Инженерные системы bms что это
Мониторинг в ЦОДе: как мы меняли старую BMS на новую. Часть 1
Что такое BMS
Система мониторинга работы инженерных систем в ЦОДе – ключевой элемент инфраструктуры, напрямую влияющий на такой важный показатель для дата-центра, как скорость реакции персонала на аварийные ситуации и, следовательно, на продолжительность бесперебойной работы.
Системы мониторинга BMS (Building Monitoring System) предлагают многие глобальные вендоры оборудования для ЦОДов. За время работы Linxdatacenter в России нам довелось познакомиться с разными системами и столкнуться с диаметрально противоположными подходами вендоров к эксплуатации этих систем.
Рассказываем, как мы полностью обновили нашу систему BMS за последний год и почему.
Корень проблемы
Все началось 10 лет назад с запуска ЦОДа Linxdatacenter в Петербурге. Система BMS, согласно стандартам отрасли тех лет, представляла из себя физический сервер с установленным ПО, доступ к которому осуществлялся через программу-клиента (так называемый «толстый» клиент).
Компаний, предлагающих такие решения, в то время на рынке было немного. Их продукты были стандартом, единственным ответом на существующий запрос. И надо отдать им должное: и тогда, и сегодня лидеры рынка в целом справляются со своей базовой задачей – поставкой функциональных решений для эксплуатации дата-центров.
Логичным выбором для нас стало решение BMS от одного из крупнейших мировых производителей. Выбранная система на тот момент отвечала всем требованиям к мониторингу комплексного инженерного объекта, каким является ЦОД.
Однако с течением времени требования и ожидания пользователей (то есть нас, операторов дата-центров) от ИТ-решений изменились. И крупные вендоры, как показал анализ рынка предлагаемых решений, оказались к этому не готовы.
Рынок корпоративных ИТ испытал на себе серьезное влияние B2C сферы. Цифровые решения сегодня должны обеспечивать удобство работы конечного пользователя – такую цель ставят перед собой разработчики. Это видно по совершенствованию пользовательских интерфейсов (UI) и качества пользовательского опыта (UX) многих корпоративных приложений.
Человек привыкает к комфорту во всем, что касается цифровых инструментов в повседневной жизни, и предъявляет те же требования к инструментам, которые использует для рабочих задач. Люди ожидают от корпоративных приложений такой же наглядности, интуитивности, простоты и прозрачности, какие доступны им в сервисах финансовых услуг, вызова такси или онлайн-шоппинга. ИТ-специалисты, внедряющие решения в корпоративной среде, тоже стремятся получать все современные «плюшки»: простое развертывание и масштабирование, отказоустойчивость и неограниченные возможности кастомизации.
Крупные международные вендоры часто упускают из внимания эти тренды. Опираясь на свой многолетний авторитет в отрасли, корпорации в работе с заказчиками зачастую оказываются категоричными и негибкими. Иллюзия собственной незаменимости не позволяет им увидеть, как буквально под носом появляются молодые технологичные компании, предлагающие альтернативные решения, заточенные под конкретного заказчика, причем без переплаты за бренд.
Недостатки старой системы BMS
Самый главный минус имеющегося устаревшего BMS-решения для нас заключался в его медленной работе. Расследование нескольких событий, связанных с недостаточно быстрой реакцией дежурного персонала, помогло нам понять, что иногда события отображались в системе BMS с большой задержкой. При этом система не была перегружена или неисправна, просто версии ее компонентов (например, JAVA) устарели и не могли корректно работать с новыми версиями операционных систем без обновлений. Обновить их можно было только вместе с системой BMS, при этом вендор не обеспечивал автоматическую преемственность версий, то есть для нас процесс был бы практически таким же трудоемким, как переход на новую систему, а новое решение сохраняло часть недостатков старого.
Добавим сюда еще несколько неприятных «мелочей»:
Выглядело все примерно вот так:
Требования к новой системе BMS
Учитывая вышеизложенное, наши основные требования получились следующими:
Последняя капля
В тот момент, когда мы поняли, что ЦОД перерос свою BMS, самым очевидным решением нам казалось обновление существующей системы. «Коней на переправе не меняют», так ведь?
Однако большие корпорации, как правило, не предлагают кастомное изменение своих десятилетиями «полируемых» решений, продаваемых в десятках стран. В то время, как молодые компании занимаются тестированием идеи или прототипа будущего продукта на потенциальных потребителях и опираются в развитии продукта на отзывы пользователей, корпорации продолжают продавать лицензии на когда-то действительно классный, но, увы, сегодня устаревший и не гибкий продукт.
