سیستم های BMS

1-سيستم مديريت ساختمان (BMS) چيست؟

سيستم مديريت هوشمند ساختمان با بکارگيري از آخرين تکنولوژي ها در صدد آن است که شرايطي ايده آل ، همراه با مصرف بهينه انرژي در ساختمان ها پديد آورد.

اين سيستم ها ضمن کنترل بخشهاي مختلف ساختمان و ايجاد شرايط محيطي مناسب با ارائه سرويس هاي همزمان ، سبب بهينه سازي مصرف انرژي ، سطح کارايي و بهره وري سيستم ها و امکانات موجود در ساختمان مي شود. کنترل و دسترسي به سيستم با استفاده از نرم افزارهاي مربوطه از هر نقطه در داخل ساختمان و خارج از آن از طريق اينترنت مقدور مي باشد.

هم اکنون نيمي از ساختمانهاي بالاي 10000 متر مربع در سطح کشور آمريکا که در انها از انواع سيستمهاي BMS استفاده شده است، چيزي بالغ بر 10 درصد کل انرژي مصرفي در ساختمانهاي بالاي 10000 متر مربع را صرفه جويي مي کنند. در صورتيکه که استانداردهاي بين المللي در کليه پروسه هاي نيازسنجي، طراحي، نظارت و اجراي سيستم رعايت شده و در طول بهره برداري از سيستم آموزشهاي بومي لازم در اختيار بهره برداران و گروه نت ساختمان قرار گيرد، مي توان به ميزان مورد انتظار باعث ايجاد کاهش در مصرف انرژي گرديد.

2- مزاياي بهره گيري از BMS

هدف اصلي به کارگيري BMS در ساختمانها بهره گيري از مزاياي اقتصادي و کاهش مصرف انرژي و ايجاد فضاي امن و آرام در آنهاست. عموم مزايا و نتايج بهره برداري از BMS عبارتند از:

*ايجاد محيطي مطلوب براي افراد حاضر در ساختمان.

*استفاده بهينه از تجهيزات و افزايش عمر مفيد آنها .

*ارائه سيستم کنترلي با قابليت برنامه ريزي زماني عملکرد.

*کاهش چشمگير هزينه هاي مربوط به نگهداري و تعميرات.

*بهينه سازي و صرفه جويي در مصرف انرژي.

*عدم نياز به پيمانکار دائمي ساختمان.

*امکان مانيتورينگ و کنترل تمامي نقاط تحت کنترل از طريق يک PC ، موبايل يا اينترنت

*با توجه به يکپارچه سازي مديريت تأسيسات و سيستمهاي مختلف در ساختمان ، تمام تجهيزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشي از عدم هماهنگي از بين مي رود.

*امكان گرفتن گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملكرد آنها به منظور بهينه سازي مصرف و عملكرد.

4- اجزاء و مشخصات راه حلهاي BMS

طراحان سيستمهاي مديريت ساختمان بايد تصميم بگيرند که :

*استراتژي مناسب براي پياده سازي سيستم کدام است؟

*چه نوع سيستم و با چه مشخصاتي را انتخاب کنند؟

*از چه پروتکل ارتباطي براي ارتباطات بهره بگيرند؟

*و اينکه آيا اينترفيس WEB را به سيستم اضافه کنند يا نه؟

5- استراتژي هاي مناسب سيستم BMS در کاهش مصرف انرژي:

معروفترين روشهاي به کار گرفته شده توسط طراحان BMS عبارتند از:

*خاموش و روشن کردن تجهيزات بر اساس جداول زمانبندي کارکرد،

*Lock out يا بهره برداري از تجهيزات در صورت نياز و ضرورت.

*بهره برداري از مي نيمم ظرفيت مجاز در بهره برداري از تجهيزات (Resets).

*محدود کردن تقاضا يا Demand Limiting که موجب قطع برق تجهيزات در صورت بارگذاري بيش از حدود تعيين شده، خواهد شد.

*مونيتورينگ وضعيت تجهيزات توسط اپراتورهاي آموزش ديده و بهره برداري از داده ها در رفع مشکلات تجهيزات و بررسي عمکلرد موثر آنها.

6. انواع سيستمهاي کنترل:

سيستمهاي کنترل ساختمان (BAS) عموماً در دو دسته بندي قرار ميگيرند:

*کنترل مستقيم ديجيتالي (Direct Digital Controls) يا DDC که سيگنالهاي الکترونيکي را از طريق کامپيوتر دريافت کرده و با پردازش در کنترلرها براي کنترل مستقيم سيستمها مورد استفاده قرار مي دهند. پيش از اين و در ساختمانهاي قديمي به جاي استفاده از سيگنالها و تغذيه الکترونيکي، دمپرها و actuator ها را با هواي فشرده و روش پنوماتيکي کنترل مي کردند.

