Автоматизация и контроль технической инфраструктуры здания

Лет десять назад можно было только мечтать об управлении всей технической инфраструктурой здания из единой точки, задействуя минимум людских ресурсов и минимизируя человеческий фактор. Сегодня это уже реальность.

Без малого 25 лет «НАТЕКС» вырос из небольшого НТЦ в группу компаний, предприятия которой разрабатывают и производят широкий спектр оборудования для сетей телефонной связи и передачи данных. Сейчас здесь работает порядка 300 сотрудников, а система менеджмента качества фирмы соответствует требованиям ГОСТ ISO 9001-2011 в области связи.  «НАТЕКС» осуществляет поставки через сеть партнеров в России и более чем 20 стран ближнего и дальнего зарубежья, имеет богатый опыт разработки и производства профессиональной аппаратуры для телефонии и передачи данных, стремится предлагать потребителям лучшие решения в каждом из сегментов рынка и уделяет особое внимание развитию исследовательских работ, а также обеспечению высокого научно-технического уровня новых разработок, тесно сотрудничая с ведущими отраслевыми НИИ, рекомендации которых легли в основу инновационных решений. Сегодня «НАТЕКС» предлагает ряд решений, призванных в значительной степени облегчить контроль и управление технической инфраструктурой как отдельных помещений, так и целых зданий.

TotalCTRL
Начнем с оборудования, разработанного для объединения всех логических устройств в единую систему управления для более эффективного контроля. Что же не так с существующими сетями управления? Не будем говорить обо всех, но, к сожалению, большинство из них имеют ряд недостатков, которые в значительной степени загромождают существующую инфраструктуру. К таким недостаткам относятся наличие различных интерфейсов управления у коммутаторов и оконечных устройств, отличающихся друг от друга, что является причиной установки дополнительных устройств — конвертеров интерфейсов. Наличие в сети данного оборудование приводит к необходимости увеличения количества IP-адресов и паролей доступа. Также, к сожалению, не всегда обеспеченная возможность защиты внешнего канала. Чем больше сеть, тем больше трудностей в организации и поддержании ее эффективного функционирования.
Таким образом, если в организации технической инфраструктуры задействовано большое количество различных устройств, будь то IP- или USB-камеры, различные датчики и счетчики, работающие через интерфейсы RS-232/RS-485 или USB, Ethernet контроллеры, то поддержка и управление подобными структурами требует как привлечения большого количества людских ресурсов, так и огромных материальных затрат. Суть проблемы иллюстрирует рис.1.

Рис.1 Типовая схема сети управления оконечным оборудованием
Помимо активного сетевого и оконечного оборудования на схеме представлено много промежуточных устройств – различных конвертеров интерфейсов, каждый из которых требует индивидуальной настройки. Еще раз напомним: чем больше сеть, тем больше она отягощается подобным промежуточным оборудованием, которое также нужно поддерживать в рабочем состоянии. Для оптимального решения данной проблемы необходимо решить ряд задач: реализовать для однотипных устройств идентичные интерфейсы управления; контролировать подключенные устройства из единого центра управления; обеспечивать защиту канала управления; для большей отказоустойчивости обеспечить режим резервирования по Ethernet-PRP; реализовать управление несколькими устройствами в каскаде через один IP-адрес (для пользователя устройства управления в каскаде выглядят как одно); в качестве дополнительной опции обеспечить возможность режима эмуляции USB-портов, что позволит видеть на удаленном ПК (выбранном в качестве сервера системы управления) все USB-порты как свои собственные.
Исходя из перечисленных требований, разработчики компании НАТЕКС спроектировали асинхронный сервер управления TotalCTRL, идеально подходящий для эффективного объединения устройств в единую сеть управления. В устройстве реализованы самые популярные физические интерфейсы, используемые для управления, — Ethernet (поддержка Telnet/SSH/WEB/SNMP), RS232/RS485 (поддержка CLI/GUI) и USB (GUI). Предусмотрено использование четырех портов Ethernet, четырех портов RS232/485 и четырех портов USB. Помимо этого на устройстве TotalCTRL реализован логический конвертер проколов SSH-Telnet, HTTPS-http, SNMPv3-SNMPv2. Это обеспечит защищенность основного канала управления, что позволит подключить к серверу управления оконечное оборудование, которое не поддерживает данные защитные протоколы. Таким образом, все промежуточное оборудование, необходимое для подключения оконечных устройств и конвертации различных интерфейсов, может быть реализовано как единое логическое устройство (рис.2).