И мы ощутили разницу в подходе на себе. В ходе переписки с производителем старой BMS довольно быстро стало понятно, что предлагаемое вендором обновление существующей системы фактически обернется для нас покупкой новой системы с полуавтоматическим переносом базы, высокой стоимостью и подводными камнями при переносе, которые не мог спрогнозировать даже сам производитель. Конечно, вырастала в этом случае стоимость техподдержки обновленного решения, и оставалась необходимость покупать лицензии при расширении.
«Вишенкой» в новой версии BMS стала необходимость покупки дополнительных лицензий «для всех устройств» – даже для основного сервера. Тут надо пояснить, что есть устройства, подключенные к BMS через шлюзы. Шлюз имеет один IP-адрес, но контролирует несколько устройств (в среднем 10). В старой BMS для этого требовалась одна лицензия за IP-адрес шлюза, статистика выглядела примерно так: «IP-адресов/ лицензий 1000, устройств 1200». Обновленная BMS работала по другому принципу и статистика выглядела бы так «IP-адресов 1000, устройств/лицензий 1200». То есть вендор в новой версии поменял принцип присвоения лицензий, и мы должны были купить дополнительно еще примерно 200 лицензий.
Бюджет «обновления» в итоге складывался из четырех пунктов:
В итоге мы поняли, что для нас будет проще – а, может, и дешевле – заказать систему, созданную с нуля, учитывающие все наши требования и предусматривающую возможность модернизации в будущем. Но желающих разрабатывать такую сложную систему нужно было еще найти, сравнить предложения, выбрать и пройти с финалистом путь от ТЗ до реализации… Об этом – читайте во второй части материала совсем скоро.
Интеллектуальное здание (BMS) –система автоматизации и диспетчеризации здания САУиД
Инженерное оборудование гражданского здания может включать климатическое оборудование, оборудование водоснабжения и водоотведения, лифтовое оборудование и подъемники, оборудование связи, безопасности, противопожарное оборудование, электрохозяйство и др. В промышленных зданиях также установлено оборудование, обеспечивающее техпроцесс.
Управление каждой из систем «по умолчанию» выполняется либо в ручном полуавтоматическом, либо в автоматическом автономном режиме, когда систем работает без учета данных от других систем.
По ГОСТ 34.003-90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения», автоматизированная система (АС): Система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая информационную технологию выполнения установленных функций.
В системе управления зданием можно выделить две подсистемы: систему диспетчеризации и программный комплекс, обеспечивающий интеграцию автономно автоматизированных систем.
Система диспетчеризации предназначена для удалённого сбора и хранения показаний полевых устройств и датчиков, а также для контроля за параметрами управления режимами работы, выявления нештатных ситуаций, ведения отчётности.
Интеллектуальное здание предоставляет владельцу определенное количество сервисов, необходимых для автоматизированного выполнения им своих функций, и имеет способность адекватно и оперативно реагировать на любые изменения внешней и внутренней среды, а также на требования владельцев или арендаторов здания.
Основа интеллектуального здания – программное обеспечение, обеспечивающее совместное функционирование различных систем, основные требования, выставляемые к ИЗ аналогичны к общим требованиям для автоматизированных систем управления (АСУ):
Интеллектуальное здание – это здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства. Оно подразумевает интеграцию различных инженерных систем «под эгидой» единой автоматизированной системы управления зданием.
Цели разработки системы интеллектуального здания
Выделяют три основные задачи системы автоматизации: экономия, комфорт и безопасность. Приоритетная задача определяется назначением здания и техническим заданием.
Интегрированная система управления зданием решает три указанные задачи лучше, чем каждая из систем решила бы по отдельности:
Экономия. За счет информационного обмена между системами и возможностью совместной работы, ИЗ позволяет существенно снизить энергетические расходы и коммунальные платежи, оптимизировать траты на ремонт инженерных систем, эффективно использовать человеческие ресурсы, в целом улучшить сервисное обслуживание системы;
Комфорт. ИЗ предоставляет своим обитателям максимальное количество сервисов, необходимых для комфортной работы. Проект разрабатывается с учетом индивидуальных пожеланий заказчика и приоритетных задач;
Безопасность. Подразумевается безопасность от внешней угрозы и безопасность протекания процессов (предотвращение аварийных ситуаций и т.п.). Система ИЗ уменьшает влияние субъективного человеческого фактора, особенно во внештатных ситуациях, исключается фактор паники, снижается время реакции до 90%.
Энергоэффективность, энергосбережение и снижение коммунальных затрат
Энергоэффективность системы показывает насколько технические и проектные решения, принятые на объекте, позволяют максимально полно использовать энергию.