*کنترل Stand-alone: که در آن هر سيستم به طور مجزا و بدون اتصال به BAS داراي کنترلرهايي است که عموماً از پيچيدگيهاي زيادي برخوردارند و امکان اتصال آنها از طريق پروتکلهاي استاندارد ارسال داده به مرکز کنترل يا سيستم BMS وجود ندارد. نظير سيستمهاي کنترل پکيجهاي چيلر.

سيستمهاي کنترل DDC مزاياي زيادي نسبت به کنترل Stand-alone دارند که از آن جمله مي توان به توليد فيدبکهاي بيشتر، امکان مونيتورينگ و ايجاد سيستم کنترل متمرکز و يکپارچه در سيستمهاي کنترل DDC اشاره نمود.

7. استانداردها و پروتکلهاي ارتباطي:

دو نوع سيستم ارتباطي اصلي براي سيستمهاي DDC وجود دارد:

*پروتکلهاي اختصاصي، که در صورت استفاده از آنها تجهيزات در يک بخش خاص سيستم مي توانند تنها با تجهيزات ديگري از همان برند اتصال پيدا کنند و امکان برقراري ارتباط ساده و مستقيم با تجهيزات تهيه شده از ساير برندها را ندارند. البته چنين سيستمهاي به سرعت در حال حذف شدن از بازار تجهيزات BMS هستند چرا که دست کاربران را براي توسعه سيستم مي بندند. اما مزيت اين سيستم در بحث پشتيباني است. چراکه تنها يک کارخانه سازنده و يک برند مسوول عملکردها و خطاهاي سيستم است.

*پروتکلهاي باز، که در آنها از پروتکلهاي ارتباطي شناخته شده استاندارد که عموماً در اسناد علمي منتشر شده اند ، استفاده مي شود که براي تمام توليدکنندگان باز است. ASHRAE که نام انجمن مهندسي سيستمهاي گرمايش و سرمايش آمريکا است در سال 1995 استانداردي باز با نام BACnet را منتشر کرد که مبناي طراحيهاي اکثر توليدکنندگان سيستمهاي BAS قرار گرفت. استاندارد باز ديگري از اين نوع با نام Lonworks هم وجود دارد که البته با استقبال چنداني روبرو نشده است.

به دلايل بسياري استفاده از پروتکل باز و استاندارد BACnet داراي مزيت است از آن جمله مي توان به اطمينان از عملکرد تجهيزات برندهاي مختلف در کنار هم بر اساس استاندارد BACnet، ايجاد فضاي رقابتي براي افزايش کيفيت و قابليت هاي تجهيزات BMS و افزايش مسووليت توليدکنندگان در قبال اشکالات احتمالي تجهيزات و پشتيباني فني از آنها را نام برد.
ضمناً براي ايجاد سازگاري ميان نرم افزارهاي مختلف نمايشي، مديريت و کنترل در سيستمهاي BAS بنياد OPC استانداردي را با همين نام منتشر نموده است.

8. واسط کاربر وب (WEB Interface Browser):

جستجوگر وب به عنوان بخشي از نرم افزار BMS به کاربر اجازه مي دهد تا به منابع اطلاعاتي دسترسي پيدا کرده و آنها را از طريق اينترنت ببيند. اين امر قابليتهاي کاربران را براي مديريت تجهيزات روي شبکه BAS ساختمان، به شدت افزايش داده است. شبکه کردن سيستم کنترل تجهيزات همچنين مي تواند امکان ارتباط با ساير نرم افزارهاي کامپيوتري را فراهم آورد. مثلاٌ مي توان نرم افزار BMS را به سيستمهاي Online هواشناسي مرتبط نمود. با استفاده از اين ابزار کليه سيستمهاي تهويه، امنيت و روشنايي ساختمانها مي تواند توسط هر فرد يا گروه يا سازماني از هر نقطه از دنيا مونيتور و يا کنترل شود. البته دستيابي به اين اطلاعات بايد در چهارچوبهاي شناخته شده امنيت شبکه هاي کامپيوتري محدود شوند. يکي از مزيتهاي اصلي واسط کاربر وب اين است که باعث حذف کليه واسطهاي کاربر سنتي براي مونيتور وضعيت تجهيزات ميشود و کليه تجهيزات از طريق واسط وب قابل ديدن و ارتباط با يکديگر مي شوند. ديگر اينکه کليه امکانات شبکه جهاني اينترنت براي ساختن يک سيستم BMS موثر و مفيد قابل به کارگيري است.

