پروتکل BACnet

هدف از این مقاله، ارائه یک مرور کلی از تاریخچه پروتکل Bacnet، اصطلاحات و فلسفه برای ساخت صاحبان، مدیران و … درگیر با پروژه های BACNET است. این سند مقدمه ای بر موضوع BACNET را ارائه می دهد، اما توصیف جامع BACNET و راهنمای پیاده سازی محصول یا سیستم نیست.

به طور خلاصه، BACnet چیست؟

BACnet، مخفف “شبکه کنترل اتوماسیون ساختمان”، یک پروتکل ارتباط داده برای اتوماسیون ساختمان و شبکه های کنترل است. BACnet یک استاندارد بین المللی (ISO) و ANSI برای قابلیت همکاری بین دستگاه های اتوماسیون ساختمانی است.

تاریخچه پروتکل BACNET

در ابتدای سال 1987 تحت حمایت انجمن مهندسان یخچالگری و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE)، BACNET از سال 1995 و استاندارد ISO از سال 2003 یک استاندارد ISO بوده است. BACNET یک علامت تجاری ثبت شده ASHRAE است.

BACNET توسعه داده شد، و تحت نگهداری مداوم، با استفاده از یک فرایند اجماع باز، که در آن هر و همه طرف های علاقه مند خوش آمدید و ممکن است بدون هزینه شرکت کنند.

ASHRAE (استانداردهای استاندارد ANSI-Certified) فعالیت های استانداردها را نظارت می کند و یک فهرست متعادل از اعضای رای دهی نمایندگان تولید کنندگان، صاحبان، مهندسان مشاور، دانشگاه، دولت و منافع عمومی را تضمین می کند. این تاریخچه طولانی و فرآیند باز به یک استاندارد بسیار قوی با حمایت گسترده و پذیرش در سراسر جهان توسط تعداد زیادی از تولید کنندگان که محصولات خود را به اتوماسیون ساختمان و بازارهای مربوطه خدمت می کنند، منجر شده است.

هدف از پروتکل BACNET

BACNET یک پروتکل ارتباطی استاندارد داده است که قابلیت همکاری بین سیستم های مختلف ساختمان و دستگاه ها را در ساخت خودکار سازی و برنامه های کاربردی کنترل امکان پذیر می سازد. اصطلاح “قابلیت همکاری” دارای معانی گوناگون از مبادله اطلاعات ساده، به ادغام عمیق تر، به طور کامل و پیچیده همکاری بین دستگاه های مولفه و سیستم ها است. در حالی که BACNET قابلیت تعویض دستگاه “پلاگین و بازی” را فعال نمی کند، BACNET ابزار برای بسیاری از انواع تعاملات اساسی و پیچیده را فراهم می کند تا با استفاده از تکنیک های استاندارد شده که ثابت کرده اند انعطاف پذیر و قوی در بیش از 15 سال تمرین در ده ها میلیون نفر است دستگاه ها BACNET نیاز به DDC یا Logic Control را جایگزین نمی کند و سعی نمی کند استاندارد سازی نحوه برنامه ریزی دستگاه ها را استاندارد کند.

BACNET ارائه می دهد محدوده انعطاف پذیر از گزینه های شبکه شامل استفاده از اترنت یا زیرساخت های IP-Centric و یک ارتباط ساده و کم هزینه پیچ خورده پیچ خورده به نام MS / TP است که بر اساس EIA485 است. قابلیت مسیریابی پیشرفته اجازه می دهد تا مقیاس BACNET اینترنت به سیستم های بزرگ و کارآمد، همه در همان استاندارد یکپارچه.
BACNET از یک مدل شی گرا برای انتزاعی و ارائه اطلاعات استفاده می کند. BACNET شامل 54 اشیاء استاندارد است که بسیاری از برنامه های معمول و به طور کلی مفید را پوشش می دهد. علاوه بر این، مکانیسم برای پیاده سازی برای ایجاد و استفاده از آنها وجود دارد
اشیاء غیر استاندارد خود را که می توانند به راحتی با دستگاه های دیگر که از آنها استفاده می کنند، سازگار باشند. این گسترش پذیری آزاد است و تضمین شده است که در برابر تداخل ناخواسته از پسوندهای اختصاصی دستگاه های دیگر محافظت شود. مدل مبتنی بر شیء ثابت شده است که هر دو قوی و قابل اعتماد هستند، در حالی که دارای درجه بالایی از سازگاری عقب و جلو است.

