17-04-2018, 11:09 PM
[b][b][b][b]سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (Building Management System)
سیستم اتوماسیون ساختمان[/b] (Building Automation System)
[/b]سیستم کنترل ساختمان[/b] (Building Control System) [/b]
همگی واژگانی نزدیک به هم هستند که برای هوشمندسازی ساختمان بکار گرفته می‌شوند. هوشمندسازی ساختمان شامل هوشمند سازی روشنایی ، سیستم HVAC، 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.
خانه هوشمند چیست؟ ساختمانی که میتواند به صورت مستمر نسبت به وضعیت های متغییر محیط عکس العمل نشان داده و خود را با آنها سازگار کند.
[b][b]o سطوح هوشمند سازی [/b]ساختمان [/b]
o شکل زیر سه لایه هوشمند سازی ساختمان را نمایش می‌دهد.
o 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.
o 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.
v اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS
o 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)
o 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
o امنیت و آرامش
• 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
o مزایای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS
مزایا 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
o مزایا برای مالکین
• 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
o مزایا برای مدیران تاسیسات ساختمان
• دسترسی به اطلاعات کنترلی مورد نیاز
• تشخیص زودهنگام مشکلات
• رضایت بیشتر عمومی
o زیر شاخه های سیستم مدیریت هوشمند 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
دوربین‌های نظارتی
o مثلث شبکه هوشمند ساختمان
• 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
o تجهیزات هوشمند سازی و BMS
• 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.
o کاربرد هوشمند سازی و BMS
• ساختمان های مسکونی
• ساختمان های بلند مرتبه
• ساختمان های اداری و تجاری
• بیمارستان ها
• هتل ها
• مراکز داروسازی
• پارکینگ ها
o تعریف سناریو
• کاربر با تعریف وضعیت های از قبل تعیین شده برای روشنایی ، پرده ها و سیستم های امنیتی ،فن ها و یا هرچیز دیگر که با سیستم مدیریت هوشمند ساختمان قابل برنامه ریزی است ،قادر خواهد بود در مواقع لزوم با فشردن یک دکمه یا در صورت بروز رخدادی آنها در وضعیت مورد نظر قرار دهد.
o سیستم مدیریت تهویه مطبوع HVAC
• در خانه هوشمند، کنترل دمای خانه در اراده شما خواهد بود. تجهیزات سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع خانه خود را می‌توانید وقتی در اتومبیل خود در حال برگشت به خانه هستید و یا وقتی بر روی مبل خانه خود لم داده اید، به میزان دلخواه تنظیم کنید. وقتی به سفر می‌روید، خانه هوشمند دما را طوری کنترل می‌کند که گیاهان منزل شما یخ نزنند و یا از گرمای بیش از حد پژمرده نشوند. اگر در حین ترک منزل فراموش کردید که تجهیزات HVAC را خاموش کنید، خانه هوشمند تجهیزات را مدیریت کرده و هزینه‌های انرژی شما را به میزان چشمگیری کاهش می‌دهد.بصورت کلی سیستم تهویه مطبوع شامل بخشهای زیر می باشد:
o کنترل چیلر ها
• چنانچه امکان اتصال تابلو کنترل چیلر به سیستم مدیریت ساختمان (BMS) از پیش توسط کارخانه‌ی سازنده در نظر گرفته شده باشد؛ به طور معمول، داده‌هایی مانند وضعیت روشن یا خاموش بودن چیلر، وضعیت آماده‌باش چیلر، وضعیت بروز نقص در عملکرد چیلر، وضعیت دستی یا اتوماتیک، روشن یا خاموش بودن و اضافه جریان (تریپ) دمنده‌های هوا یا کمپرسورها (چنانچه چیلر از نوع کندانسور هوایی یا کمپرسوری باشد) از تابلو کنترل استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر نقطه‌ی تنظیم دمای آب سرد خروجی (Setpoint) از دستگاه به تابلو اعمال می‌گردند.
• دمای آب خنک رفت و برگشت کندانسور، دمای آب سرد رفت و برگرشت اواپوراتور و دمای آب داغ رفت و برگشت ژنراتور (چنانچه چیلر از نوع جذبی باشد) با نصب سنسورهای مستغرق بر روی کلکتورهای مربوطه و اتصال به BMS اندازه‌گیری و مانیتور می‌شوند.
