждый раз отдельной кабельной проводки, системы одного назначения (например, системы ОВК) разных производителей с точки зрения управляющих функций были полностью несовместимы м. собой. Они использовали свои закрытые фирменные протоколы связи и не предусматривали никаких общепринятых интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. В начале 1990х годов необходимость стандартизации систем управления для развития отрасли осознавалась практически всеми производителями оборудования.

Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE)* началась работа по созданию отраслевого стандарта сетевого протокола, результатом которой стало появление BACnet. Протокол BACnet стал американским стандартом ANSI/ASHRAE 135 в 1995 году. В настоящее время он является основой для разработки стандарта европейского сообщества (в организации CEN), и для всемирного стандарта ISO (Международной организации по стандартизации), где анализируется техническим комитетом 205 (по внутренней среде здания) для включения в стандарт группы ISO 16484.

В России внедрение протокола BACnet осуществляется при реализации проектов, в которых используется BACnetсовместимое оборудование таких фирм, как «Alerton», «Sauter» и др.

Разработка отраслевого стандарта на системы автоматизации зданий ведется с учетом необходимости его гармонизации с будущим стандартом ISO 16484, в который, как планируется, войдет протокол BACnet, и поэтому знакомство с ним будет полезно отечественным специалистам отрасли.

Протокол BACnet
Название протокола BACnet представляет собой аббревиатуру Building Automation and Control Networks (сети автоматизации и управления зданий). Он разрабатывался комитетом ASHRAE в течение 8,5 лет. Первый вариант был принят в 1995 году. В 2001 году была принята последняя редакция стандарта.

BACnet представляет собой специализированный протокол передачи данных для автоматизации зданий и управляющих сетей. Его главный приоритет сосредоточен на уровне прикладной задачи.

Протоколом BACnet регламентируются:

Параметры электрических сигналов.

Система адресации.

Способы сетевого доступа (MasterSlave, PeertoPeer).

Процедуры проверки ошибок.

Процедуры управления потоком (Flow control).

Последовательность сообщений, система сегментации, наличие контрольных точек.

Формат представления (упаковки, шифрования).

Формат сообщений.

Последовательность разработки протокола BACnet была следующей.

Вначале был определен вид или модель, по которой каждый производитель может представить схему своего устройства. Следующим этапом был задан стандарт «сообщений» или услуг, который использует модель и выполняет другие общие функции. Затем было достигнуто соглашение о том, что считать «0» и «1». Наконец, было принято соглашение о том, какие использовать стандарты физ. носителей, передачи данных и сетей (LAN). изучим подробнее составляющие протокола.

Объекты BACnet
Каждый объект в сети BACnet характеризуется набором «свойств», которые описывают его поведение или управляют его работой. На 2 представлен пример объекта, который соответствует измеряемой в помещении температуре.

BACnet определяет набор стандартных объектов. В примере на 2 параметр тип объекта (Object_Type) идентифицирует его как стандартный объект Analog Input.

На следующем рисунке представлен набор основных стандартных объектов BACnet (не всех). Предполагается, что в дальнейшем будут появляться новые стандартные объекты. Кроме того, стандартом оговорено допущение на использование разработчиками своих собственных объектов, и способы взаимодействия с ними со стороны устройств сторонних производителей.

Любое устройство в сети BACnet описывается в виде набора стандартных объектов. Причем количество одинаковых объектов, составляющих устройство, не ограничено.

На 4 представлен пример устройства, которое состоит из набора следующих объектов: устройство (DEVICE), цикл (LOOP), расписание (SHEDULE), группа (GROUP), аналоговое значение (AV), двоичный ввод (BI), двоичный вывод (BI), аналоговый ввод (BO) и аналоговый вывод (AO). На практике устройство обычно состоит из нескольких объектов «аналоговый ввод», нескольких объектов «двоичный ввод» и т. д.

Стандартом BACnet заданы следующие классы прикладных задач, которые выполняют устройства:

тревоги и события;

доступ к файлам;

доступ к объектам;

управление удаленным устройством;

виртуальный терминал.

