سیستم مدیریت هوشمند ساختمان ( BMS )

"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.

یک ساختمان هوشمند چگونه ساختمانی می باشد ؟

يك ساختمان هوشمند بنا به تعريف انستيتو ساختمانهاي هوشمند ، بنايي است كه با استفادة بهينه از چند عنصر پاية سازه و سيستم و خدمات و مديريت و روابط دروني آنها ، محيطي مناسب و داراي صرفة اقتصادي ايجاد نمايد .

تعريفي كه در كشورهاي توسعه يافته درباره يك ساختمان هوشمند عنوان ميشود چنين است : "يك ساختمان هوشمند ساختماني است كه در بردارنده محيطي پويا و مقرون به صرفه به وسيله يكپارچه كردن چهار عنصر اصلي يعني سيستمها، ساختار، سرويسها و مديريت و رابطه ميان آنها است . "

مزاياي يك ساختمان هوشمند از طريق اتوماتيك كردن سيستمهائي مانند گرمايش و تهويه مطبوع "HVAC" سيستم اعلام حريق و آتشنشاني، سيستمهاي امنيتي و مديريت انرژي و روشنائي به وجود مي آيد.

اگر حريقي در يك ساختمان به وقوع بپيوندد، سيستم اعلام حريق با سيستم امنيتي به صورت خودكار ارتباط برقرار مي كند و از اين طريق قفل هاي كليه درها باز ميشوند و مردم مي توانند به راحتي از محل حريق دور شوند و نيز ارتباطي خودكار برقرار كرده و از اين طريق هواي سالم جايگزين هواي دودآلود HVAC سيستم امنيتي با سيستم مي شود.

اصول يك ساختمان هوشمند مي گويد كه هزينه هاي واقعي يك ساختمان فقط هزينه هاي ساخت نيست بلكه بايد به آنها هزينه هاي راهبري و تعميرات را نيز اضافه كرد.

ساختمان هوشمند تمامي اين هزينه ها را به وسيله كنترل اتوماتيك و يكپارچه، مخابرات و سيستم مديريت كم ميكند.

در قرن بيست و يكم و تغييرات فرهنگي و تكنولوژي و همچنين تغيير نحوه ديد مردم در مورد محيط كاري و زندگي خود، چه در بخش تجاري يا صنعتي يا حتي مسكوني، نياز به محيطي كه حداكثر استفاده و حداقل هزينه را بتوان در آن تجربه كرد وجود دارد .

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.

یک سیستم BMS توابع مختلفی را ارائه می کند که عبارتند از :

- سوئیچینگ اتوماتیک ON/OFF تجهیزات

- مانیتورینگ وضعیت تجهیزات ، همراه با شرایط محیطی

- نگهداری و حفاظت انرژی

- مدیریت تجهیزات ساختمان

- قابلیت های کنترل از راه دور

- ردیابی خطا

- قابلیت یکپارچه کردن سیستم های ساختمان

چراغها و لامپ هایی که از روی سهل انگاری روشن می مانند ، موتورخانه ها و سیستمهای سرمایشی و گرمایشی به دلیل عدم پردازش صحیح بی وقفه در حال اتلاف منابع انرژی هستند ، عزیزانی که در خانه بر اثر نشتی گاز جان خود را از دست می دهند ، ترکیدگی های لوله های آب که باعث آب گرفتن ساختمان می شوند و صدها مورد دیگر که همه از موضوعاتی می باشند که ما را برای داشتن یک ساختمان هوشمند ترغیب می کنند.

فواید استفاده از سیستم BMS

مزایای اصلی استفاده از BMS را می­توان به ۳ محور اصلی زیر تقسیم نمود :

۱ – صرفه­جویی انرژی و کاهش هزینه ­های نگهداری

۲ – ایمنی

۳ – افزایش سطح رفاه و آسایش

۱ – صرفه ­جویی مصرف انرژی و کاهش هزینه ­های تعمیر و نگهداری

مطالعات نشان داده است که استفاده از سیستم هوشمند می­تواند بطور متوسط ۲۰درصد از مصرف انرژی و هزینه ­های جاری ساختمان می­کاهد. این سیستم علاوه بر کاهش مصرف انرژی با خاموش نمودن و کنترل آنها موجب کاهش استهلاک و افزایش طول عمر دستگاه­ها و کاهش هزینه ­های مربوطه می گردد.

۲- ایمنی

در شرایط بحرانی با ارسال سریع و به موقع اعلام خطر می ­تواند در جلوگیری از حوادث و کاهش اثرات آن نقش مؤثری داشته و به طور خودکار پیام های اضطراری را به افراد یا ارگان های ذی­صلاح ارسال نماید . همچنین کنترل درب ورودی و اتصال آن به دوربین ­های مدار بسته و دستگاه ­های ثبت ورود می ­تواند ایمنی سیستم را بطور قابل ملاحظه ­ای افزایش دهد.

۳- راحتی

این سیستم می­تواند بسیاری از کارهای تکراری و بازرسی­های مورد نیاز را بطور هوشمند انجام دهد. بطور مثال با حضور افراد نسبت به روشن­شدن روشنایی و فن­کوئل اقدام نماید و یا آبیاری فضای سبز و باغچه را بطور خودکار انجام دهد و یا با تنها فشار یک دکمه حالت­های از پیش تعریف شده­ ای را اجرا نماید و یا دما و نور و رطوبت مکان ها را در حد مطلوب تنظیم نماید.