• وجود یا عدم وجود جریان آب در کلکتورها با نصب سوئیچ یا سنسورهای تشخیص جریان (Flow Sensor) بر روی کلکتورها و اتصال به BMS مانیتور می‌شوند.
• همانگونه که در 1.6 گفته شد؛ در صورت قابلیت اتصال تابلو کنترل چیلر به BMS، کلیه اطلاعات تابلو در قالب سیگنال‌های آنالوگ یا دیجیتال به BMS منتقل شده و در کامپیوتر اصلی (سرور) و جانبی مانیتور می‌شوند.
o کنترل هواساز ها و HRV
• با اتصال تابلو برق هواسازها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS)، داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت دمنده‌های هوا (درحالت دور ثابت و دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر ساعت (در حالت دور ثابت و دور متغیر) به صورت دستی و یا بر مبنای برنامه‌های زمانبندی به دمنده‌ها اعمال می‌گردند.
• کمیت‌هایی مانند دمای هوای آزاد، دما و رطوبت نسبی هوای رفت به محیط، دما و رطوبت نسبی و گاز دی‌اکسید کربن هوای برگشت از محیط، دما و رطوبت نسبی هوای اتاق، دمای هوای خروجی از کویل پیش گرمکن، دمای مخلوط هوای آزاد و برگشت، دمای آب سرد و گرم ورودی و خروجی کویل‌های سرمایش و گرمایش، گاز مونوکسید کربن فضای پارکینگ‌ها، تشخیص دود در کانال هوای رفت و برگشت، تشخیص پارگی تسمه‌ی فن، تشخیص گرفتگی فیلترهای کیسه‌ای، فشار هوای خروجی از دمنده‌های دور متغیر هوای رفت و برگشت، اختلاف فشار هوای کانال رفت و برگشت با هوای محیط، اختلاف فشار دو سر فن، اختلاف فشار دو سر فیلتر؛ از طریق نصب سوئیچ‌ها، سنسورها و ترانسمیترهای اتاقی، کانالی و جداری بر روی هواسازهای تک منطقهای و چند منطقهای و اتصال آنها به کنترلرها؛ اندازه‌گیری و مانیتور می‌شوند.
• دمپر هوای تازه، برگشت و خروجی و همچنین دمپرهای زون در هواسازهای تک منطقهای و چند منطقهای با نصب موتور دمپرهای قطع و وصلی (On/Off)، سه وضعیتی (3-POS) یا تدریجی (0-10V) و متناسب با تغییرات دمای هوای آزاد، هوای مخلوط، هوای رفت، هوای برگشت و هوای اتاق، اختلاف فشار دو سر فن‌ها یا فیلترها، تغییرات گاز دی‌اکسید کربن هوای برگشت، وقوع یخ زدگی کوئل‌های گرمایش، وقوع حریق برمبنای سناریوهای کنترلی از پیش تعیین شده بصورت اتوماتیک کنترل شده و امکان تغییر وضعیت آنها بصورت دستی توسط اپراتور با اعمال فرمان به موتور دمپرها از طریق BMS امکانپذیر میباشد.
• شیرهای کنترل دو راهه و سه راهه کویل های سرمایش، گرمایش و رطوبت زن با نصب محرک های الکتریکی قطع و وصلی (On/Off)، سه‌وضعیتی (3-POS) یا تدریجی (0-10V) و متناسب با تغییرات دمای هوای آزاد، دما و رطوبت هوای رفت، دما و رطوبت هوای برگشت، دما و رطوبت هوای اتاق، دمای آب برگشت از کوئل‌های گرمایش و نیز وقوع یخ‌زدگی برای کوئل‌های گرمایش بر مبنای سناریوهای کنترلی از پیش تعیین شده بصورت اتوماتیک کنترل شده و امکان تغییر وضعیت آنها بصورت دستی توسط اپراتور با اعمال فرمان به موتور دمپرها ازطریق BMS امکان پذیر میباشد.
o کنترل بویلر ها
• چنانچه امکان اتصال تابلو کنترل بویلر به سیستم مدیریت ساختمان BMS)) از پیش توسط کارخانه سازنده در نظر گرفته شده باشد، داده هایی مانند وضعیت روشن یا خاموش بودن مشعل مرحله اول، وضعیت روشن یا خاموش بودن مشعل مرحله دوم، وضعیت بروز نقص در عملکرد بویلر، وضعیت سوئیچ انتخاب نوع سوخت، وضعیت سوئیچ انتخاب مشعل اول و دوم و وضعیت سطح بالا یا پایین آب دیگ از تابلو کنترل استخراج و مانیتور شده و فرمان روشن و خاموش مشعل‌های مرحله‌ی اول و دوم به تابلو اعمال میگردد.
