تاسیسات و برق (آموزشکده ابن حسام بیرجند)

)نمونه طراحی مقدماتی سیستم مدیریت ساختمان)

سيستم مديريت ساختمان  BMS

تكنولوژى ساختمان هوشمند امكانات متنوع و گسترده اى در اختيار مى گذارد كه هر مدير نسبت به علاقه و سليقه خود مى تواند از تمامى يا تنها بخشى از آن بهره مند گردد. با كمك اين تكنولوژى بخش مهم تاسیسات موتورخانه  ساختمان، بر حسب خصوصيات از پیش تعین شده ، توسط صفحه مانیتور  در  مركز كنترل سیستم های حفاظتی ساختمان نمايش داده ميشوند و از همانجا قابل كنترل و مديريت هستند.

ويژگى منحصر به فرد اين تكنولوژى، ايجاد هماهنگى و يكپارچه سازى بين كليه سيستمهايى است كه تاكنون به صورت منفرد استفاده ميشده اند و بدين ترتيب در محدوده وسيعى امكان طراحى، نصب و استفاده ميدهد. از فوايد اصلى اين تكنولوژى در كنار ايجاد راحتى و امنيت بيشتر، مى توان به صرفه جويى در مصرف انرژى و نگهداشت بهينه تاسيسات اشاره كرد.

فلسفه اصلى تكنولوژى ساختمان هوشمند بر اساس محوريت بخشيدن به شخص استفاده كننده و نيازهاى او پايه ريزى شده، و به درخواستهاى امروز و آينده پاسخى ساده و مناسب ميدهد و قابليت هماهنگ شدن با تكنولوژهاى بعدى را داراست.

 چه وسايل و تجهيزاتی قابل کنترل هستند؟

1-روشنايی

در ساختمان منابع نور اعم از چراغ سقفی، ديواری، روميزی، چراغهای رنگی تزئينی، فلورسنت و لامپهای LED همگی به تفكيك يا گروهی قابل كنترل هستند.با این روش ميتوان بدون نياز به سرکشی به تمامی چراغها از وضعيت تك تك آنها اطلاع حاصل نمود و آنها را "روشن-خاموش" يا "Dim" كرد.

در این ساختمان ، امكان اطلاع يافتن از وضعيت چراغ رهرو ها در طبقات هدف گذاری شده و كنترل آنها وجود دارد و میتوان بر اساس برنامه ریزی فصلی چراغ راهروها را دز ساعت معین روشن و یا خاموش نمود .

2-سيستم ايمنی

ساختمان نانو قابليت مديريت سيستم دزدگير، دوربينهای مداربسته  ،كارتخوان قفل دربها ، كنترل تردد  پاركينگ ، سيستم اعلام واطفاء حريق و گيت ورودي اصلي را داراست لذا در سیستم مدیریت ساختمان تلفق نشده و بصورت واحد منفک دز یک مرکز کنترل سیستم های حفاظتی تجمیع شده است .

3-كنترل تاسيسات برودتي و حرارتي

در ساختمان نانو روشن و خاموش كردن و تعيين ميزان برودت و حرارت  چيلر يا بويلر و راه اندازي فنكوئل ها، بر اساس مانيتورينگ حسگر ها ي متصل به سيستم امكان پذير است  و تعيين  دمای مطلوب همگی بسادگی امكان پذير است.

  چگونگی دسترسی و کنترل امکانات در ساختمان 

صفحه کنترل مرکزی

با يک صفحه کنترل مرکزی شما قادر به کنترل هوشمند تعدادی از دستگاههای موجود در ساختمان و آگاهی از وضعیت کارکرد آنها هستيد. صفحه نمايش ميتواند مجهز به تكنولوژی لمسی (Touch Screen) گردد و  راحتی در استفاده از آن را افزايش دهد .

در ساختمان نانو امکان اطلاع يافتن از وضعيت کنونی و كنترل ساختمان را از راه دور امکان پذیر است . شما ميتوانيد با استفاده از SMS ، تلفن گويا (Call Center) و يا از طريق اينترنت از اين امکان بهره مند شويد.