Рис. 2 Схема сети управления с использованием TotalCTRL
Итак, мы рассмотрели устройства, с помощью которых можно объединить оборудование в единую сеть управления. Но что подразумевается под оборудованием, предназначенным для автоматизации и контроля технической инфраструктуры как отдельных помещений, так и целых зданий? Как правило, единого определения не существует. Это могут быть как отдельные модули, например, для мониторинга температуры и влажности в отдельных серверных стойках, так и комплексные решения, объединяющие системы контроля состояния помещения, контроль доступа и видеонаблюдения.

NX-SFT
Программно-аппаратный комплекс контроля и управления NX-SFT от компании НАТЕКС сочетает в себе лучшие качества систем контроля состояния помещений, контроля доступа, видеонаблюдения и учета рабочего времени. NX-SFT представляет собой модульное решение – по мере роста требований компоненты можно добавлять или заменять, что позволит удовлетворять запросы и потребности в будущем. Для объединения всех модулей в единую сеть контроля и управления можно задействовать специализированное программное обеспечение (рис.3).

Рис. 3 Централизованный контроль технической инфраструктуры помещений
Давайте рассмотрим компоненты программно-аппаратного комплекса NX-SFT более подробно. Начнем с системы контроля состояния помещения. В зависимости от модели базовой единицы данной системы, пользователь может осуществить подключение от двух до восьми интеллектуальных датчиков контроля состояния окружающей среды к одному устройству (рис.4).

Рис. 4 Устройство контроля состояния помещения

Для некоторых моделей предусмотрено подключение до 20 выходов типа «сухой контакт» (рис.5).

Рис. 5 Устройство контроля состояния помещения с дополнительными входами типа “сухой контакт”

При использовании дополнительных модулей расширения предусмотрена возможность подключения до 500 интеллектуальных датчиков. К ряду моделей можно подключить до четырех камер видеонаблюдения.
Система контроля состояния помещения предусматривает подключение следующих интеллектуальных датчиков:
• датчики температуры (плюс версия с защитой от воды, а также вариант с возможностью последовательного подключения в цепь на один порт до восьми датчиков с длиной линии до 100 м);
• датчики температуры и влажности (плюс версия с защитой от воды);
• контроллеры реле;
• термопарный датчик (для промышленного применения);
• датчики обнаружения протечек воды (плюс версия с возможностью обнаружения протечек воды по всей длине установки датчика);
• датчики движения (с возможностью подключения в цепь до 10 датчиков);
• датчики обнаружения задымления;
• датчики контроля состояния воздушных потоков;
• датчики контроля напряжения питания;
• датчики вибрации;
• датчики уровня топлива (ультразвуковые);
• датчики контроля доступа;
• беспроводные датчики ZigBee;
• сирена и стробоскопическая сигнализация.
Кроме того, устройство имеет порт RS485 для подключения счетчиков по протоколу Modbus.
В качестве базовой единицы системы контроля доступа используется специальное устройство (рис.6).

Рис. 6 Устройство контроля доступа
В устройстве контроля доступа реализовано два порта для подключения интеллектуальных датчиков (с учетом того, что некоторые модели датчиков предусматривают возможность подключения в цепь, — как, например, датчик движения, — одного порта будет вполне достаточно для мониторинга целого помещения). Также предусмотрено подключение считывателей магнитных карт на вход и на выход. Помимо этого устройство имеет три USB-порта, два из которых реализованы для подключения считывателей отпечатков пальцев. Один USB-порт предназначен для подключения внешнего USB, Bluetooth или модулей Wi-Fi. В дополнительные порты (на каждом устройстве предусмотрено по два порта) могут быть подключены модули расширения устройства контроля двери – в каждый порт можно подключить до 15 модулей контроля двери (рис.7).