• فشار داخلی بویلرهای آب داغ و بخار با نصب یک عدد ترانسمیتر فشار و اتصال آن به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS؛ قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• دمای داخلی و دمای دودکش بویلرها با نصب سنسورهای مستغرق دما و اتصال آن ها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• دمای آب داغ ورودی و خروجی بویلرها با نصب سنسورهای مستغرق بر روی کلکتورهای مربوطه و اتصال آنها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
o کنترل پمپ ها
• با اتصال تابلو برق پمپ ها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS)، داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت پمپ‌ها (در حالت دور ثابت و دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر سرعت (در حالت دور ثابت و دور متغیر) به صورت دستی توسط اپراتور و یا برمبنای برنامه‌های زمانبندی به پمپ‌ها اعمال می‌گردند.
• وضعیت تریپ و روشن و خاموش شدن پمپ‌ها با استفاده از امکانات گرافیکی بسیار بالای نرم افزارهای تجمیع و مانیتورینگ با اشکال و رنگ‌بندی‌های گوناگون قابل نمایش می‌باشند.
• استپ اضطراری هریک از پمپ‌ها یا بوستر پمپ‌ها علاوه بر اینکه بصورت سخت‌افزاری توسط تجهیزات حفاظتی صورت می پذیرد، از طریق سیستم مدیریت ساختمان (BMS) با اعمال فرمان بصورت اتوماتیک بر مبنای سناریوهای حفاظتی از پیش تعیین شده و یا بصورت دستی توسط اپراتور امکانپذیر میباشد.
• فشار مکش و دهش پمپ ها با نصب ترانسمیتر های فشار بر روی کلکتورهای ورودی و خروجی پمپ و اتصال آنها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• روشن و خاموش شدن پمپ‌های سیرکولاسیون بر مبنای تغییرات دمای آب کلکتورهای برگشت، تغییرات فشار کلکتورهای خروجی (پمپ‌های دورمتغیر)، وجود یا عدم وجود جریان آب در کلکتورها، تعداد ساعات کارکرد (Runtime) پمپ‌ها، برنامه‌های زمانبندی تعریف شده و سایر سناریوهای از پیش تنظیم شده صورت می‌پذیرد.
o اگزوز فن ها (دمنده ها)
• با اتصال تابلو برق اگزوز فن ها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS ) داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت فن‌ها (در حالت دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر سرعت (در حالت دور متغیر) به صورت دستی توسط اپراتور و یا برمبنای برنامه‌های زمانبندی (تایمری) به پمپ‌ها اعمال می‌گردند.
o لوله ها و رایزرها
• اندازه گیری و مانیتورینگ میزان مصرف انرژی حرارتی یا برودتی هریک از واحد های مستقل تجاری، اداری، شعبه، رستوران و سالن اجتماعات با نصب تجهیزات اندازه‌گیری و اتصال آنها به کنترلر و شبکه BMS صورت می‌گیرد. حق‌السهم سرانه شارژ هر واحد با تعریف فرمول‌های خاص در نرم‌افزار برنامه‌نویسی کنترلر محاسبه شده و گزارش‌گیری میزان مصرف نیز به اشکال مختلف (نمودارهای میله‌ای، منحنی‌های پیوسته، فهرست مقادیر اندازه گیری شده) در نرم‌افزار مانیتورینگ به اجرا در می‌آید.
o انتقال داده ها بین تجهیزات هوشمند ساختمان
• به طور کلی انتقال داده بین تجهیزات هوشمند می تواند از سه رسانه مختلف صورت گیرد.
• 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.
• PLC یا Power Line Communication که در آن داده ها بر روی مدارات قدرت انتقال داده می شود.
• بی سیم معمولا از طریق امواج الکترومغناطیسی
• در جدول ذیل برخی از پروتکل های معتبر هوشمندسازی ساختمان به طور خلاصه مقایسه شده اند.