BACNET همچنین دارای یک مدل خدمات برنامه گسترده ای است که انواع مختلفی از خدمات مفید را فراهم می کند که پیاده سازی ها ممکن است در دستگاه های خود پشتیبانی کنند. این خدمات به مناطق منطقی زیر تقسیم می شوند: دسترسی به شی، هشدار و مدیریت رویداد، برنامه ریزی، روند، فایل ها، دستگاه ها و مدیریت شبکه.

BACNET در منطقه به طور فزاینده ای مهم از ادغام سازمانی، تلاش خاصی را برای تعریف و استاندارد کردن مجموعه ای از خدمات وب ارائه کرده است که برنامه های کاربردی شرکت را با دسترسی به خوبی به اطلاعات اتوماسیون ساختمان ارائه می دهند. علاوه بر این، ابتکارات به منظور تعیین طرح XML برای اطلاعات BACNET-Oriented انجام شده است.

امنیت شبکه قوی برای برنامه های کاربردی در امنیت و کنترل دسترسی، برخی از انواع خاصی از مکان های فیزیکی و برنامه های کاربردی است که از اینترنت عمومی استفاده می کنند. BACNET شامل مقررات برای یک لایه امنیتی بسیار قوی شبکه است که به نیازهای این نوع برنامه ها پاسخ می دهد.

BACNET در حال حاضر یک روش طبقه بندی دقیق را برای تعریف قابلیت های دستگاه استفاده می کند. این به فروشندگان اجازه می دهد تا قابلیت های خاصی از دستگاه های BACNET خود را با استفاده از اصطلاحات و فرمت استاندارد و برای ساخت صاحبان و پروژه های پروژه برای تعریف الزامات خود برای دستگاه های BACNET منتشر کنند.

یک برنامه جهانی، مستقل مستقل شخص ثالث و فهرست برنامه های BACNET تاسیس شده است. آزمایشگاه های آزمایش BACNET (BTL) تحت نظارت BACNET بین المللی مدیریت می شود. BTL جایزه “BTL Mark” را به دستگاه هایی که نشان داده شده با توجه به استاندارد ASHRAE 135.1، استاندارد آزمون همراه به BACNET مورد آزمایش قرار می گیرد.

BTL نیاز به استفاده از یک روش آزمایشی تک صرف نظر از سازمان خاص انجام آزمایشات دارد. شرکت های شخص ثالث مختلف نیز ابزارهای تست، خدمات و مشاوره را مستقل از تولید کنندگان دستگاه ارائه می دهند.

مرور کلی پروتکل BACNET

پروتکل ارتباطات داده BACNET روش های استاندارد را تعریف می کند که تولید کنندگان می توانند برای ساخت قطعات و سیستم هایی که می توانند با سایر اجزای و سیستم های BaCnet سازگار باشند، پیاده سازی کنند.

صاحبان ساختمان ها و مشخصات سیستم همچنین می توانند از BACNET به عنوان یک ابزار برای مشخصات سیستم های تعاملی استفاده کنند.

BACNET نیاز به مشخص کردن آنچه که کاربر می خواهد یا نیاز دارد جایگزین نمی کند. این به سادگی برخی از ابزارهای استاندارد شده را فراهم می کند تا به ایجاد ایجاد و مشخص کردن سیستم هایی که بتوانند با آن ارتباط برقرار کنند، فراهم می کند.

BACNET شامل اما محدود به برنامه های کاربردی HVAC نیست. در نظر گرفته شده است که به تمام انواع سیستم های ساختمانی خودکار اعمال شود. محصولات تعاملی موجود در هر یک از این دسته بندی ها وجود دارد: آتش، امنیت، نورپردازی، HVAC، آسانسور، و غیره.
BACNET با تعریف یک مدل تعمیم پذیری با تعریف یک مدل عمومی از نحوه کارکرد دستگاه های اتوماسیون، یک روش برای توصیف اطلاعاتی که آنها شامل می شود، و یک روش برای توصیف پروتکل هایی که یک دستگاه می تواند از یک دستگاه دیگر برای انجام برخی از اقدامات مورد نظر استفاده کند، مورد توجه قرار می دهد.