اجزایسیستم BMS

منظور از اجزا، کلیه تجهیزات، سیستم­های ارتباطی و نرم ­افزارهایی که جهت کنترل وسایل مختلف موجود در ساختمان مورد استفاده قرار می­گردد می­ باشد. با توجه به اینکه نیازها و خواسته ­های هر کاربر می­تواند بسیار متفاوت بوده، تجهیزات و اجزا هر سیستم نیز می­تواند با سیستم­های دیگر بسیار متفاوت باشد و کاربر می ­تواند به دلخواه خود آنها را انتخاب نماید. متداول­ترین اجراء BMSبه شرح زیر می­باشند .

۱- سیستم کنترل مرکزی

این بخش مهمترین و بزرگترین جزء یک سیستم BMS بوده و هسته مرکزی آن می ­باشد. گاهی اوقات از یک کامپیوتر نیز به جای این سیستم استفاده می ­گردد ولی در اغلب موارد این بخش مستقل بوده و فقط از طریق کامپیوتر برنامه ­ریزی و کنترل می­گردد . این بخش شامل واحد پردازنده، کنترل های اصلی سیستم و کنتاکتورها و رله ­هایی که با کلیه اجزاء در ارتباط­اند ، می­باشد. همچنین در این بخش کلیدهایی وجود دارند که بطور دستی قابل تغییر هستند و با تغییر آنها می ­تواند برنامه سیستم را تغییر داد. روش­های ارتباطی کنترل مرکزی با اجزاء مختلف می ­تواند از طریق خطوط برق، سیم­های باس و یا خط تلفنی باشد .

۲- خطوط ارتباطی (BUS)

برای ارتباط اجزاء مختلف BMS با یکدیگر از خطوط ارتباطی استفاده می­ گردد این خطوط از تمام اجزاء BMS عبور کرده و امکان ارسال اطلاعات را بین آنها میسر می­سازد. این خطوط می ­تواند بصورت سیم­های برق ساختمان، چند رشته سیم مشترک و یا بصورت امواج بی سیم باشد.

۳ - نقاط دسترسی و کنترل کننده (Access Point)

این بخش شامل یک نمایشگر و یک صفحه کلید و یا یک نمایشگر لمسی بوده و در نقاط مختلف ساختمان نصب شده و قابلیت کنترل و نمایش اطلاعات آن بخش، مانند دما، وضعیت وسایل و غیره را دارا است. این بخش مانند واحد کنترل مرکزی است با این تفاوت که توانایی­های آن محدودتر است.

۴ – سنسورها

سنسورهای گوناگونی با توجه به نیازهای مورد نظر و سطح هوشمند سازی می­ تواند در نقاط مختلف نصب گردد. انواع متداول این سنسورها عبارتند: از سنسور حضور، سنسور دما، سنسور نور، سنسور دود و غیره که می ­توانند مشخصات مورد نظر را تبدیل به سیگنال ­ها و اطلاعات مورد نظر نموده و از طریق خطوط ارتباطی به کنترل مرکزی یا نقاط کنترلی ارسال کند و کنترل مرکزی یا محلی فرمان های لازم را به انواع کلیدها، تایمرها و دیمرها ارسال می­نمایند.

۵ - دیمرهای روشنایی

دیمرها امکان تنظیم نور را با افزایش یا کاهش نور لامپ­ها بصورت الکترونیکی بوجود می ­آورند. با این تجهیزات می­توانند به همراه سنسور نور سطحنور محیط را با کم و زیاد شدن نور طبیعی تنظیم و یا حتی روشنایی را خاموش نمود و به این طریق در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

۶ – تایمرها

تایمرها جهت یک سری اعمالی که به صورت تکراری و در زمان های مشخص انجام می­شوند می ­توانند مفید باشند البته کنترل مرکزی نیز قابلیت ارسال فرمان بصورت زمانی را دارند که می ­تواند ارزان­تر از استفاده از تایمر مجزا باشد .

۷ – پریزها

با استفاده از پریزهایی که قابلیت ارسال و دریافت اطلاعات از طریق خطوط ارتباطی را دارند می ­توان مصرف کننده­های متصل به آن ها را روشن و خاموش و یا از وضعیت آنها مطلع گردید.

۸ – نرم افزار سیستم

استفاده از نرم افزار بوسیله یک کامپیوتر می ­تواند یکی از ابزارهای مفید و با قابلیت انعطاف بالا برای سیستم BMS باشد. حتی در مواردی توانایی­ هایی این نرم افزار به سیستم می­دهد که کنترل مرکزی فاقد آن می باشد از جمله گزارش ­گیری و ثبت واقع و همچنین ارتباط بصری مناسب با سیستم .

9- Web Server

وسیله ای است که کاربر را قادر می­سازد تا در هر نقطه ­ای از دنیا از طریق اینترنت به سیستم BMS دسترسی پیدا کرده و آن را کنترل نماید. این سیستم از طرفی با خطوط ارتباطی به کنترل مرکزی متصل و از طرف دیگر به تجهیزات مانند مودم به شبکه متصل می­گردد.

معماریسيستم 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.