تاسیسات ساختمان نگین
تجهیزات تاسیساتی و امنیتی بکار رفته در ساختمان نگین شامل موارد ذیل میباشد:
هوارسان
فن کوئل
VAV
روشنایی
اعلام حریق
سیستم موتور خانه
1. هوارسان:
در این ساختمان 35 عد د هوارسان که شامل 32 عدد هوارسان تک منطقهای و 3عدد هوارسان حند منطقهای نصب گردیده که کلیه آن توسط سیستم BMS کنترل و مانیتور میگردد.
تجهیزات کنترلی هوارسانها شامل 35 عدد کنترلر مدل (HoneyWell)XL8010 و 100 عدد ماژول ورودی آنالوگ و 38 عدد ماژول خروجی آنالوگ و 70 عدد ماژول ورودی دیجیتال و 36 عدد ماژول خروجی دیجیتال که تنها توسط نرم افزار کنترلی HoneyWell امکان برنامه نویسی آن وجود دارد.
2. فن کوئل و VAV باکسها:
در این ساختمان 251 عددVAV و 589 عدد فن کوئل سقفی و 42 عدد از نوع داکتی و 19 عدد از نوع زمینی نصب گردیده است کلیه آن توسط 650 عدد کنترلر با مدل w7752D2007 کنترل و مانیتور میگردد.
3. روشنایی:
روشنایی شامل 170 ماژول ورودی و 122 ماژول خروجی که حدود 2000 نقطه کنترلی(500 خط روشنایی)را شامل میشود.این امر باعث گردیده 14 طبقه از طبقات ساختمان نگین توسط نرم افزار تخصصی HoneyWell
به صورت هوشمند کنترل و زمانبندی گردند.
سیستم کنترل روشنایی با توجه به طرح اولیه مشاور ، این ساختمان به صورت Open office طراحی گردیده است و با توجه به استانداردهای موجود روشنایی در این گونه ساختمانها سیستم روشنایی بر اساس برنامه زمانی و بدون استفاده از دتکتورهای حرکتی میباشد که با توجه به مدار تابلوها امکان کنترل خط به خط سیستم روشنایی بر اساس برنامه زمانبندی و همچنین کنترل به وسیله مانیتور مکزی امکانپذیر میباشد.
تعداد تابلوهای کنترل روشنایی 40 عدد (هر طبقه 2 عدد)و تعداد خطهای قابل کنترل در هر طبقه به طور میانگین 20 خط که هر خط دارای 4 پوینت کنترلی می باشد.مجموعا شامل 170 ماژول ورودی و 122 ماژول خروجی می باشد.
4. اعلان حریق:
اعلام حریق جهت امنیت ساختمان توسط نرم افزار HoneyWell کنترل و مانیتور میگردد.که شامل 990عدد انواع دتکتور دودی، حرارتی و دودی،حرارتی و همینطور 220 عدد انواع اینترفیس و 60عدد آژیر و 125 عدد شاسی
5. سیستم موتور خانه مرکزی:
سیستم کنترل موتور خانه مرکزی و سیستم آبرسانی شامل5 عدد کنترلر و66 ماژول ورودی و خروجی می باشد.
استراتژی کنترل در بر گیرنده موارد ذیل می باشد:
· کنترل دور پمپ های موتور خانه
· کنترل وضعیت اینورتر پمپ ها
· مانیتور وضعیت کلید های اصلی برق
· مانیتور دمای آب ورودی و خروجی چیلر ها و بویلر ها
· مانیتور دمای آب منابع کوئل دار آب مصرفی
· کنترل آب ورودی و خروجی بع منابع کوئل دار آب مصرفی
· کنترل آب ورودی شهر
· کنترل سطح مخزن آب شهری
v عملیات مربوط به اپراتور و نگهدار سیستم:
· چک کردن دمای آب ورودی و خروجی به بویلر و چیلر جهت گزارش به نگهدار مربوطه
· بازدید و تست دوره ای هر یک از تجهیزات
· چک وضعیت کلید های اصلی و پمپ ها
· بررسی و رفع Alarm احتمالی
· امکان ثبت داده ها از وضعیت تجهیزات در صورت نیاز
· گزارش وضعیت دمای آب رفت و برگشت به هواساز ها و فن کوئل ها
سیستم اتوماسیون ساختمان[/b] (Building Automation System)
[/b]سیستم کنترل ساختمان[/b] (Building Control System) [/b]
همگی واژگانی نزدیک به هم هستند که برای هوشمندسازی ساختمان بکار گرفته می‌شوند. هوشمندسازی ساختمان شامل هوشمند سازی روشنایی ، سیستم HVAC، 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.
