АНАТОМИЯ ЗДАНИЯ: Протокольные битвы

Два богатыря

Вряд ли кого-нибудь еще можно удивить словосочетаниями “интеллектуальный офис” или “автоматизированная система”. Большинство игроков рынка понимают: чтобы крупное и дорогое здание нормально функционировало, необходимо оснастить его системами жизнеобеспечения и безопасности – вентиляцией, системой кондиционирования, теплоснабжением, электричеством и т. д. В современном здании число таких систем доходит до нескольких десятков, а следовательно, возникает проблема оптимизации управления ими. В решении этой проблемы специалисты обычно приходят к единому мнению: нужно разработать централизованный пункт управления, на котором, условно говоря, все провода сходились бы к одному пульту. Такие технологии были разработаны.

“Автоматика здания делится на три уровня. Нижний – полевой, где находятся заслонки, датчики и сенсоры, средний – уровень автоматизации, где находятся контроллеры, и верхний – уровень управления (management level)”, – рассказывает член cовета ассоциации BIG-RU Андрей Головин. Информация о работе систем на каждом из них передается на основе специального протокола – точно так же, как при работе в Интернете используются, например, протоколы TCP/IP или HTTP. “Протокол – это сервисная часть системы, в которую входят такие вещи, как наличие и разнообразие оборудования, которое можно использовать в данных сетях, инструментарий, предназначенный для проектирования сетей, доступность этого инструментария”, – говорит представитель “Армо-групп” Владимир Рыбалко.

Большинство офисных объектов в России используют в автоматизированных системах управления офисными зданиями два универсальных протокола – LON и BACnet. За каждым из этих протоколов стоит целая армия сторонников, т. е. компаний, применяющих его на практике и объединившихся в ассоциации.

Немного истории

Универсальные протоколы являются новинкой на рынке, изначально большинство компаний использовали собственные закрытые протоколы. Код открытого протокола доступен для любого желающего, который может им воспользоваться совершенно безвозмездно и при желании доработать его, а результаты своего исследования так же бесплатно предоставить другим пользователям протокола. Закрытые протоколы предполагают строгое лицензирование. Изначально большинство компаний использовали каждая свой протокол, код которого был известен только его разработчикам. “Если открытые протоколы можно отделить от производителей, потому что они представлены сообществами компаний, то закрытые протоколы продвигаются каждый своей фирмой”, – объясняет Андрей Головин.

Протокол LON изначально был закрытым протоколом, код которого его авторы впоследствии открыли для всех желающих. Он был разработан компанией Echelon и до сих пор принадлежит этой компании, однако код протокола открыт для любого пользователя, даже не имеющего специальной лицензии для его использования.

В свою очередь, BACnet является более молодой и при этом совершенно открытой разработкой. “Этот протокол разработан американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха – ASHRAE”, – рассказывает специалист по слаботочным системам корпорации Mirax Group Павел Пека. Однако на сегодняшний день, по словам Андрея Головина, “он имеет влияние не только на вентиляцию и отопление, а на все здание – это и свет, и безопасность, и пожарная система”. Изначально этот протокол позиционируется как open-source, а следовательно, не требует лицензирования. Как говорят сторонники этого протокола, BACnet – это всего лишь некоторый набор правил, а потому его пользователю необходимо только заплатить за диск с их текстом.

На сегодняшний день в Москве достаточно много офисных центров используют для автоматизации своих систем LON. По словам директора учебно-методического центра “Армо-групп” Андрея Фалькова, одними из самых ярких примеров реализации этой технологии являются бизнес-центр “Багратион” на Кутузовском проспекте и штаб-квартира компании “Российские железные дороги”. Что касается протокола BACnet, то он, по данным заместителя руководителя отдела маркетинга и технической разработки Siemens Константина Трутко, используется, например, в здании компании “Лукойл” на Большой Ордынке и в новом Ледовом дворце в Казани. Стоит отметить, что в этих зданиях каждый из двух протоколов не является единственным, обычно наряду с ним применяется протокол EIB/KNX или закрытые протоколы разных компаний, которые оборудовали здания. Правда, есть примеры и совместной работы LON и BACnet, самым известным из которых является штаб-квартира компании ТНК-BP на Старом Арбате.

Битва гигантов

По мнению экспертов рынка, у каждого из двух протоколов есть свои преимущества и свои недостатки. По словам Андрея Фалькова, основным преимуществом LON является его многозадачность. “Если специалист работает с каким-то другим протоколом, например EIB/KNX, он не останется в рамках этого протокола [ему потребуются дополнительные возможности], а LON позволяет все сделать от начала до конца”, – считает эксперт. Иными словами, все протоколы, кроме LON, работают каждый на своем уровне и не могут охватить работу всей системы целиком. По данным ассоциации LonMark International, протокол LON поддерживают более 4000 производителей оборудования по всему миру. Более того, в списке членов ассоциации значатся только компании, заплатившие за лицензию, без учета тех, кто просто выпускает оборудование, совместимое с этим протоколом. Но главным аргументом за LON против основного конкурента в лице BАСnet, по словам Андрея Фалькова, является тот факт, что более молодой соперник не имеет “физического уровня” – т. е. уровня, на котором находятся заслонки, датчики и сенсоры, а следовательно, этот протокол ограничен по области его применения.

