BACnet

La spécification BACnet intègre plusieurs aspects indépendants les uns des autres :

• La spécification des supports physiques utilisables (ARCnet, MS/TP, Ethernet, …) et leurs conditions d'utilisation ;
• La spécification des données et des messages échangés entre des éléments clients et des éléments serveurs ;
• La spécification, sur une base objet, des principes des échanges entre les clients et les serveurs ;
• La spécification des services (accès aux objets, alarmes et événements, …) utilisables au travers du protocole BACnet.

Un réseau BACnet et une application de supervision sont tous deux des systèmes intégralement orientés objet. Du fait de cette logique objet intrinsèque, il est alors possible de les intégrer (les faire communiquer) nativement, sans passer par une conversion entre les objets BACnet et des variables de supervision.

L'architecture réseau du protocole BACnet peut être mise en relation avec le modèle d'architecture OSI (Open System Interconnection) de l'ISO. Il s'agit cependant d'une architecture simplifiée qui fait référence uniquement aux couches : physique, liaison, réseau, application.

Les couches : transport, session et présentation ne sont pas utilisées dans le cas présent.

Les couches réseau et application font l'objet de spécifications propres au protocole BACnet. Les couches : physique et liaison font référence à des spécifications existantes indépendantes de BACnet :

• LLC:IEEE 802.2 + (Ethernet:IEEE 802.3 ou Arcnet)
• MS/TP + EIA-485
• PTP + EIA-232
• Lontalk
• UDP/IP
• Websocket sur TCP/IP avec TLS1.3

La couche application de BACnet repose essentiellement sur la définition d'un ensemble d'objets manipulés, au travers du réseau, par un ensemble de services.

Pour le protocole BACnet, un objet est caractérisé par une liste de propriétés et par les valeurs de ces dernières. Les spécifications de BACnet définissent un certain nombre de types d'objets (classes) en indiquant la liste et les caractéristiques des propriétés de chacun des types. Certaines propriétés sont obligatoires pour qu'un objet soit conforme à la définition d'un type, d'autres sont optionnelles. Un constructeur d'équipements BACnet peut ajouter des propriétés qui lui sont propres aux objets standards, et il peut également définir ses propres types d'objets.

L'identification d'un objet (son adresse) au sein d'un système BACnet fait intervenir deux propriétés obligatoires (indépendantes) :

• Object_Identifier

Cette propriété est constituée de la concaténation du type de l'objet et d'un numéro d'instance. La valeur de cette propriété doit être unique pour le système s'il s'agit d'un objet device, ou doit être unique au sein du device qui le gère pour les autres objets.

• Object_Name

Cette propriété est une chaîne de caractères qui doit obéir aux mêmes règles d'unicité que la propriété Object_Identifier.

La définition du type d'un objet est indiquée par la propriété obligatoire Object_Type.

Il existe deux types de propriétés du point de vue des opérations d'écriture : commandable ou non commandable.

Pour les propriétés commandables, une notion de priorité permet de gérer des forçages de valeur en fonction du niveau de priorité utilisé lors de la demande d'écriture. Un tableau de priorités est géré par les objets qui disposent d'une propriété commandable. Ce tableau dispose d'un emplacement pour chacun des 16 niveaux de priorité possibles. Ce tableau contient la dernière valeur éventuellement écrite pour un niveau donné. La valeur prise par la propriété concernée est alors la valeur associée à la priorité la plus élevée. La priorité d'écriture est spécifiée à chaque demande d'écriture. Une demande d'écriture avec la valeur NULL libère le niveau de priorité spécifié.

