За это время комитет рассмотрел около 200 предложений, исходящих от промышленных предприятий, связанных с производством систем автоматизации жизнеобеспечения зданий и систем управления. Эти предложения включают в себя самый широкий круг вопросов – от адаптации новых способов использования сети Интернет до усовершенствований инструментальных средств, используемых в системе BACnet.

В период с 1995 года по июнь 2001 года было выполнено пять дополнений к исходному стандарту. В 2001 году была одобрена новая версия стандарта, включающая в себя все предыдущие дополнения. Мы будем обозначать исходный стандарт как BACnet1995, а последнюю версию стандарта как BACnet2001.

В этой аналитической статье приводится описание наиболее важных новых возможностей BACnet2001 и тенденций будущего развития стандарта.

Новые сетевые технологии
Применение BACnet с использованием возможностей сети Интернет являлось широко обсуждавшейся темой даже перед публикацией BACnet199 но со временем у множественных специалистов создалось мнение, что используемые в зданиях контроллеры не обладают достаточной вычислительной мощностью для поддержки стека протокола Интернет (IP), так как для этого требуются большие накладные расходы (управляющая информация для IP добавляет к каждому сообщению минимум двадцать 8битных байтов или октетов, а многие сообщения BACnet гораздо короче). Кроме того, предполагается, что локальные сети (LAN) BACnet могут справиться с длинными сообщениями без снижения производительности системы.

Тем не менее в стандарте BACnet1995 был предложен способ обмена сообщениями м. различными локальными сетями BACnet при помощи протокола IP с использованием технологии, называемой «туннелированием». В этом методе используются специальные, поддерживающие IP, устройства, называемые «туннельными маршрутизаторами», которые перехватывают сообщения BACnet, не основанные на IP, и пересылают их к одноранговому туннельному маршрутизатору на удаленной LAN для доставки к устройству назначения. Для этого не требуется производить какиелибо изменения в самих устройствах BACnet.

Новый стандарт BACnet для работы в сети Интернет называется «BACnet/IP». Эта спецификация была первым дополнением к стандарту BACnet1995, опубликованным в 1999 году. Он позволяет устройствам BACnet связываться непосредственно друг с другом по Интернету (или по любой другой базирующейся на IPпротоколе сети, например, на корпоративной сети Интранет), где бы эти устройства не находились. Он также предоставляет для рабочих станций метод «подписки» на получ. информационных сообщений, предназначенных широкому кругу абонентов, даже если какаялибо конкретная рабочая станция не подключена к локальной сети BACnet. Стандарт BACnet/IP быстро становится наиболее популярной формой сетевого взаимодействия в рамках BACnet для рабочих станций и контроллеров в зданиях.

До недавнего времени webсерверы использовались для представления информации, получаемой из сетей BACnet в форме, позволяющей представлять и изменять данные при помощи стандартных webбраузеров. На стороне BACnet не требуется производить какихлибо изменений, но функции BAS (такие как сохранение журнала аварийных ситуаций, формирование данных тенденции, выполнение измерений) должны выполняться на машине, которая не является рабочей станцией или машиной, на которой выполняется браузер ( . Основным преимуществом такого решения является принцип. возможность доступа. При правильной авторизации система автоматизации жизнеобеспечения здания может быть доступна из любой точки с доступом в web. но применение webтехнологии сопряжено с определенными проблемами безопасности. Например, как вы можете позволить доступ через брандмауэр без предоставления своей системы хакерам? В комитете ASHRAE имеется рабочая группа, занимающаяся этой и другими проблемами безопасности.

принцип. возможность взаимодействия разнородных устройств
BACnet часто используется в системах, построенных на аппаратных средствах одного производителя, предназначенных для выполнения определенных задач, таких как, например, управление системами ОВК. Но стандарт позволяет выполнять гораздо более сложные задачи. В качестве общего языка связи, BACnet допускает совместную работу систем различных производителей и/или систем, сконструированных для различных комплексов автоматизации и функций управления.