“Это действительно так. BACnet – это протокол программного уровня, а сигнал должен бежать по каким-то проводам. Но это может обеспечить как LON, так и обычный dial-up”, – говорит Константин Трутко. Таким образом, для функционирования BACnet необходима дополнительная среда, в которой сам этот протокол не работает, т. е. снова возникает необходимость обратиться к другим протоколам.

По мнению Андрея Головина, вопрос заключается в разных уровнях автоматики. “В большинстве случаев реализация такой задачи строится так, что BACnet берет на себя функции на верхнем уровне управления (management level) и на среднем уровне автоматизации, а LON чаще занимает уровень автоматизации и полевой уровень”, – считает эксперт. Остальные недочеты BACnet, по мнению его сторонников, являются всего лишь следствием того, что этот протокол был разработан значительно позднее, чем LON, а следовательно, его создатели еще не успели устранить все его недостатки. По мнению Андрея Головина, количество компаний, поддерживающих BACnet , увеличится и перейти на BACnet в скором времени должны многие известные производители, например York, Johnson Controls, ICS и другие компании. “Мы планируем отказаться от своего закрытого протокола и перейти на BACnet. Мы потеряем какую-то часть прибыли, зато приобретем возможность интеграции с другими серьезными компаниями, например с Honeywell, Siemens и др.”, – рассказывает инженер по системам управления компании ICS Евгений Калашников.

При этом BACnet обладает достоинством, которое сложно оспорить даже его самым убежденным противникам. По словам Павла Пеки, “в стандарте ISO 16484 по управлению HVAC, т. е. системами вентиляции, кондиционирования и отопления, как базовый прописан протокол ВАСnet”. ISO – это аббревиатура названия “Международная организация по стандартизации”, которая была основана в 1947 г. с целью содействия развитию стандартизации в мире для обеспечения международного товарообмена и взаимопомощи, а стандарты ISO являются международным признаком качественного товара. Таким образом, этот протокол является общепризнанным мировым стандартом.

“В ISO есть 205-й комитет – Building Enviroment Design, который, в свою очередь, курирует интеллектуализацию зданий и готовит нормативные документы в этой области. Этот комитет разработал группу стандартов, одним из которых является data communication protocol. За основу этого стандарта целиком взят BACnet”, – добавляет Андрей Головин.

Громкая победа

Самой громкой победой BACnet на российском рынке стоит признать решение корпорации Mirax Group об использовании этого протокола при строительстве самого высокого офисного центра в Европе – башни “Федерация” в “Москва-Сити”.

Как объясняет Павел Пека, BACnet имеет мощную базовую структуру и предоставляет широкие возможности для интеграции различных систем. По его словам, “открытый протокол выбран на основании того, что определенные группы сигналов – трансформаторные, пожаротушения, холодильного оборудования и т. д. – должны будут предоставляться с местной диспетчерской на общую диспетчерскую “Москва-Сити” и в единую диспетчерскую МЧС России”. А это входит в обязательную систему требований, утвержденную правительством Москвы.

Однако девелоперы проекта не решились использовать BACnet на всех уровнях системы. Помимо этого протокола в башне “Федерация” полевые датчики будут работать на протоколах LON и Modbas.

По словам Павла Пеки, дополнительным фактором, склонившим Mirax Group в сторону BACnet, является тот факт, что он “имеет разработку ВАСnet/IP для связи с внешними системами управления”, т. е. позволяет ускорить передачу данных по обычным компьютерным проводам. Стоит отметить, что это свойство BAСnet заинтересовало не только девелоперов “Федерации”. “BACnet работает быстрее, чем другие протоколы, и у него есть способность зайти в локальную сеть по TCP/IP, а соответственно, данные передаются проще – по обычной внутренней линии. В связи с этим нет необходимости прокладывать дополнительные линии. Раньше для этого разрабатывались специальные интерфейсы, а теперь есть просто обычная розетка”, – говорит Евгений Калашников.

По его данным, компания ICS планирует использовать BACnet для управления несколькими зданиями. “Например, один объект находится на севере Москвы, а другой – на востоке, но у них есть единая сеть, в которой информация передается по выделенному каналу. Кстати, возможно, что в этой сети участвуют даже не два, а три, четыре и больше зданий, а вся информация сходится на один диспетчерский пункт”, – рассказывает Евгений Калашников. По его данным, такая схема должна появиться

в ближайшие полгода и будет наиболее востребована в ситуации, когда несколькими офисными зданиями управляет одна компания.