دستگاه در پروتکل BACnet

یک دستگاه BACNET اغلب شامل یک کنترلر مبتنی بر ریزپردازنده و ترکیب نرم افزاری است که برای درک و استفاده از پروتکل BACNET طراحی شده است. یک دستگاه BACNET به طور معمول یک کنترلر، دروازه یا رابط کاربر است. هر دستگاه BACNET حاوی یک شی دستگاه است که اطلاعات خاصی را مشخص می کند، از جمله شناسه شیء دستگاه یا شماره نمونه. شماره نمونه شیء BACNET دستگاه باید به صورت قابل تنظیم باشد تا در کل شبکه BACNET که در آن دستگاه نصب شده است منحصر به فرد باشد. برای کوتاه بودن این شماره اغلب به نام دستگاه نامیده می شود. علاوه بر نمونه دستگاه، هر دستگاه BACNET شامل مجموعه ای از اطلاعات در مورد دستگاه و هر نقطه ورودی و خروجی است که آن را نظارت و کنترل می کند. مجموعه اطلاعات اغلب شامل برنامه های کنترل و منطق و همچنین مقادیر داده است.

قابلیت همکاری دستگاه

BACNET وظیفه قابلیت همکاری دستگاه را به سه قسمت متمایز تقسیم می کند: اشیاء (اطلاعات)، خدمات (درخواست های عملیاتی) و سیستم های حمل و نقل (Internetworking، پیام های الکترونیکی). BACNET روش ها و الزامات را برای اجرای هر یک از این مناطق تعریف می کند.

اجزاء

تمام اطلاعات موجود در یک دستگاه BACNET همکاری با یک یا چند اشیاء اطلاعاتی مدل سازی شده است. هر شیء جزء مهمی از دستگاه را نشان می دهد یا برخی از مجموعه ای از اطلاعاتی که ممکن است به سایر دستگاه های BACNET مورد توجه قرار گیرد. اشیاء ممکن است یک قطعه اطلاعات واحد یا مجموعه ای از چند قطعه اطلاعات مانند یک گروه منطقی را نشان دهند. اشیاء نشان دهنده اطلاعات فیزیکی یا مجازی مانند ورودی های آنالوگ و دودویی، الگوریتم های کنترل، برنامه های کاربردی خاص و محاسبات هستند.

استاندارد BACNET 54 نوع مختلف شیء مختلف را تعریف می کند. پیاده سازی یک دستگاه داده شده ممکن است از ترکیب های دلخواه این نوع شیء استاندارد استفاده کند تا منطق اطلاعات و کنترل را نشان دهد که مربوط به برنامه خاص دستگاه است. انواع شیء استاندارد مفید هستند، زیرا معنای و کاربرد آنها به خوبی تعریف شده است و اجزای آنها به طور مداوم از یک دستگاه به دیگری اجرا می شود. استاندارد BACNET همچنین اجازه می دهد تا ایجاد اشیاء غیر استاندارد یا اختصاصی که قابلیت همکاری با سایر فروشندگان ممکن است به عنوان سازگار نباشد.

هر شیء با یک شناسه شیء شناسایی می شود. یک شناسه شی یک عدد دودویی 32 بیتی است که حاوی یک کد برای نوع شی و شماره نمونه شیء است. علاوه بر این، هر جسم، بدون توجه به هدف یا عملکرد آن، مجموعه ای از خواص است که هدف را تعریف می کند. هر ملک شامل حداقل یک نام و یک مقدار است.

