Steve Tom, Director de Información Técnica, Automated Logic Corporation,
lleva más de 30 años trabajando con sistemas de control climático (HVAC). En ALC, Steve se desempeñó como coordinador de programas de capacitación, documentación y soporte técnico, y trabajó con ingenieros de I+D en los requisitos y la usabilidad del producto. Actualmente, Steve lidera el desarrollo deCtrlSpecBuilder, una herramienta gratuita de especificación de sistemas HVAC basada en web.
Una de las lecciones que aprendí en mi curso de diseño de máquinas fue el concepto de «grados de libertad». Si creas un mecanismo con demasiados grados de libertad, quedará bloqueado en su incapacidad, como un trozo de cuerda de una bola cuyo extremo no es visible. Si crea un mecanismo con muy pocos grados de libertad, se convertirá en una estructura osificada incapaz de moverse. Si diseña un mecanismo con el número correcto de grados de libertad, funcionará sin problemas con resultados precisos y predecibles.
Como tal, los servicios web actuales tienen demasiados grados de libertad. En general, pueden ser una herramienta muy poderosa para integrar todos los sistemas de automatización de un edificio en un mecanismo que funcione sin problemas. También se pueden utilizar para comunicarse y coordinarse con otros sistemas informáticos de nivel superior, como sistemas de contabilidad, sistemas de suministro de energía y sistemas de pronóstico del tiempo.
Actualmente, no existen reglas uniformes sobre cómo utilizar los servicios web para los sistemas de automatización de edificios. Esto prácticamente da a los programadores libertad ilimitada para usar los servicios web como quieran, pero al mismo tiempo, esta condición hace que los servicios web sean una herramienta muy costosa de usar. Cada nuevo proceso de integración requiere de muchas horas de programación especializada.
Afortunadamente, ASHRAE ha preparado servicios web como una extensión del marco estándar BACnet, agregándolos al conjunto de herramientas de automatización de edificios. Este estándar (BACnet) es lo suficientemente flexible como para aprovechar al máximo las ventajas de los servicios web, pero al mismo tiempo, con una estructura clara, hace que sea mucho más fácil utilizar los servicios web para construir la integración de sistemas. En pocas palabras, BACnet tiene la cantidad adecuada de grados de libertad.
¿Qué son los servicios web?
Los servicios web son una forma estandarizada para que dos computadoras en la misma red intercambien datos. Se pueden utilizar para leer y escribir datos de aplicaciones entre computadoras. Los servicios web también se pueden utilizar para obligar a otra computadora a ejecutar un programa o rutina que produzca los datos que necesita la computadora solicitante.
Aquí hay un ejemplo simple: mucha gente usa pronósticos del tiempo en sus computadoras. Gracias a las capacidades disponibles, este pronóstico del tiempo se proporciona mediante servicios web instalados en la computadora que recopilan datos meteorológicos. Su computadora envía una solicitud a la computadora para obtener datos meteorológicos, por ejemplo, pidiéndole que genere un pronóstico del tiempo de tres días para el área del código postal 12345, que detalla las condiciones climáticas para eventos deportivos al aire libre y las condiciones climáticas para aeropuertos (o algún otro términos de consulta). Los servicios web se basan en estándares de tecnología de la información como XML y SOAP, pero no es necesario comprenderlos para utilizarlos. Lo principal es que la comunidad de TI los entienda y que los servicios web cuenten con un amplio respaldo de la industria informática.
¿Qué tan extendido?
Para empezar, cabe señalar que los servicios web han sido adoptados como estándar por empresas como Microsoft, Apple, Sun, Linux, IBM y muchas otras. Para este grupo de empresas que compiten entre sí no siempre es fácil llegar a un acuerdo. Entonces, si coinciden en algunas cuestiones técnicas, como los servicios web, estos últimos se convierten instantáneamente en un estándar de la industria. Cada empresa añadió un poco de lo suyo a las soluciones: Microsoft llama a sus desarrollos .NET, mientras que IBM los llama WebSphere, pero internamente todos se basan en servicios Web.
Los servicios web se han utilizado durante varios años en las comunicaciones entre empresas (B2B) y rápidamente se han convertido en un estándar aceptado. Sus aplicaciones más significativas: Amazon, Google y Microsoft Passport. El estado de Nuevo México en Estados Unidos está utilizando servicios web para crear un portal único (un sitio en Internet) donde los usuarios de diferentes agencias gubernamentales pueden acceder a información y servicios.
