سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (BMS)

اتوماسیون ساختمان

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا (Building Management System)، به مجموعه سخت افزارها و نرم افزارهائی اطلاق میشود که به منظور مانیتورینگ وکنترل یکپارچه قسمتهای مهم و حیاتی درساختمان نصب میشوند.

وظیفه این مجموعه، پایش مداوم بخش های مختلف ساختمان و اعمال فرامین به آنها به نحویست که عملکرد اجزاء مختلف ساختمان متعادل با یکدیگر و در شرایط بهینه و با هدف کاهش مصارف ناخواسته و تخصیص منابع انرژی فقط به فضاهای در حین بهره برداری باشد.

در این روش تابلوهای برق روشنائی عمومی، دیزل ژنراتور، سیستم اعلام و اطفاء حریق، سیستم حفاظتی، آسانسورها، سیستم کنترل تردد و نیز اجزاء موتورخانه مرکزی شامل چیلرها، بویلرها، پمپ های سیرکولاسیون، برجهای خنک کن، هواسازها و اگزوز فن ها بنوعی بطور یکپارچه و بطور منسجم توسط یک و یا چند رایانه هماهنگ و کنترل میشوند.

اجزاء سیستم مدیریت هوشمند ساختمان
اساسا همانند دیگر سیستمهای کنترلی، BMS نیز از سه بخش تشکیل میشود:

حسگرها (Sensors)
سنجش پارامترهای محیطی و ارسال این اطلاعات به سیستم را عهده دار هستند. این اطلاعات میتواند دمای محیط بیرون و درون، دمای سیال گرم کننده و یاخنک کننده، میزان روشنائی محیط، میزان رطوبت، مقدار گازها در هوا، حضور و یا عدم حضور افراد در محل و دیگر اطلاعاتی که برای راهبری بهینه سیستم حیاتیست باشد.

کنترلر ها (Controllers)
اجزائی از سیستم هستند که اطلاعات دریافتی از حسگرها را دریافت و بر اساس نرم افزار درونی خود و یا نرم افزار شبکه پردازش و بر حسب نیاز فرامینی را به عملگرها ارسال میکنند

عملگرها (Actuators)
اجزائی از سیستم هستند که فرامین ارسالی از کنترلر ها را دریافت و بر اساس آن واکنش نشان میدهند. این عملگرها میتوانند شیرهای برقی سیالات، دریچه های قابل تنظیم عبور هوا، رله های قطع و وصل جریان الکتریکی و.... باشند.

سه بخش یاد شده بالا توسط یک مکانیزم ارتباطی با هم مرتبط میشوند که خود از دو قسمت مهم تشکیل شده است:
1) رسانه (مدیای) ارتباطی مانند سیم، فیبرنوری، امواج رادیوئی
2) پروتکل ارتباطی و یا زبان محاوره اجزاء مانند BacNet و LonWorks

در حقیقت حسگرها، کنترلرها و عملگرها از طریق رسانای ارتباطی ، براساس زبان محاوره ای و یا پروتکل ارتباطی با یکدیگر ارتباط برقرار میکنند.

--------

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان چیست؟

 سیستم مدیریت هوشمند ساختمان با بکارگیری از آخرین تکنولوژی ها در صدد آن است که شرایطی ایده آل ، همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان ها پدید آورد.
 این سیستم ها ضمن کنترل بخشهای مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب با ارائه سرویس های همزمان ، سبب بهینه سازی مصرف انرژی ، سطح کارایی و بهره وری سیستم ها و امکانات موجود در ساختمان می شود. کنترل و دسترسی به سیستم با استفاده از نرم افزارهای مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طریق اینترنت مقدور می باشد.

برخی از اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

 ایجاد محیطی مطلوب برای افراد حاضر در ساختمان
 استفاده بهینه از تجهیزات و افزایش عمر مفید آنها
 ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه ریزی زمانی عملکرد
 کاهش چشمگیر هزینه هاي مربوط به نگهداری و بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی
 عدم نیاز به پیمانکار دائمی ساختمان
 امکان مانیتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل از طریق یک PC و یا اینترنت
 با توجه به یکپارچه سازی ساختمان ، تمام تجهیزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی از بین می رود
 امكان گرفتن گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملكرد آنها به منظور بهينه سازي مصرف و عملكرد