Для облегчения спецификации взаимодействующих разнородных систем комитет ASHRAE разработал группу соответствующих функций, обеспечивающих, как это представляется, ядро поддержки взаимодействия: разделение данных, обработка событий и аварийных ситуаций, планирование занятости, анализ тенденций, управление устройствами и сетью. Для каждой из таких «областей обеспечения взаимодействия» BACnet2001 перечисляет возможности, которые пользователь вправе ожидать от набора стандартных устройств, таких как рабочая станция BACnet, контроллер BACnet в зданиях, специальный прикладной контроллер BACnet и т. д., и возможности, которые должныбыть реализованы для достижения поддержки взаимодействия.

Список возможностей BACnet для каждого из таких стандартных устройств BACnet называется профилем устройства.

Производители могут обеспечивать большие или меньшие возможности, по сравнению с возможностями, представленными в профилях стандартных устройств. Возможности любого конкретного устройства должныбыть указаны в заявлении соответствия реализации протокола (PICS), прилагаемом к устройству. PICS могут быть получены у производителя, возможно, на webсервере лаборатории испытаний BACnet (BTL) Ассоциации производителей BACnet (BMA).

Использование областей обеспечения взаимодействия BIBB ( вкладку «BIBB: сокращения BACnet») и профилей устройств полностью заменило классы соответствия и функциональные группы, определенные в стандарте BACnet199 Классы соответствия и функциональные группы просто не работали, и поэтому они теперь не используются.

Далее представлены некоторые новые возможности стандарта BACnet2001, разбитые по областям обеспечения взаимодействия.

Схема профиля хорошо подходит для разработки интерфейсов с протоколами, не базирующимися на BACnet, в особенности, если они являются объектноориентированными. Хорошим примером этому служит спецификация интерфейса с протоколом European Installation Bus (EIB). Так как BACnet и EIB имеют большое число определений объектных типов, разделяющих множество общих свойств, сторона BACnetинтерфейса может быть построена как набор стандартных объектных типов BACnet со специальными профилями EIB, описывающими дополнительные свойства, необходимые для обеспечения связи с оборудованием EIB. Разделение данных
Добавлены два новых типа объектов – Avaraging (усреднение) и Multistate Value (множественное значение).

Объекты Avaraging предоставляют способ получения минимального, максимального и среднего значения определенного свойства BACnet на заданном временном интервале. К соответствующей метке времени могут добавляться необязательные опции min и max. Объектный тип Avaraging представляет пример освоения новой области определения объектов. Эти объекты размывают грань м. объектами обмена данными (т. е. объектами, обеспечивающими «видимость для сети» работы специальных устройств) и специальными объектами прикладных программ, реализующими определенные математические и логические функции, которые могут быть использованы в программном обеспечении управления устройствами (и в то же самое время являющиеся видимыми для сети). Но в связи с этим возникает естественный вопрос: почему следует останавливаться на объектах усреднения? Могут быть, к примеру, сконструированы объекты «Квадратный корень» или «Логарифм», или же объекты «И» и «ИЛИ», которые работали бы с логическими величинами. Предполагалось, что ктото работает над стандартом для программирования систем автоматизации обслуживания зданий и устройств управления. Но кто этим должен заниматься?

Вторым новым объектом является объект Multistate Value (множественное значение). На самом деле этот объект предоставляет не так много новых возможностей по сравнению с объектами Multistate Input (множественный ввод) и Multistate Output (множественный вывод). Он был добавлен в ответ на выражаемую озабоченность по поводу недостатка симметрии м. набором аналоговых и двоичных объектов (имеющих соответствующие объектные типы Value) и набором объектов Multistate, не имевших до этого объектного типа Value.

Обработка событий и аварийных ситуаций
Одним из основных преимуществ BACnet является то, что эта технология предоставляет надежный и гибкий механизм определения специальных событий и аварийных ситуаций и оповещения рабочей станции об их возникновении. Эта сторона BACnet является также и одной из наиболее сложных для разработки в связи с малой степенью общности, существовавшей в частных подходах. Ни один из других протоколов не предоставляет способа взаимодействия различных устройств для обработки аварийных сигналов, способного удовлетворить разнообразные требования приложений для обслуживания зданий. Реализованные в BACnet функции обработки событий и аварийных сигналов были сконструированы после многочисленных обсуждений и дискуссий на основе досконального знания потребностей приложений ОВК, с учетом определенных идей частных подходов.

