Реализация технологии BACnet в городе Таксоне

N. Robbers, V. Baker, члены Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE)

В течение многих лет городские системы были подключены к закрытой системе контроля энергопотребления, которая не позволяла осуществлять конкурентную ценовую политику. Городские власти не желали мириться с проблемами эксплуатации и технического обслуживания, связанными с такой ситуацией. Как только закончился срок службы старой системы контроля энергопотребления, город начал пользоваться другими возможностями, включающими решения, основанные на сети BACnet.

* BACnet (Building Automation and Control Network) – протокол обмена данными для систем автоматизации жизнеобеспечения зданий.
BACnet разработан Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) и является зарегистрированным товарным знаком ASHRAE. В России BACnet официально представляет комитет НП «АВОК» «Интеллектуальные здания и информационно-управляющие системы».

«Мы подробно изучили данный вопрос и пришли к выводу, что сеть BACnet является для нас наилучшим долговременным решением, – говорит Верн Бейкер (Vern Baker), являющийся ответственным лицом, контролирующим вопросы, связанные с городской системой контроля энергопотребления. – Администрация поддержала наше предложение использовать при замене старой системы решение, основанное на технологии BACnet». Исходная конфигурация системы контроля энергопотребления включала в себя две отдельных системы компании Johnson Controls (JCI).

Первая, более старая система JC/85/40, расположенная в городском центре собраний, при помощи кабельных соединений «точка-точка» и коммутируемых соединений была подключена к панелям DSC-85G0, находящимся в местах эксплуатации. Она обслуживала системы отопления, вентиляции, кондиционирования городского центра собраний, управлений полиции и пожарной охраны, библиотек и других учреждений. Кроме этого, система JC/85/40 обслуживала системы пожарной сигнализации. Через некоторое время эта система достигла своей максимальной производительности, после чего городом была приобретена вторая диспетчерская система – JCI Metasys. Эта система осуществляла связь с элементами управления ОВК по коммутируемым и выделенным арендуемым линиям.

В общей сложности обе системы обслуживали приблизительно 32 коммунальных системы, имеющих 5 600 точек подключения в зданиях общей площадью 156 179 м².

Как только была развернута система EMCS, городские власти Таксона инвестировали средства в создание сети WAN, связывающей географически разделенные сети и управляемой информационно-технологическим подразделением городской администрации (ИТподразделением). Городские власти заключили договор с консалтинговой группой для оценки существующей системы и подготовки плана по реализации решения, основанного на технологии BACnet. В проектную группу входили также работники подразделения по управлению городскими коммунальными службами, сотрудники Университета Аризоны, работники городского отдела закупок и ИТ-подразделения.

В Таксоне имеется новая открытая и конкурентная система EMCS

План внедрения технологии BACnet включал в себя три направления работ:

• Направление А подразумевало включение существующей системыMetasys в новую BACnet систему. Существовавшее в городе оборудование было довольно новым и имело хорошее рабочее состояние, кроме этого, не было достаточных средств для полной замены этого оборудования. Для интеграции этого оборудования в новую рабочую станцию BACnet проектная группа установила шлюзы между BACnet и Metasys.

• Направление В связано с заменой всего существующего оборудования системы JC 85/40 на новое оборудование DDC (DDC, Direct Digital Control – прямое цифровое управление) системы BACnet. Оборудование системы JC 85/40 достигло максимума своей производительности, поэтому проектная группа заменила значительную ее часть, но вследствие ограниченных финансовых средств некоторая часть этого оборудования была оставлена. Благодаря выводу из системы существенного количества точек приема и передачи данных удалось добиться экономии памяти и улучшения работы системы JC 85/40. В последующей программе капиталовложений предполагается замена оставшегося оборудования системы JC 85/40.

• В направлении С была предусмотрена установка и сдача в эксплуатацию рабочей станции BACnet. Подрядчик направления С взаимодействовал с другими подрядчиками и персоналом ИТ-подразделения городской администрации для обеспечения необходимой инфраструктуры связи по сети WAN Таксона. Подрядчик, со своей стороны, обеспечил прозрачный доступ к операторам всех зданий, включенных в систему EMCS. Была организована система предложения цен, позволяющая предоставлять заказы разным подрядчикам, каждый из которых мог давать свои предложения отдельно по всем трем направлениям. Однако, если подрядчик решал не делать предложения по всем направлениям, он мог делать предложения только по направлению А или объединенное предложение по направлениям В и С.

