اتوماسيون ساختماني – سيستم مديريت ساختمان BMS

امروزه صنعت ساختمان و حوزه‌­هاي وابسته از جمله صنايع شاخص در كشور به حساب مي­‌آيد كه در دو دهه اخير از لحاظ كمي رشد چشم‌گيري داشته است. همگام با رشد ساختمان سازي و همچنين ايجاد بناهاي عظيم، توسعه امور كيفي مربوطه نيز در ساليان اخير مورد توجه فعالان اين بخش قرار گرفته است.

پيشرفت دانش بشري در قرن بيستم در زمينه‌هاي علوم كامپيوتر، شبكه و كنترل، صنعت ساختمان را نيز به عنوان يكي از حوزهاي هدف مورد توجه قرار داده و امروزه شاهد استفاده از تكنولوژي‌هاي نوين در فرآيند ساخت و بهره‌برداري مجتمع‌هاي مسكوني، تجاري، اداري و عمومي مي باشد.

از طرف ديگر بحران انرژي در جهان و لزوم استفاده از انرژي‌هاي تجديد پذير، بهره گيري از سيستم‌هاي نوين مديريت ساختماني را امري ضروري و اجتناب ناپذير نموده است.

طبق آمار رسمي منتشر شده از سوي سازمان بهره‌وري انرژي ايران، نزديك به 40% انرژي كشور در بخش ساختماني مصرف مي‌شود که از این مقدار حدود 85% مربوط به مصرف انرژی فسیلی و حدود 12% مربوط به مصرف برق می‌باشد.

 لذا كوچكترين تلاش در جهت مديريت مصرف انرژي در اين حوزه مي تواند گامي موثر در جهت اصلاح الگوي مصرف، كاهش وابستگي به انرژي‌هاي تجديد ناپذير و توجه به نيازهاي نسل‌هاي آتي جهت استفاده از منابع نفتي و گازي كشور باشد.
در چهل سال گذشته تلاش‌هاي بسيار زيادي جهت تدوين استانداردهاي مربوط به اتوماسيون ساختماني و هوشمند سازي ساختمان صورت گرفته است كه امروزه از نتايج آن تحت عنوان( سيستم مديريت ساختمان BMS و خانه هوشمند (Smart Home) نام برده مي‌شود.

(Smart Home) يا خانه هوشمند، ساختماني است كه شرايط داخلي را از نظر آسايش و ايمني بصورت راحت و مناسب جهت ساكنين مهيا نموده و امكان مديريت تجهيزات داخلي از جمله روشنايي‌ها، پره‌ها، قفل‌هاي الكتريكي سيستم‌هاي تهويه و ... را دارا مي‌باشد.
 (BMS) يا سيستم مديريت ساختمان يك سامانه مبتني بر رايانه است كه وظيفه اندازه‌گيري، كنترل و مديريت خدمات و سرويس‌هاي مختلف ساختماني را با استفاده از مجموعه‌اي از سخت افرازها و نرم افزارهاي مرتبط، تحت يك شبكه استاندارد برعهده دارد.
كنترل و مديريت سيستم‌هاي مكانيكي و برق ساختمان ( نظير سرمايش، گرمايش، تهويه مطبوع و روشنايي ) و يكپارچگي با ديگر سيستم‌هاي موجود نظير سيستم دوربين‌هاي مدار بسته، اعلام حريق، كنترل تردد از جمله وظايف اصلي اين سامانه مي باشد.
كنترل و مديريت اين زير سيستم‌ها به معني اندازه‌گيري شرايط محيطي مرتبط و اعمال فرامين مناسب در جهت عملكرد صحيح تجهيزات منصوبه در ساختمان مي‌باشد.
يكپارچگي سيستم‌هاي مختلف در ساختمان نيز به منظور ايجاد ارتباط بين بخش‌هاي موجود و تعريف سناريوهاي كاركردي در شرايط متفاوت از مفاهيم اساسي BMS به شمار مي‌رود.

اهداف و مزاياي اصلي پياده سازي سيستم‌هاي مديريت هوشمند ساختمان را مي‌توان به شرح ذيل خلاصه نمود:            1-ايجاد شرايط آسايش و رفاه جهت ساكنين، كاربران و بهره-برداران ساختمان.            2-افزايش ايمني و بهبود شرايط امنيتي ساختمان.            3-كاهش و مديريت مصرف انرژي.            4-كاهش هزينه‌هاي راهبري و نگهداري ساختمان.            5-تاثيرات مثبت زيست محيطي.