سناريو

سناريو به معنای انجام گروهی از کارها فقط با فشار دادن يك دكمه يا يک لمس بروی صفحه كنترل است. راحتی و سرعت در ايجاد فضای مناسب هدف اصلی استفاده از سناريو ها ميباشد.

سناريوهاي متعددي براي مقابله در وضعيت بحران و كاركرد متعارف ساختمان براي سيستم قابل برنامه ريزي است و وابسته به نياز مصرف كننده تعريف و قابل پياده سازي خواهد بود .

در این مرکز هدف از مدیریت ساختمان مدیریت بر تاسیسات برودتی ، حرارتی ، تهویه  و روشنایی میباشد و سایر تجهیزات ایمنی و امنیتی از طریق سیستم مجزا در مرکز کنترل مانیتور میگردد

كنترل  سیستم مدیریت ساختمان ماتريس

شرح سيستم BMS

مديريت تاسيسات ساختمان بطور اتوماسيون از طريق سيستم BMS  در مركز كنترل سيستم هاي حفاظتي بتوسط اپراتور هاي تمام وقت مانيتور و كنترل ميگردد .

براي ايجاد اين سيستم  و بهره گيري از تكنولوژي روز هنگام استفاده از تجهيزات تحت شبكه كه به سيم كشي كمتر نیازمند است منا سبترين گزينه ميباشد .

تجهيزات BMS بطور عمده از كارت هاي كامپيوتري  يا تجهيزات واسط  كه داراي چندين ورودي و خروجي است تشكيل ميگردد ، اين كارت يا تجهيزات واسط در  نزديك ترين محل به تاسيسات نصب ميگردد  .

ارتباط اين تجهيزات از طريق سيم كشي به مركز آناليز داده ها ميباشد  و با برنامه نرم افزاري پيشرفته كه بر اساس هر محيط و رابطه علت و معلولي  برنامه ريزي  ميگردد   از يك يا چندين محل تحت شبكهLAN ‌  و  از محيط ديگري تحت وب  نظارت ، كنترل و مانيتورينگ آنلاين را امكان پذير مي نمايد .

در مركز كنترل از طريق نرم افزار نقشه كامل طبقات ساختمان و وضعيت نرمال تجهيزات مشخص است و  براي برخي تجهيزات امكان صدور فرمان قطع يا وصل بصورت دستي يا بر اساس قراردادي امكان پذير ميباشد .

برنامه ريزي از پيش تعين شده ساعت شروع  يا خاتمه كار برخي از تجهيزات برودتي يا حرارتي و درب هاي اتوماتيك  ساختمان ميسر ميباشد .

 اهداف سيستم BMS  بر اساس  ضروریات تاسیسات ساختمان بشرح زير ميباشد  :

1- اعلام وضعيت  انرژی ساختمان شامل : آب ، برق ، گاز ، سوخت ، تلفن و شبکه

2-كنترل و مانيتورينگ  تاسيسات برودتي و حرارتي ، آسانسور

3- كنترل  خط روشنایی عمومی راهرو ها و برق  فنکوئیل طبقاتی ساختمان

بدین منظور تجهیزات کنترلی تاسیسات بر پایه WEB BASE  انتخاب شده و برای تاسیسات هدف یک نود از شبکه سیم کشی خواهد گردید .

