I controllori LON di un terminal aeroportuale di New York City ora comunicano in modo nativo con BACnet BMS

TEC Building Systems, LLC, uno dei maggiori system integrator di New York City, è stato incaricato dai proprietari di un terminal aeroportuale locale di prolungare la vita del sistema di controllo VAV dell’edificio, una parte fondamentale dell’infrastruttura HVAC. I controller di supervisione del sistema VAV stavano lentamente deteriorandosi e non venivano più supportati dal produttore, inoltre erano presenti protocolli di comunicazione diversi tra i numerosi controller VAV a livello di campo (basati su LON) ed il BMS basato su BACnet, il che rendeva impossibile la comunicazione. Eliminare e sostituire l'intero sistema VAV era proibitivo in termini di costi e soprattutto non necessario poiché si trattava di un sistema funzionante. TEC aveva quindi bisogno di una soluzione che potesse fornire un ponte tra i numerosi controllori basati su LON a livello di campo e l'infrastruttura BACnet. La scelta è ricaduta su SmartServer IoT di EnOcean per la sua capacità di collegare LON e molti altri protocolli di bus di campo con sistemi di supervisione e BMS basati su BACnet. Con SmartServer IoT, TEC è stata in grado di prolungare la vita dell’infrastruttura legacy del terminale in modo semplice ed economico.

La Sfida 

Come decine di migliaia di edifici in tutto il mondo costruiti tra gli anni ’80 e ’90, l’infrastruttura del terminale è stata costruita su controllori Honeywell Excel che comunicavano tramite il protocollo LON. La configurazione del sistema di controllo VAV del terminale era piuttosto semplice: utilizzava una combinazione di 84 controller Honeywell Excel 10 VAV II, che comunicavano tramite un router LON con un Zone Manager Excel 10 che poi comunicava con il BMS.    

(vedi Fig. 1)

Fig. 1: Airport terminal VAV control infrastructure 

Sfortunatamente, dopo molti anni di utilizzo, il controller di supervisione si è guastato, così come il router/ripetitore. Tutte queste parti sono andate fuori produzione e non sono più supportate o disponibili sul mercato. Mentre i numerosi controller VAV sparsi nell'edificio funzionavano perfettamente, senza i controller di supervisione il sistema di controllo non era in grado di funzionare.

I proprietari dell'edificio avevano due possibilità: eliminare e sostituire tutti i controller VAV oppure reintegrare i controller con un nuovo tipo di soluzione di supervisione. 

Sostituire i controller VAV non aveva senso poiché erano tutti perfettamente funzionanti.

Il fattore complicante nella reintegrazione dei controller attraverso una soluzione diversa di routing era la presenza di protocolli diversi che non comunicano tra loro: la comunicazione verso i controller VAV avveniva tramite LON, mentre la comunicazione verso il BMS avveniva tramite BACnet IP. TEC aveva bisogno di una soluzione che potesse fornire un ponte efficace tra questi sistemi.

La Soluzione

TEC ha deciso di utilizzare il server edge IoT SmartServer di EnOcean per fornire questo bridge, utilizzandolo per sostituire il controller di supervisione e il router/ripetitore. SmartServer IoT è una piattaforma aperta di livello industriale con driver integrati e interfacce per numerosi protocolli IoT e di automazione degli edifici. Supporta lo sviluppo, il provisioning, il monitoraggio e la gestione del ciclo di vita dei dispositivi all'interno di un'architettura BACS (building automation and control system) e consente in modo univoco di integrare questi dispositivi tra loro attraverso i protocolli.

Al centro di SmartServer IoT c'è l'IoT Access Protocol (IAP) (ora standard ANSI/CTA 709.10) che fornisce un modello di informazioni e servizi comuni che funzionano nell'IoT commerciale, nell'IoT industriale, nell'IT e nell'infrastruttura web. Il suo modello unificante consente a dispositivi, servizi e piattaforme di comprendere e interpretare il significato e le relazioni tra i tipi di dati.

SmartServer IoT è stato utilizzato per creare gemelli digitali dei datapoint del controller VAV II basati su LON e presentarli in un formato nativo al server Honeywell EBI (Enterprise Building Integrator) basato su BACnet. In questo modo, SmartServer IoT è stato in grado di fornire un ponte senza soluzione di continuità tra i controller LON e il sistema di gestione BACnet, come mostrato in Fig. 2

Fig. 2: SmartServer IoT espone i punti dati LON come punti dati BACnet al server EBI

Il Risultato

Sostituendo il controller di supervisione e il router/ripetitore con uno SmartServer IoT, TEC è stata in grado di rinvigorire il sistema di controllo presso il terminal dell'aeroporto e garantire che rimarrà in funzione per tutta la vita prevedibile del terminal. Oggi il sistema funziona senza intoppi ed inoltre SmartServer IoT non necessita di manutenzione continua. Il risparmio sui costi è stato significativo: evitando la necessità di smontare e sostituire l'intero sistema VAV, i proprietari del terminal hanno potuto risparmiare centinaia di migliaia di dollari. È importante sottolineare che sono stati anche in grado di farlo con un disagio minimo, un fattore di enorme importanza per un terminal aeroportuale funzionante, che supporta centinaia di voli al giorno.

Guardando avanti

In questa particolare implementazione, il progetto si è concentrato sul sistema di controllo VAV, ma questo è solo un esempio di un problema diffuso. Esistono numerosi altri sistemi legacy che dovranno affrontare, o stanno già affrontando, la sfida di apparecchiature difettose e obsolete.

Per più di 20 anni, i controller Excel 10 ed Excel 15 sono stati utilizzati negli edifici per uffici, nelle scuole e nei grattacieli di New York City e in decine di migliaia di edifici in tutto il mondo. In alcuni casi, ci sono migliaia di controller Excel 10 ed Excel 15 sparsi in un edificio, che gestiscono qualsiasi cosa, dai sistemi VAV ai controller, unità fan coil, controller idronici, termostati, controller AHU, controller per ventilatori e altro ancora. Man mano che i controllori di supervisione iniziano a guastarsi, i proprietari degli edifici avranno bisogno di soluzioni gestibili e sensibili ai costi.

Anche se non tutti questi sistemi richiederanno necessariamente un aggiornamento a BACnet, e alcuni sistemi potrebbero non guastarsi affatto, per quelli che lo faranno, la soluzione più sensata non sarà quella di eliminarli e sostituirli. È semplicemente troppo impegnativo e costoso, soprattutto per un edificio che potrebbe avere solo 10 o 20 anni di vita utile in più.

Per queste implementazioni, SmartServer IoT può fornire un ponte semplice, conveniente e a bassa manutenzione, tra i sistemi legacy e le tecnologie più recenti. Oltre a mappare qualsiasi dato IoT su BACnet IP, SmartServer IoT può rendere disponibili i dati di controllo e automazione ai moderni sistemi di analisi e gestione del software tramite le sue API MQTT bidirezionali e RESTful per i servizi web. In questo modo, l’analisi e l’intelligenza artificiale possono funzionare insieme alle tradizionali architetture BMS.



Inoltre, il lavoro svolto su questa implementazione può essere facilmente replicato su altre. Le caratteristiche uniche di SmartServer IoT rendono questo processo indolore. Tutto ciò che serve è clonare e replicare la build di riferimento, quindi effettuare il provisioning dei dispositivi specifici in ciascun sito.

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