La couche application du protocole BACnet spécifie également un ensemble de services qui permettent de gérer les devices et les objets des devices qui constituent un système BACnet. Ces services couvrent divers aspects, en particulier :

• les services d'accès aux objets : ces services permettent de manipuler les objets
• lecture (unitaire, multiple, plage) et écriture (unitaire, multiple) des propriétés
• création, suppression d'objets
• ajout, suppression d'éléments dans les propriétés de type liste
• Les services de gestion des alarmes et événements : sont utilisés pour la gestion des notifications. Ces notifications peuvent concerner l'évolution des valeurs d'une propriété (COV) ou l'occurrence d'une condition d'alarme ou d'événement (intrinsèque ou algorithmique).
• L'échange de fichiers : lecture ou écriture de fichiers dans un device.
• La gestion à distance des devices : sont principalement utilisés pour des fonctions d'administration des devices (contrôle des échanges sur le réseau, réinitialisation, synchronisation horaire, exploration du réseau (Who-Is, Who-Has, ...))
• L'accès au travers d'un terminal virtuel.

Le protocole BACnet est utilisé pour assurer la communication entre les différents équipements d'un système BACnet en vue de satisfaire les exigences du fonctionnement global d'une installation. Il est également, voire principalement, utilisé pour les besoins de la supervision de ces installations.

Pour les besoins de la supervision, les services utiles sont essentiellement l'accès aux objets et à leurs propriétés, et la gestion des alarmes.

La mise en œuvre d'un réseau BACnet pour la supervision pose des problèmes spécifiques à cette technologie pour les logiciels de supervision traditionnels.

Ces problèmes sont essentiellement liés à :

• L'approche objet : les logiciels de supervision traditionnels gèrent des données unitaires qui diffèrent profondément de la notion de propriété associée à une instance d'objet.
• L'utilisation de propriétés complexes : certaines propriétés d'objets (la propriété Weekly_Schedule de l'objet Schedule par exemple) sont accessibles uniquement sous forme d'une structure complexe qui n'est pas manipulable comme une donnée élémentaire d'un superviseur traditionnel.
• L'optimisation des échanges sur le réseau : d'une façon générale, une supervision peut être intéressée par la totalité des propriétés d'un objet pour afficher les valeurs de ces propriétés ou les modifier. Cependant, toutes les propriétés, selon leur nature, n'évoluent pas de la même manière. Certaines évoluent en permanence (Present_Value), d'autres évoluent occasionnellement à l'initiative du device (Status_Flags), d'autres encore évoluent occasionnellement à l'initiative d'un device extérieur (High_Limit), enfin certaines propriétés sont pratiquement statiques (Description).

Les superviseurs traditionnels ne sont généralement pas capable de distinguer la nature des informations échangées et ne peuvent donc pas adapter la logique des échanges sur le réseau en fonction de cette nature. Lorsqu'il n'est pas possible de prendre en compte ces caractéristiques, il faut alors renoncer à récupérer les propriétés statiques ou quasi statiques sous peine de surcharger inutilement le réseau.Il est à noter qu'il existe un service de notification qui permet à un device client de s'abonner à des notifications sur changement de valeur. Ce service ne s'applique cependant qu'à certaines propriétés.

• L'utilisation d'objets d'historisation locale : certains objets (Trend Log par exemple) réalisent une mémorisation locale au device de l'évolution des valeurs de propriétés. La prise en compte de ces valeurs historisées nécessitent une implémentation spécifique à BACnet de la gestion de ces objets
• L'utilisation d'un service de gestion d'alarmes le couplage entre un logiciel de supervision et un service externe de gestion des alarmes n'est pas habituel et les mécanismes utilisés par le protocole BACnet lui sont spécifiques. Ici aussi, il est nécessaire de disposer d'une implémentation native de la gestion des alarmes BACnet dans la supervision pour pouvoir disposer de l'ensemble des fonctions nécessaires : synchronisation de l'état, propagation des acquittements, …
• La notion de propriété commandable : traditionnellement, la commande des installations supervisées est réalisée au travers d'une simple écriture dans les données qui représentent les actionneurs (ou les consignes). Le protocole BACnet a introduit la notion de propriété commandable qui permet, à un device client, de prendre la main sur une commande. L'utilisation d'un niveau de priorité adéquat permet alors à ce device d'empêcher toute action par un device moins prioritaire. Ce mécanisme, propre à BACnet, nécessite également une implémentation spécifique à ce protocole au sein de la supervision.

La façon d'apporter une réponse à ces problèmes doit être un critère de choix de premier niveau pour le logiciel de supervision d'un système BACnet.

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