Student World

Tento článek je převzat z Computerworldu 18/2005.

Pro automatizované systémy řízení budov, které se starají například o vytápění, klimatizaci, osvětlení nebo o chod výtahů v domech, byla dosud převážně využívána samostatná technologická řešení. Nyní ale výrobci rychle přecházejí na standardní IT technologie IP protokol, webové služby a další. Systémy automatizovaného řízení budov tak začínají konvergovat k tradičním IT infrastrukturám.

Díky nově vznikajícím normám je nyní možné sdílet data mezi automatizované systémy řízení jednotlivých budov (Building Automation Systems, BAS) a dalšími podnikovými aplikacemi. Tím dochází k nárůstu efektivity a snížení provozních nákladů budov. Tempo této transformace nabývá na síle i přesto, že ji brzdí problémy s informační bezpečností, nedokonalé normy, neochota výrobců vzdát se určitých technologií i skutečnost, že IT odborníci uvedený konvergenční trend přehlížejí.
Správci budov uvedené změny podporují a vyžadují otevřenější systémy. Tlačí výrobce se systémy BAS k přechodu od dnešních uzavřených technologií k aplikacím, které budou přístupné z webu a bude je možné provozovat prostřednictvím IP sítí v souladu s průmyslovými normami. Správa systémů BAS pak bude pravděpodobně stále více spadat pod IT oddělení.
Příkladem právě realizovaných změn může být severoamerická centrála společnosti Panasonic, kde se nyní pracuje na projektu výměny klasických termostatů připevněných na zeď za jednotlivé virtuální termostaty řízené z osobních počítačů. Společnost Kenmark Group, která zde funguje jako správce, založila operační středisko zaměřené na úspory energií realizované prostřednictvím centrálního monitorování a řízení řady kancelářských budov současně. Systém obsahuje běžný webový portál a ke komunikaci se zařízením jednotlivých budov používá páteřní síť XML a IP. Mezinárodní letiště v Torontu zase propojilo systémy pro vytápění, osvětlení a klimatizaci každého příchodu k letadlům s letovou informační databází. Tak lze spotřebu energie omezit vždy jen na dobu, kdy se ve vestibulu zdržují lidé.

Doba změn
"Lidé z IT teď vstupují do období, kdy cokoliv virtuálního směřuje do jejich branže, a fantasticky tak rozšiřuje jejich horizont," míní Rick LeBlanc, prezident pro produkty HVAC (Heating, Ventilation And Cooling) americké pobočky společnosti Siemens Building Technologies. "IT oddělení nebude sice systémy BAS provozovat, ale bude sloužit zákazníkovi správci budovy podobně, jako mu slouží třeba účtárna nebo jiná současná oddělení," vysvětluje LeBlanc.
Řada velkých společností už systémy BAS centralizovala, takže monitorují a řídí prostředí rozlehlých budov a celých areálů. Tyto systémy už začínají přecházet k otevřenějším IT infrastrukturám podobně, jako se navzájem sbližují telefonní a IT sítě.
"Všichni teď chtějí integrovat řídicí systémy do IT sítí," říká Tom Hartman, ředitel konzultační společnosti The Hartman. Ale zdá se, že trend ve vývoji půjde ještě dál. Dnešní typické systémy BAS obsahují síť čidel a dalších zařízení napojených na regulátory na každém poschodí, na regulátory řídící celou budovu nebo celý areál, na server s webovým rozhraním pro monitorování systémů budov a k databázi pro ukládání minulých dat. "V budovách nové generace půjde integrace mnohem dále až za současný stav řízení automatizovaného systému budov prostřednictvím IT sítě," těší se LeBlanc. "V dlouhodobé perspektivě budete moci cokoliv fyzicky řídit podle daných preferencí, zvolených kritérií a příslušných obchodních pravidel," slibuje Joshua Aaron, prezident konzultační firmy Business Technology Partners, která pomáhá společnostem při fyzických přesunech jejich IT infrastruktury a datových center. Avšak zároveň dodává: "Zatím se ale nezdá, že by se už pro toto řešení rozhodlo mnoho společností."
Otevřené normy
Potřebné otevřené normy se právě začínají rýsovat. Důsledkem nejspíš bude smazání hranic mezi jednotlivými subsystémy těmi zajišťujícími fyzickou bezpečnost počínaje a ovládáním výtahů konče. Data z takových systémů budou pravděpodobně sdílet i ostatní firemní aplikace, jako je například účetní systém. To zlepší efektivitu správy budov, protože existují aplikace, které budou schopny využívat nové datové toky a přístup k datům v reálném čase.
"Normy umožní, aby systémy sdílely stejná data a na základě porovnání dat pak může dojít k obchodnímu rozhodnutí," říká Ron Zimmer, prezident kanadské asociace CABA (Continental Automated Buildings Association). "Ale tento vznikající trend zůstává zatím většinou ze strany IT firem bez povšimnutí," podotýká Zimmer. "Je iniciován ze strany správy budov."
Regulovat vytápění v minulosti znamenalo zavolat správci budovy v ústředí, který musel otočit ventilem a teplotu nastavit. Současné automatizované systémy používají čidla k detekci pocitu pohody a ovladače k řízení ventilů ale větší změny zřejmě teprve přijdou. "Pro computerizaci systémů musíte nejdříve prošlapat cestu," vysvětluje Toby Considine, předseda výboru pro otevřenou výměnu informací v systémech budov (OBIX, Open Building Information Exchange) OASIS, který vznikl v dubnu 2003, aby zajistil vývoj rozhraní pro systémy řízení budov, které by bylo normalizováno a bylo přístupné z webu.