Рис. 7 Устройство контроля двери

При совместном использовании устройств контроля помещений, дверей и специализированного программного обеспечения в NX-SFT предусмотрена возможность задавать для каждого пользователя такие параметры, как личный идентификатор в виде магнитной карты, четырехзначный пин-код, а также отпечатки пальцев. При предоставлении доступа в то или иное помещение можно комбинировать различные типы авторизации (считыватель магнитных карт и пин-код, считыватель магнитных карт или считыватель отпечатков пальцев, считыватель отпечатков пальцев или считыватель магнитных карт и пин-код, и т.д.). Также предусмотрена возможность организации доступа, привязанного к определенному времени или дню недели.
В систему контроля доступа также интегрирован дополнительный программный модуль учета рабочего времени. Для каждого отдела или департамента можно задать рабочие смены с указанием времени, когда рабочий день должен начинаться и заканчиваться; промежуток времени, когда предусмотрен обеденный перерыв и, соответственно, длительность данного перерыва. Когда все настройки заданы, система автоматически фиксирует время прихода и ухода сотрудников, использующих свои личные идентификаторы для получения доступа к рабочим местам.
Также предусмотрена возможность формирования ежедневных/еженедельных/ежемесячных отчетов посещений сотрудников различных отделов и департаментов с последующей автоматической рассылкой непосредственным руководителям.
Система видеонаблюдения при использовании специализированного программного обеспечения NX-SFT имеет возможность совместной работы с другими системами. Создание и настройка различных правил записи (например, запись будет производиться только в случае открытия той или иной двери) позволит значительно сэкономить место в СХД, а удобная система воспроизведения позволит легко найти запись того или иного события (рис.8).

Рис. 8 Удобная система воспроизведения, с фиксацией заданных событий

Создание различных пользовательских экранов, а также использование предустановленной анимации срабатывания датчиков позволит операторам своевременно реагировать на любое событие в режиме реального времени. В случае использования большого числа датчиков предустановленная анимация, задействованная совместно с планом помещения позволит оператору в кратчайшие сроки определить место срабатывания того или иного сенсора (рис 9).

Рис.9 Анимация срабатывания датчиков на карте помещения

Система видеонаблюдения предусматривает работу как со штатными USB-камерами, так и с IP-камерами, поддерживающими стандарт ONVIF. В ближайшем будущем планируется добавление модулей видеоаналитики, распознавания лиц и номеров транспортных средств.
Итак, мы рассмотрели решение, которое обеспечит централизованный контроль и управление технической инфраструктурой как отдельных серверных стоек и помещений, так и целого здания. Давайте теперь представим, что техническая инфраструктура полностью изолирована от сети Интернет во избежание заражения оборудования компьютерными вирусами, несанкционированного проникновения в сеть, несанкционированной передачи секретной информации и хакерских атак. Подобная степень безопасности нередка для государственных учреждений. Как же в таком случае обеспечить контроль над исполнением всех регламентов и процедур? Можно либо постоянно находиться на объекте, либо совершать телефонные звонки дежурному через определенные промежутки времени и узнавать о текущей ситуации. Правда, во втором случае не исключен вариант получить ответ, как в знаменитой песне о прекрасной маркизе, у которой «все хорошо». А есть вариант использовать новую разработку компании НАТЕКС — устройство удаленного однонаправленного контроля защищенных сетей Publis.

Publis
Это устройство позволит своевременно оповещать о любых нештатных ситуациях через безопасное оптоизолированное однонаправленное соединение, которое исключает проникновение в сеть. Publis поддерживает экспорт основных аварийных сообщений из защищенной сети (серверы, ПК; объекты сетевой и технической инфраструктуры; датчики и счетчики; система контроля доступа). В устройстве реализованы интерфейсы подключения USB (эмуляция COM-порта) и RS-232 (рис.10).

Рис. 10 Комплект Publis

Данные могут экспортироваться через сети сотовых операторов 3G/GSM или Ethernet-подключения; в устройстве предусмотрены способы доставки сообщений о нештатных ситуациях через SMS и Интернет (RSS, Twitter и проч.). В Publis реализована передача следующих типов данных из доверенных источников, будь то компьютер, сервер или любое устройство с портом RS-232:
• данные системного журнала (Windows Eventing);
• данные журнала Syslog (Linux, BSD, MacOS X);
• экспорт из системы управления;
• подключение параллельно порту управления;
• подключение к отладочному порту (Debug, AUX).
При этом в Publis предусмотрена возможность удаленной отладки (trace), реализовано помехоустойчивое кодирование, контроль целостности потока, гарантированное сообщение обо всех неполадках самого модуля (встроенный аккумулятор позволит функционировать устройству при отключении основного электропитания).
Таким образом, ответственное лицо всегда будет своевременно информировано о любых неполадках на вверенном ему объекте, даже не находясь на нем. Также немаловажную роль играет психологический фактор: дежурный сотрудник, находящийся на объекте, не сможет скрыть возникновения неполадок, даже самых незначительных, так как Publis в любом случае автоматически проинформирует вышестоящее руководство о случившемся. Соответственно, дежурный будет заинтересован в скорейшем устранении неисправности, чтобы проблема не приобрела более глобальный характер, что, в свою очередь, повлекло бы очередное автоматическое информирование руководства.

Журнал «Последняя миля», №4, 2015
С.Склабовский, менеджер по продуктам НАТЕКС