Энергосбережение представляет собой меры, которые позволяют экономить энергию за счет отключения потребления систем, в случаях, когда энергия не требуется.
Эти два понятия часто используются вместе, однако имеют отличия. Лучше всего продемонстрировать отличия с помощью примера. Рассмотрим систему отопления энергоэффективного здания. Применение частотных преобразователей при управлении расхода насосами, совершенные теплоизоляционные материалы при строительстве стен, радиаторы специальной конструкции – это примеры энергоэффективности. Но если помещения отапливаются одинаково, вне зависимости от наличия в них людей и учета сторон света север-юг, то эта энергоэффективная система отопления не является энергосберегающей.
В России определены следующие классы энергоэффективности зданий А++, А+, А, В+, В, С+, С, С-, D, Е. Здания класса А – наиболее энергоэффективные и современные. А проектирование новых зданий классов D и E уже не допускается. (Федеральный закон № 261 ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности», Постановление российского Правительства № 18 «Об утверждении Правил установления требований энергоэффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергоэффективности МКД»).
Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемого, %
Рекомендуемые мероприятия, разрабатываемые субъектами РФ
При проектировании и эксплуатации новых и реконструируемых зданий
Автоматизация и диспетчеризация систем здания
Автоматизированная система управления зданием АСУЗ
Состав модуля SmartUnity IoT/SCADA:
Решение SmartUnity позволяет создать систему диспетчеризации и управления без необходимости низкоуровнего программирования. С помощью инструмента конфигурирования системы (ProjectBuilder) сотрудник с инженерным образованием может сконфигурировать систему SCADA в сжатые сроки. С помощью ProjectBuilder также можно создавать индивидуальные пользовательские интерфейсы управления (GUI) системой.
Система SmartUnity сочетает современных технологии и все ключевые функции западных BMS (SCADA) систем, одновременно является более дешёвым и функциональным решением.
Исполнительная программа с поддержкой реального времени SmartUnity SCADA устанавливается на промышленные контроллеры и поддерживает протоколы KNX, LON, Bacnet, TCP/IP, DALI, Modbus, Beckhoff ADS (K-Bus, E-Bus), JSON, LoRaWAN и др. SmartUnity SCADA легко интегрируется с оборудованием ведущих компаний производителей систем автоматизации Beckhoff, Schneider Electric, ABB, Trend, Wago, Siemens, Honeywell, Sauter и другими.
Модуль EnergoVision — решение для облачной диспетчеризации, предназначенный для мониторинга, анализа и оптимизации работы оборудования для распределённых систем.
EnergoVision представляет собой облачный сервис, доступ к которому можно получить через веб-браузер или с помощью приложений для мобильных устройств. На удаленный сервер EnergoVision поступают данные от BMS SmartUnity, установленное в центре обработки данных, здании или на предприятии клиента. Полученная информация предоставляется конечным пользователям в наглядном виде — в качестве таблиц, графиков и диаграмм. Данные и отчёты можно просматривать по временным отрезкам, отдельным помещениям или подсистемам. Например, с помощью EnergoVision можно узнать, сколько именно энергии уходит на освещение, а сколько — на поддержание комфортной температуры в каждом помещении. Наличие подобной информации позволяет вырабатывать эффективные меры по энергосбережению, позволяющие снизить энергопотребление.
Модуль SmartUnity SCADA/IoT платформы Building Management System. Назначение АСУЗ-BMS SmartUnity системы:
Комплекс обеспечивает функции по сбору, накоплению, хранению, обработке и предоставлению информации об инженерных системах, обеспечивающих жизнедеятельность и успешное функционирование коммерческого оборудования, установленного на объекте. Также, обеспечивает информационный обмен с другими информационными системами.
1. Оперативный контроль состояния инженерных систем жизнеобеспечения, обеспечивающих жизнедеятельность и успешное функционирование коммерческого оборудования, установленного на объекте
2. Сохранение информации об истории изменения состояния инженерных систем
3. Хранение информации о динамике изменения характерных физических параметров
4. Предоставление информации по динамике изменения характерных параметров, о ключевых событиях и нештатных ситуациях.
5. Учет использования ресурсов
6. Передача (предоставление) актуальных данных об использовании ресурсов в биллинговые (расчетные) системы
Структурно BMS SmartUnity делится на программную и аппаратную составляющие. Структура и состав аппаратной части изложен в проекте на автоматизацию.