خانه هوشمند چیست؟ ساختمانی که میتواند به صورت مستمر نسبت به وضعیت های متغییر محیط عکس العمل نشان داده و خود را با آنها سازگار کند.
[b][b]o سطوح هوشمند سازی [/b]ساختمان [/b]
o شکل زیر سه لایه هوشمند سازی ساختمان را نمایش می‌دهد.
o 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.
o 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.
v اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS
o 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)
o 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
o امنیت و آرامش
• 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
o مزایای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان BMS
مزایا 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
o مزایا برای مالکین
• 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
o مزایا برای مدیران تاسیسات ساختمان
• دسترسی به اطلاعات کنترلی مورد نیاز
• تشخیص زودهنگام مشکلات
• رضایت بیشتر عمومی
o زیر شاخه های سیستم مدیریت هوشمند 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
دوربین‌های نظارتی
o مثلث شبکه هوشمند ساختمان
• 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
o تجهیزات هوشمند سازی و BMS
• 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.
o کاربرد هوشمند سازی و BMS
• ساختمان های مسکونی
• ساختمان های بلند مرتبه
• ساختمان های اداری و تجاری
• بیمارستان ها
• هتل ها
• مراکز داروسازی
• پارکینگ ها
o تعریف سناریو
• کاربر با تعریف وضعیت های از قبل تعیین شده برای روشنایی ، پرده ها و سیستم های امنیتی ،فن ها و یا هرچیز دیگر که با سیستم مدیریت هوشمند ساختمان قابل برنامه ریزی است ،قادر خواهد بود در مواقع لزوم با فشردن یک دکمه یا در صورت بروز رخدادی آنها در وضعیت مورد نظر قرار دهد.
o سیستم مدیریت تهویه مطبوع HVAC
• در خانه هوشمند، کنترل دمای خانه در اراده شما خواهد بود. تجهیزات سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع خانه خود را می‌توانید وقتی در اتومبیل خود در حال برگشت به خانه هستید و یا وقتی بر روی مبل خانه خود لم داده اید، به میزان دلخواه تنظیم کنید. وقتی به سفر می‌روید، خانه هوشمند دما را طوری کنترل می‌کند که گیاهان منزل شما یخ نزنند و یا از گرمای بیش از حد پژمرده نشوند. اگر در حین ترک منزل فراموش کردید که تجهیزات HVAC را خاموش کنید، خانه هوشمند تجهیزات را مدیریت کرده و هزینه‌های انرژی شما را به میزان چشمگیری کاهش می‌دهد.بصورت کلی سیستم تهویه مطبوع شامل بخشهای زیر می باشد:
o کنترل چیلر ها
• چنانچه امکان اتصال تابلو کنترل چیلر به سیستم مدیریت ساختمان (BMS) از پیش توسط کارخانه‌ی سازنده در نظر گرفته شده باشد؛ به طور معمول، داده‌هایی مانند وضعیت روشن یا خاموش بودن چیلر، وضعیت آماده‌باش چیلر، وضعیت بروز نقص در عملکرد چیلر، وضعیت دستی یا اتوماتیک، روشن یا خاموش بودن و اضافه جریان (تریپ) دمنده‌های هوا یا کمپرسورها (چنانچه چیلر از نوع کندانسور هوایی یا کمپرسوری باشد) از تابلو کنترل استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر نقطه‌ی تنظیم دمای آب سرد خروجی (Setpoint) از دستگاه به تابلو اعمال می‌گردند.
• دمای آب خنک رفت و برگشت کندانسور، دمای آب سرد رفت و برگرشت اواپوراتور و دمای آب داغ رفت و برگشت ژنراتور (چنانچه چیلر از نوع جذبی باشد) با نصب سنسورهای مستغرق بر روی کلکتورهای مربوطه و اتصال به BMS اندازه‌گیری و مانیتور می‌شوند.
• وجود یا عدم وجود جریان آب در کلکتورها با نصب سوئیچ یا سنسورهای تشخیص جریان (Flow Sensor) بر روی کلکتورها و اتصال به BMS مانیتور می‌شوند.
