Протоколы передачи данных для автоматизации зданий - Проектирование автоматизированной системы управления зданием

Существует большое множество различных протоколов для передачи данных в сфере автоматизации данных. Они используются для совершенно разных задач и обладают своими достоинствами и недостатками. Наиболее популярные и часто используемые рассмотрены в данной дипломной работе.

Х10. Одной из самых распространенных технологий домашней автоматизации на сегодняшний день является международный промышленный открытый стандарт Х10. Он прост, надежен (в виду своей примитивности), однако обладает рядом недостатков:

    - Крайне низкая скорость передачи данных; - Относительно низкая помехозащищенность; - Небольшой масштаб возможной территории, на которой планируется развернуть "умный дом".

То есть протокол X10 подходит в основном только для домашнего использования.

Однако есть у него и ряд преимуществ:

    - Низкая цена; - Значительное количество компаний разработчиков, осуществляющих производство компонентов для реализации систем домашней автоматики на базе данного протокола; - Возможность реализации сети без прокладки дополнительных элементов, поскольку для работы протокола используется обычная домашняя электрическая сеть, имеющаяся в каждом доме [2]. 1-Wire. Данный протокол был разработан в конце 90-х годов компанией Dallas Semiconductor Corp [3]. У него есть несколько основных областей использования. Одна из которых - реализация систем домашней автоматики. Несмотря на то, что данная технология не получила широкого распространения, у нее тем не менее есть ряд преимуществ:
      - Гибкая адресуемость устройств; - Простая структура линии; - Простая настройка сети; - Возможность почти неограниченной протяженности линии; - Низкая стоимость проектирования технологии в целом.

Таким образом, данных протокол логично использовать для реализации тех систем, где нет требований к высокой скорости передачи данных и больших объемов информации, но требуется простота в реализации, гибкость настройки и невысокая стоимость общей системы.

BACnet. Данный протокол был разработан в середине 1980-х американским сообществом ASHRAE, которое занималось проблемами отопления, кондиционирования и вентиляции. На данный момент времени, BACnet базируется на двух международных стандартах - ISO 16484-5 и ANSI/ASHRAE STANDARD 135 [4]. Изначально протокол был нацелен в большей степени на управление нежели на автоматизацию систем, что стало одним из существенных отличий от других используемых протоколов в сфере автоматизации зданий. С помощью протокола BACnet можно реализовать коммерческие проекты для централизованного контроля больших зданий (аэропорты, офисные бизнес-центры, гостиницы и т. д.)

Данный протокол имеет как свои преимущества, так и недостатки. К основным достоинствам можно отнести то, что протокол является открытым, а значит он не привязан к определенной элементной базе и поддерживается большим количеством компаний-разработчиков. Также благодаря BACnet стало можно объединить ранее несовместимые системы. Что касается недостатков, то одной из проблем является то, что подразумевающееся в теории высокая совместимость оборудования различных производителей на практике оказалась плохо реализуемой, так как некоторые устройства разных разработчиков оказались полностью несовместимы между собой. Другой существенный недостаток - отсутствие общего программного обеспечения для настройки системы, следовательно, почти каждая компания разработчик вынуждена разрабатывать свои собственные программы для конфигурации.

Протокол BACnet достаточно известен и широко используем, но применяется в основном для реализации систем отопления, кондиционирования и вентиляции.

LonWorks/LonTalk. Проект LonWorks был разработан компанией Echelon Corporation в конце 1990-х и является полноценной гибкой сетевой платформой для автоматизации, включающей в себя полноценный протокол LonTalk [5]. Одной из главных особенностей является то, что данная платформа разрабатывалась не только для систем, решающих задачи по управлению зданиями, а также для успешного применения в других сферах автоматики - метрополитен и дорожные комплексы, транспортные сети, нефтегазовые проекты, микроэлектронного производство, городское освещение и т. д. Протокол LonTalk по аналогии с BACnet базируется на нескольких международных стандартах, основными являются ISO/IEC 14908-1-4 и ANSI/IEC 709.1-B.

Для того чтобы поддерживать и продвигать сетевую платформу была создана ассоциация LonMark, в которую входят более 400 компаний производителей. Данная система приобрела большую популярность благодаря своей гибкости в реализации. Платформа является децентрализованной, что позволяет каждому узлу системы работать независимо друг от друга. Протокол позволяет создать сеть с большим количеством узлов, обеспечивая высокую стабильность и надежность всей системы в целом. Также LonTalk является высоко интегрируемым, благодаря программным шлюзам, позволяющим использовать другие разнообразные системы. Спектр задач, которые можно решить с помощью оборудования LonWorks разнообразен, но одним из недостатков является достаточно высокая стоимость устройств, которая препятствует широкому использованию в небольших проектах, в частности в домашней автоматике.

На сегодняшний день LonWorks известен в международном сообществе, занимающемся проблемами автоматизации и управления зданиями и поддерживается многими компаниями разработчиками, но большую популярность имеет в Северной Америке нежели в Европе, где чаще используется протокол KNX.

KNX/EIB. Наиболее распространенный на сегодняшний день протокол - KNX. Он существует на рынке уже более двадцати лет, а в ассоциацию KNX входит более 350 компаний, выпускающих и поддерживающих более 7000 продуктов, что составляет более 80% европейского рынка, занимающегося производством и инсталляцией оборудования для домашней автоматики. Данный протокол поддерживается таким международным стандартом, как ISO/IEC 14543-3 [6]. Протокол KNX является международным и открытым, позволяющим гарантировано совмещать устройства различных производителей, что является одной из его главных особенностей. В отличие от протокола BACnet для KNX существует общее специальное программное обеспечение ETS Professional, позволяющее разрабатывать и настраивать проекты. Международный стандарт KNX является децентрализованным, что позволяет создавать большие инсталляции, обладающие высокой надежностью.

Благодаря тому, что реализована функция подтверждения доставки информации и, в случае неудачи, повторная отправка, протокол обладает высокой помехоустойчивостью и стабильностью. Также возможно создание большого количество переменных, имеющих различные типы данных (бинарные, целые, текстовые и т. д.)

При этом к недостаткам KNX можно отнести значительную дороговизну оборудования. С другой стороны, он позволяет решать практически любые задачи в вопросе домашней автоматизации. Большой выбор оборудования, поддержка со стороны производителя и широта сценариев использования делают этот протокол одним из самых востребованных на сегодняшний день.

Протокол KNX полностью отвечает требованиям проекта, реализуемого в данной дипломной работе. Именно поэтому система домашней автоматике реализована на базе стандарта KNX. Более подробно описание работы протокола рассмотрено в следующей главе.

Похожие статьи




Протоколы передачи данных для автоматизации зданий - Проектирование автоматизированной системы управления зданием

Предыдущая | Следующая