Городской отдел закупок контролировал процесс рассмотрения предложений, в ходе которого каждое из них оценивалось на основании десяти критериев, включающих в себя квалификацию подрядчика, соответствие с техническими требованиями, график и стоимость установки оборудования, предполагаемые будущие затраты на техническое обслуживание. Оценочный комитет, в состав которого входили сотрудники управления городскими коммунальными службами, ИТ-подразделения, отделы закупок, технические консультанты и сотрудники Университета Аризоны, рассматривал каждое предложение и оценивал его в соответствии с заданными критериями. Контракт получал подрядчик, предложение которого получало наивысшую оценку для соответствующего направления работы. В качестве победителя тендера по всем трем направлениям работы городские власти выбрали предложения компании Climatec с оборудованием Alerton. Для проведения начального анализа, подготовки тендерной документации и оформления контракта на создание системы потребовалось приблизительно два года. Когда городские власти только начинали реализацию проекта модернизации, технология BACnet была сравнительно новой. Многие подрядчики и технические консультанты, не участвовавшие в проекте, не верили в возможность взаимодействия сетей, особенно при таком разнообразии оборудования.

Направление А, касающееся вопросов интеграции зданий, объединенных в рамках системы Metasys, представляло значительную проблему. В технических заданиях городского проекта устанавливалось, что для экономии финансовых средств должно использоваться существующее оборудование. Хотя в системе Metasys реализуется более новая технология, чем в оборудовании JC 85/40, эта система все еще являлась продуктом отдельной компании, и для того, чтобы она могла работать в модернизированной городской системе, необходим драйвер N2, еще не выпущенный в то время на рынок. Когда, наконец, драйвер N2 стал доступен, проектная группа установила контроллер Tridium JACE для управления сетью, контрольной и управляющей логикой и, впервые, интерфейс, осуществляющий полное взаимодействие между BACnet и городской сетью WAN.

В Таксоне производится управление множеством зданий различных типов и размеров, расположенных в городе и в пригородах на площади более 1 300 км2

В направлении В для зданий, использующих аппаратуру JC 85/40, модернизация осуществлялась довольно простым образом. Проектная группа максимально использовала существующие кабели, провода и кабель-каналы, заменяя только несовместимые с новым оборудованием температурные датчики, реле и источники питания. Затем здания были подключены к городской сети WAN, использующей стандарт Ethernet. Подключение осуществлялось при помощи глобальных контроллеров компании Alerton и BTI (BACtalk Integrators). Для направления С проектная группа установила две настольные и четыре портативные рабочие станции. Все эти рабочие станции работают в среде BACnet/Ethernet с использованием сети WAN. Для контроля и управления всей системой персонал может подключаться к сети WAN из любого места. На каждом компьютере был установлен пакет для полного графического представления схем помещений и системных диаграмм.

Кроме этого, для облегчения эксплуатации и технического обслуживания систем ОВК персоналом подразделения по управлению городскими коммунальными службами новая система была снабжена функцией оповещения. Если рабочие параметры в системах ОВК выходят за заданные границы, система оповещает об этом операторов EMCS и предоставляет им информацию об аварийной ситуации. Операторы имеют возможность мобильного подключения к сети WAN для дистанционного выявления причин неисправности и устранения возникшей проблемы. Верн Бейкер высказался об этом следующим образом: «Инфраструктура городской системы EMCS позволяет нашимоператорам предоставлять потребителям более высокий уровень сервиса. На проблемы, связанные с работой систем ОВК, мы часто реагируем даже до того, как находящиеся в зданиях люди узнают о них. Для непосредственного взаимодействия с нашими клиентами мы также выезжаем и исследуем положение дел на месте, а не сидим постоянно у центральной рабочей станции мониторинга. Так как мы можем работать непосредственно на местах, нам удалось сократить затраты на проведение договорных сервисных работ благодаря тому, что мы решаем многие проблемы самостоятельно, а не вызываем подрядчика». От выдачи контракта на создание системы EMCS до полной сдачи новой системы в эксплуатацию прошло приблизительно два года. По завершении установки консалтинговая группа сформировала технические руководящие требования по использованию системы городскими структурами во всех будущих строительных проектах.

Решения на базе BACnet позволяют объединять и контролировать многие городские постройки при помощи единой системы управления

Эти руководящие технические требования основаны на фактических рабочих условиях новой EMCS. В них указывается, что для того, чтобы все будущие системы управления могли быть интегрированы в существующую систему и эффективно взаимодействовали с компонентами этой системы, необходимо применение родных элементов управления среды BACnet. В настоящее время при предоставлении контракта на создание всех новых систем управления городские власти могут выбирать из трех, предварительно отобранных местных подрядчиков.

