سیستم مدیریت ساختمان BMS

معرفی سیستم مدیریت ساختمان (Building Management Systems)

ما در بهورزان با اجرای سیستمهای مدیریت هوشمند ساختمان BMS و با بکارگیری از آخرین تکنولوژی ها در صدد آنیم که شرایطی ایده آل ، همراه با مصرف بهینه انرژی در ساختمان ها پدید آوریم.

با بکارگیری سیستم  مدیریت ساختمان  BMS  با کنترل بخشهای مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب و  ارائه سرویس های همزمان ، سبب بهینه سازی مصرف انرژی ، افزایش کارایی و بهره وری سیستم ها و امکانات موجود در ساختمان می شویم . 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.

در صورتیکه که استانداردهای بین المللی در کلیه پروسه های  نیازسنجی، طراحی، نظارت و اجرای سیستم های مدیریت ساختمان  BMS رعایت شده باشند و در طول بهره برداری از سیستم آموزشهای بومی لازم در اختیار بهره برداران قرار گیرد، می توان به میزان مورد انتظار باعث ایجاد کاهش در مصرف انرژی  و افزایش رفاه ساکنان گردید.

وظایفسیستمهای مدیریت یک پارچهدر ساختمان

سیستمهای یکپارچه BMS در ساختمانها، آسمانخراشها و برجهای تجاری- اداری و مسکونی و یا مجتمع های صنعتی کنترل بخشهای مختلفی را به عهده دارند

  1. سیستمهای روشنایی.
  2. سیستمهای کنترل تردد.
  3. فنها و تأسیسات سرمایش و گرمایش
  4. تجهیزات اندازه گیری و میترها.
  5. سیستمهای نظارت تصویری.
  6. آسانسورها.
  7. سیستمهای امنیتی و حفاظت پیرامونی.
  8. سیستمهای اعلام حریق.

به طور معمول از BMS در اکثر ساختمانها برای کنترل تأسیسات گرمایش و سرمایش، روشنایی و کنترل تردد بهره برداری می شود. اما این سیستمها به دلیل استفاده از پروتکلهای استاندارد و معماری مبتنی بر استانداردهای شناخته شده، امکان لینک شدن با کلیه سیستمهای شمرده شده در بالا و شکل دهی یک مدل کنترل مجتمع برای همه اجزاء قابل کنترل در ساختمان را ایجاد می نماید. تحقیقات نشان می دهد که به کارگیری BMS در بهترین حالت باعث کاهش 30 درصدی در مصرف انرژی در ساختمانها می شود. اما استفاده از سیستمهای یکپارچه نسبت به سیستمهای مجزا 15 درصد قابلیت بالاتر ایجاد می نماید

مزایای استفاده  از سیستمهای مدیریت ساختمان BMS

هدف اصلی به کارگیری BMS در ساختمانها ایجاد فضای امن و آرام  و بهره گیری از مزایای اقتصادی و کاهش مصرف انرژی در این ساختمانهای هوشمند است. مزایا بهره گیری از  سیستمهای مدیریت ساختمان BMS عبارتند از:

  1. استفاده بهینه از تجهیزات و افزایش عمر مفید آنها .
  2. ایجاد محیطی مطلوب برای افراد حاضر در ساختمان.
  3. کاهش چشمگیر هزینه های مربوط به نگهداری و تعمیرات.
  4. ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه ریزی زمانی عملکرد.
  5. ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه ریزی زمانی عملکرد.
  6. بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی.
  7. عدم نیاز به پیمانکار دائمی ساختمان.
  8. امکان گرفتن گزارش های آماری از تمامی تجهیزات و عملکرد آنها به منظور بهینه سازی مصرف و عملکرد
  9. با توجه به یکپارچه سازی مدیریت تأسیسات و سیستمهای مختلف در ساختمان ، تمام تجهیزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی از بین می رود.

