Комплекс автоматизации инженерных систем зданий на основе открытых протоколов взаимодействия

Р. В. Царев, эксперт, Российский государственный университет инновационных технологий и предпринимательства

До недавних пор каждая инженерная система оснащалась независимой системой авто- матики, рассчитанной на выполнение определенного набора функций в рамках данной системы. В настоящее время с целью увеличения позитивного эффекта комплексной автоматизации зданий разрабатываются алгоритмы взаимосвязанной автоматизации разных инженерных систем. К примеру, взаимодействие систем автоматизации вентиляции и отопления может увеличить эффект энергосбережения и создать более комфортные условия в здании. Интеграция систем видеонаблюдения и охранной сигнализации позволит повысить уровень безопасности здания. И подобных примеров может быть множество.

В тоже время процесс комплексной автоматизации имеет ряд негативных последствий. Во-первых, появление дополнительных узлов в конструкции инженерных систем приводит к увеличению возможных точек отказа и, как следствие, к увеличению вероятности возникновения неисправности. Во-вторых, усложнение конструкции инженерных систем приводит к усложнению правил и средств эксплуатации, повышает уровень требований к квалификации персонала. В-третьих, обеспечение взаимодействия систем автоматики инженерных систем, созданных разными производителями, зачастую представляет собой не тривиальную задачу и, как следствие, повышенную стоимость внедрения.

Одной из основных причин описанных негативных последствий комплексной автоматизации зданий является отсутствие единых средств информационного взаимодействия оборудования разных производителей. Производители средств автоматики в первую очередь уделяют внимание качеству обеспечения технологического процесса функционирования инженерной системы и уже потом надежности протоколов информационного взаимодействия узлов автоматического управления. А обеспечение возможности взаимодействия на уровне информационных протоколов с оборудованием других производителей остается вовсе без внимания. Зачастую производители средств автоматизации намеренно используют закрытые информационные протоколы для ограничения конкуренции.

В результате страдает потребитель, компании, занимающиеся внедрением комплексных решений автоматизации, из-за отсутствия возможности свободного выбора оборудования разных производителей, способного к взаимодействию, и повышенной трудоемкости интеграции систем автоматики разных производителей. Применяемые для интеграции различных систем шлюзы и конвертеры протоколов зачастую являются узким местом по надежности и производительности всего комплекса автоматизации здания. Компании, обслуживающие данные системы, сталкиваются с необходимостью изучения различных средств диагностики и программ диспетчеризации, а главное – владельцы недвижимости вынуждены оплачивать внедрение дорогостоящих программ обслуживания и услуги высококвалифицированных специалистов.

Решением назревших проблем комплексной автоматизации зданий является внедрение единых информационных стандартов взаимодействия оборудования. Возникает вопрос, какой стандарт выбрать. Ответ неоднозначен. На сегодняшний день на рынке средств автоматизации зданий представлено несколько протоколов информационного обмена. Эволюция в данной области показывает, что основным критерием успеха распространения любого стандарта является его открытость, доступность средств разработки и наличие средств менеджмента.

Одним из популярных коммуникационных решений в области автоматизации зданий на сегодняшний день является протокол ANSI EAI 709.1. Данный протокол был разработан компанией Echelon® и сегодня является открытым стандартом. Системы взаимодействия оборудования на базе данного стандарта называют сетями LonWorks®.

Популярность данного стандарта имеет несколько причин.

Во-первых, многие производители средств автоматизации инженерных систем управления климатом, безопасностью, освещением и т. д. предлагают решения для интеграции на основе стандарта LonWorks®. В результате, компании-интеграторы и заказчики имеют возможность подбирать различное оборудование, наиболее полно отвечающее их потребностям и при этом способное к взаимодействию.

Во-вторых, наличие средств сетевого менеджмента обеспечивает возможность проектировать и обслуживать комплексные решения автоматизации зданий на основе оборудования разных производителей. Необходимость внедрения многих систем автоматизации для решения задач эксплуатации современного здания не создает проблем трудоемкости обслуживания разнородных инженерных систем. Служба эксплуатации здания имеет полный доступ не только к информации о состоянии оборудования, но и владеет сведениями о состоянии сетевых коммуникаций.

В-третьих, в процессе эксплуатации здания или комплекса зданий зачастую возникает необходимость замены оборудования или внедрения дополнительных систем автоматизации. В данной ситуации владелец здания имеет определенную свободу выбора и не ограничен оборудованием одного производителя.

Европейскими производителями оборудования автоматизации зданий активно применяется протокол KNX®. Однако спектр оборудования, способного к взаимодействию, на основе данного стандарта уже, чем у стандарта LonWorks®. Тем не менее, данный стандарт обладает всеми преимуществами открытых технологий, рассмотренными выше.

Эволюция систем автоматизации зданий формирует тенденцию интеграции средств управления зданиями и систем управления ресурсами компаний. Выдвигаются новые требования к обеспечению взаимодействия оборудования и качества информационных сервисов эксплуатации недвижимости. В ответ на рынке появился новый стандарт взаимодействия инженерных систем зданий – протокол BACnet. Преимущества данного протокола в возможности стандартизации на уровне информационных сервисов комплексов эксплуатации недвижимости. Данный протокол предлагает стандартные описания агрегированной аналитической информации на основе параметров функционирования оборудования, а не только описание этих параметров. В итоге облегчается решение задачи создания комплексной системы управления зданиями и связь с ERP-системами.

Значительной проблемой внедрения энергосберегающих методов управления коммунальным хозяйством является высокая стоимость оборудования автоматизации иностранного производства. Решением данной проблемы может стать разработка отечественными производителями средств автоматизации на основе международных открытых стандартов взаимодействия. В результате станет возможным внедрение комплексных проектов автоматизации зданий на основе гибкого замещения импортного оборудования с одновременным сохранением передового зарубежного опыта внедрения энергосберегающих технологий в коммунальном хозяйстве.

На сегодняшний день существует тенденция роста количества отечественных производителей, применяющих технологию LonWorks® для обеспечения взаимодействия. Можно найти нескольких производителей контроллеров автоматизации систем отопления, вентиляции и управления освещением. Конечный пользователь уже сейчас может свободно выбирать и комбинировать оборудование данных производителей в своих проектах, при этом оставаясь в рамках единого протокола взаимодействия. Существуют средства противопожарной сигнализации, охраны и контроля доступа, измерения расхода энергоносителей, датчики, системы отображения времени и оповещения, оснащенные интерфейсами LonWorks®.

Аналогичные тенденции наблюдаются в области применения протоколов KNX® и BACnet. Открытые стандарты способствуют прогрессу в области автоматизации зданий и определяют будущее в данной области хозяйственной деятельности.