En la industria de la automatización de edificios, Los servicios web ya se utilizan para importar datos sobre el uso de equipos HVAC y la energía consumida por el edificio al sistema para preparar automáticamente las facturas de pago para los residentes.
También han encontrado utilidad en pruebas comparativas para comparar el consumo de energía de sistemas similares y crear «termostatos virtuales» que podrían brindar a los usuarios control sobre la configuración de sus espacios de oficina. Estos programas de prueba integran sistemas de automatización de edificios con sistemas de energía, utilizando opciones de control basadas en precios en tiempo real y cálculos de reducción de energía de emergencia.
Las universidades y otros grandes complejos de edificios están experimentando con el uso de servicios web para Cree páginas web interactivas que integren el consumo de energía, la gestión de soporte de edificios, la facturación, la contabilidad y otros sistemas operativos. Todos los sistemas están conectados a un único «portal de operaciones» con una interfaz de usuario común que proporciona acceso a todos los sistemas.
Varios proyectos bajo consideración utilizan pronósticos meteorológicos para optimizar el funcionamiento de los sistemas de fabricación de hielo, salas de calderas y sistemas de refrigeración nocturna. Las universidades están probando la posibilidad de utilizar una computadora central de horarios de clases para aplicar automáticamente los horarios a HVAC, iluminación y otros sistemas.
Si los principales proveedores de sistemas de automatización de edificios ya admiten servicios web, ¿cuál es la posición de ASHRAE?
ASHRAE está preparando una forma estándar de utilizar servicios web para integrar datos de operaciones de edificios de diferentes fuentes. En el mundo de la tecnología de la información, se han inventado estándares para implementar el mecanismo de servicios web, pero estos estándares no dicen nada sobre la información que debe intercambiarse. Se puede establecer una analogía con el campo de las telecomunicaciones, donde existen estándares para los sistemas telefónicos, pero estos estándares no prescriben qué idioma se puede utilizar en el teléfono ni ningún tema de conversación específico.
Los fabricantes de equipos pueden brindar soporte a los servicios Web en sus sistemas en la cantidad y calidad que consideren necesaria. También pueden utilizar cualquier estructura de datos que deseen: pueden hacer que colocar datos en sus sistemas sea muy simple o muy complejo. Incluso si asumimos que todos los fabricantes de equipos de automatización de edificios han intentado crear interfaces de servicios web para sus sistemas, prácticamente no hay posibilidad de que dos interfaces sean similares, y conectar dos sistemas diferentes requerirá una enorme cantidad de horas de programación especializada. .
Algunos actores del mercado con visión de futuro vieron estos problemas temprano y hace tres años propusieron crear un modelo de información estándar. ASHRAE aceptó esta propuesta y el trabajo comenzó con la participación de ingenieros de campo, fabricantes de equipos, agencias gubernamentales y universidades. Desarrollaron un estándar para el uso de servicios web en sistemas de automatización de edificios. Este estándar cubre los tipos de datos que deben intercambiarse, las rutas donde se encuentran los datos y los atributos de los datos de objetos comunes como entradas analógicas o salidas binarias. Los servicios deben realizar las funciones de leer o escribir valores encontrados, así como obtener información sobre los datos disponibles o enviar mensajes de error si el servicio no está disponible. El estándar cubre grandes volúmenes de datos, en particular, permitiendo registrar tendencias.
Dado que esta norma estaba destinada a su uso en sistemas de automatización de edificios, su desarrollo estuvo a cargo del comité técnico de BACnet. Una vez que reciba la aprobación pública, complementará el estándar BACnet y se convertirá automáticamente en un estándar ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares) e ISO (Organización Internacional de Normalización). Naturalmente, este estándar es compatible con el protocolo BACnet, pero no está limitado por su marco.
De hecho, uno de los usos más probables de los servicios web es como estándar para el intercambio de datos entre sistemas de automatización que utilizan diferentes protocolos. Los servicios web pueden ser una forma ideal de conectarse al nivel superior de automatización entre sistemas que ejecutan BACnet, LonWorks, MODBUS u otros protocolos propietarios. Los ingenieros no tendrán que estudiar en detalle cada protocolo específico para crear conexiones. Les resultará bastante fácil comprender los servicios web.
