سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (Building Management System)، سیستم اتوماسیون ساختمان (Building Automation System) و سیستم کنترل ساختمان (Building Control Systemm) همگی واژگانی نزدیک به هم هستند که برای هوشمندسازی ساختمان بکار گرفته می‌شوند. هوشمندسازی ساختمان شامل هوشمندسازی روشنایی‌ها، سیستم HVAC، پرده‌ها و سایبان‌ها، آسانسورها و پله‌های برقی، تجهیزات الکتریکی و تاسیساتی، سیستم کنترل تردد، سیستم اعلام سرقت، دوربین‌های نظارتی و سیستم اعلام و اطفای حریق را شامل می‌شود. برخی از این سیستم‌ها ممکن است بطور مستقل وجود داشته باشند، اما پیاده سازی آنها در قالب یک سیستم یکپارچه هوشمند، علاوه بر افزایش ویژگیها، انسجام و هوشمندی بیشتری را به سیستم مدیریتی ساختمان می‌بخشد. برای فهم تفاوت بین کنترل، اتوماسیون و مدیریت ابتدا به لایه‌های مختلف سیستم هوشمند ساختمان می‌پردازیم.

سطوح هوشمندسازی ساختمان

سطوح سیستم هوشمند ساختمان

شکل زیر سه لایه هوشمندسازی ساختمان را نمایش می‌دهد.

مدیریت

لایه مدیریت که بالاترین سطح یک سیستم هوشمند را تشکیل می‌دهد، توسط نرم افزارهای SCADA و HMI بطور نظارتی انجام می‌شود. منظور از نظارتی این است که فرایندهای اتوماسیون و کنترل توسط تجهیزات هوشمند صورت گرفته و تنها تنظیمات و پارامتردهی توسط نرم افزارهای مدیریتی صورت می‌گیرد. کنترل مرکزی، مانیتورینگ، بهینه‌سازی و گزارش‌گیری چهار نقش کلیدی سیستم مدیریتی را تشکیل می‌دهند. تنها پروتکل استاندارد مدیریت ساختمان BACnet(ISO 16484-5) می‌باشد که برای مدیریت چندین ساختمان در یک پنل امکانات زیادی را فراهم می‌کند. BACnet می‌تواند از زیرساخت‌های ارتباطی مختلف استفاده کند که از جمله آنها ZigBee ، LonTalk ، Ethernet و RS485 می‌باشند.

اتوماسیون

امروزه فرایندهای اتوماسیونی بیشتر در موتورخانه و اتاقهای هواساز جهت اتوماسیون بویلر، چیلر، هواساز، پمپهای آتش نشانی و ژنراتور صورت می‌گیرد. معمولا برای هر یک از این تجهیزات یک کنترلر مستقل(DDCC) استفاده شده و به هر کنترلر، تعدادی سنسور و تعدادی فعال ساز متصل می‌شود. به عنوان مثال، یک کنترلر موتورخانه ساده، اطلاعات را از سنسورهای دمای نصب شده در مسیر رفت و برگشت آب گرم سیستم گرمایشی، آب گرم مصرفی و سنسور دمای بیرون ساختمان جمع آوری کرده و مشعل بویلر و پمپ‌ها را کنترل می‌کند. BACnet و LonWorks (ISO/IEC 14908-1, -2, -3, -4) تنها پروتکل‌های استاندارد اتوماسیون ساختمان می‌باشند.

کنترل

فرایندهای کنترلی معمولا برای کنترل روشنایی‌ها، سیستم HVAC اتاقها، و کنترل پرده‌ها و سایبان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، سنسورهای حضور، با حضور افراد روشنایی‌ها را روشن کرده و با خروج آنها خاموش می‌کنند. یا با زدن یک کلید سناریو وضعیت مجموعه‌ای از تجهیزات در وضعیت از پیش تعریف شده قرار می‌گیرد. KNX (ISO/IEC 14543-3) و EnOcean(ISO/IEC 14543-3-10) پروتکل‌های استاندارد کنترل ساختمان می‌باشند.
اهداف سیستم مدیریت ساختمان BMS

بهینه سازی مصرف انرژی

کنترل هوشمند روشنایی‌ها و سیستم سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع با توجه به حضور افراد
فراهم کردن نور، دما و رطوبت مطلوب با مدیریت بهینه تجهیزات
شناسایی تجهیزات معیوب و یا پرمصرف
مانیتورینگ مصرف انرژی تجهیزات
پیک سایی
مدیریت هوشمند تجهیزات بر اساس عرضه و تقاضای انرژی (شبکه هوشمند)

آسایش و سهولت کنترل

بالا بردن کیفیت زندگی و راندمان کاری با فراهم نمودن نور، دما و رطوبت دلخواه ساکنین
کنترل تجیزات با گوشی موبایل، تبلت، ریموت کنترل و اینترنت
کنترل تجهیزات با استفاده از سناریوهای دلخواه
امکان مشاهده و نظارت بر وضعیت تجهیزات از طریق نرم افزار
فعال و غیر فعال سازی تجهیزات مطابق برنامه زمانبندی