 

اجزاء و مشخصات امکانات و ایده های پیاده سازی BMS

با طراحی سیستمهای مدیریت ساختمان باید تصمیم بگیریم  که :

  1. چه نوع سیستم و با چه مشخصاتی را انتخاب کنیم؟
  2. استراتژی مناسب برای پیاده سازی سیستم کدام است؟
  3. آیا اینترفیس WEB را به سیستم اضافه کنیم یا نه؟
  4. از چه پروتکل هوشمند سازی برای ارتباطات بهره بگیریم؟

 

استراتژی های مناسب سیستم مدیریت ساختمان BMS در کاهش مصرف انرژی:

معروفترین روشها برای طراحی سیستمهای مدیریت ساختمان BMS عبارتند از:

  1. روشن و خاموش کردن تجهیزات بر اساس جداول زمانبندی
  2. بهره برداری از می نیمم ظرفیت مجاز در بهره برداری از تجهیزات (Resets).
  3. بهره برداری از تجهیزات در صورت نیاز و ضرورت (Lock out)
  4. مونیتورینگ وضعیت تجهیزات توسط اپراتورهای آموزش دیده و بهره برداری از داده ها در رفع مشکلات تجهیزات و بررسی عمکلرد موثر آنها
  5. محدود کردن تقاضا یا Demand Limiting که موجب قطع برق تجهیزات در صورت بارگذاری بیش از حدود تعیین شده، خواهد شد.

 

انواع سیستمهای کنترل مدیریت ساختمان BMS

سیستمهای کنترل ساختمان (BAS) عموماً در دو دسته بندی قرار میگیرند:

  1. کنترل Stand-alone که در آن هر سیستم به طور مجزا و بدون اتصال به BAS دارای کنترلرهایی است که عموماً از پیچیدگیهای زیادی برخوردارند و امکان اتصال آنها از طریق پروتکلهای استاندارد ارسال داده به مرکز کنترل یا سیستم BMS وجود ندارد. نظیر سیستمهای کنترل پکیجهای چیلر
  2. کنترل مستقیم دیجیتالی (Direct Digital Controls) یا DDC که سیگنالهای الکترونیکی را از طریق کامپیوتر دریافت کرده و با پردازش در کنترلرها برای کنترل مستقیم سیستمها مورد استفاده قرار می دهند. پیش از این و در ساختمانهای قدیمی به جای استفاده از سیگنالها و تغذیه الکترونیکی، دمپرها و actuator ها را با هوای فشرده و روش پنوماتیکی کنترل می کردند.

سیستمهای کنترل مستقیم دیجیتال DDC   مزایای زیادی نسبت به کنترل Stand-alone دارند که از آن جمله میتوان به تولید فیدبکهای بیشتر، امکان مونیتورینگ و ایجاد سیستم کنترل متمرکز و یکپارچه در این سیستمها  اشاره نمود.

استانداردها و پروتکلهای ارتباطی مدیریت ساختمان BMS

دو نوع سیستم ارتباطی اصلی برای سیستمهای کنترل مستقیم دیجیتال  DDC  وجود دارد:

  1. پروتکلهای باز، که در آنها از پروتکلهای ارتباطی شناخته شده استاندارد که عموماً در اسناد علمی منتشر شده اند ، استفاده می شود که برای تمام تولیدکنندگان باز است ASHRAE (انجمن مهندسی سیستم های گرمایش و سرمایش آمریکا) در سال 1995 استاندارد باز BACnet  را منتشر کرد که مبنای طراحیهای اکثر تولیدکنندگان سیستمهای BAS  در آمریکا قرار گرفت .  از دیگر استاندارهای باز می توان از Lonworks  نام برد.
  2. پروتکلهای اختصاصی، که در صورت استفاده از آنها تجهیزات در یک بخش خاص سیستم می توانند تنها با تجهیزات دیگری از همان برند اتصال پیدا کنند و امکان برقراری ارتباط ساده و مستقیم با تجهیزات تهیه شده از سایر برندها را ندارند. البته چنین سیستمهای به سرعت در حال حذف شدن از بازار تجهیزات BMS هستند چرا که دست کاربران را برای توسعه سیستم می بندند. اما مزیت این سیستم در بحث پشتیبانی است. چراکه تنها یک کارخانه سازنده و یک برند مسوول عملکردها و خطاهای سیستم است.