            تجهیزات مورد نیاز مدیریت تاسیسات ساختمان

مدیریت یکپارچه ساختمان

کاملترین راهکار جهت حذف هدررفتها و استفاده به موقع و به اندازه از منابع انرژی،  بهره مندی از فناوری به منظور مدیریت یکپارچه و هوشمندانه ساختمان است. این راهکار را اصطلاحا BMS(Building Management System) ویا BAS(Building Automation System) مینامند. منظور از اين اسم ، مجموعه اي از سخت افزارها ونرم افزارهائی است که به منظورپایش وراهبری یکپارچه قسمتهای مهم وحیاتی ساختمان نصب می شوند. در حقیقت این سامانه متشکل از کنترلر ها، حسگر های دما، رطوبت و فشار، عملگرها (رله ها برای کنترل تجهیزات برقی ، شیرهای برقی جهت کنترل عبور مایعات و دمپرهای برقی جهت کنترل دبی هوا) میباشند که توسط یک شبکه با هم مرتبط بوده و بکمک یک نرم افزار هماهنگ میشوند. حسن این روش ، تعامل اجزای مختلف ساختمان جهت حصول بهترین وضعیت و امکان کنترل یکپارچه ساختمان حتی از راه دور میباشد.ارمغان اجرای این هوشمند سازی، یک ساختمان راحت وامن برای ساکنین و هزینه پایین بهره برداری و نگهداری میباشد. امروزه تقریبا تمامی ساختمان های متوسط و بزرگ در کشور های توسعه یافته از این فناوری به منظور کاهش هزینه های ناشی از مصرف انرژی ونیز تعمیر ونگهداری وهمچنین مدیریت بهینه ساختمان در موقعیتهای خاص بهره مند هستند

از خصوصیات سامانه هوشمند مدیریت یکپارچه ساختمان (BMS) میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

حذف مصارف ناخواسته:

از آنجائیکه سامانه فقط در هنگام بهره برداری از فضا(حضور ساکنین)، اجازه استفاده از منابع انرژی از قبیل سرمایش و گرمایش وروشنائی را میدهد، مصارف ناخواسته انرژی از بین رفته واستفاده از انرژی بهینه میگردد. بعنوان مثال در ساختمان های اداری و تجاری، در ساعات شب ویا روزهای تعطیل، لزومی برای خنک کردن،گرم کردن ویا روشن کردن فضا وجود ندارد. سامانه یکساعت قبل از شروع ساعت کاری، مشعل را روشن نموده و نیمساعت بعد، آب گرم را در رادیاتورها و یا فن کویل ها ویا هواساز با روشن نمودن پمپ های سیرکولاسیون بگردش می اندازد.

کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری:

مدیریت بهینه استفاده ازتاسیسات موجب کاهش میزان ساعات کارکرد هر تجهیز گردیده ودر نهایت بمقدار قابل ملاحظه ای هزینه های تعویض قطعات مصرفی ونیز خرابی های ناشی از کارکرد طولانی را کاهش میدهد.

پایش دائمی کلیه اجزاء ساختمان:

کلیه اجزاء مهم ساختمان از قبیل مجموعه های سرمایش و گرمایش و تهویه وآبرسانی و... بطور متمرکز از طریق یک کامپیوتر در محل ساختمان و یا ازراه دور ودر تمام ساعات قابل پایش بوده و نیاز به سرکشی محلی هر تجهیز در محل نصب را مرتفع مینماید.

حذف خطاهای اپراتوری:

ازآنجائیکه پس از تنظیمات اولیه سامانه، کلیه کنترلها توسط رایانه صورت میپذیرد، نگرانی اشتباهات و کوتاهی پرسنل بهره بردارودر نتیجه بروز خسارات از بین میرود.

اعلام وضعیت اجزاء جهت جلوگیری از خرابی و وقفه در کار اجزاء ساختمان:

باتوجه به نمایش وضعیت کارکردی هر یک ازالمان های تاسیسات روی رایانه اصلی،کنترل سلامت اجزاء براحتی امکان پذیر است.

مدیریت ساختمان در هنگام بروز حوادث:

مدیریت یکپارچه سامانه روی بخش های مختلف،باعث ایجاد هماهنگی بین بخشهای مختلف ازقبیل اعلام حریق سامانه هوارسان ،اگزوزفن ها ،اطفاء حریق ، آسانسورها در جهت کاهش خطرات احتمالی در هنگام بروز حوادث میگردد.

ثبت دقیق میزان بهره برداری از قسمتهای مختلف ساختمان:

میزان دقیق استفاده هر قسمت ویا واحد از منابع انرژی قابل ثبت میباشد.

گزارش گیری آماری دقیق از عملکرد اجزاء مختلف ساختمان:

کارکرددقیق کلیه اجزاء ساختمان در سامانه ذخیره میگردد. این ذخیره سازی راهنمای مدیرتاسیسات ساختمان برای تنظیم بازبینی های و تعمیرات دوره ای میباشد.

