Новые разработки в сфере интеграции BACnet протокола

Билл Свэн, председатель BACnet комитета SSPC 135 ASHRAE (американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха), сервисный инженер (компания Alerton/HoneywellInternational)

Работа по внедрению BACnet протокола охватывает все области строительства зданий и сооружений. Когда в 1987 году был сформирован комитет по разработке протокола BACnet (аббревиатура от Building Automation Control Network – коммуникационный протокол для автоматизации зданий), его члены четко представляли себе задачу: объединить все элементы автоматизации зданий единым сетевым протоколом. Процесс шел тяжело и медленно, однако был достигнут значительный прогресс в этом направлении – было предложено несколько возможных расширений стандарта BACnet, как попытка интегрировать неохваченные сферы автоматизации зданий.

Комитет, занимающийся разработкой протокола, включал в себя в основном представителей производителей систем кондиционирования, вентиляции и отопления (HVAC систем). Когда BACnet протокол проходил процедуру одобрения (см. ANSI/ASHRAE/IESNA стандарт 135, BACnet – A Data Communication Protocol for Building Automation and Control Networks), он вполне соответствовал потребностям производителей HVAC систем. Позднее в состав комитета вошли представители производителей противопожарных систем и систем безопасности и их требования также были добавлены в текст стандарта (редакция от 2001 года).

Примерно к тому времени в задачи рабочих групп комитета входила уже интеграция систем энергоснабжения, контроля освещения, физического доступа в помещения и доработка средств обеспечения безопасности BACnet коммуникации. Пара рабочих групп разработала дополнения, которые получили одобрение в качестве приложения к стандарту. Остальные – также близки к выполнению поставленной им задачи.

Контроль доступа

В 2006 году группа LSS-WG, занимающаяся вопросами безопасности жизни и санкционирования доступа (аббревиатура от Life-Safety and Security Working Group), выпустила свой первый проект дополнения к стандарту, касающегося вопросов санкционирования физического доступа (Access Door), где представила характеристики системы контроля открытия дверей в рамках протокола BACnet. Постановка задачи Access Door была одобрена в Приложении F к Стандарту 135-2004, однако представляет лишь малую часть работы, выполняемой в группах.

В марте 2007 года от группы LSS-WG поступило еще семь проектов, которые были представлены для общественного обзора и публичного обсуждения. Это часть четко установленного процесса, который проходят все новые проекты, предлагаемые на одобрение. Суть данных проектов состоит в том, чтобы ввести Точку доступа, Зону доступа, Доступ пользователя, Удостоверение для доступа, Права доступа и Входную идентификацию. Также предлагается разработать алгоритм доступа. Полный комплект расширений необходим для полноценной поддержки функционирования систем контроля физического доступа средствами BACnet протокола. Эти предложения разрабатывались в сотрудничестве с представителями промышленности, работающими в сфере контроля доступа и автоматизации зданий. Участие специалистов по обеспечению санкционированного доступа гарантировало, что в стандарт будут включены самые современные технологии данной отрасли.
Создавая в рамках протокола BACnet программные приложения, обеспечивающие контроль доступа, группа LSS-WG сумела воспользоваться существующими разработками BACnet комитета, а также находящимися в стадии разработки проектами других рабочих групп. Это позволило рабочей группе LSS-WG полностью сосредоточиться на элементах контроля физического доступа. Скорому завершению проекта этой рабочей группы также будет способствовать как четкое определение всей сетевой структуры, так и описание систем в целом.

Члены рабочей группы LSS-WG указывают еще на одно преимущество реализации системы контроля физического доступа именно на базе стандарта BACnet: при разработке и развертывании подобной системы, ее элементы могут быть интегрированы напрямую в оборудование уже существующих (а их установлено очень много) систем автоматизации в рамках BACnet стандарта по всему миру.

Обеспечение безопасности сетевой коммуникации

Еще одно дополнительное расширение протокола, без которого невозможен контроль физической безопасности, разрабатывается рабочей группой NS-WG, занимающейся вопросами сетевой безопасности (аббревиатура от Network Security Working Group). Данная рабочая группа разрабатывает альтернативные механизмы реализации криптозащиты и аутентификации в рамках сетевой коммуникации Стандарта BACnet 135-2004. В марте 2007 года группа NS-WG представила для общественного обзора и публичного обсуждения свои предложения в виде документа BACnet Network Security.

Когда развивались основы безопасности BACnet, работы велись на основе прежнего стандарта криптозащиты DES (Data Encryption Standard). Однако совершенствование компьютерных технологий привело к тому, что прежние стандарты защиты перестали обеспечивать необходимый уровень безопасности. Рабочая группа NS-WG разрабатывает альтернативный механизм реализации безопасности на основе более нового стандарта AES (Advanced Encryption Standard), утвержденного к применению Правительством США.