 

واسط کاربر وب در سیستمهای مدریت هوشمند ساختمان BMS

جستجوگرهای وب  در سیستمهای BMS به کاربر اجازه می دهند تا به منابع اطلاعاتی دسترسی پیدا کرده و آنها را از طریق اینترنت ببیند. شبکه کردن سیستم کنترل تجهیزات همچنین می تواند امکان ارتباط با سایر نرم افزارهای کامپیوتری را فراهم آورد. مثلاٌ می توان نرم افزار BMS را به سیستمهای Online هواشناسی مرتبط نمود. با استفاده از این ابزار کلیه سیستمهای تهویه، امنیت و روشنایی ساختمانها می تواند توسط هر فرد یا گروه یا سازمانی از هر نقطه از دنیا مونیتور و یا کنترل شو.د یکی از مزیتهای اصلی واسط کاربر وب این است که باعث حذف کلیه واسطهای کاربر سنتی برای مانیتور وضعیت تجهیزات میشود و کلیه تجهیزات از طریق واسط وب قابل دیدن و ارتباط با یکدیگر می شوند. دیگر اینکه کلیه امکانات شبکه جهانی اینترنت برای ساختن یک سیستم BMS موثر و مفید قابل به کارگیری است.

معماری سیستمهای مدیریت ساختمان

این سیستمها معمولاً در سه سطح دسته بندی می شوند. در سطح اول  وسائل و تجهیزات، حسگرها و اجزاء نهایی کنترل قرار می گیرند. که از طریق ورودی و خروجیهایی به کنترلرهای یکپارچه منتقل می شوند. این انتقال ممکن است به طور مستقیم و یا از طریق تابلوهای طراحی شده صورت گیرد.
اجزاء پس از خاموش شدن سیستم وجود داشته و شامل سیستمهای I/O ، کنترلرها و نرم افزارهای ارتباطی با سطح 2 می باشد و تمامی الگوریتمهای کنترلی و منطقی در این سطح انجام می شود.
در سطح 2 یا سطح کنترل نظارتی سطحی است که در آن ابزارهای نظارتی و مدیریت اطلاعات شامل HMI ها، سرورها، تجهیزات ذخیره سازی و ایستگاههای کاری اپراتورها و مهندسان که باید با سیستم BMS در ارتباط باشند، قرار دارد. ارتباط بین سطح یک و دو از طریق پروتکلهای استاندارد صنعتی انجام می پذیرد.
نرم افزار کنترلی سیستمهای BMS دارای قابلیتهای بسیاری هستند. این نرم افزارها در سطح 3 قرار گرفته و روی سرورهای مناسب نصب می شوند و معمولاً دارای شرایط زیر می باشند:

  1. دارای امکانات PM (سرویس و نگهداری) جهت راهبری سیستم در آینده بدون نیاز به تهیه نرم افزار PM مجزا.
  2. دارای محیط گرافیکی مناسب و ساده برای کاربر عادی.
  3. امکان تعریف طول و عرض جغرافیایی جهت تنظیم اتوماتیک شرایط طلوع و غروب خورشید و کنترل مصرف انرژی.
  4. دارای مجموعه Library) ) از انواع راه حل ها و برنامه ها جهت آسانی طراحی و توسعه سیستم در آینده .
  5. امکان تعریف لایه های امنیتی برای کاربران زیر سیستم های متفاوت از قبیل Access ، HVAC ، Lighting و ….
  6. امکان تعریف لایه های امنیتی دسترس به برنامه توسط کاربران متفاوت.
  7. امکان تهیه ، تنظیم و مقایسه نمودارهای مختلف عملیاتی از جمله نمودار مصرف برق و … در بازه های مختلف زمانی(Trends).
  8. امکان ذخیره سازی اطلاعات نرم افزار در بانکهای اطلاعاتی SQL قابل کنترل توسط Microsoft Windows
  9. ارتباط ساده نرم افزار گرافیکی و I/O های سیستم.
  10. امکان ردیابی و پیگیری درخت و توپولوژی شبکه BACnet توسط نرم افزار بطور Online بطوریکه در صورت قطعی عضوی از شبکه، سیستم بطور اتوماتیک آلارم میدهد .
  11. امکان ذخیره سازی اطلاعات مربوط به خطاها و دیگر گزارشات تا مدتها قبل.