• همانگونه که در 1.6 گفته شد؛ در صورت قابلیت اتصال تابلو کنترل چیلر به BMS، کلیه اطلاعات تابلو در قالب سیگنال‌های آنالوگ یا دیجیتال به BMS منتقل شده و در کامپیوتر اصلی (سرور) و جانبی مانیتور می‌شوند.
o کنترل هواساز ها و HRV
• با اتصال تابلو برق هواسازها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS)، داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت دمنده‌های هوا (درحالت دور ثابت و دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر ساعت (در حالت دور ثابت و دور متغیر) به صورت دستی و یا بر مبنای برنامه‌های زمانبندی به دمنده‌ها اعمال می‌گردند.
• کمیت‌هایی مانند دمای هوای آزاد، دما و رطوبت نسبی هوای رفت به محیط، دما و رطوبت نسبی و گاز دی‌اکسید کربن هوای برگشت از محیط، دما و رطوبت نسبی هوای اتاق، دمای هوای خروجی از کویل پیش گرمکن، دمای مخلوط هوای آزاد و برگشت، دمای آب سرد و گرم ورودی و خروجی کویل‌های سرمایش و گرمایش، گاز مونوکسید کربن فضای پارکینگ‌ها، تشخیص دود در کانال هوای رفت و برگشت، تشخیص پارگی تسمه‌ی فن، تشخیص گرفتگی فیلترهای کیسه‌ای، فشار هوای خروجی از دمنده‌های دور متغیر هوای رفت و برگشت، اختلاف فشار هوای کانال رفت و برگشت با هوای محیط، اختلاف فشار دو سر فن، اختلاف فشار دو سر فیلتر؛ از طریق نصب سوئیچ‌ها، سنسورها و ترانسمیترهای اتاقی، کانالی و جداری بر روی هواسازهای تک منطقهای و چند منطقهای و اتصال آنها به کنترلرها؛ اندازه‌گیری و مانیتور می‌شوند.
• دمپر هوای تازه، برگشت و خروجی و همچنین دمپرهای زون در هواسازهای تک منطقهای و چند منطقهای با نصب موتور دمپرهای قطع و وصلی (On/Off)، سه وضعیتی (3-POS) یا تدریجی (0-10V) و متناسب با تغییرات دمای هوای آزاد، هوای مخلوط، هوای رفت، هوای برگشت و هوای اتاق، اختلاف فشار دو سر فن‌ها یا فیلترها، تغییرات گاز دی‌اکسید کربن هوای برگشت، وقوع یخ زدگی کوئل‌های گرمایش، وقوع حریق برمبنای سناریوهای کنترلی از پیش تعیین شده بصورت اتوماتیک کنترل شده و امکان تغییر وضعیت آنها بصورت دستی توسط اپراتور با اعمال فرمان به موتور دمپرها از طریق BMS امکانپذیر میباشد.
• شیرهای کنترل دو راهه و سه راهه کویل های سرمایش، گرمایش و رطوبت زن با نصب محرک های الکتریکی قطع و وصلی (On/Off)، سه‌وضعیتی (3-POS) یا تدریجی (0-10V) و متناسب با تغییرات دمای هوای آزاد، دما و رطوبت هوای رفت، دما و رطوبت هوای برگشت، دما و رطوبت هوای اتاق، دمای آب برگشت از کوئل‌های گرمایش و نیز وقوع یخ‌زدگی برای کوئل‌های گرمایش بر مبنای سناریوهای کنترلی از پیش تعیین شده بصورت اتوماتیک کنترل شده و امکان تغییر وضعیت آنها بصورت دستی توسط اپراتور با اعمال فرمان به موتور دمپرها ازطریق BMS امکان پذیر میباشد.
o کنترل بویلر ها
• چنانچه امکان اتصال تابلو کنترل بویلر به سیستم مدیریت ساختمان BMS)) از پیش توسط کارخانه سازنده در نظر گرفته شده باشد، داده هایی مانند وضعیت روشن یا خاموش بودن مشعل مرحله اول، وضعیت روشن یا خاموش بودن مشعل مرحله دوم، وضعیت بروز نقص در عملکرد بویلر، وضعیت سوئیچ انتخاب نوع سوخت، وضعیت سوئیچ انتخاب مشعل اول و دوم و وضعیت سطح بالا یا پایین آب دیگ از تابلو کنترل استخراج و مانیتور شده و فرمان روشن و خاموش مشعل‌های مرحله‌ی اول و دوم به تابلو اعمال میگردد.