وظایف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

 کنترل تاسیسات مکانیکی و الکتریکی (لينك به بخش كنترل تاسيسات مكانيكي)
 کنترل سیستم های روشنایی (لينك به بخش كنترل سيستم هاي روشنايي)
 کنترل تهویه مطبوع (لينك به بخش كنترل تهویه مطبوع)
 سیستم اعلام حریق و کنترل دود (لينك به بخش كنترل سيستم اعلام حريق)
 کنترل تردد و حفاظت (لينك به بخش كنترل تردد و حفاظت)
 مدیریت آسانسورها در زمان های خاص
------------------

تعریف ساختمان هوشمند(BEMS):

بطور کلی ساختمان هوشمند ، ساختمانی است که مجهز به یک زیر ساختار ارتباطاتی قوی بوده که می تواند به صورت مستمر نسبت به وضعیتهای متغیر محیط عکس العمل نشان داده و خود را با آن ها وفق دهد و همچنین به ساکنین ساختمان این اجازه را می دهد که از منابع موجود به صورت موثرتری استفاده نموده و امنیت و آرامش آنها را افزایش دهد.

هزینه های جاری یک ساختمان معمولاً هزینه های سربار زیادی را برای انواع مشاغل و ساکنان ایجاد می کند و همین موضوع می تواند در سوددهی نقش عمده ای را ایفا نماید به علاوه ، خیلی از سازمانها در دنیا به صرفه جویی در مصرف انرژی و هر چه بهتر کردن محیطهای کاری و زندگی خود روی آورده اند .

صاحبین مشاغل مختلف به صرفه جویی در مصرف انرژی و بهینه سازی محیط زندگی و کم کردن هزینه های سرویس و نگهداری ، برای اینکه بتوانند به هدف نهایی خود برسند و نیاز به امنیت و در دسترس بودن اطلاعات در زمان حقیقی را برآورده نمایند روی آورده اند تا جایی که این تغییرات حتی در شرکت های بسیار کوچک نیز به چشم می خورد . مدت زیادی نیست که بحث درباره موضوع ساختما نهای هوشمند در محافل عمومی مطرح گردیده است .

حال ببینیم که واقعاً یک ساختان هوشمند چگونه ساختمانی است.

« یک ساختمان هوشمند ساختمانی است که در بردارنده محیطی پویا و مقرون به صرفه بوسیله یکپارچه کردن چهار عنصر اصلی یعنی سیستمها ، ساختار ، سرویسها ، مدیریت و رابطه میان آنها می باشد»

یک ساختمان هوشمند امکانات خود را از طریق سیستم های کنترلی هوشمند ارائه می نماید.

این سیستمها عبارتند از :
سیستم اعلام نشت گاز
سیستم اعلام حریق
سیستم اعلام سرقت
سیستم اعلام زلزله
سیستم کنترل روشنایی
سیستم تماس گیرنده تلفنی
کنترل از طریق : ریموت کنترل ، کلید دیجیتالی ، تلفن داخل منزل ، موبایل و اینترنت
قابلیت تعریف سناریوی روشنایی
سیستم کنترل کننده یکپارچه

مزایای یک ساختمان هوشمند

مزایای یک ساختمان هوشمند از طریق پیاده سازی سیستمهای ذکر شده به همراه مزایای یک سیستم یکپارچه کامل ارائه می شود. همانطوریکه مشخص است هر یک از زیر سیستمهای مذکور خود به تنهایی مزایای بسیاری را در راستای کنترل ساختمان ایجاد می نمایند .

با داشتن پیش فرض امکانات بسیار سودمند فوق ، همپوشی و تعامل سیستم های فوق براین مزیت می افزاید. برای مثال ، در نظر بگیرید که حریقی در یک ساختمان به وقوع بپیوندد ، سیستم اعلام حریق با سیستم امنیتی به صورت خودکار ارتباط برقرار می کند واز این طریق قفل های کلیه دربها باز می شوند ، شربرقی گاز قطع شده و مردم می توانند به راحتی از این طریق سیستم اعلام حریق از محل حریق دور شوند . علاوه براین مزایا یک ساختمان هوشمند مزایای زیر را نیز برای صاحبان این نوع ساختمانها به ارمغان می آورد.