تعریف سطوح مختلف دسترسی برای اپراتورها:

کاربران سامانه با سطوح مختلفی از دسترسی میتوانند به اجزاء مختلف دسترسی داشته باشند.

اولویت بندی هوشمندانه مصارف در هنگام اضطرار:

درهنگام پیک مصرف ویا هنگامیکه منابع کافی برای در مدار قراردادن کلیه اجزاء وجود ندارد، سامانه بطور هوشمندانه بر اساس اولویتهای از پیش تعیین شده نسبت به تخصیص منابع اقدام مینماید.

اعلام آلارم های هشداردهنده برای بازبینی های دوره ای تجهیزات:

بر اساس مشخصات ثبت شده هر المان تاسیساتی، زمانهای بازبینی ها وتعویض و تعمیر توسط سامانه به اپراتور گوشزد میگردد.

پایش کیفیت هوا وتنظیم پارامترهای مهم از قبیل میزان منواکسیدکربن ،گازهای قابل اشتعال ودود:

سامانه بطور مستمرنسبت به کنترل کیفیت هوا اقدام نموده ودرصورت وجود آلایندگی فراتراز حد مجاز، نسبت به افزایش ورورد هوای تازه واعلام وضعیت اقدام مینماید .

اتوماسیون داخلی بکمک شبکه Dynet

درپروژه های اتوماسیون داخلی وقتی تعداد کنترل ها بالا باشد ونیاز به یکپارچه سازی نیز احساس گردد، بهترین گزینه استفاده از شبکه کنترلی با استفاده از کابل میباشد. در این خصوص راهکار مورد استفاده در کاژه آذین، بهره مندی از کنترلر ها وتجهیزات فیلیپس و طراحی شبکه Dynet میباشد. در گزینه های کنترل نورپردازی نما، کنترل نورپردازی اب نما و استخر، تعریف سناریو های متفاوت روشنائی، کنترل پرده ها و تجهیزات داخلی تهویه مطبوع، جایگزینی کلید های روشنائی با پنل های کنترل یکپارچه استفاده از فناوری فوق میتواند به افزایش کارائی و نیز ارائه ظاهری زیبا و متفاوت در ساختمان منجر گردد.

(این بخش در حال بروز آوریست)

اتوماسیون داخلی بکمک فناوری X10

درپروژه هائی که یکپارچه سازی کنترل مد نظر نیست و هدف خودکار سازی کنترل های محدود میباشد، یکی از راهکار های مقرون بصرفه برای اتوماسیون، بهره گیری از فناوری X10 است. بعنوان مثال میتوان به اتوماسیون روشنائی، تهویه مطبوع، سیستم صوتی و تصویری، پرده ها ووسایل برقی مانند قهوه جوش وغیره در یک ویلا ویا آپارتمان منفرد اشاره نمود.

X10 یک فناوری اتوماسیون است که امکان میدهد ادوات اتوماسیون خانگی سازگار با این زبان از طریق سیم کشی موجود در منزل با یکدیگر ارتباط بر قرار کنند.در این روش دیگر نیازی به هزینه کرد و کابل کشی مجدد در منزل برای اتوماسیون نخواهد بود.فن آوری X10 سالهاست که در اتوماسیون خانگی امریکای شمالی مورد استفاده قرارمی گیرد. سهولت استفاده و کاربری قابل اعتماد این فن آوری باعث شده که سری 230V/50Hz این ادوات نیز جهت استفاده در اروپا تولید بسرعت همه گیرشود.از مزایای این فناوری میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• بدليل ارسال اطلاعات روي خطوط برق منزل، اين مجموعه بر خلاف ساير روشهاي اتوماسيون خانگي نياز به سيمكشي مجزا نداشته واز سیمکشی موجود استفاده مینماید.
• بدليل نوع كد بندي ماژولها وماهيت سيستم، در هرزمان امكان افزودن ماژولهاي اضافي جهت توسعه سيستم وجود دارد.
• بدليل سهولت نصب و تنظیمات، سرعت اجرای بالائي دارد.
• درصورت تغییر مکان ، جابجا كردن مجموعه و انتقال به محل جديد براحتي ميسر است.
• ميكروماژ‍ ول هاي كنترل روشنائي و وسايل برقي بدليل نصب پشت كليد و پريزها، مخفي بوده و تنوع استفاده از كليه كليدوپريز هاي موجود بازار را از مالك نميگيرد.
• بدليل عدم نياز به زيرساخت ها، ميتوان در اولين مرحله از اتوماسيون يك اتاق آغاز نمود ودر آينده نسبت به تكميل كار اقدام كرد.
• امكان تعريف سناريو براي انجام متوالي چند كار بطورخودكاروجود دارد.
• ريموت كنترل هاي تلوزيون، سينماي خانگي، سيستم تهويه مطبوع، سيستم صوتي و... ميتوانند در يك ريموت كنترل مجتمع گردند.