ویژگی

املاک Bacnet اطلاعات مربوط به یک شیء BACNET را منتقل می کند. اشیاء دارای مجموعه ای از خواص هستند، بر اساس عملکرد و هدف از جسم. هر ملک شامل دو قطعه اطلاعات است: شناسه ملک و ارزش اموال. شناسه های اموال اعداد هستند که منحصر به فرد یک اموال داده شده را در زمینه نوع شیء شناسایی می کنند. Propertie ممکن است به عنوان خواندن و خواندن / نوشتن تعریف شود. هدف ملک این است که به سایر دستگاه های BACNET اجازه دهید اطلاعات مربوط به شیء حاوی ملک را بخواند و به طور بالقوه (تغییر) ارزش دیگری را به اموال بنویسد. بسته به نوع شی که اموال متعلق به آن است، خواص خاص شی ممکن است اختیاری یا مورد نیاز برای پیاده سازی در هر استاندارد BACNET باشد. برای هر نوع استاندارد BACNET استاندارد، استاندارد BACNET تعریف می کند که خواص مورد نیاز است و اختیاری است. اشیاء همچنین ممکن است حاوی خواصی هستند که غیر استاندارد یا اختصاصی هستند.

خدمات

خدمات BACNET درخواست های رسمی است که یک دستگاه BACNET به دستگاه BACNET دیگر ارسال می کند تا از آن بخواهد کاری انجام دهد.
خدمات به پنج دسته از عملکرد دسته بندی می شوند – دسترسی به شی (خواندن، نوشتن، ایجاد، حذف)؛ مدیریت دستگاه (کشف، هماهنگ سازی زمان، پایگاه داده اولیه، پشتیبان گیری و بازگرداندن)؛ زنگ هشدار و رویداد (هشدارها و تغییرات دولت)؛ انتقال فایل (داده های روند، انتقال برنامه)؛ و ترمینال مجازی (رابط ماشین انسان از طریق دستورات و منوها). این سرویس هر درخواست را تعریف می کند، و هر پارامترهایی که باید در درخواست و پاسخ آن منتقل شوند.
مدل اشیاء و خدمات با رمزگذاری پیام ها به یک جریان از کدهای عددی که نشان دهنده توابع یا خدمات مورد نظر هستند، انجام می شود. “زبان” این رمزگذاری برای همه دستگاه های BACNET رایج است. دستگاه های BACNET تبادل اطلاعات و انجام کارها با ارسال و دریافت پیام های الکترونیکی حاوی این زبان کد شده است. BACNET فراهم می کند انعطاف پذیری را با اجازه دادن به چند نوع از سیستم های حمل و نقل برای استفاده از این پیام های کد شده بین دستگاه ها فراهم می کند.

سیستم های حمل و نقل

سیستم حمل و نقل از انواع مختلف پیام های پیام های الکترونیکی و روش های انتقال پیام های کد شده استفاده می کند. حتی اگر روش های مختلف حمل و نقل استفاده شود، محتوای پیام کد شده باقی می ماند. این فلسفه به طراح یا مشخص کننده اجازه می دهد تا روش حمل و نقل مقرون به صرفه برای یک برنامه داده را انتخاب کند.

انواع شبکه

استاندارد BACNET 2012 هفت نوع شبکه را تعریف می کند که به عنوان حمل و نقل برای پیام های BACNET استفاده می شود. هفت شبکه پشتیبانی شده عبارتند از:

• BACNET / IP
• BACNET MS / TP (Master-Slave / Poken Passing)
• BACNET ISO 8802-3 (اترنت)
• bacnet روی ArcNet
• BACNET نقطه به نقطه (EIA-232 و تلفن)
• bacnet روی Lontalk فریم های خارجی
• bacnet روی zigbee

انواع شبکه شامل لایه های فیزیکی و دیتالینک پروتکل است. این ترکیب لایه های فیزیکی و دیتالین اغلب لایه MAC (کنترل دسترسی متوسط) نامیده می شود.
یک پیام BACNET خود مستقل از لایه MAC است که برای انتقال پیام استفاده می شود.
بنابراین، در BACNET، پیام ها برای فرماندهی یا نظارت بر اطلاعات یکسان هستند، بدون توجه به لایه مک مورد استفاده برای حمل و نقل.
یک روتر BACNET برای پیوستن به انواع مختلف شبکه استفاده می شود.
یک روتر BACNET یک دستگاه است که لینک های متفاوتی دارد.

انواع شبکه (E.G.، BACNET / IP به MS / TP، BACNET 8802-3 به ARCNET) و پیام های BACNET را در میان انواع شبکه ها بدون تغییر و یا مزاحم محتوای پیام عبور می دهد.