При решении проблем обеспечения безопасности ( врезку «Разработка BACnet: открытый цикл») испытания в реальных условиях основанной на BACnet системы аварийной сигнализации позволили выявить пути дальнейших усовершенствований в этом направлении. Вначале объекты Event Enrollment («Регистрация событий»), используемые для контроля значений характеристик аварийных состояний, были ограничены объектами контроля и характеристиками в рамках локальных устройств BACnet. Такое ограничение было снято, в результате чего был разработан способ обнаружения устройством BACnet аварийного состояния и оповещения удаленного устройства об этом состоянии.

Стандарт BACnet1995 предоставлял способ подписки на оповещение при изменении значений определенных свойств заданных объектов. Стало ясно, что было бы полезно обобщить это, позволив выполнять подписку на оповещение при изменении значений для произвольных свойств и обеспечив передачу и прием оповещений без дополнительных расходов на обработку подписок.

Стало очевидно, что трудно осуществить подключение рабочей станции к сети BACnet и получить необходимую информацию об уже происшедших аварийных ситуациях, чтобы получить подтверждение о них с новой рабочей станции. Это привело к созданию специальной службы, предназначенной для получения такой информации. Усовершенствования, обеспечиваемые этими возможностями, были объединены с предложениями по безопасности и составили часть единого дополнения протокола.

Планирование занятости
Планирование периодов занятости в зонах здания может представлять сложную задачу. BACnet1995 предоставлял способ определения недельных расписаний, активизируемых на определенный период времени, и расписаний исключений, переопределяющих недельное расписание для определенного дня. Объект, для которого планируется занятость, был ограничен планированием расписаний других объектов в рамках одного устройства. Это ограничение было снято, и поставщики могут теперь планировать занятость объектов на удаленных устройствах.

Механизм расписания исключений может быть использован для предоставления даже весьма сложных планируемых компонент. но может возникнуть определенная проблема при условиях, когда несколько событий объединяются для формирования единого расписания исключений. Рабочая станция может сосчитать расписание исключений даже с устройств, произведенных (и запрограммированных) другими производителями, и проанализировать общий результат. но нет способа рассчитать и отобразить оператору отдельные события, объединенные для формирования расписания исключений. В настоящее время для публичного ознакомления выставлено предложение по решению этой проблемы, предусматривающее видимость в сети частичных дневных расписаний, объединенных для формирования общего расписания исключений.

Анализ тенденций
В цикле разработки BACnet производилось интенсивное обсуждение анализа тенденций. В результате к согласию прийти не удалось. Многие другие проблемы требовали своего решения, поэтому было решено, что стандартный метод анализа тенденций может подождать. В BACnet имеются файловые объекты и службы для чтения и записи файлов данных. Если бы было достигнуто согласие по формату файлов, указанные инструменты могли быть использованы для проведения анализа тенденций. В то время существовало мнение, что необходимо договориться по формату файлов. Давление рынка могло бы помочь привлечь внимание к этой проблеме и, возможно, облегчило бы достижение согласия.

Первые разработчики различных продуктов BACnet полагали, что создание надежного механизма анализа тенденций должно быть приоритетной задачей. Опыт расширения требований поставщиков до уровня стандарта обеспечил базу для формирования предложения, одобренного позднее в качестве части BACnet. В качестве конечного результата должно было стать создание нового объектного типа Trend Log и новой службы ReadRange, сконструированной для обеспечения выборки записей тенденций на основании выбранных пользователем критериев фильтрации.

Объект Trend Log предоставляет несколько видимых в сети параметров, описывающих способ сбора данных тенденций. Если имеется принцип. возможность записи этих параметров, они могут использоваться для конфигурирования отдельных элементов набора данных тенденции. Trend Log контролирует свойства анализируемого объекта, и при выполнении загодя заданных условий он сохраняет или заносит в находящийся во внутреннем буфере журнал значение вместе с меткой времени. Данные могут заноситься в журнал через определенные интервалы времени или при изменении значения контролируемого свойства. Контролируемое свойство может относиться к тому же устройству, на котором находится объект Trend Log, или на внешнем устройстве. Могут быть заданы определенные моменты времени начала и окончания сбора данных тенденции, имеется также принцип. возможность включения и отключения сбора данных тенденции при помощи сообщений BACnet.