محیط کابل کشی استاندارد
مدیریت متمرکز کل سیستم
صرفه جویی در مصرف تأسیسات حرارت مرکزی
صرفه جویی در مصرف برق
صرفه جویی در هزینه کابل کشی های آتی و پراکنده
بالارفتن کیفیت سرویس ساختمان(ارزش ساختمان(
درآمد برای سرمایه گذاران اصلی ساختمان بصورت کاهش شارژ خدماتی
بالا رفتن ضریب تجمل(لوکس)ساختمان

یک ساختمان هوشمند چگونه مقرون به صرفه عمل می کند:

اصول یک ساختمان هوشمند می گوید که هزینه های واقعی یک ساختمان فقط هزینه های ساخت نیست بلکه باید به آنها هزینه های راهبری و تعمیرات را نیز اضافه کرد . ساختمان هوشمند تمامی این هزینه ها را بوسیله کنترل اتوماتیک و یکپارچه ، مخابرات و سیستم مدیریت کم می کند. اگر به هزینه های مربوط به یک ساختمان در طول عمر(حدود 40 سال ) توجه نمائیم مشخص است که نگهداری بیشترین سهم را در هزینه های جاری آن ساختمان دارا می باشد . در این راستا هزینه های نگهداری یک ساختمان هوشمند تا 50% کاهش می یابد که خود علاوه بر برگشت هزینه ها امکانات رفاهی بسیاری را ایجاد می نماید.

---------------------------

ساختمان هوشمند، ساختمانی است که کلیه زیرسیستم های کنترلی آن در چارچوب منطقی از پیش تعریف شده و مناسب با وضعیت کاربری ساختمان، طراحی و پیاده سازی گردیده است. فرایند كنترل در ساختمان هوشمند از طریق سیستمهای كنترلی انجام می شود كه خود هوشمندانه عمل كرده و همواره در ارتباط مستقیم و تعامل با يك ديگرند و در نهایت تامین كننده نیاز کاربر و طراح در جهت رسیدن به هدف ایجاد ساختمان هوشمند می باشند.
یکی از مشهورترین استاندارد های باز طراحی ساختمانهای هوشمند، استاندارد EIB می باشد با پیاده سازی این استاندارد در چارچوب مدولهای آدرس پذیر و نرم افزارهای مربوطه، دامنه وسیعی از زیر سیستم های کنترلی و دیگر تجهیزاتی كه به طریقی امكان كنترل توسط سیگنالهای آنالوگ و ديجيتال را داشته باشند، پوشش داده می شود.
یکی دیگر از مشهورترین استانداردهای باز طراحی ساختمانهای هوشمند، استاندارد Native BACnet می باشد با پياده سازی این استاندارد در چارچوب كنترل كننده های محلی مستقل (DDC Controllers) و با برنامه ریزی آنها امكان كنترل كلیه سیستم های HVAC, VAV, LIGHTING, SACS به طور كاملا مستقل و نیز قابل كنترل از طریق پروسسور مركزی و نیز ایجاد ارتباط و هماهنگی جهت تعامل با یكدیگر وجود خواهد داشت. درا ين راستا پهنه وسیعی از انواع سیگنالهای آنالوگ و دیجیتال قابل كنترل (Universal I/O) چه به صورت ورودی و چه به صورت خروجی پوشش داده خواهد شد.

از جمله مزایای سیستم هوشمند:

- راحتی: مهمترین عامل در بكارگیری سیستم های هوشمند، ایجاد راحتی برای ساكنین ساختمان است. به این معنا كه هر یك از ساكنین بر اساس سلیقه خود با كنترل دلخواه روشنایی، دما و دیگر زیرسیستم های هوشمند سازی، محیط دلپذیری را برای خود ایجاد می نمایند.

- بهینه سازی: هدف دیگر از بكارگیری سیستم های هوشمند بهینه سازی مصرف انرژی است. با استفاده از این سیستم انرژی همواره به طور معقول و منطقی مورد استفاده قرار میگیرد و به دلیل كنترل همه جانبه، تلفات آن به طور چشمگیری كاسته می شود. بررسی ها نشان می دهد با بكارگیری یك منطق كنترلی صحیح تا میزان 40 درصد از انرژی مصرفی در ساختمان هوشمند كاسته خواهد شد.

- كاهش هزينه: با توجه به آنكه مصرف انرژی كاملا در كنترل قرار دارد، بهای پرداختی تا حد قابل قبولی به میزان انرژی مفید مصرفی نزدیك است. به این معنا كه كاربر تنها هزینه واقعی انرژی مورد نیاز را می پردازد.

- انعطاف پذیری: پیاده سازی یك استاندارد باز در هوشمند سازی ساختمان، باعث انعطاف پذیری سیستم های كنترلی ساختمان می شود. به این معنا كه منطق تعریف شده برای كنترل، همواره قابل تغییر است بدون آنكه نیازی به تغییرات فیزیكی و سخت افزاری در ساختمان باشد.

