Computerworld, США

По мере своей интеллектуализации системы автоматизации зданий (Building Automation System, BAS), управляющие отоплением, кондиционированием, освещением и другими инженерными системами, все более интегрируются с традиционными ИТ-инфраструктурами

До недавнего времени системы автоматизации зданий занимали особую технологическую нишу. Но сегодня производители оборудования для подобных систем используют в своих решениях IP-системы, Web-сервисы, а также другие технологии, ставшие обычными атрибутами современной ИТ-инфраструктуры.

В главном офисе корпорации Panasonic Corporation of North America меняют традиционные настенные температурные датчики на виртуальные системы, работающие под управлением ПК. Компания по управлению недвижимостью Kenmark Group в Сан-Франциско создала единую диспетчерскую, позволяющую контролировать расход электроэнергии в нескольких офисных зданиях и экономить ее. Система управления включает в свой состав Web-портал и применяет единую магистральную IP-сеть для взаимодействия с распределенными компонентами системы энергоснабжения.

В международном аэропорту имени Пирсона в Торонто используют информацию из базы данных об авиарейсах, чтобы согласовать работу систем отопления, освещения и кондиционирования воздуха с потоком пассажиров в терминалах.

По мере своей интеллектуализации системы автоматизации зданий (Building Automation System, BAS), управляющие отоплением, кондиционированием, освещением и другими инженерными системами, все более интегрируются с традиционными ИТ-инфраструктурами. Новые стандарты предоставляют возможность оперировать с данными различных BAS-подсистем, а также обрабатывать их совместно с данными из бизнес-приложений. Это повышает эффективность процессов управления расходами на эксплуатацию зданий в реальном времени. Однако проблемы безопасности, сохраняющееся несовершенство стандартов, нежелание поставщиков отказаться от собственных «фирменных» технологий, игнорирование наметившейся конвергенции ИТ-профессионалами замедляют темпы внедрения BAS, но не могут его остановить.

Инициаторами преобразований выступают эксплуатирующие организации, требуя большей открытости систем. Они подталкивают поставщиков BAS-решений к замене применяемых ими частных технологий основанными на Web приложениями, работающими в соответствующих промышленным стандартам сетевых средах. Создание BAS-систем и управление ими все более, по всей видимости, будет основываться на ИТ.

«ИТ-департаменты вступают в эру виртуализации, когда фактически все нити управления сходятся у них в руках, безгранично расширяя горизонты их возможностей, — считает Рик Лебланк, директор по системам отопления, вентиляции и кондиционирования компании Siemens Building Technologies. — ИТ-департаменты будут обслуживать подразделения эксплуатации здания примерно так же, как сегодня обслуживают бухгалтерию и другие отделы».

У многих крупных организаций уже построены централизованные BAS-системы, управляющие инженерной инфраструктурой зданий. Архитектура этих систем постепенно становится все более открытой, подобно тому как это происходит при конвергенции телефонных и компьютерных сетей.

«Именно сейчас появилась настоятельная потребность в интеграции систем управления зданиями с компьютерными сетями», — утверждает Том Хартман, глава консультационной компании Hartman. Но простым объединением дело, скорее всего, не кончится. Современные BAS-системы обычно включают сеть датчиков и других устройств, подключенных к контроллерам на каждом этаже, центральный контроллер здания или группы зданий, Web-сервер «переднего края» для управления и мониторинга, а также базу данных для хранения накопленной информации. По мере роста интеллекта исполнительных механизмов, холодильных установок, камер видеонаблюдения, датчиков и других компонентов, эти устройства все чаще будут выступать как равноправные партнеры, общаясь посредством Web-сервисов, делая BAS-систему более гибкой и позволяя ей теснее взаимодействовать с другими компонентами инфраструктуры.

Лебланк полагает, что в зданиях следующего поколения уже не ограничатся только созданием системы управления на основе компьютерной сети.

«В долгосрочной перспективе нужна возможность управления на основе технологических критериев и бизнес-правил», — поясняет Джошуа Аарон, президент консультационной компании Business Technology Partners, которая оказывает клиентам помощь по физическому перемещению ИТ-инфраструктур и центров данных при переездах. Однако он добавляет, что пока немногие компании хотят этим заниматься.

Открытые стандарты только начинают развиваться и со временем, вероятно, разрушат барьеры между системами здания, включая комплексы безопасности и управление лифтами. Их информация станет доступной бизнес-приложениям наподобие системы бухгалтерского учета. В результате, когда будут разработаны приложения, способные использовать конвергенцию данных и доступ к ним в реальном времени, повысится эффективность эксплуатации зданий.