Каждый объект Trend Log поддерживает внутренний буфер для хранения данных тенденции. Поставщик свободен в выборе размера этого буфера, кроме того, можно выбирать, имеет ли буфер фиксированный или динамически изменяемый размер. Как только буфер заполняется, при добавлении новой записи в буфере замещается наиболее давняя запись, либо Trend Log может быть сконфигурирован на прекращение сбора новых данных. Выборка данных тенденции производится при помощи службы ReadRange. Для объектов Trend Log определены внутренние механизмы формирования сообщений, которые могут использоваться для подачи оповещения о том, что буфер заполнен.

Приобретение удаленными устройствами записей тенденции не влияет на состояние самого объекта Trend Log. Тем самым обеспечивается независимый последовательный доступ к записям журнала со стороны нескольких удаленных устройств.

Объект Trend Log сконструирован для регистрации значений одного свойства одного объекта. В настоящее время комитет ASHRAE обдумывает предложение, которое, если будет одобрено, приведет к созданию более сложного объекта, позволяющего производить сбор в каждую запись журнала тенденции значений нескольких свойств.

цикл разработки дополнений, касающихся безопасности, не уникален. Такая же совместная работа проводится в настоящее время в области освещения и коммунального хозяйства. Рассматриваются также другие предложения, поступающие извне Соединенных Штатов. Эта деятельность иллюстрирует несколько ключевых позиций, связанных с BACnet. Вопервых, к стандарту могут добавляться новые возможности, позволяющие подключать к нему целые отрасли промышленности. Вовторых, цикл является открытым и гибким, в нем могут участвовать наряду с ASHRAE и другие профессиональные организации. И наконец, идеи и предложения приходят со всего мира. BACnet быстро становится международным стандартом, поддерживаемым техническими экспертами во всем мире. Управление устройствами и сетью
Единственной новой возможностью, добавленной в эту область взаимодействия разнородных устройств, является служба UTCTimeSynchronization. Эта служба дополняет существующую службу TimeSynchronization предоставлением универсального глобального времени (UTC) вместо локального времени временного сервера. Исторически UTC было аналогично cреднему времени по Гринвичу, т. е. местному времени на нулевом меридиане, проходящему через английский город Гринвич и используемому в качестве общемирового опорного времени.

Важность новой службы заключается в том, что она была добавлена в результате признания того, что системы BACnet могут распространяться на несколько часовых поясов и в определенных случаях могут быть глобальными. Использование UTC в качестве базиса для синхронизации времени позволяет одному серверу согласовывать временные параметры работы BACnet в среде Интернет, независимо от степени географической протяженности системы.

Процедуры BACnet
В стандарте BACnet1995 рассматривались исключительно вопросы приоритетов команд. Со временем стало ясно, что наряду с процедурами реализации механизма приоритета команд, для систем управления и автоматизации обслуживания зданий требуются различные процедуры работы с объектами и службами BACnet. И эти процедуры должныбыть стандартизированы.

Первый такой набор процедур, добавленный в протокол, реализует функции резервирования и восстановления. Эти процедуры позволяют резервировать данные конфигурации, а затем загружать эти данные в режиме совместимой работы разнородных устройств, даже если, как это обычно бывает, устройства исходно конфигурируются при помощи собственных инструментальных средств и технологий. Для новых процедур потребовалось добавление нескольких свойств в объектный тип Device («Устройство»), наиболее важным из которых является свойство Configuration_Files, представляющее собой массив идентификаторов объектов File, которые все вместе содержат соответствующие данные конфигурации, необходимые для восстановления текущего состояния устройства.

Направления дальнейшего развития
Надежно обосновавшись на мировом рынке и продемонстрировав способность к расширению исходной конструкции, BACnet начинает проникать в новые прикладные области. Комитет ASHRAE организовал рабочие группы для разработки и предложения новых возможностей в нескольких таких областях. Во множественных случаях эксперты ASHRAE работают совместно с другими профессиональными обществами, аналогично тому, как осуществлялось успешное взаимодействие со специалистами в области противопожарной сигнализации.

