bms، سیستم هوشمند سازی ساختمان
.png)
BMS چیست؟
"BMS" یا Building management system که در فارسی آن را مدیریت هوشمند ساختمان ترجمه کرده اند به مجموعه سخت افزارها ونرم افزارهائی اطلاق ميشود که به منظورمانيتورینگ وکنترل یکپارچه قسمتهای مهم وحياتی درساختمان نصب ميشوند.
وظيفه این مجموعه، پایش مداوم بخش های مختلف ساختمان و اعمال فرامين به آنها به نحویست که عملکرد اجزاء مختلف ساختمان متعادل با یکدیگرودرشرایط بهينه وباهدف کاهش مصارف ناخواسته وتخصيص منابع انرژی فقط به فضاهای در حين بهره برداری باشد.
BMS میيتواند در برگيرنده تمام سرویس های الکتریکی , مکانيکی , و حفاظتی ساختمان باشد. این سرویس ها شامل گرمایش، سرمایش، تهویه مطبوع، آسانسور، نيروگاه برق اضطراری، پله برقی، کنترل روشنایی، دوربين مدار بسته، اعلام و اطفای حریق، کنترل تردد و ... هستند
برخی از اهداف سيستم مدیریت هوشمند ساختمان
- ایجاد محيطی مطلوب برای افراد حاضر در ساختمان
- استفاده بهينه از تجهيزات و افزایش عمر مفيد آنها
- ارائه سيستم کنترلی با قابليت برنامه ریزی زمانی عملکرد
- کاهش چشمگير هزینه های مربوط به نگهداری و بهينه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی
- عدم نياز به پيمانکار دائمی ساختمان
- امکان مانيتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل از طریق یک PC و یا اینترنت
- با توجه به یکپارچه سازی ساختمان ، تمام تجهيزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی از بين می رود
- امکان گرفتن گزارش های آماری از تمامی تجهيزات و عملکرد آنها به منظور بهينه سازی مصرف و عملکرد
وظایف سيستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS
- سيستمهای روشنایی.
- فنها و تأسيسات سرمایش و گرمایش.
- سيستمهای کنترل تردد.
- سيستمهای نظارت تصویری.
- تجهيزات اندازه گيری و ميترها.
- سيستمهای اعلام حریق.
- سيستمهای امنيتی و حفاظت پيرامونی.
- آسانسورها.
.jpg)
به طور معمول از BMS در اکثر ساختمانها برای کنترل تأسيسات گرمایش و سرمایش، روشنایی و کنترل تردد بهره برداری می شود. اما این سيستمها به دليل استفاده از پروتکلهای استاندارد و معماری مبتنی بر استانداردهای شناخته شده، امکان لينک شدن با کليه سيستمهای شمرده شده در بالا و شکل دهی یک مدل کنترل مجتمع برای همه اجزاء قابل کنترل در ساختمان را ایجاد می نماید. اجرای چنين سيستم جامعی در یک ساختمان واقعاً آن را به یک سازه امن و هوشمند تبدیل خواهد کرد.
تحقيقات نشان می دهد که به کارگيری BMS در بهترین حالت باعث کاهش ٣٠ درصدی در مصرف انرژی ساختمانها می شود. اما استفاده از سيستمهای یکپارچه نسبت به سيستمهای مجزا ١٥ درصد قابليت بالاتر ایجاد می کند.
استراتژي هاي مناسب سيستم BMS در کاهش مصرف انرژي:
-خاموش و روشن کردن تجهيزات بر اساس جداول زمانبندي کارکرد.
-Lock out يا بهره برداري از تجهيزات در صورت نياز و ضرورت.
-بهره برداري از مي نيمم ظرفيت مجاز در بهره برداري از تجهيزات (Resets) .
-محدود کردن تقاضا يا Demand Limiting که موجب قطع برق تجهيزات در صورت بارگذاري بيش از حدود تعيين شده، خواهد شد.