- كنترل یكپارچه: سیستم هوشمند امكان كنترل یكپارچه كل ساختمان را میسر می سازد به نحوی كه المان های كنترلی در دورترین نقاط ساختمان هم به راحتی مانیتور و كنترل می شوند و نیازی به مراجعه به نقطه كنترلی نیست. . در يك ساختمان هوشمند زيرسيستم های كنترلی در چارچوب يك منطق از پيش تعريف شده و مناسب با وضعيت كاربری ساختمان هوشمندانه عمل كرده و همواره درارتباط و تعامل با يكديگرند فرآيند كنترل درساختمان هوشمند با پياده سازی استانداردهايی انجام می پذيرد. دراين بخش به بررسی و توضيح استانداردها و اصطلاحات مربوط به هوشمندسازی می پردازيم.

-----------

با ورود سیستمهای نو از قبیل اعلام حریق،کنترل دسترسی ، دوربین مدار بسته و... در ساختمانها و لزوم کنترل مرکزی آنها، لزوم وجود یک سیستم یکپارچه و قابل برنامه ریزی احساس می گردد.

امروزه به منظور دستیابی به اهداف فوق سیستم یکپارچه مدیریت ساختمان تحت عنوان BMS رشد و تکوین یافته است.

وازه BMS که مخفف Building Management System است همانطور که از نامش بر می آید سیستمی است جهت کنترل و مدیریت هوشمند ساختمان. به تعبیری فنی تر مجموعه ای ازDDC ها(Direct Digital Controller) است که بصورت یک شبکه به هم متصل هستند.این مجموعه کنترلرها اطلاعات متغیرها را نظیر درجه حرارت، فشار، رطوبت، ولتاژ، آمپر، کالری و یا وضعیت و حالت کارکرد تجهیزات را نظیر پمپ، فن، بویلرو چیلر را که توسط سنسورها و سوئیچ ها اندازه گیری می شود دریافت و پس از آنالیز آنها فرمانها را به عملگرها و موتورها نظیر شیرهای برقی، موتور دمپرها، کنتاکتورها و غیره ارسال می کند.
قابل ذکر است که از طریق کامپیوتر می توان به تمامی این شبکه دسترسی داشت و از این طریق نیز می توان اطلاعات و آلارم ها را دریافت، ذخیره و آنالیز کرد و همچنین می توان به تمامی عملگرها فرمان صادر نمود.
امروزه سیستم مدیریت ساختمان BMS نقش بسیار مهمی را در کنترل فنی، مدیریتی و هزینه ای تاسیسات ساختمان به عهده دارد.

ساختمان هوشمند چيست ؟
در واقع يک ساختمان هوشمند توانايي پاسخگويي و تطابق با تغييرات پيچيده را دارد و همين باعث استفاده بهتر از منابع و فراهم آوردن آسايش و راحتی برای ساکنين آن می¬باشد.
مواردی که يک ساختمان هوشمند توانايي پاسخ گويي به آن را دارد شامل موارد زير است:
• توانايي ايجاد تغييرات در هنگام تغيير هوای خارج از ساختمان نظير تغيير دما ، رطوبت ، سطح روشنايي و غيره
• توانايي ايجاد تغييرات در هوای داخل ، جذب دما در هنگام افزايش ساکنين ، تجهيزات و غيره
• ايجاد تغييرات بر حسب موارد مورد نياز ، تغيير در نوع کاربری ، تغيير بر حسب نياز ساکنين.

مزایای این کنترل در نیل به اهداف زیر خلاصه می شود:
-صرفه جویی در مصرف انرژی
-کاهش نیروی انسانی
-افزایش عمر مفید تجهیزات و کاهش نرخ خرابی آنها
-کاهش هزینه های نگهداری و راهبری
-نگهداری و راهبری علمی و برنامه ریزی شده preventive maintenance
-برقراری اتوماسیون قابل انعطاف برای تمامی عملکردهای ساختمان
-افزایش بازده کاری نیروی انسانی به لحاظ فراهم شدن محیط کاری مناسب از رهگذر کنترل دقیق پارامترهای مختلف نظیر دما، رطوبت، CO2 و روشنایی در ساختمان(comfort)
- بهینه سازی عملکرد سیستمهای ساختمان بطور مداوم
- بالا بردن سطح علمی مهندسان راهبری و نگهداری تاسیسات ساختمان
-تامین ایمنی ساختمان
-یکپارچه سازی سیستمهای مختلف در قالب یک سیستم جامع مدیریت هوشمند ساختمان
-صرفه جویی در مصرف آب

BMS می تواند در برگیرنده تمامی سرویس های الکتریکی، مکانیکی و حفاظتی ساختمان باشد. این سرویس ها شامل گرمایش، سرمایش، تهویه مطبوع، آسانسور، نیروگاه برق اضطراری، پله برقی، کنترل روشنایی، دوربین مدار بسته، اعلام و اطفای حریق، کنترل تردد و ... هستند.