Sítě se sbližují
Standardizace začala od základů. Pro příslušné kabelové systémy, kterými jsou v sítích propojena čidla a další zařízení s regulátory na jednotlivých patrech, byly už v posledních letech zvoleny dva konkurenční otevřené protokoly BACnet a LonTalk. Regulátory na poschodí pak zpravidla komunikují s okolím prostřednictvím IP páteře.
Barry Haaser, výkonný ředitel společnosti LonMark International, předpovídá, že LonTalk a BACnet budou převládat na úrovni zařízení, a to z důvodů technických a cenových. Ostatní si tím ale nejsou tak jisti. "Proč bychom neměli mít místo dvou chlapíků, kteří sedí v IT a řídí sítě, jen jednoho? Zdá se mi, že IP půjde směrem dolů k jednotlivým zařízením," míní Anno Scholten, vedoucí technologie u prodejce systémů BAS společnosti Plexus Technology.
Avšak sdílení páteřní IP sítě znamená pro administrátory sítí vyšší nároky na bezpečnost. Na univerzitě v Yale byl zahájen projekt úpravy jejího systému BAS na síť IP, která bude spojovat 210 budov v celém areálu. Projekt zamýšlí napojit BAS na systém sledování prostor, který umožní automaticky regulovat spotřebu energie podle obsazení místnosti. Bill Daniels, manažer systémů a technologií v pracovní skupině správy budov, vytvořil a z důvodů bezpečnosti oddělil paralelní síť, která je chráněna firewally a používá neveřejné IP adresy aby se data nedostávala na internet. Jerry Hill, ředitel pro IT systémy na Yale, zdůrazňuje, že bezpečnost je prvořadá. "Nechceme, aby se studenti nabourávali do systémů řízení budov jen proto, že to jde," říká. Daniels chce spojit systém BAS s univerzitním účetním systémem plateb a účtování. Pracovníci správy budov, kteří se vzdáleně přihlásí, nedostávají ale zpravidla od svých poskytovatelů internetových služeb statickou IP adresu, což ztěžuje zabezpečení sítě.
"Bezpečnost je problém, který zasahuje do mnoha sfér," říká Considine. Výrobci řídicích systémů podle jeho slov používají základní mechanismy pro zabezpečení pomocí hesel, ale většinou nemají představu o bezpečnosti na bázi adresářů. Marka Kendalla, CEO společnosti Kenmark Group, tyto problémy také zlobí. "V některých našich budovách se můžete prostřednictvím sítě dostat až k zámku vstupních dveří. Bezpečnost je velmi vážnou záležitostí."

Zpřístupnění z webu
Pro úspěšnou integraci IT a BAS ještě nejsou k dispozici potřebné prostředky. "Různé vývojové týmy XML pracují na schématech rozhraní mezi systémy budov a podnikovými systémy," říká Kirk McElwain, technický ředitel společnosti CABA. "Ale překážkou je nyní absence univerzálního jazyka, který by byl široce použitelný v průmyslu k programování regulátorů," míní Considine. Očekává, že budou vyvinuta schémata na bázi XML, ale zdůrazňuje, že základní rozhraní musí být k dispozici ještě před tím. To, co je podle jeho slov zapotřebí, je abstraktní vrstva, aby programátoři nebo další uživatelé nemuseli řídicím systémům rozumět.
Společnost Johnson Controls například vyvinula systém pro mezinárodní letiště v Torontu, který je navržen tak, aby umožňoval letištnímu informačnímu dopravnímu systému ATIMS (Airport Traffic Information Management System) řídit osvětlení a vytápění příchodů k letadlům podle aktualizovaných informací o letech z řídicích systémů letového provozu. Z databáze ATIMS je možné prostřednictvím SOAP předat zakódovanou XML zprávu řídicímu systému, který zapne vytápění a osvětlení u příslušného příchodu.
Michael Riseborough, hlavní manažer správy budov letiště, říká, že to je jen jedna část integračního procesu. Iniciativa OBIX obsahuje návrh prohledávací služby, díky níž lze čidla a další přístroje jen zapojit a spustit. OASIS rovněž pracuje na službě pro systém alarmů, která by poskytla běžné rozhraní pro výstrahy, a na službě pro záznam dat o minulém vývoji například teplot v místnostech. "Také se mluví o specifických službách spojených s konkrétními obory," uvádí Considine. "Bude-li OBIX fungovat, můžeme mít jen v souvislosti s problematikou OBIX více webových služeb, než je všech ostatních webových služeb dohromady," předpovídá.