-مانيتورينگ وضعيت تجهيزات توسط اپراتورهاي آموزش ديده و بهره برداري از داده ها در رفع مشکلات تجهيزات و بررسي عمکلرد موثر آنها.
پروتکلهای هوشمند سازی بنا
سازندگان متعددی در دنيا در زمينه توليد سخت افزار و نرم افزار های BMS فعال هستند.
برخی از این سازندگان پروتکل های خاص خود را معرفی و بر آن اساس محصولات خود را ساخته و روانه بازار میکنند. شرکت ها و متخصصانی که اقدام به طراحی پروژ ههای هوشمند سازی براساس این گونه محصولات می کنند، ملزم به استفاده از سخت افزارها و نرم افزارهای عرضه شده شرکت های یاد شده خواهند بود. از این رو مشاوران و مدیران پروژه های هوشمند سازی می بایست در انتخاب سازندگان به نحوی که در دراز مدت مجبور به رعایت انحصار استفاده از محصولات شرکتی خاص نباشند، دقت کافی به خرج دهند.
به منظور شکستن این قفل انحصار و تامين آزادی عمل برای مدیران پروژ ههای هوشمندسازی، رویکرد متفاوتی توسط عده ای دیگر از سازندگان که بخش بزرگتری از بازار را نيز به خود اختصاص داده اند، اتخاذ شده است که به سيستمهای با پروتکل باز (open protocol systems) مشهور هستند.
پروتکل های باز آزادی عمل کافی را برای سازندگان جهت ساخت یک دستگاه منفرد و مجزا گرفته تا راهکارهای جامع و فراگير تمام نياز های هوشمندسازی به ارمغان آورده است. قابليت دیگر پروتکل های باز، امکان برقراری ارتباط هر جزء از سيستم با دیگر اجزا بدون نياز به واسط سخت افزاری و نرم افزاری است. به طور کلی برای انجام یک پروژه بزرگ هوشمندسازی بر اساس پروتکل باز، می توان از چندین سازنده بدون نگرانی ناسازگاری اجزا خریداری کرد. این مساله باعث رقابتی کردن بازار و در نهایت کاهش هزینه های کلی پروژه های هوشمند سازی می شود.
در اتوماسيون ساختمان ساختار کلی سيستم و چگونگی طراحی آن نحوه کارکرد و قابليت های سيستم را مشخص می کند . هرچه قدر که سيستم از ساختار قویتری برخوردار باشد . طبيعتا قدرت مانور بيشتری خواهد داشت . پس می توان گفت ساختاری را نياز داریم که قابليت انعطاف زیادی داشته باشد تا بتواند طيف وسيعی را پوشش دهد بدون اینکه از جهت پيچيدگی سيستم و یا هزینه تجهيزات آن مشکل ساز گردد.
در طی سالهای متوالی ساختارهای مختلفی ارائه شدند و هر کدام مزایایی را در برداشتند .ساختاری که ما در اینجا می خواهيم توضيح دهيم یک ساختار باز برای مدیریت و کنترل هوشمند ساختمان است . این ساختار در سيستم های اتوماسيون ساختمان یکی از جدیدترین دیدگاههایی است که با توجه به نسل جدید سيستم های کنترل و ميکرو پردازشگرها و همينطور پيشرفت چشمگير مباحث IT مطرح شده است .
.png)
در این دیدگاه از یک شاه راه اطلاعاتی Ethernet که در تمامی ساختمان پياده شده است بهره گرفته می شود که هم از جهت هزینه و هم از جهت سهولت ارتباط بين اجزای سيستم قابل توجه ميباشد . در این ساختار تمامی ارتباط ها از طریق Ethernet برقرار می گردد و ارتباط با پروتکل های دیگر در زیر شاخه های این سيستم مطرح است . این بدین معنا است که اگر بخشی از تجهيزات با پروتکل های مطرح دیگر کار می کنند به سادگی می توانند به این سيستم متصل گردند . پروتکل های مطرح در اتوماسيون ساختمان مثل EIB ، BACnet ، LON ، M-Bus و سایر پروتکلهای از این دست قابل دسترسی هستند و دستگاههایی که با این پروتکل ها اطلاعات رد و بدل می کنند به سادگی به سيستم اضافه می شوند .