Преимуществом стандарта AES является более высокая производительность на тех же программно-аппаратных средствах. Она с легкостью может быть реализована на относительно маломощных контроллерах BACnet, что, в случае со стандартом DES, практически нереально. Использование AES позволяет осуществлять внутри сети BACnet защищенные коммуникации, причем на всех уровнях вплоть до относительно дешевых контроллеров на шине MS/TP (master-slave/token-passing) с интерфейсом RS485.

Фактически разработка системы сетевой безопасности BACnet Network Security началась еще до того, как появился проект системы контроля физического доступа. Сложность разработки системы сетевой безопасности вы можете представить себе хотя бы исходя из того факта, что одно лишь описание методов обеспечения информационной безопасности и аутентификации в протоколе BACnet заняло более 50 страниц, тогда как все остальные семь расширений, посвященных контролю доступа, занимают 64 страницы.

Интеграция средств энергоснабжения

Рабочая группа UI-WG (аббревиатура от Utility Integration Working Group) занимается вопросами интеграции средств энергоснабжения в систему автоматизации зданий.

В 2006 году группа UI-WG выпустила свои первые предложения по расширению протокола BACnet (задача Load Control), которые, в качестве приложения, вошли в стандарт 135. Прежде некоторые производители уже занимались разработкой собственных средств обеспечения контроля энергоснабжения зданий, однако, лишь Load Control обеспечил стандартизацию средств такого контроля, позволяющую им взаимодействовать с энергоснабжающими организациями.

Группа UI-WG продолжает разрабатывать детализацию протокола обмена информацией в сети энергоснабжения для осуществления в режиме реального времени учета энергопотребления в рамках систем управления зданиями. Так как это входит в круг задач систем энергоснабжения, то возникла и необходимость в создании группы UI-WG.

Некоторые интересные формы сотрудничества группы UI-WG с другими рабочими группами показывают всю ценность совместных усилий по интеграции всех систем автоматизации зданий на основе единого протокола. Так, в одном из предложений группы UI-WG речь идет о том, чтобы для организации информационного обмена внутри здания использовать службы BACnet Web Services и BACnet Network Security. В прошлом году в ответ на запрос по специфическим возможностям энергетики был опубликован текст задачи Structured View. Решение этой задачи поможет рабочей группе под названием Applications Profile Working Group разработать стандартные профили требований в рамках протокола BACnet для таких элементов, как частотные преобразователи электродвигателей или контроллеры VAV-установок (блоки с переменным расходом воздуха).

Интеграция осветительных систем

Рабочая группа LA-WG (аббревиатура от Lighting Applications Work Group) работает над вопросами интеграции систем контроля освещения на основе протокола BACnet. В марте 2007 года эта группа представила детали своего проекта для общественного обсуждения. Разработки этой группы напрямую связаны с созданием контроллеров освещения от самых простых, таких как аналоговые выключатели, до значительно более совершенных, позволяющих осуществлять непрерывную регулировку освещенности, увеличивать освещенность с определенной скоростью, задавать фиксированный период затухания ламп, ступенчато увеличивать или уменьшать освещенность.

Проект этой группы, представленный для публичного обсуждения, включает в себя описание класса осветительных приборов, который соответствует требованиям прямой коммутации и диммирования. Рабочая группа предложила решение задачи в виде сетевой разводки, которая проходит от шлюза до собственно сети осветительных приборов, оборудованной системой на основе интерфейса с цифровым управлением источниками света (Digital Addressable Lighting Interface).

Группа LA-WG также готовит к публичному обсуждению и другие проекты. К их числу относится такое расширение стандарта BACnet, как планировщик, привязанный к событиям (примером могут быть наступление сумерек или рассвета). Также предусматривается передача по радиоканалу команд на управление освещением. Это реально даже в медленных сетях BACnet, как на основе шины MS/TP.

Заключение

Хотя протокол BACnet изначально развивался в основном производителями оборудования для автоматизации климатических систем (ОВК), по мнению комитета BACnet, назрела необходимость постановки задачи интеграции подобных систем воедино, а именно: противопожарной системы и системы безопасности, систем контроля физического доступа, освещения и энергопотребления. Работа ведется и в других областях, таких как: разработка профилей пользователя, использование широких возможностей сети Интернет, в том числе и беспроводных решений. Выполнение текущих планов по интеграции протокола BACnet, несомненно, в дальнейшем получит развитие во всех областях автоматизации зданий.

По материалам журнала «Consulting-Specifying Engineer»