Программная часть системы диспетчеризации строится на решении SmartUnity, основными компонентами которой являются:
1. Среда исполнения микропрограммы автоматизации, устанавливаемая на контроллеры Beckhoff (Automation PLC runtime)
2. Центральный сервер мониторинга (SmartUnity Enterprise Server)
Функции ПО контроллера (SmartUnity Automation Server):
1. Сбор данных с подключенных к контроллеру устройств
2. Программная поддержка протоколов LoRaWAN, Modbus, KNX, LON, JSON, DALI, RS232/485, Ethernet TCP/IP, SMTP и др.
3. Первичная обработка данных
4. Исполнение алгоритмов управления
5. Передача на центральный сервер данных об изменении параметров
Функции ПО центрального сервера (SmartUnity Enterprise Server):
1. Мониторинг за контроллерами автоматизации
2. Администрирование пользователей системы
3. Сбор и хранение данных
5. Кеширование актуального состояния системы для визуализации
Состав модулей ПО SmartUnity Enterprise:
1. Модуль архивирования (Historian server)
3. Модуль безопасности
5. Веб-сервер визуализации
Стандартный интерфейс системы предоставляется посредством веб-сервера (nginx), запущенного на центральном сервере (SmartUnity Enterprise Server). Доступ к интерфейсу системы осуществляется через веб-браузер с любого компьютера находящегося в локальной сети, а также с любого компьютера через удаленный доступ. Доступ осуществляться с любого компьютера под управлением ОС Windows, MacOS или Linux, с браузера не ниже Chrome 31.0, Safari 7.0, IE 11.0, Mozilla 26.0.
Возможность одновременного подключения авторизованных пользователей в системе лицензируется и может достигать 50 сессий.
В системе существуют три основных способа представления информации
Возможности по графическому отображению данных системы:
Защита от несанкционированного доступа
Программные средства системы диспетчеризации обеспечивают многоуровневую систему защиты, как функционального программного обеспечения, так и защиты данных. Доступ пользователей к системе осуществляется только после авторизации. Вход осуществляется по набору логин/пароль. Требование к паролю пользователя – не менее 9 символов, из них не менее двух арабских цифр, не менее одного символа отличного регистра. Существует разграничение прав доступа для групп пользователей, также возможно назначение пользователю нескольких групп доступа. Возможно создание и редактирования групп пользователей, пользователям, принадлежащим определенной группе.
Если Вы заинтересованы в получении демо-версии SmartUnity или приобретении лицензии, пожалуйста, отправьте заявку на office@intelvision.ru. Компания INTELVISION также предлагает услуги по разработке проектов систем автоматизации зданий «под ключ» с использование программного обеспечения SmartUnityBMS, так и программных комплексов Honeywell, Schneider Electric, Wonderware и др.
Бесплатная консультация
Мы бесплатно подберём оптимальное решение для Вашего объекта и разработаем концептуальный проект с оценкой бюджета!
Для уточнения условий предоставления услуги, пожалуйста, обратитесь по бесплатному телефону 8-800 301 24 45, по email: office@intelvision.ru или оставьте контакт и мы свяжемся с вами.
Вы также можете записаться на бесплатную онлайн* видео-консультацию с специалистом компании INTELVISION в удобное для вас время.
*Мы используем бесплатные для вас и удобные инструменты видеоконференций такие как Zoom и Google Meet не требующие установки дополнительного программного обеспечения и работающие прямо из браузера.
Проектирование
Компания INTELVISION выполяет разработку проектной и рабочей документации по инженерными и слаботочным системам, систамам автоматизации и безопасности.
Мы также работаем в среде Audodesk Revit и выполняем проекты с использованием BIM информационного моделирования.
Реализация
Мы внедряем решения на всех этапах: от поставки оборудования до пусконаладки и технического обслуживания.
За 12 лет на рынке компания INTELVISION выполнила более 100 комплексных проектов и зарекомендовала себя как надёжного технологичного партнёра. Компания обладает опытом, технической базой и штатом квалифицированных инженеров и программистов для реализации задач любого масштаба.
Система управления зданием BMS
Развитие и технологический рост подразумевает создание безопасности и надежности для потребителей. Использование интеллектуальных решений, таких как интегрированные системы управления зданий, поможет поднять процесс управления на принципиально новый уровень. «Умные» рабочие места помогут избежать потерь, надежно защитив от нарушений безопасности и сбоев, дают возможность управления комфортом здания. Предотвращение отклонений от нормального функционирования и повышение эффективности вполне реально благодаря внедрению умных зданий.
Использование самого надежного оборудования с целью решения задач, перечисленных выше, является основой. Однако также не стоит списывать со счетов создание качественных структурных решений и выстраивание системы с четкой архитектурой для всех уровней от верхнего до нижнего.