Освещение здания
Была организована рабочая группа по приложениям освещения. Эта группа работает в кооперации с Национальной ассоциацией производителей электрооборудования (NEMA) и Североамериканским обществом инженеров по освещению. Основным направлением работы данной рабочей группы является разработка способов представления в сети управляющей логики, аналогичной логике управляющих панелей систем освещения. В качестве примеров подобных разработок можно упомянуть гибкое группирование осветительных приборов, конструирование предопределенных осветительных планов, вызываемых одним нажатием кнопки, управление ослаблением освещения, разработка систем предупреждения и блокировки помещений в периоды отсутствия людей. Такие разработки высокого уровня могут быть важной составляющей интегрированной системы.

Коммунальные услуги
Во множественных частях света наблюдается тенденция перехода от официальных монополистических коммунальных поставщиков электричества и газа к открытому, конкурентному энергетическому рынку. В ближайшем будущем системы автоматизации жизнеобеспечения зданий должны будут решать важные задачи обеспечения связи с поставщиками коммунальных услуг для обсуждения цен, уменьшения или смещения пиковых нагрузок, передачи счетов и обмена информацией по качеству услуг, а также, возможно, и другие задачи. В связи с этим была создана рабочая группа по интеграции коммунальных услуг для рассмотрения этих задач и разработки необходимых расширений BACnet. Для ведения диалога по этим вопросам рабочая группа вошла в контакт с компаниями по обеспечению коммунальных услуг, и с Институтом по исследованию электрической энергии.

 Контроль доступа
так же одной прикладной областью управления обслуживанием зданий, представляющей значительный интерес для разработчиков BACnet, является создание эффективных систем контроля доступа. Имеется множество предложений по объединению систем контроля доступа с системами обнаружения возгорания, системами освещения и ОВК. Такое объединение обеспечит лучшее управление затратами энергии, более высокий комфорт, более быструю реакцию в критических ситуациях. Наряду с автоматическими запрограммированными действиями, системы контроля доступа могут предоставлять информацию об условиях в здании и местоположении находящихся в нем людей. Такая информация может быть весьма полезна для персонала служб реагирования на чрезвычайные ситуации. Большое внимание этим вопросам уделяется в рабочих группах по обеспечению безопасности.

Безопасность
Системы BACnet предоставляют принцип. возможность соединения нескольких систем обслуживания зданий с использованием протокола IP и при помощи подключения изначально автономных систем в зданиях. Но с этими новыми возможностями возникли и новые проблемы, связанные с безопасностью. Поэтому при внедрении интегрированных систем обслуживания здания разработчикам приходится обычно решать целый комплекс проблем по обеспечению безопасности. Для исследования этих вопросов была создана рабочая группа по безопасности в сети. В ее обязанности входит определение проблем, относящихся к безопасности, оценка рисков, внесение предложений по решению этих проблем. Предполагается, что во множественных случаях в системах автоматизации жизнеобеспечения зданий могут быть использованы решения, уже применяемые в различных информационных технологиях и электронной коммерции. Не исключается, что в дальнейшем могут возникнуть новые задачи, которые потребуют от BACnet особых решений.

Метод испытаний
В течение нескольких лет комитет ASHRAE работал над дополнительным стандартом – «Метод испытаний на соответствие требований BACnet». Этот стандарт, находящийся в настоящее время в цикле открытого рассмотрения, предоставит полный набор требований к испытаниям, необходимым для определения коммуникационных возможностей устройств BACnet. Эскизная версия стандарта уже сейчас используется Ассоциацией производителей BACnet (ВМА) в качестве базы программы независимых испытаний и составления отчета по результатам испытаний устройств BACnet. Работающая в этой области совместно с ВМА группа BACnetЕвропа намеревается открыть в Европе независимую испытательную лабораторию.

Заключение
Хотя эта статья посвящена в основном техническим вопросам разработки стандарта BACnet2001, в практической области большое внимание уделялось политическим и коммерческим аспектам. Стандарт BACnet неуклонно завоевывает повсеместное признание. Он уже переведен на китайский, японский и корейский языки, предполагается его утверждение в Южной Корее в качестве национального стандарта. Он уже является предварительным стандартом Европейского Сообщества, в настоящее время происходит цикл его одобрения, в результате чего он станет законченным европейским стандартом и стандартом ISO. Более того, недавние исследования показали, что установки BACnet выполнены уже фактически в ста странах на всех континентах, включая Антарктику. Это явилось результатом того факта, что BACnet основан на согласованных решениях, направленных на развитие производства систем управления и автоматизации жизнеобеспечения зданий, использование которых открыто для всех.