«Стандарты позволят различным системам совместно использовать информацию и принимать бизнес-решения на основании всей совокупности данных, — полагает Рон Зиммер, президент ассоциации Continental Automated Buildings Association (CABA). — Однако эта тенденция в значительной степени остается незамеченной в ИТ-компаниях. Отрасль движется вперед благодаря инициативе инвестиционных и строительных организаций».

Раньше для регулировки отопления нужно было вызвать слесаря, который в подвале крутил вентили, чтобы температура в здании стала приемлемой. В современных автоматизированных системах установлены датчики, следящие за комфортным уровнем температуры, и исполнительные механизмы, управляющие теми же вентилями; но, по сути, мало что изменилось с точки зрения ИТ.

«Первый шаг в компьютеризации управления зданиями состоит в автоматизации рутинных процедур», — подчеркивает Тоби Консайдин, председатель комитета OASIS Open Building Information Exchange (OBIX), сформированного в апреле 2003 года для разработки стандартного набора Web-интерфейсов для систем BAS.

Конвергенция сетей

Стандартизация начиналась снизу. Кабельные сети разных производителей, связывающие датчики и другие устройства с расположенными в помещениях на различных этажах контроллерами, уступили в последние годы место двум конкурирующим открытым протоколам BACnet и LonTalk, а сами контроллеры начали подключаться кIP-магистралям.

Барри Хаазер, генеральный директор компании LonMark, полагает, что LonTalk и BACnet будут преобладать на нижнем уровне и по техническим, и по стоимостным соображениям. Другие не столь в этом уверены.

«Зачем держать двух сотрудников для обслуживания компьютерной и управляющей сетей, если с этим вполне справится один? IP проникнет на уровень отдельных устройств», — говорит Анно Шолтен, директор по технологиям компании Plexus Technology, занимающейся поставкой BAS-систем.

Единая IP-магистраль заставляет сетевых администраторов задуматься о вопросах безопасности. В Йельском университете начались работы по объединению систем BAS с помощью IP-сети, которая свяжет 210 корпусов университетского городка. Их планируют подключить к автоматизированной системе составления расписаний, чтобы управлять расходом энергии на основе сведений о занятости помещений. По соображениям безопасности Билл Дэниэлс, менеджер систем и технологий Йельского университета, создал изолированную, параллельную сеть, защищенную экранами и использующую немаршрутизируемые IP-адреса, чтобы гарантировать данные от контактов с Internet.

Джерри Хилл, директор по инженерным системам Йельского университета, считает безопасность важнейшим приоритетом.

«Мы не хотим соблазнять студентов кажущейся возможностью взлома наших систем управления зданиями», — пояснил он.

Дэниэлс хотел бы объединить BAS с университетской бухгалтерией для начисления коммунальных платежей. Однако сотрудники службы эксплуатации, работающие в удаленном режиме, не могут, как правило, получить у Internet-провайдеров необходимое количество статических IP-адресов.

«Безопасность — проблема многоуровневая, — говорит Консайдин. — Компании, выпускающие системы управления, предлагают элементарные механизмы безопасности на базе паролей, но большинство из них понятия не имеют об организации защищенного доступа на основе сервиса каталогов».

Эти проблемы волнуют и Марка Кендола, генерального директора Kenmark Group.

«В некоторых наших зданиях вы даже можете получить доступ к замкам входных дверей. Безопасность — очень серьезный вопрос», — говорит он.

Применение Web-технологий

Не все составляющие технологий успешной интеграции ИТ и BAS разработаны до конца.

«Различные XML-группы предлагают методы объединения систем управления объектами здания и бизнес-систем», — поясняет Кирк Макелуэйн, технический директор CABA.

Однако сегодня препятствием является отсутствие общепризнанного в отрасли языка программирования для подобных систем, сетует Консайдин. Он ожидает появления решений на основе XML, но считает, что сначала должны быть созданы базовые интерфейсы.

«Необходим такой уровень абстракции, чтобы программистам и пользователям не требовалось глубинного понимания работы систем управления», — говорит он.

Компания Johnson Controls создала, например, решение для аэропорта в Торонто, которое позволяет информационной системе Airport Traffic Information Management System управлять освещением и отоплением пассажирских терминалов в соответствии с предоставляемой авиадиспетчерами информацией о рейсах. База данных системы способна передать по протоколу SOAP зашифрованное XML-сообщение, инициирующее включение отопления и освещения терминала.

Майкл Ризеборо, менеджер аэропорта по эксплуатации зданий и сооружений, рассматривает это только как часть непрерывного процесса интеграции.