در این ساختار ارتباط بين کنترلرها و نمایشگرها به سادگی بر روی Ethernet برقرار می گردد و با سرعت قابل توجهی می توان حجم اطلاعات زیادی را جابجا نمود .
جالب توجه است که چون ساختار ارتباطی تمامی سيستم بر اساس Ethernet می باشد امکان برقراریارتباط از فاصله دور وجود دارد و دیگر نيازی به مراجعه فيزیکی به نقطه نصب سيستم جهت عيب یابی و یا تغيير در سيستم نمی باشد .
از جهت نرم افزاری نيز سيستم ، امکانات عيب یابی قوی ای دارد که به سادگی می توان مقادیر لحظه ای تمامی متغيرها را نمایش و یا فرامين را به صورت دستی اعمال نماید.
پس در یک جمع بندی می توان گفت این ساختار با بهره گيری از Ethernet نه تنها پروتکلهای دیگر مطرح در اتوماسيون ساختمان را نفی نمی کند بلکه به عنوان یک شاه راه اصلی ارتباط بين دستگاههای مختلف با پروتکل های متفاوت را برقرار می سازد وعلاوه بر آن امکانات IT را به کل سيستم می دهد تا طراحی ، نگهداری و راهبری سيستم ساده تر انجام گردد و نيازهای کاربران را به بهترین نحوه پوشش دهد .
از جهت پياده سازی سيستم نيز این ساختار مزایای زیادی دارد می تواند تلفيقی از بخشهای مختلف اتوماسيون (روشنایی ، سرمایش و گرمایش ، کنترل تردد و ...) را در یک سيستم جمع نماید به گونه ای که به سادگی قابليت تبادل اطلاعات بين آنها وجود داشته باشد . طراحی سيستم بر طبق ساختار ذکر شده در هر ساختمان با توجه به نيازهای آن ساختمان قابل تعریف می باشد . به عنوان مثال در ساختمانهایی که کاربری عمومی دارند مثل ساختمانهای اداره های دولتی و یا خصوصی و یا برجهای تجاری و اداری و یا حتی مدارس توجه اصلی به صرفه جویی در مصرف انرژی ( هم سيستم های سرمایش و گرمایش و هم تجهيزات روشنایی ) در درجه اول ، کنترل تردد و سيستم های امنيتی در درجه دوم و کنترل روشنایی و نوردهی فضاهای داخلی در درجه سوم می باشد .در مورد هتل ها نيز بحث صرفه جویی در انرژی ، کنترل تردد و نورپردازی بسيار قابل توجه می باشند . در این ساختار تمامی این بخش ها در قالب یک سيستم یکپارچه ارائه می گرددکه هم کارایی بيشتری دارد و هم کاربری ساده تری خواهد داشت . به عنوان مثال در هتلها فضاهای داخلی را می توان به دو بخش فضاهای عمومی و فضاهای خصوصی تقسيم کرد که منظور از فضاهای عمومی ، فضای سبز ورودی ، لابی ، راه پله ها ، راهروها می باشد . یکی از مشکلات نحوه نوردهی ، در فضاهای عمومی هتل می باشد ، مثلا در راهروهای طبقات زمانی که کسی حضور ندارد منابع نور می تواند خاموش ویا در حداقل نوردهی باشند و یا اینکه نوردهی فضای سبز و لابی پس از نيمه شب می تواند در حالت کم نور باشد و در صورت تردد افراد به حالت تعریف شده قبلی باز گردد . در واقع در این ساختار تمامی این موارد قابل تعریف می باشد و نکته جالب این است که همان سنسوری که برای نوردهی راهروها استفاده می شودمی تواند برای کنترل تردد نيز استفاده شود و در نرم افزار وجود شخص را در راهرو نشان دهد.