آدرس دهی در پروتکل X10:

آدرس دهي در X10 بر اساس house code و unit code انجام ميشود كه house code  ها ازA تا P براي تفكيك نواحي وunit code  ها از1 تا 16 براي تفكيك ماژولهاي هر ناحيه است. بعنوان مثال اگر كليدي روي ريموت كنترل شما براي آدرس D8‌ تنظيم شده باشد، كليه ماژولهائي كه با اين آدرس تعريف شده باشد توسط اين كليد روشن و خاموش ميشوند. تلفیق house code و unit code امکان استفاده از 256 آدرس و بالطبع 256 ماژول کنترلی را در یک منزل فراهم مینماید.

ماژولهای X10 چگونه کار میکنند؟

بزبان ساده فن آوری X10 بر مبنای ارسال و دریافت سیگنال با ولتاژپایین روی خط انتقال نیروی الکتریکی 230V AC/50Hz میباشد. تمامی ماژولهای X10 نصب شده در منزل که به خطوط برق خانه شما متصل میباشند این سیگنال را میبینند ولی فقط ماژولی به این سیگنال پاسخ میدهد که آدرس خود را روی این سیگنال ببیند. بعنوان مثال اگر یک فرستنده X10 فرمان 'A3 ON' را ارسال نماید، ماژولی که با آدرس A3 تعریف شده است روشن میشود. اگر در منزل بیش از یک ماژول با این آدرس کد شده باشند، تمامی آنها پس از وصول این سیگنال روشن میشوند.

اساسا X10 نام یک پروتکل ارتباطی و نیز محصولاتیست که ما روی سیم کشی موجود ساختمان خود نصب میکنیم تا از طریق عبور سیگنالهای با ولتاژ پایین از سیمکشی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این سیگنالها روی دیگر وسایل برقی منزل هیچ تاثیری نمیگذارند.

سیگنالها وقتی ارسال میشند که ولتاژالکتریکی 0V است. این کار بدلیل متناوب بودن جریان الکتریکی با تناوب 50 سیکل در ثانیه صورت میپذیرد. بیشتر فرستنده های X10 ولتاژی کمتر از1V را روی خط ارسال مینمایند. اغلب گیرنده های X10 ولتاژی در حدود 100mV را جهت فعال شدن نیاز دارند. در این حالت اگر روی خط، نویز حاصل از کارکرد دیگر وسایل برقی مانند جارو برقی، هواکش، تهویه مطبوع، سشوار، رایانه و تلویزیون وجود داشته باشد، ممکن است باعث عدم دقت کارکردی ماژولها شود. در این حالت استفاده از فیلتر ها و میکروفیلتر های X10(مانند KA-4815 و یا KA-4813) باعث کاهش نویز های ناخواسته در حد استاندارد کارکرد ماژولهای X10  میشود.