• فشار داخلی بویلرهای آب داغ و بخار با نصب یک عدد ترانسمیتر فشار و اتصال آن به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS؛ قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• دمای داخلی و دمای دودکش بویلرها با نصب سنسورهای مستغرق دما و اتصال آن ها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• دمای آب داغ ورودی و خروجی بویلرها با نصب سنسورهای مستغرق بر روی کلکتورهای مربوطه و اتصال آنها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
o کنترل پمپ ها
• با اتصال تابلو برق پمپ ها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS)، داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت پمپ‌ها (در حالت دور ثابت و دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر سرعت (در حالت دور ثابت و دور متغیر) به صورت دستی توسط اپراتور و یا برمبنای برنامه‌های زمانبندی به پمپ‌ها اعمال می‌گردند.
• وضعیت تریپ و روشن و خاموش شدن پمپ‌ها با استفاده از امکانات گرافیکی بسیار بالای نرم افزارهای تجمیع و مانیتورینگ با اشکال و رنگ‌بندی‌های گوناگون قابل نمایش می‌باشند.
• استپ اضطراری هریک از پمپ‌ها یا بوستر پمپ‌ها علاوه بر اینکه بصورت سخت‌افزاری توسط تجهیزات حفاظتی صورت می پذیرد، از طریق سیستم مدیریت ساختمان (BMS) با اعمال فرمان بصورت اتوماتیک بر مبنای سناریوهای حفاظتی از پیش تعیین شده و یا بصورت دستی توسط اپراتور امکانپذیر میباشد.
• فشار مکش و دهش پمپ ها با نصب ترانسمیتر های فشار بر روی کلکتورهای ورودی و خروجی پمپ و اتصال آنها به کنترلر و در نتیجه شبکه BMS قابل اندازه‌گیری و مانیتور میباشد.
• روشن و خاموش شدن پمپ‌های سیرکولاسیون بر مبنای تغییرات دمای آب کلکتورهای برگشت، تغییرات فشار کلکتورهای خروجی (پمپ‌های دورمتغیر)، وجود یا عدم وجود جریان آب در کلکتورها، تعداد ساعات کارکرد (Runtime) پمپ‌ها، برنامه‌های زمانبندی تعریف شده و سایر سناریوهای از پیش تنظیم شده صورت می‌پذیرد.
o اگزوز فن ها (دمنده ها)
• با اتصال تابلو برق اگزوز فن ها به سیستم مدیریت ساختمان (BMS ) داده‌هایی مانند وضعیت دستی یا اتوماتیک، وضعیت روشن یا خاموش بودن، وضعیت اضافه جریان (تریپ) و فیدبک سرعت فن‌ها (در حالت دور متغیر) استخراج و مانیتور شده و فرمان‌های روشن و خاموش و تغییر سرعت (در حالت دور متغیر) به صورت دستی توسط اپراتور و یا برمبنای برنامه‌های زمانبندی (تایمری) به پمپ‌ها اعمال می‌گردند.
o لوله ها و رایزرها
• اندازه گیری و مانیتورینگ میزان مصرف انرژی حرارتی یا برودتی هریک از واحد های مستقل تجاری، اداری، شعبه، رستوران و سالن اجتماعات با نصب تجهیزات اندازه‌گیری و اتصال آنها به کنترلر و شبکه BMS صورت می‌گیرد. حق‌السهم سرانه شارژ هر واحد با تعریف فرمول‌های خاص در نرم‌افزار برنامه‌نویسی کنترلر محاسبه شده و گزارش‌گیری میزان مصرف نیز به اشکال مختلف (نمودارهای میله‌ای، منحنی‌های پیوسته، فهرست مقادیر اندازه گیری شده) در نرم‌افزار مانیتورینگ به اجرا در می‌آید.
o انتقال داده ها بین تجهیزات هوشمند ساختمان
• به طور کلی انتقال داده بین تجهیزات هوشمند می تواند از سه رسانه مختلف صورت گیرد.
• 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.
• PLC یا Power Line Communication که در آن داده ها بر روی مدارات قدرت انتقال داده می شود.
• بی سیم معمولا از طریق امواج الکترومغناطیسی
• در جدول ذیل برخی از پروتکل های معتبر هوشمندسازی ساختمان به طور خلاصه مقایسه شده اند.