Конечно, на получение заказов в рамках городских проектов могут претендовать и другие подрядчики, при условии того, что их предложения будут основаны на столь же жизнеспособных продуктах технологии BACnet. Однако в настоящее время городские власти удовлетворены уровнем компетенции имеющихся трех подрядчиков и будут пока воздерживаться от расширения круга своих партнеров, пока не будет накоплен достаточный опыт сдачи в эксплуатацию систем с участием многих поставщиков.

В городе недавно сдан в эксплуатацию новый многофункциональный центр Patrick Hardesty. В этом центре размещаются полицейское управление, городские отделы водоснабжения и финансов, конференц-залы. В многофункциональном центре Patrick Hardesty используется система компании Automated Logic, отображающаяся в существующей рабочей станции оператора Alerton BACtalk.

В общей сложности со времени завершения создания новой системы EMCS в городе в нее включено семь новых или модернизированных системных компонентов. Для успешной реализации последующих установок нового оборудования системы управления в каждом проекте построены с использованием городских технических требований.

Городские технические службы располагают планировками новых зданий для внешнего интерфейса независимо от новых строительных проектов благодаря отдельным ценовым позициям, закладываемым в соглашении на техническое обслуживание. Взаимодействие отдельных компонентов новой системы EMCS предоставляет городу возможность производить мониторинг и контроль всех его зданий централизованно, одним оператором.

Применение портативных рабочих станций, работающих в среде BACnet, позволяет обслуживающему персоналу подключаться к городской сети WAN в любой точке для контроля и, при необходимости, изменения режима работы городских служб.

Благодаря применению графических мнемосхем, персонал имеет возможность выполнить мгновенный обзор и оценку функционирования всей системы, а также отдельных ее компонентов.

Возможность контроля и коррекции отдельных функций с одной рабочей станции облегчает техническое обслуживание и обучение, т. к. новые операторы могут видеть оборудование на экране, не входя в детали работы каждого компонента. Благодаря механизмам графического программирования, персоналу, обслуживающему оборудование городских служб, нет необходимости иметь специальные навыки в программировании частнофирменных систем.

Контроллеры VCLP на базе BACnet с модулями расширения осуществляют мониторинг и контроль охладителей в городском центре собраний Таксона

«Новая система EMCS разнообразным образом способствует проведению городскими властями Таксона мер по контролю потребления энергии. Например, я могу на своем настольном компьютере анализировать характер и график различного рода обслуживания, оценивать работу всех систем здания, – говорит Винни Хант (Vinnie Hunt), руководитель отдела энергетики администрации Таксона и добавляет: – Так как операторы системы EMCS могут чаще посещать места непосредственной эксплуатации коммунальных систем, мы можем лучше обучать находящихся там людей правильному обращению с термостатом, благодаря чему сокращается поток жалоб, и мы можем реализовать расписание с большим сбережением энергии». Для построения и модернизации в полном объеме системы EMCS, включающей 30 зданий, имеющей приблизительно 3 900 точек обмена данными и охватывающей общую площадь 102 190 м², городу понадобилось приблизительно четыре года. Общие затраты на проект, включающие проектирование, установку оборудования и администрирование, составили приблизительно 1,4 млн долларов.

Применение существующей городской сети WAN сэкономило более 1 млн долларов на установку оборудования инфраструктуры связи при обеспечении устойчивой и эффективной коммуникационной платформы.

«Это не демонстрационный проект с неограниченными финансовыми ресурсамии неограниченным временем, – говорит Бейкер, – это реальность, предполагающая финансирование местными муниципальными органами работ по усовершенствованию коммунальных служб, а также сжатые сроки проекта, особенно когда наша система начала стареть. Мы должны были соперничать со всеми другими проектами, требующими финансирования, например, с предложениями по увеличению финансирования органов полиции и системы пожарной охраны, и мы должны были убеждать, что нам удастся выполнить проект в заданные сроки и в рамках выделенных средств. Вначале требовалась определенная вера в такую новую в то время технологию, как BACnet. Местные органы власти обычно не используют такие подходы. Это было для нас верным решением. И теперь не нужно полагаться лишь на веру. BACnet уже не является новейшей технологией, она уже здесь и реально работает. Мы можем сказать, что наши затраты окупились».

Перепечатано с сокращениями из журнала «ASHRAE».

Перевод с английского Л. И. Баранова.

Научное редактирование выполнено А. В. Фрейдманом, партнером комитета НП «АВОК» «Интеллектуальные здания и информационно-управляющие системы», тел. (095) 939-58-72, freYdman@nautsilus.ru.