موتورخانه هوشمند

یکی از روشهای کاهش مصرف انرژی با استفاده بهینه و بهنگام، نصب سامانه کنترل هوشمند موتورخانه است. این سامانه از یک کنترلر، حسگر دمای آب، حسگر دمای هوای بیرون و یک مدار فرمان برای کنترل مشعل، پمپ ها، شیر های برقی و پارامتر های قابل تغییر در چیلر تشکیل شده است.حسگر های دما، دمای هوای بیرون ساختمان، دمای آب رفت وبرگشت گرمایش (در فصل گرمایش)، دمای آب چرخشی سرمایش(درفصل سرمایش) و دمای آب منبع دوجداره تامین کننده  آب  گرم مصرفی را اندازه گیری میکنند.پایش تغییرات این متغییرهادر واحد زمان واعمال پردازش این اطلاعات در پردازشگر سامانه هوشمند ، نقطه تنظیم (set point) دیگ آب گرم دربازه مجاز، نقطه تنظیم (set point) استارت پمپهای سیرکولاسیون آب گرمایش دربازه مجاز، دبی آب عبوری از چیلر ودیگر پارامتر های مکانیکی ،مشخص و تنظیم میگردد. اینکار باعث میشود تا تاسیسات مکانیکی فقط در حد نیاز ساختمان انرژی مصرف کنند. کاهش زمان کارکرد نجهیزات به افزایش عمر مفید آنها وکاهش هزینه های تعمیر ونگهداری منجرمیگردد.

در ساختمان های با کاربری غیر مسکونی بدلیل عدم اشغال فضا در ساعات و روزهای خاص، میتوان حجم کار تاسیسات را متناسب با کاربری تنظیم نمود. جدول زمانهای استفاده از ساختمان بر اساس ساعات کاروتعطیلات رسمی وبا درنظر گرفتن استثنائات خاص از قبیل بخش های مورد بهره برداری مدیران ویا پرسنل حراست ونگهبانی که عموما بیشتر از دیگر پرسنل در سازمان میمانند، در ابتدای دوره تعریف وبه سیستم وارد خواهد شد. سامانه فقط در زمان بهره برداری از فضا گرم کردن وخنک کردن ساختمان را بعهده موتورخانه خواهد گذاشت. این جدول زمانبندی را میتوان هنگام لزوم حتی off net وoff site ویرایش کرد وبراحتی بارگذاری نمود.

در این روش امکان پیش بینی مدار موازی کنترل غیر خودکار به منظور امکان خارج کردن سامانه از مدار وجود دارد.

شبکه یکپارچه ترموستات

شبکه یکپارچه ترموستات های هوشمند یک راهکار ساده و ارزان قیمت برای کنترل مجتمع دمای فضاهای جداگانه یک ساختمان اداری ویا تجاری است.

بکمک این راهکار،علاوه برکنترل محلی نقطه تنظیم دما وسرعت فن در هر قسمت، میتوان از روی ترموستا مادر همین تنظیمات را بصورت گروهی و یا منفرد انجام داد. ترموستات مادر در اتاق کنترل و یا در نگهبانی قابل نصب بوده و شبکه بین ترموستات ها از طریق کابل RVVP2*1.5 بهم متصل میگردند.

این راهکار برای ساختمان های اداری، هتل ها، بیمارستان ها، فضا های آموزشی و تولیدی مناسب میباشد. همچنین با این راهکار کنترل دمای مشاعات در مجتمع های مسکونی بزرگ از قبیل راهروها، سالن های اجتماعات ، لابی و....

هر شبکه قابلیت کنترل 32 ترموستات محلی را داشته و نیز از طریق شبکه Modbus میتوان 63 شبکه را بهم متصل و از طریق یک نرم افزار کنترل یکپارچه کرد. این نرم افزار قابلیت تعریف وویرایش جدول زمانبندی استفاده از ساختمان را جهت زمانبندی گرمایش و سرمایش را دارد.

درهتل ها از طریق کامپیوتر مستقر در پذیرش میتوان نسبت به خاموش و یا روشن نمودن اتاق های اشغال و خالی اقدام نمود. همچنین بر اساس زمانبندی تنظیم دمای محیط عمومی هتل ، در ساعات کم تردد میتوان نسبت به تعدیل کار سرمایش وگرمایش اقدام نمود.

از روی ترموستات مادر میتوان وضعیت هر فن کویل را مشاهده نمود.نرم افزار استفاده هر قسمت از سرمایش و گرمایش را در خود ذخیره میکند.