در مورد ساختمانها و برجهای مسکونی دیدگاه اتوماسيون ساختمان کاملا متفاوت از موارد فوق خواهد بود . در واقع می توان گفت که در این نوع ساختمانها بهينه سازی مصرف انرژی ، کنترل سيستم های سرمایش و گرمایش ، کنترل تردد و چگونگی
نور پردازی و نور دهی در فضاهای مسکونی با توجه به معماری داخلی آن مطرح می باشد . در این ساختمانها هميشه سيستمهای سرمایش و گرمایش و نحوه کارکرد مولدها از نگرانی مطرح مدیران مجتمع ها می باشد. اما در این ساختار در یک نظام از پيش تعریف شده و با توليد حداقل انرژی سيستم کار خواهد کرد ، بدون اینکه سلایق شخصی افراد در تنظيمات نقشی داشته باشند. در نهایت می توان گفت ساختار جدید اتوماسيون ساختمان امکانات فزاینده ای را نسبت به ساختارهای قبلی در بر دارد.
معماری سيستم BMS
سيستم معمولاً در سه سطح دسته بندی می شود. در سطح 1 وسائل و تجهيزات، حسگرها و اجزاء نهایی کنترل قرار می گيرند . سيستمهای E&M (ایستگاههای مهندسی و اپراتوری سيستم) در این بخش قرار دارند و از طریق ورودی و خروجيهایی به کنترلرهای یکپارچه منتقل می شوند. این انتقال ممکن است به طور مستقيم و یا از طریق تابلوهای طراحی شده صورت گيرد.
اجزاء پس از خاموش شدن سيستم وجود داشته و شامل سيستمهای I/O ، کنترلرها و نرم افزارهای ارتباطی با سطح ٢ می باشد و تمامی الگوریتمهای کنترلی و منطقی در این سطح انجام می شود.
سطح ٢ یا سطح کنترل نظارتی سطحی است که در آن ابزارهای نظارتی و مدیریت اطلاعات شامل HMI ها، سرورها، تجهيزات ذخيره سازی و ایستگاههای کاری اپراتورها و مهندسان که باید با سيستم BMS در ارتباط باشند، قرار دارد. ارتباط بين سطح یک و دو از طریق پروتکلهای استاندارد صنعتی انجام می پذیرد.
نرم افزار کنترلی سيستمهای BMS دارای قابليتهای بسياری هستند. این نرم افزارها در سطح ٣ قرار گرفته و روی سرورهای مناسب نصب می شوند و معمولاً دارای حداقل شرایط زیر هستند:
- دارای محيط گرافيکی مناسب و ساده برای کاربر عادی.
- دارای مجموعه (Library) از انواع راه حل ها و برنامه ها جهت آسانی طراحی و توسعه سيستم در آینده.
- دارای امکانات PM (سرویس و نگهداری) جهت راهبری سيستم در آینده بدون نياز به تهيه نرم افزار PM مجزا.
- امکان تعریف طول و عرض جغرافيایی جهت تنظيم اتوماتيک شرایط طلوع و غروب خورشيد و کنترل مصرف انرژی.
- امکان تعریف لایه های امنيتی دسترس به برنامه توسط کاربران متفاوت.
- امکان تعریف لایه های امنيتی برای کاربران زیر سيستم های متفاوت از قبيل Access ، HVAC ، Lighting و ...
- -امکان ذخيره سازی اطلاعات نرم افزار در بانکهای اطلاعاتی SQL قابل کنترل توسط Microsoft Windows.
- امکان تهيه ، تنظيم و مقایسه نمودارهای مختلف عملياتی از جمله نمودار مصرف برق و ... در بازه های مختلف زمانی (Trends)
- ارتباط ساده نرم افزار گرافيکی و I/O های سيستم.
- امکان ذخيره سازی اطلاعات مربوط به خطاها و دیگر گزارشات تا مدتها قبل.