В намерения OBIX входит, в частности, специфицировать сервис, который позволит датчикам и другим устройствам работать в режиме plug and play. Консорциум OASIS разрабатывает еще два сервиса — оповещения и регистрации. Первый из них будет включать стандартный интерфейс для передачи оповещений, а второй — заниматься сбором «исторических» данных, например, о температурном режиме в помещениях. По словам Консайдина, обсуждаются также сервисы, специфические для каждой отрасли.

«Если OBIX заработает, то Web-сервисов для информационного обмена в системах управления зданиями будет больше, чем всех остальных Web-сервисов, вместе взятых», — заметил он.

Пользователи уже экспериментируют с Web-интерфейсами и XML. Компания Kenmark Group может с применением шлюзов опрашивать датчики и другие устройства в сети LonTalk. Информация передается в базу данных операционного центра. Но добиться полной интеграции не так-то просто.

Компания Estructures предлагает услуги хостинга BAS-систем с использованием SOAP и XML для интерфейса с системами управления зданиями клиентов через шлюзовые устройства LonTalk. Но только интерфейс проработан довольно глубоко.

«Это лишь внешний лоск. Но, как ни странно, клиентов он, кажется, устраивает», — говорит Шолтен, вице-президент компании.

Построить полноценный механизм интеграции с клиентскими системами управления зданиями труднее.

«Поскольку никаких стандартов не существует, нам приходится многое изобретать самим», — добавляет Шолтен.

Поставщики BAS-систем продолжают осторожно двигаться вперед, применяя собственные интерфейсы. Хартман же считает, что отрасль продолжит свое развитие, с ними или без них.

«Не думаю, что именно эти компании будут играть ведущую роль. Скорее всего, лидерами станут ИТ-производители», — утверждает он.

«Организации, привлекающие нас к созданию своей информационной инфраструктуры, часто спрашивают, не сможем ли мы заодно разработать и управление BAS-системами», — рассказывает Роберт Фрэйзер, ведущий консультант корпорации IBM.

«Такие системы имеют сегодня слишком частный характер, чтобы получить экономию и сделать это выгодным, — отмечает он. — Но развивающиеся стандарты предоставят возможность управлять BAS в рамках архитектуры ИТ-администрирования».

«Дело движется, — говорит Марк Черри, менеджер по маркетингу компании Honeywell. — Поскольку для увязки всех компонентов используются преимущества ИТ-инфраструктуры, главным звеном становится именно она».

BAS over IP

В то время как большинство борется с проблемами, связанными с созданием единой магистрали для информационных и BAS-систем, в компании NTT Data ушли далеко вперед, создав BAS-систему нового поколения в построенном в июне 2003 года 27-этажном офисном здании в токийском районе Синагава. Все компоненты BAS — системы управления энергоресурсами и IP-телефонии, комплекс безопасности на основе IP, включающий IP-камеры, считыватели карт и управляемые дверные замки — совместно используют оптоволоконную магистраль Gigabit Ethernet.

«С помощью коммутаторов, расположенных на каждом этаже, сеть разделена на виртуальные сегменты, что помогает изолировать различные виды трафика», — говорит старший менеджер Акира Косикава.

«Пока еще данные BAS, бизнес-приложений и других информационных систем не используются совместно, — поясняет Косикава. — Во время разработки BAS не было проектов открытых Web-стандартов, таких как OBIX. Однако поддержка XML обеспечивает интерфейсы для будущих взаимодействий. Стандарты OBIX позволят BAS-системам сформировать единый репозитарий данных и централизованно управлять жизненным циклом здания».

Магистральная сеть является общей для всей ИТ-инфраструктуры, но датчики, исполнительные механизмы и другие оконечные устройства используют протокол LonTalk. Маршрутизатор LonTalk/IP на каждом этаже взаимодействует с IP-магистралью и обеспечивает IP-туннелирование.

«Сегодня для передачи небольших объемов данных протокол LonTalk удобнее, чем IP», — говорит Косикава. — Но в будущем оборудование с IP-интерфейсами, поддерживающее IPv6, займет достойное место».

Конвергенция в «умных» домах

Современные системы автоматизации опираются на открытые, ориентированные на определенную отрасль протоколы, такие как LonTalk (на схеме) или BACnet для коммуникаций на уровне устройств, в то же время для обмена данными с управляющими системами все чаще используется Ethernet или TCP/IP. В некоторых системах, таких как комплексные системы охранной сигнализации, реализована сквозная поддержка IP, а Web-сервисы позволяют добиваться большей интеграции между собственно устройствами мониторинга и бизнес-приложениями