Эти классы прикладных задач описаны набором услуг (Services), которые выполняются определенным классом задач. Например, для класса прикладных задач «доступ к объекту» заданы следующие услуги:

ReadProperty

CreateObject

ReadPropertyConditional

DeleteObject

ReadPropertyMultiple

AddListElement

WriteProperty

RemoveListElement

WritePropertyMultiple

Эта подробная регламентация позволяет представить все многообразие устройств и решаемых ими задач в сети BACnet.

Транспортный уровень
Помимо прикладного уровня протокол BACnet описывает возможные опции локальной сети. Первоначально протокол допускал использование следующих сетевых технологий:

Ethernet;

ARCNET;

MasterSlave/Token Passing (MS/TP);

PointtoPoint (PTP);

LonTalk.

Эти опции обеспечивают различные характеристики сети, покрывая специфические потребности конкретных приложений. В таблице представлены некоторые характеристики этих сетей.

Кроме того, последнее дополнение к протоколу 135a определяет понятие виртуальной сети – «Virtual LAN», которое дает принцип. возможность использовать такие сети, как TCP/IP, ATM и т. д.

В случае когда приложение использует лишь один тип «родной» локальной сети BACnet, каждое устройство любого производителя может напрямую обращаться к другому устройству произвольного изготовителя. этот тип LAN предусматривает прямую связь устройствокустройству.

Если приложение представляет собой объединение различных «родных» LAN, то связь устройств, находящихся в разных сетях, осуществляется через маршрутизаторы. Маршрутизаторы всего лишь переупаковывают сообщения BACnet в соответствии с определенным стандартом данной сети.

Для связи с частными сетями требуется наличие специализированных шлюзов, которые при переупаковке сообщений BACnet должны, кроме того, осуществлять их «перевод» на язык соответствующего частного протокола.

Проиллюстрируем взаимодействие BACnetсистемы с различными (стандартными и нестандартными) сетями LAN схемой интеграции системы BACtalk фирмы «Alerton» (www.alerton.com), первой в отрасли BACnetсистемы, в продуктах которой реализован «родной» сетевой стандарт – MS/TP. На верхнем уровне здесь широко используется сеть Ethernet.

Для взаимодействия через IPсети BACnet предусматривает 2 режима работы:

туннелирование IPсообщений;

использование BACnet/IP.

Концепция BVLL
Как уже упоминалось, в последнем дополнении к протоколу 135a вводится понятие «Слой виртуального подключения BACnet» (BACnet Virtual Link Layer – BVLL). В соответствии с концепцией BVLL устройство BACnet/IP имеет доступ к инфраструктуре IP, как если бы это была какаято LAN частного типа. Подключение такого типа называется «виртуальным подключением» («virtual data link»). Оно позволяет удобным образом использовать такие сети, как ATM, SONET, Frame Relay, ISDN и другие, даже те, которые могут появиться в дальнейшем. Если передача сообщений м. устройствами BACnet/IP через Internet идет напрямую, то широковещательная передача обеспечивается посредством специализированного устройства BACnet/IP Broadcast Management Device (BBMD).

Через BBMD осуществляется также регистрация внешнего по отношению к cети BACnet устройства. При использовании BACnet/IP «внешнее устройство» может через интернетпровайдера присоединиться к BACnet.

Программное обеспечение для работы с сетями BACnet
BACtalk for Windows
BACtalk для Windows фирмы «Alerton» – это программное обеспечение, которое предоставляет возможности управления оборудованием здания с персонального компьютера (операторского терминала). BACtalk для Windows осуществляет связь с полевыми устройствами BACtalk, и с BACnetсовместимыми устройствами любых производителей через сеть Ethernet, через последовательное соединение точкаточка (через модем или нульмодемный кабель). Характерной особенностью BACtalk для Windows является расширенная графическая библиотека, предназначенная для создания интуитивно ясных мнемосхем на рабочем месте оператора. Живая трехмерная анимация и полноцветная графика дают оператору возможности весьма простого управления (показщелчок) данными в реальном времени. Встроенные изображения, поэтажные схемы строения, специфического оборудования систем ОВК – все это можно адаптировать для любого здания, основываясь на растровых изображениях. Возможен импорт растровых изображений из систем САПР и из других графических приложений.

