پروتکل BACnet | شبکه‌ی استاندارد برای اتوماسیون و کنترل ساختمان

• معرفی پروتکل BACnet
• ویژگی‌های پروتکل BACnet
• نحوه عملکرد و ساختار BACnet
• ارتباط بین دستگاه‌ها در BACnet
• لایه‌های ارتباطی پروتکل BACnet
• کاربردهای BACnet در سیستم‌های هوشمند  
• مزایای استفاده از BACnet

معرفی پروتکل BACnet

Top

پروتکل BACnet (Building Automation and Control Network) یک استاندارد جهانی برای اتوماسیون و کنترل سیستم‌های ساختمان است.
این پروتکل توسط انجمن گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) توسعه یافته و توسط ANSI و ISO به عنوان یک استاندارد بین‌المللی پذیرفته شده است.
BACnet به‌صورت پروتکل باز (Open Protocol) طراحی شده است؛ یعنی برندهای مختلف می‌توانند بدون محدودیت و هزینه مجوز، محصولات خود را بر پایه آن توسعه دهند.
این ویژگی، BACnet را به یکی از پایه‌های اصلی در هوشمندسازی ساختمان و BMS تبدیل کرده است.

ویژگی‌های پروتکل BACnet

Top

پروتکل BACnet تمامی الزامات یک پروتکل ارتباطی مدرن را داراست و در سراسر دنیا به‌عنوان استاندارد مرجع در اتوماسیون ساختمان‌ها شناخته می‌شود.
ویژگی‌های کلیدی BACnet:
•    پروتکل باز و بدون هزینه مجوز
•    سازگار با برندهای مختلف تجهیزات BMS
•    قابلیت همکاری (Interoperability) بالا بین دستگاه‌ها
•    ساختار ماژولار و توسعه‌پذیر
•    امکان ارتباط در بسترهای مختلف (Ethernet، RS485، IP و غیره)
•    امنیت داده و قابلیت مدیریت از راه دور

نحوه عملکرد و ساختار BACnet

Top

در سیستم‌های هوشمند، ارتباط مطمئن بین تجهیزات اهمیت بالایی دارد.
BACnet با تعریف مجموعه‌ای از قوانین و سرویس‌های مشترک، ارتباط داده بین کنترلرها، سنسورها و عملگرها را استانداردسازی می‌کند.
این ساختار از چند اصل کلیدی تشکیل شده است:
1.    نمایش اطلاعات به‌صورت شیء (Object Model)
2.    ارتباط Client-Server بین دستگاه‌ها
3.    انتخاب فناوری شبکه (Network Technology)

________________________________________
? نمایش اطلاعات به‌صورت شیء در BACnet
در BACnet، هر دستگاه یا تابع سیستم به‌صورت یک شیء (Object) تعریف می‌شود.
هر شیء شامل داده‌های مربوط به عملکرد، وضعیت، و ویژگی‌های آن بخش از سیستم است.
این مدل شیءگرا (Object-Oriented) امکان می‌دهد تا:
•    اطلاعات به‌صورت ساخت‌یافته منتقل شوند
•    قابلیت افزودن یا تغییر اشیاء وجود داشته باشد
•    عملکرد دستگاه‌ها بدون وابستگی به برند، یکسان مدیریت شود
به‌طور پیش‌فرض، ۲۳ نوع شیء استاندارد در BACnet تعریف شده که تقریباً تمام عملکردهای موردنیاز در BMS را پوشش می‌دهد (مثل سنسور دما، ورودی آنالوگ، خروجی دیجیتال و کنترلر موتور).

ارتباط بین دستگاه‌ها در BACnet

Top

مدل ارتباطی BACnet بر پایه‌ی Client-Server طراحی شده است.
در این مدل:
•    کلاینت (Client) درخواست اطلاعات یا دستور را ارسال می‌کند.
•    سرور (Server) پاسخ را پردازش و ارسال می‌نماید.
BACnet در مجموع ۳۸ سرویس اصلی را پشتیبانی می‌کند، از جمله:
•    خدمات هشدار و رویداد (Alarm & Event Services)
•    خدمات دسترسی به فایل و داده
•    خدمات مدیریت دستگاه از راه دور
•    خدمات مجازی برای ارتباط بین شبکه‌ها

لایه‌های ارتباطی پروتکل BACnet

Top

BACnet از معماری لایه‌ای مشابه مدل OSI پیروی می‌کند و شامل بخش‌های زیر است:
1- لایه فیزیکی (Physical Layer)
تعریف بستر انتقال داده:
•    Ethernet
•    ARCNET
•    RS-232
•    RS-485
•    BACnet/IP
•    LonTalk
2- لایه پیوند داده (Data Link Layer)
استفاده از استانداردهای MS/TP برای RS-485 و PTP برای RS-232.
این لایه مسئول کپسوله‌سازی پیام‌ها و مدیریت ارتباط است.
3- لایه شبکه (Network Layer)
آدرس‌دهی، مسیریابی و ارتباط بین شبکه‌های مختلف BACnet را انجام می‌دهد.
از BBMD (BACnet Broadcast Management Device) برای انتشار پیام‌ها در شبکه‌های IP استفاده می‌شود.
4- لایه کاربرد (Application Layer)
تعریف سرویس‌ها و اشیاء BACnet در این لایه انجام می‌شود.
پیغام‌ها با استفاده از استاندارد ASN.1 کدگذاری می‌شوند.
5- لایه امنیت (Security Layer)
پروتکل BACnet از رمزگذاری DES 56-bit برای امنیت داده‌ها استفاده می‌کند.
ارتباط بین دستگاه‌ها با احراز هویت دوطرفه و کلید اشتراکی (Session Key) ایمن‌سازی می‌شود.

کاربردهای BACnet در سیستم‌های هوشمند ساختمان

Top

BACnet در بیشتر سیستم‌های BMS و اتوماسیون ساختمان‌های مدرن به‌کار می‌رود.
کاربردهای اصلی آن شامل موارد زیر است:
•    کنترل سیستم‌های تهویه و HVAC
•    کنترل روشنایی و پرده‌ها
•    مدیریت انرژی و مصرف برق
•    کنترل آلارم‌ها و سیستم اعلام حریق
•    نظارت بر امنیت و دسترسی‌ها
•    یکپارچه‌سازی آسان با سایر پروتکل‌ها مانند KNX و Modbus
برندهای بزرگی مثل Siemens، Johnson Controls، Schneider Electric و Honeywell از BACnet به‌عنوان استاندارد اصلی ارتباط در محصولات خود استفاده می‌کنند.

مزایای استفاده از BACnet

Top

•    پشتیبانی از چند بستر فیزیکی (Ethernet، RS485 و IP)
•    سازگاری با برندهای مختلف تجهیزات BMS
•    کاهش هزینه در توسعه و نگهداری سیستم‌ها
•    بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش پایداری عملکرد سیستم
•    قابلیت گسترش و ادغام با فناوری‌های IoT و کلاد
________________________________________
? برنامه تصدیق آزمایشگاه‌های BACnet (BTL)
برای اطمینان از سازگاری کامل تجهیزات با استاندارد BACnet، برنامه‌ای تحت عنوان BTL – BACnet Testing Laboratories ایجاد شده است.
دستگاه‌هایی که موفق به دریافت گواهی BTL شوند، تضمین می‌کنند که به‌صورت کامل با سایر تجهیزات BACnet در یک شبکه سازگار هستند.