تاسیسات ساختمان نگین
تجهیزات تاسیساتی و امنیتی بکار رفته در ساختمان نگین شامل موارد ذیل میباشد:
هوارسان
فن کوئل
VAV
روشنایی
اعلام حریق
سیستم موتور خانه
1. هوارسان:
در این ساختمان 35 عد د هوارسان که شامل 32 عدد هوارسان تک منطقهای و 3عدد هوارسان حند منطقهای نصب گردیده که کلیه آن توسط سیستم BMS کنترل و مانیتور میگردد.
تجهیزات کنترلی هوارسانها شامل 35 عدد کنترلر مدل (HoneyWell)XL8010 و 100 عدد ماژول ورودی آنالوگ و 38 عدد ماژول خروجی آنالوگ و 70 عدد ماژول ورودی دیجیتال و 36 عدد ماژول خروجی دیجیتال که تنها توسط نرم افزار کنترلی HoneyWell امکان برنامه نویسی آن وجود دارد.
2. فن کوئل و VAV باکسها:
در این ساختمان 251 عددVAV و 589 عدد فن کوئل سقفی و 42 عدد از نوع داکتی و 19 عدد از نوع زمینی نصب گردیده است کلیه آن توسط 650 عدد کنترلر با مدل w7752D2007 کنترل و مانیتور میگردد.
3. روشنایی:
روشنایی شامل 170 ماژول ورودی و 122 ماژول خروجی که حدود 2000 نقطه کنترلی(500 خط روشنایی)را شامل میشود.این امر باعث گردیده 14 طبقه از طبقات ساختمان نگین توسط نرم افزار تخصصی HoneyWell
به صورت هوشمند کنترل و زمانبندی گردند.
سیستم کنترل روشنایی با توجه به طرح اولیه مشاور ، این ساختمان به صورت Open office طراحی گردیده است و با توجه به استانداردهای موجود روشنایی در این گونه ساختمانها سیستم روشنایی بر اساس برنامه زمانی و بدون استفاده از دتکتورهای حرکتی میباشد که با توجه به مدار تابلوها امکان کنترل خط به خط سیستم روشنایی بر اساس برنامه زمانبندی و همچنین کنترل به وسیله مانیتور مکزی امکانپذیر میباشد.
تعداد تابلوهای کنترل روشنایی 40 عدد (هر طبقه 2 عدد)و تعداد خطهای قابل کنترل در هر طبقه به طور میانگین 20 خط که هر خط دارای 4 پوینت کنترلی می باشد.مجموعا شامل 170 ماژول ورودی و 122 ماژول خروجی می باشد.
4. اعلان حریق:
اعلام حریق جهت امنیت ساختمان توسط نرم افزار HoneyWell کنترل و مانیتور میگردد.که شامل 990عدد انواع دتکتور دودی، حرارتی و دودی،حرارتی و همینطور 220 عدد انواع اینترفیس و 60عدد آژیر و 125 عدد شاسی
5. سیستم موتور خانه مرکزی:
سیستم کنترل موتور خانه مرکزی و سیستم آبرسانی شامل5 عدد کنترلر و66 ماژول ورودی و خروجی می باشد.
استراتژی کنترل در بر گیرنده موارد ذیل می باشد:
· کنترل دور پمپ های موتور خانه
· کنترل وضعیت اینورتر پمپ ها
· مانیتور وضعیت کلید های اصلی برق
· مانیتور دمای آب ورودی و خروجی چیلر ها و بویلر ها
· مانیتور دمای آب منابع کوئل دار آب مصرفی
· کنترل آب ورودی و خروجی بع منابع کوئل دار آب مصرفی
· کنترل آب ورودی شهر
· کنترل سطح مخزن آب شهری
v عملیات مربوط به اپراتور و نگهدار سیستم:
· چک کردن دمای آب ورودی و خروجی به بویلر و چیلر جهت گزارش به نگهدار مربوطه
· بازدید و تست دوره ای هر یک از تجهیزات
· چک وضعیت کلید های اصلی و پمپ ها
· بررسی و رفع Alarm احتمالی
· امکان ثبت داده ها از وضعیت تجهیزات در صورت نیاز
· گزارش وضعیت دمای آب رفت و برگشت به هواساز ها و فن کوئل ها