La conexión de sistemas mediante servicios web ayuda a evitar problemas con velocidades de datos incompatibles, tipos de conexión de red, chips de comunicaciones propietarios y otros problemas que pueden surgir cuando se utilizan puertas de enlace para conectar diferentes protocolos. Dado que los servicios web se han convertido rápidamente en el estándar para las comunicaciones B-to-B, uno podría naturalmente suponer que podrían reemplazar a BACnet, LonWorks y otros protocolos para la automatización de edificios, pero este no es el caso por varias razones. Para empezar, nadie ha desarrollado todavía un conjunto de servicios web que proporcionen toda la funcionalidad necesaria para un sistema de gestión de edificios. Mensajería, alarmas, sincronización horaria, copias de seguridad y restauraciones: este es un conjunto de funciones para la automatización de edificios que no se proporciona en la versión propuesta del estándar de servicios web.
Por supuesto, un estándar de este tipo podría desarrollarse en el futuro, pero en esencia se convertirá en otro protocolo de automatización de edificios que tendrá que demostrar su derecho a existir en el mercado. Y no será una solución ideal, ya que los servicios web requieren más recursos de los que pueden proporcionar la mayoría de los controladores de automatización existentes. Por definición, los servicios web utilizan XML para comunicarse a través de redes IP, que son buenas para conectar computadoras y servidores, pero crear una red IP para cada dispositivo (por ejemplo, caldera, unidad VAV, extractor de aire) sería extremadamente costoso.
XML es una forma multinivel de transferir datos. Fue diseñado para ser fácil de entender para los usuarios sin dejar de ser flexible. Estas características indican que debe ser utilizado por un ordenador potente y transmitido a través de redes de alta velocidad. Y esto va más allá de las capacidades de los controladores utilizados en pequeños sistemas HVAC (por ejemplo, instalaciones VAV), donde son especialmente sensibles al aumento de precios. Quizás esta limitación sea temporal, ya que los controladores económicos aumentan su potencia y su velocidad de transferencia de datos cada año, pero como ya se ha desarrollado un protocolo como BACnet, que es más eficiente para la integración de controladores y al mismo tiempo abierto a todos los fabricantes de equipos, no El incentivo para conectar equipos a través de servicios web es pequeño.
Cuando es necesario integrarse con sistemas externos al edificio, como el sistema eléctrico local, la situación cambia radicalmente. En primer lugar, los sistemas con los que intenta integrarse no utilizan BACnet, LonWorks ni ningún otro protocolo de automatización de edificios. Las personas que ejecutan estos sistemas no están interesadas en proporcionar capacidades especiales para comunicarse con los sistemas de gestión de edificios. Su propósito es proporcionar una interfaz básica que pueda ser utilizada por cualquier sistema informático externo. Su sistema ya se ejecuta en una computadora de alta tecnología conectada a una red IP de alta velocidad. Esta es la situación que mejor se adapta al uso de servicios web.
Las computadoras y las redes tienen la potencia necesaria para procesar servicios web. Crear conexiones utilizando servicios web puede requerir un trabajo de programación serio, pero las características de XML lo hacen mucho más fácil para los programadores. Es probable que el programador ya esté familiarizado con los servicios web de integraciones B-to-B anteriores, lo que también puede facilitar el trabajo. Por ejemplo, un cliente de Texas contratado para desarrollar una interfaz personalizada entre su sistema de automatización de edificios y su sistema de facturación se enteró de que el contratista había reducido el precio a la mitad cuando descubrió que el sistema de automatización existente admitía servicios web. La incorporación de servicios web al estándar ASHRAE promete simplificar aún más la integración del sistema mediante el uso de tecnologías de TI avanzadas y lleva la automatización de edificios a un nivel completamente nuevo.
1. Anexo «c» de ANSI/ASHRAE 135-2004
BACnet, (ASHRAE — Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración
y Aire Acondicionado),ASHRAE.orgASHRAE.org
2. «El modelo de información: la clave para la integración». Eric
Creighton y Dave Robin, ALC, AutomatedBuildings, 2 de enero
Este material se preparó utilizando
información de AutomatedLogic Corporation.
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