Деньги на бочку

Автоматизация здания может обойтись девелоперу наиболее дорого, если он решит не закладывать ее в проект, а устанавливать в почти готовом офисном центре. “Стоимость проектных работ по системе автоматизации составляет ту же сумму, что и проектирование инженерных систем здания. А вот внедрение ее в готовое здание – достаточно дорогое удовольствие. Оно требует очень хороших инсталляторов, качественного монтажа оборудования, отсутствия встроенной системы автоматики в инженерном оборудовании, возможности работы оборудования по открытому протоколу и т. д.”, – рассказывает Павел Пека. По мнению же Романа Чепцова, директора по развитию Prime City Properties, установка дорогой системы в готовое здание может вообще оказаться бессмысленной затеей. “Внедрение автоматизированной системы в уже существующее здание кроме повышения затрат ведет к неполному использованию возможностей интеллектуальных систем. Наиболее эффективная их работа возможна, только когда системы учитываются при разработке проекта будущего здания”, – поясняет он.

И все-таки, по мнению экспертов, несмотря на дороговизну, интеллектуализация офисов не только прогрессивна, но и экономически выгодна. По оценке Павла Пеки, “используя систему автоматизации, мы экономим на энергоресурсах и теплоресурсах. В результате система автоматизации здания окупает себя через 3–5 лет, после этого чистая экономия поступает в доход службы эксплуатации”. С такой точкой зрения согласен и Роман Чепцов. По его словам, “автоматизированная система управления продлевает срок службы здания и снижает расходы на его эксплуатацию, поэтому она является фактором, повышающим инвестиционную привлекательность объекта”. По данным “Армо-групп”, в конечном итоге экономия расходов на содержание здания достигает 20%. Для объектов площадью 50 000 кв. м, по данным специалистов компании, это соответствует примерно $180 000 в год.

Алло, диспетчер!

Централизация и автоматизация офисного центра приводят к изменениям и в работе персонала. Во-первых, существенно меняется принцип работы эксплуатационной службы. Во-вторых, преображаются рабочие условия рядовых сотрудников компании.

По словам Евгения Калашникова, работа автоматизированной сети по управлению несколькими офисными центрами предусматривает использование двух дублирующих друг друга подстанций. Таким образом, происходит уровневая дифференциация: на верхнем “этаже” сидит диспетчер – один на всю сеть. Он наблюдает за работой всех зданий, к нему поступает информация обо всех сбоях системы. На низшем уровне управления находится узкий специалист, который непосредственно отвечает за одну из систем, например за вентиляцию, и в случае сбоя системы устраняет неполадки. “Диспетчеру неинтересно, какой выключатель где нажался, ему важно, в какой системе все это произошло. Об этом он сообщает узкому специалисту, который также получает сигнал. Например, мы изначально даем на контроллер установку, что сила тока не должна превышать 200 А. Как только она превышает этот рубеж, на диспетчерском пункте высвечивается сигнал об аварии, и диспетчер понимает, что авария произошла в системе электроснабжения зданий”, – объясняет эксперт. По его мнению, такое распределение позволяет сэкономить на человеческих ресурсах – например, в ночное время на каждую систему можно оставить по одному дежурному, тогда как раньше требовалось по четыре специалиста в каждой области.

“В принципе, с использованием такой системы остается необходимость только в четырех работниках – электрике, сантехнике, автоматчике (человеке, который следит за системами автоматики, например за тепловыми службами) и дежурном лифтовой службы. В свою очередь, диспетчер – это квалифицированный специалист с высшим образованием, который разбирается понемногу во всех этих областях”, – резюмирует Евгений Калашников.

Понятно, что доступ рядовых сотрудников компании к системам управления ограничен. Но иногда возникает нужда, например, изменить температурный режим в отдельном кабинете. По словам технического директора “Армо-Инжиниринг” Андрея Абрамова, в такой ситуации работники штаб-квартиры ТНК-ВР вынуждены звонить своему непосредственному начальнику, чтобы он обратился к диспетчеру с просьбой повысить или понизить температуру.

По словам Андрея Фалькова, в западных странах, где автоматизированные офисы уже давно вошли в моду, сотруднику даже не надо пользоваться настенным регулятором, так как вся необходимая программа установлена на его компьютере. В связи с этим работник не должен идти 50 м до выключателя, достаточно всего лишь запустить необходимую программу – и проблема климат-контроля будет решена.

Поиски консенсуса

Со временем, считают специалисты, изменится не только отношение рядовых офисных сотрудников к новым зданиям, но и сама сегментация этого рынка. По словам члена комитета “Интеллектуальные здания и информационно-управляющие системы” некоммерческого партнерства “АВОК” Владимира Пасекова, на рынке автоматизированных систем управления произойдет то же самое, что и на рынке операционных компьютерных систем. “Большинство домашних компьютеров работает на Windows, а серверы используют Linux”, – напоминает он. По его мнению, конкурентный рынок автоматизированных систем пойдет по тому же пути: каждая компания будет выбирать оптимальный протокол в зависимости от размеров и специфики офисного здания.