Система управления зданием BMS: Схема работы
Центральный компьютер является мозгом BMS, и представляет собой большой комплекс, состоящий из необходимого программного обеспечения. Локальные контроллеры с его помощью объединены в единую сеть. Они являются управляющими элементами для инженерного оборудования, а также выступают в качестве приемника для датчиков.
Реализация автоматического управления всеми инженерными системами здания осуществляется с помощью контроллеров. Основными системами, подлежащими управлению, являются:
Проектирование системы управления здания
Разработка «интеллекта» в принципе не может быть поставлена на поток. Несмотря на то, что ядро интеллектуальных систем образуется стандартным программным и инженерным обеспечением, для каждого случая создаются индивидуальные системы диспетчеризации. В них учитывается специфика здания, те задачи, которые должны быть выполнены, а также ряд других факторов, таких как особенности окружающей среды.
Для различных зданий проектируются отдельные системы автоматизации с учетом особенностей их назначения. В случае с медицинскими учреждениями основной упор делается на системы жизнеобеспечения. Автоматизация данных систем происходит с резервированием, при этом к оперативности обслуживания таких систем предъявляются самые высокие требования. Благодаря такому подходу минимизируется риск выхода из строя оборудования.
Набор инженерных систем является обязательным условием для создания удобной среды для жизнедеятельности людей. Без их использования сооружение в принципе будет непригодно для обеспечения необходимых условий жизнедеятельности людей, и будет носить исключительно декоративную функцию. Создание качественно новых возможностей использования возможно благодаря их интеграции в единый механизм. Создание высокого уровня безопасности, комфорта, эффективности и экономичности эксплуатации сооружения является ключевой задачей.
Система управления BMS: Преимущества
Благодаря BMS возможна автоматизация большинства рутинных процессов, а также обеспечение необходимого уровня таких показателей, как:
Верхний уровень представлен компьютером либо сетью, в которой установлено программное обеспечение (СКАДА-система). Таким образом с объектами диспетчеризации реализовывается обмен данными. Данные могут быть представлены в графическом, табличном и мнемоническом виде и иметь удобную структуру ссылок к сопровождающей документации.
Уровень контроллеров и аппаратных серверов реализован свободно программируемыми контроллерами, формирующими аппаратные комплексы с входами, выходами и сетевыми интерфейсами. С помощью контроллеров происходит отслеживание изменений входов и программное обеспечение осуществляет определённое воздействие на выходах. Далее происходит объединение в сеть, а также реализуется обмен информацией по протоколу обмена между верхним уровнем и контроллерами.
На уровне полевого оборудования представлены устройства, имеющие связь с контроллерами уровня автоматизации. Они представлены датчиками влажности, температуры, давления, а элементами управления являются задвижки, клапаны, реле и исполнительные устройства.
Управление комфортом здания
В системе управления современным зданием можно выделить ряд подсистем для управления различными узлами, такими как автоматика ЦТП, коммерческий учет расхода тепла, системы теплоснабжения и котельные, системы холодоснабжения и охладительные машины, канализация и водоснабжение, электроснабжение и гарантированное электропитание, система освещения, дымоудаления и так далее.
Также необходимо выделить системы пожарной сигнализации и оповещения о любых чрезвычайных ситуациях, охранно-тревожную сигнализацию, контроль и управление доступом, телевидение, кабельную сеть, дистанционную и телефонную связь и другие слаботочные системы.
Существует ряд требований, которые предъявляются рынком к системам управления и автоматизации, управлению комфортом здания. Главная задача – централизация информации о потреблении энергии с возможностью сравнивания со стандартами либо с потреблением в других зданиях такого же типа. Должны присутствовать данные о целях использования электроэнергии, после анализа которых можно предотвратить ее потери, в т.ч. путем использования альтернативных источников энергии.
При внедрении BMS должен обеспечивать высокий уровень качества регулирования. При этом рассмотрение здания, его конструкции, оболочки и интегрированных технологий должно происходить как единое целое, проводить обучение пользователя экономному использованию энергии, а также уменьшению расходов на обслуживание.
Возможности повышения энергоснабжения в системе управления разнообразны. Например, объемный расход приточной вентиляции можно сократить за счет регулирования качества воздуха, эффективного управления и использовании таймеров и датчиков присутствия. Можно регулировать температуру в конкретной области здания, необходимую продолжительность работы оборудования, энергопотребление насосов и вентиляторов, планировать техническое обслуживание и профилактику, очистку фильтров и теплообменников, а также предоставить возможность использовать альтернативные источники энергии.