9. معماري سيستم BMS

سيستم معمولاً در سه سطح دسته بندي مي شود. در سطح صفر وسائل و تجهيزات، حسگرها و اجزاء نهايي کنترل قرار مي گيرند. سيستمهاي M&E (ايستگاههاي مهندسي و اپراتوري سيستم) در اين بخش قرار دارند و از طريق ورودي و خروجيهايي به کنترلرهاي يکپارچه منتقل مي شوند. اين انتقال ممکن است به طور مستقيم و يا از طريق تابلوهاي طراحي شده صورت گيرد.
اجزاء پس از خاموش شدن سيستم وجود داشته و شامل سيستمهاي I/O ، کنترلرها و نرم افزارهاي ارتباطي با سطح 2 مي باشد و تمامي الگوريتمهاي کنترلي و منطقي در اين سطح انجام مي شود.
در سطح 2 يا سطح کنترل نظارتي سطحي است که در آن ابزارهاي نظارتي و مديريت اطلاعات شامل HMI ها، سرورها، تجهيزات ذخيره سازي و ايستگاههاي کاري اپراتورها و مهندسان که بايد با سيستم BMS در ارتباط باشند، قرار دارد. ارتباط بين سطح يک و دو از طريق پروتکلهاي استاندارد صنعتي انجام مي پذيرد.
نرم افزار كنترلي سيستمهاي BMS داراي قابليتهاي بسياري هستند. اين نرم افزارها در سطح 3 قرار گرفته و روي سرورهاي مناسب نصب مي شوند و معمولاً داراي حداقل شرايط زير هستند:

*داراي محيط گرافيكي مناسب و ساده براي كاربر عادي.

*داراي مجموعه Library از انواع راه حل ها و برنامه ها جهت آساني طراحي و توسعه سيستم در آينده .

داراي امكانات PM (سرويس و نگهداري) جهت راهبري سيستم در آينده بدون نياز به تهيه نرم افزار PM مجزا.

امكان تعريف طول و عرض جغرافيايي جهت تنظيم اتوماتيك شرايط طلوع و غروب خورشيد و كنترل مصرف انرژي.

*امكان تعريف لايه هاي امنيتي دسترس به برنامه توسط كاربران متفاوت.

*امكان تعريف لايه هاي امنيتي براي كاربران زير سيستم هاي متفاوت از قبيل Access ، HVAC ، Lighting و ....

*امكان ذخيره سازي اطلاعات نرم افزار در بانكهاي اطلاعاتي SQL قابل كنترل توسط Microsoft Windows .

*امكان تهيه ، تنظيم و مقايسه نمودارهاي مختلف عملياتي از جمله نمودار مصرف برق و ... در بازه هاي مختلف زماني(Trends).

*ارتباط ساده نرم افزار گرافيكي و I/O هاي سيستم.

*امكان ذخيره سازي اطلاعات مربوط به خطاها و ديگر گزارشات تا مدتها قبل.

*امكان رديابي و پيگيري درخت و توپولوژي شبكه BACnet توسط نرم افزار بطور Online بطوريكه در صورت قطعي عضوي از شبكه، سيستم بطور اتوماتيك آلارم ميدهد .

4. وظايف BMS در ساختمان

هم اکنون سيستمهاي يکپارچه BMS در ساختمانها، آسمانخراشها و برجهاي تجاري- اداري و مسکوني و يا مجتمعهاي صنعتي کنترل بخشهاي مختلفي را به عهده دارند:

* سيستمهاي روشنايي.

* فنها و تأسيسات سرمايش و گرمايش.

* سيستمهاي کنترل تردد.

* سيستمهاي نظارت تصويري.

* تجهيزات اندازه گيري و ميترها.

* سيستمهاي اعلام حريق.

* سيستمهاي امنيتي و حفاظت پيراموني.

* آسانسورها.

به طور معمول از BMS در اکثر ساختمانها براي کنترل تأسيسات گرمايش و سرمايش، روشنايي و کنترل تردد بهره برداري مي شود. اما اين سيستمها به دليل استفاده از پروتکلهاي استاندارد و معماري مبتني بر استانداردهاي شناخته شده، امکان لينک شدن با کليه سيستمهاي شمرده شده در بالا و شکل دهي يک مدل کنترل مجتمع براي همه اجزاء قابل کنترل در ساختمان را ايجاد مي نمايد. در شکل زير شماي کاملي از يک سيستم به هم پيوسته BMS مبتني بر وب را مشاهده مي کنيد. اجراي چنين سيستم جامعي در يک ساختمان واقعاٌ آن را به يک سازه امن و هوشمند تبديل خواهد کرد.

تحقيقات نشان مي دهد که به کارگيري BMS در بهترين حالت باعث کاهش 30 درصدي در مصرف انرژي در ساختمانها مي شود. اما استفاده از سيستمهاي يکپارچه نسبت به سيستمهاي مجزا 15 درصد قابليت بالاتر ايجاد مي کند.

سیستم های BMS

مطالب مشابه :

منابع کنکور کارشناسی ارشد برق قدرت

منابع ارشد آزاد مهندسی برق – قدرت گرایش تکنولوژی فشار قوی

منابع آزمون ارشدبرق(مصاحبه با نفرات برتر آزمون ارشد برق)

کارشناسی ارشد در دانشگاه شریف

کارشناسی ارشد برق - مواد امتحانی و ضرایب سراسری

سیستم های BMS

منابع کارشناسی ارشد مهندسی برق

معرفی برخی منابع درسی دوره کارشناسی رشته مهندسی برق