V praxi
Uživatelé už s webovým rozhraním a XML experimentují. U společnosti Kenmark Group je možné z počítače prostřednictvím příslušné brány komunikovat s čidly a s dalšími přístroji po síti LonTalk. Aktualizace se zanášejí do ústřední databáze v provozním středisku firmy. Avšak integrace nemusí být vždy jednoduchá. Například společnost Estructures poskytuje hostované služby BAS, které používají SOAP a XML pro rozhraní s řídicími systémy budov zákazníků využívajících LonTalk. Ale rozhraní nejde do dostatečné hloubky. "Protože neexistují normy, řešíme spoustu věcí jen vlastní invencí," vysvětluje Scholten, dřívější viceprezident této společnosti.
Výrobci BAS přecházejí na nové systémy opatrně a drží se značkových rozhraní, ale podle Harmana se vývoj v oboru nedá zastavit a k přechodu dojde i bez nich. "Nemyslím si, že v čele tohoto trendu budou právě společnosti s regulační technikou. Budou to spíš výrobci IT," předpovídá.
"Firmy, které využívají IT outsourcingu u společností, jako je IBM, se často zajímají, zda dodavatel provádí i správu systémů BAS," říká Robert Frazier, výkonný konzultant společnosti IBM. "Dnešní systémy jsou ještě příliš specifické, aby přinášely takové úspory, které by mohly zajistit potřebný zisk," vysvětluje. Ale jakmile se objeví potřebné normy, bude podle jeho slov možné tyto systémy řídit v rámci správy informačních technologií.
"A normy už skutečně vznikají," potvrzuje Mark Cherry, marketingový manažer společnosti Honeywell International. "Protože je infrastruktura IT vhodná ke spojování, stávají se v této oblasti informační technologie jakýmsi lepidlem."

Vyšší stupeň správy
Zatímco většina společností zápasí s problémy, které souvisejí s vytvořením kostry sdíleného automatizovaného systému budov, přichází útvar podnikového rozvoje IT společnosti NTT se systémem BAS nové generace. Ten firma využívá ve své 27poschoďové kancelářské budově A-RE-A Shingawa v Tokiu, otevřené v červnu 2003. Všechny složky firemního systému BAS tj. systém hospodaření s energií, systém IP telefonie a bezpečnostní systém IP, který obsahuje IP kamery, čtečky karet a dveřní zámky spolu sdílejí páteřní síť, gigabitový Ethernet na optických vláknech. "Síť je rozdělena na segmenty virtuálních lokálních sítí přepínačem na každém patře, aby bylo možné oddělit různé části provozu," vysvětluje vedoucí výkonný IT manažer Akira Košikawa.
"Systém BAS ještě nesdílí data s ostatními podnikovými aplikacemi na straně IT," říká Košikawa. Když byl systém vyvíjen, iniciativy za otevřené webové standardy, jako je OBIX, ještě neexistovaly. Ale protože systém BAS podporuje XML, je možné příslušné rozhraní v budoucnu vytvořit. "Po normalizaci podle OBIX budou data systému BAS tvořit zdroj informací a umožní správu budovy v celém jejím životním cyklu," vysvětluje Košikawa.
Vyšší stupeň správy Zatímco páteřní síť je sdílena, jednotlivá čidla, ovladače a ostatní prvky koncových zařízení používají síť LonTalk. Router LonTalk/IP představuje na každém patře rozhraní s IP páteřní sítí. "Při malých přenosech dat je dnes LonTalk lepší než IP," míní Košikawa, ale vzápětí dodává: "V budoucnu ale jeho místo zaujme IP na bázi technologie IPv6."

Tento článek je převzat z Computerworldu 18/2005.

autor Robert L. Mitchell