BACtalk для Windows поддерживает полный диапазон функций, включая определенные в BACnet расписания, регистраторы трендов (в текстовом и графическом форматах), регистраторы потребления энергии, ограничители потребления энергии, элементы Active X, регистраторы действий обитателей помещения и операторов, управляющих системой. Поддерживается механизм защиты от несанкционированного доступа пользователей к ресурсам системы управления.

VisualLogic
С помощью пакета VisualLogic фирмы «Alerton» создается алгоритм управления системы BACtalk. Данное программное обеспечение имеет полноценную графическую среду на базе MS Visio для разработки простым перемещением функций из универсальной библиотеки. Одновременно с разработкой программ создается и документация. VisualLogic может работать автономно для разработки локальной логики или может быть вызван из пакета диспетчерского управления BACtalk for Windows для создания сложных алгоритмов распределенных систем управления и/или создания SCADAсистем.

WEBtalk
Система WEBtalk фирмы «Alerton» автоматически cчитывает данные из системы автоматизации здания и транслирует эти данные в webстраницы. Простой вход пользователя через webбраузер дает вам доступ к данным системы. Данные могут быть представлены в графической интуитивно понятной форме. Для доступа к этим данным нужны соответствующие права доступа. На рабочем месте обслуживающего персонала достаточно иметь стандартный webбраузер, чтобы осуществлять полный контроль и мониторинг всех подсистем обслуживаемого здания. Кроме того, используя в качестве клиентской программы webбраузер возможно индивидуальное управление через WEBtalk отдельными помещениями их арендаторами. Тем самым исключается необходимость поддержки и обслуживания клиентской программы со стороны сервисной службы здания.

Страницы WEBtalk имеют внешний вид, практически идентичный с дисплеями данных BACtalk, поэтому персоналу на рабочих местах системы и арендаторам не сложно с этим освоиться. Ядро интерфейса, которое они будут использовать для контроля и мониторинга, настраивается так же, как и интерфейс операторского терминала BACtalk.

Сердце системы WEBtalk – это WEBtalk IPort. Это сетевое устройство, которое и транслирует данные системы автоматизации здания в webстраницы. IPort – это аппаратура серверного класса, которая предназначена для круглосуточной непрерывной работы без обслуживания. Это устройство выключается при снятии питающего напряжения и вновь автоматически включается при его подаче.

Заключение
Сети BACnet пока мало известны в России, хотя они обладают рядом неоспоримых достоинств. Главным из этих достоинств является принцип. возможность осуществления проектов без привязки к конкретному производителю – возможна легкая замена и модернизация оборудования, в том числе на уровне отдельных функциональных элементов.

Системные интеграторы и специализированные проектные организации, занимающиеся внедрением систем автоматизации зданий, осуществляя проекты с использованием сетей BACnet, смогут иметь принцип. возможность разработки комплексных мультивендорных систем, т. е. использующих оборудование различного функционального назначения и различных производителей.

Отечественные предприятия, выпускающие устройства для систем жизнеобеспечения зданий, реализовав в своих изделиях протокол BACnet, повысят конкурентоспособность своей продукции, в особенности на внешних рынках.

В настоящее время соответствующие специализированные BACnetконтроллеры, драйверы BACnet, прикладные программы для систем мониторинга и удаленного диспетчерского управления – все составляющие сетей BACnet – доступны на российском рынке. Их поддержка обеспечивается высококвалифицированными специалистами, знакомыми с BACnet и имеющими опыт самостоятельной реализации протокола.

Внедрение BACnet должно способствовать внедрению передовых, экономичных систем автоматизации зданий.