آرامش و امنیت

• افزایش ایمنی ساختمان با سیستم‌های اعلام و اطفای حریق
• افزایش امینیت ساختمان با سیستم‌های امنیتی و کنترل تردد پیشرفته RFID و Biometric
• استفاده از دوربین‌های مدار بسته و سیستم‌های دزدگیر جهت پایش دقیق فضاهای مهم ساختمان
• قطع خودکار گاز، آب و برق ساختمان در هنگام وقوع زلزله برای کاهش خسارات ثانوی
مزایای سیستم مدیریت ساختمان BMS

برای ساکنین:

• کنترل مناسب تجهیزات برای افزایش آسایش و رفاه
• امکان کنترل هر فضا به طور جداگانه و مستقل
• افزایش بهره وری کارکنان
• امکان پایش(مانیتورینگ) میزان مصرف انرژی ساختمان
• افزایش طول عمر و قابلیت اطمینان موتورخانه
• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری

برای مالکین ساختمان‌ها:

• افزایش ارزش ساختمان
ساده سازی تغییر کاربری ساختمان
قابلیت کنترل جداگانه میزان مصرف انرژی بخشهای مختلف مجزا از هم
قابلیت پایش(مانیتورینگ)مرکزی کل سیستم
افزایش رفاه و صرفه جویی در زمان
قابلیت کنترل از راه دور موتورخانه(مثلا AHU، پمپ آتش نشانی، پمپ‌های آب رسانی، منبع تغذیه، T …،STP،WTP)
کنترل و مانیتورینگ مرکزی و از راه دور ساختمان

برای مدیران تاسیسات ساختمان یا شرکتهای ارائه دهنده خدمات نگهداری ساختمان:

تشخیص زودهنگام مشکلات
رضایت بیشتر عمومی
زیر شاخه‌های سیستم مدیریت ساختمان BMS

سیستم مدیریت ساختمان

سیستم مدیریت انرژی ساختمان
سیستم مدیریت روشنایی
سیستم مدیریت موتورخانه
سیستم مدیریت سرمایش و گرمایش
سیستم مدیریت پرده‌ها و سایبان‌ها
سیستم مدیریت تجهیزات
سیستم ایمنی و امنیتی ساختمان
سیستم اعلام حریق
سیستم کنترل تردد
سیستم اعلام سرقت
دوربین‌های نظارتی

مثلث تجهیزات شبکه هوشمند سیستم مدیریت ساختمان BMS

تجهیزات یک شبکه هوشمند BMS را می توان به سه گروه سنسورها و ورودی ها، فعال ساز ها و خروجی ها، و رابط های کاربر تقسیم بندی کرد. شکل زیر این گروه ها را در قالب اضلاع یک مثلث ترسیم می کند. البته هر کدام از این گروه ها دارای تجهیزات بسیار بیشتری می باشند که در این شکل تنها به نمایش تعدادی از تجهیزات پرکاربرد بسنده شده است.

تجهیزات BMS و هوشمندسازی ساختمان

این نوع گروه بندی تجهیزات معمولا در “سیستم کنترل ساختمان” مصداق دارد. در “سیستم اتوماسیون ساختمان”، تعدادی سنسور و فعال ساز به یک کنترلر متصل شده و پردازش و تصمیم گیری توسط این کنترلر صورت می گیرد. مثال بارز سیستم اتوماسیونی، کنترل هوشمند بویلر در موتورخانه های هوشمند است که معمولا تعدادی سنسور آنالوگ دما به یک کنترلر متصل شده و این کنترلر مشعل بویلر و پمپ ها را متناسب با داده های ورودی از این سنسورها و تنظیمات انجام شده توسط اپراتور در زمان لازم کنترل می کند.
این تجهیزات برای ارتباط با یکدیگر از پروتکل های متعددی استفاده می کنند که در بخش بعدی توضیح داده شده است.
پروتکل های هوشمندسازی ساختمان
پروتکل به مجموعه قوانینی اطلاق می‌گردد که نحوهٔ ارتباطات تجهیزات هوشمند را قانونمند می‌نماید. نقش پروتکل در شبکه های هوشمند نظیر نقش زبان برای انسان است. برای مطالعه یک کتاب نوشته شده به فارسی می‌بایست خواننده شناخت مناسبی از زبان فارسی را داشته باشد. به منظور ارتباط موفقیت آمیز دو دستگاه در شبکه نیز باید هر دو دستگاه از یک پروتکل مشابه استفاده کنند. پروتکل های بسیار متعددی برای هوشمندسازی ساختمان وجود دارد. غالب این پروتکل ها در ابتدا منحصر به یک یا چند شرکت بوده و به تدریج بصورت باز و استاندارد در آمده اند. اکثر پروتکل هایی که در انحصار یک شرکت مانده اند کم کم میرا شده و از اعتبار و محبوبیت چندانی برخوردار نمی باشند. به طور کلی انتقال داده بین تجهیزات هوشمند می تواند از سه رسانه مختلف صورت گیرد.
1. سیم با ولتاژ پایین و معمولا DC و زوج تابیده (Twisted Pair). در برخی موارد داده و تغذیه دستگاه به صورت مشترک از یک مجموعه سیم انتقال داده می شود (مانند پروتکل KNX) که باعث ساده تر شدن سیم بندی و کاهش هزینه سیم کشی می گردد.
2. PLC یا Power Line Communication که در آن داده ها بر روی مدارات قدرت انتقال داده می شود
3. بی سیم معمولا از طریق امواج الکترومغناطیسی