با پياده‌سازي اصولي سيستم مديريت ساختمان، سامانه مركزي ضمن تحليل شرايط مطلوب مورد نظر دما، رطوبت و گردش هواي محيط، با ارسال فرامين مناسب به تجهيزات مربوطه، شرايط آسايش و رفاه ساكنين را بصورت هوشمند فراهم مي‌كند.
در واقع سيستم مديريت ساختمان پيوسته تغييرات محيط را ارزيابي نموده و نسبت به خواسته‌هاي از پيش تعريف شده تغييرات لازم را به سيستم اعمال مي‌نمايد. اين رويه ضمن بهبود عملكرد تجهيزات نصب شده در فضاهاي مختلف ساختمان، به بهره‌برداران و كاربران اين مكان را مي‌دهد تا درصورت لزوم شرايط خواسته شده ساكنين را براي سيستم تعريف نمايند.

همچنين با تعريف زمان‌هاي بهره بردار مناسب، سطوح دسترسي و يكپارچگي زير سيستم‌هاي مختلف شرايط امنيتي ساختمان بهبهود يافته و ضريب ايمني آن افزايش مي‌يابد. در صورت اتصال سيستم‌هاي ايمني و امنيتي نظير سيستم‌هاي اعلام حريق و نظارت تصويري و مديريت مركزي آنها از يك سامانه مشترك نيز امكان بهبود هرچه بيشتر شرايط ايمني ساختمان مهيا مي‌گردد.
همانطور كه پيش‌تر عنوان شد، يكي از الزامات اصلي پيادهسازي سيستم‌هاي مديريت هوشمند ساختمان، مديريت بر مصرف انرژي تجهيزات و زير سيستم‌هاي مختلف در ساختمان مي‌باشد. در ساختمان‌ها مي توان 3 فرآيند توليد، توزيع و مصرف انرژي را در نظر گرفت. عموماً فرآيند توليد انرژي جهت استفاده در سيستم‌هاي سرمايش و گرمايش در موتورخانه مركزي انجام مي‌شود. تجهيزاتي از قبيل چيلر، بويلر، برج‌هاي خنك كن، منابع مختلف و ... اين وظيف را در موتورخانه عهده‌دار هستند. پمپ‌هاي چرخش سيال اعم از زميني، خطي و بوستر پمپ‌ها وظيفه فرآيند توزيع انرژي در ساختمان را عهده‌دار بوده و نهايتاً تجهيزاتي از قبيل هواسازها، فن كويل‌ها، اسپيلت‌ها و ... نيز از مصرف كنندگان اصلي انرژي به شمار مي‌روند.

با كنترل يكپارچه بر روي اين فرآيندها و تنظيم ميزان توليد انرژي براساس نياز واقعي مصرف كننده‌هاي انرژي متناسب با شرايط با شرايط محيطي داخلي و همچنين شرايط آب و هوايي، نه تنها مي توان مديريت كاملي بر آفريندهاي ذكر شده داشت بلكه براساس آمارهاي رسمي ارائه شده از مراكز معتبر همانند انجمن مهندسين آمريكا قريب به 30 % كاهش مصرف انرژي در ساختمان را انتظار داشت.
شايان ذكر است با توجه به محاسبات پله‌اي در تعرفه حامل‌هاي انرژي در كشور، در صورت كاهش 30% ميزان مصرف انرژي، مي‌توان ميزان بيشتري در كاهش هزينه‌هاي مرتبط را متصور شد.
از ديگر مزاياي ايجاد سيستم‌هاي مديريت ساختمان BMS ،مي‌توان به پايش و مانيتورينگ كليه تجهيزات موجود در ساختمان به صورت دائمي اشاره نمود. اين امر باعث كاهش استهلاك كاركرد تجهيزات و بالطبع آن افزايش طول عمر آنها مي‌گردد، ايجاد برنامه زمان‌بندي جهت عملكرد بهينه تجهيزات نيز از قابليت‌هاي BMS مي‌باشد.
بديهي است بواسطه كنترل و مديريت مركزي بر تجهيزات و امكان مانيتور كردن وضعيت كاركردي اعلام خطاهاي آنها توسط سيستم مركزي، نياز به نيروي انساني متخصص جهت بازديدهاي روزانه و دوره‌اي جهت اطمينان از عملكرد حيح دستگاه‌ها به كاهش مي‌يابد.بنابراين پياده‌سازي سيستم BMS در ساختمان علاوه بر كاهش هزينه هاي ناشي از افزايش طول عمر دستگاه‌ها منجر به كاهش هزينه‌هاي راهبري و نگهداري ساختمان نيز مي‌گردد.
امروزه يكي از دغدغه‌هاي اصلي فعالان محيط زيست، كاهش گازهاي آلاينده ناشي از احتراق سوخت‌هاي فسيلي مي‌باشد، كاهش مصرف انرژي در ساختمان‌ها به عنوان يكي از بزرگترين مصرف كننده انرژي در كشورها، علاوه بر تاثيرات مستقيم در توليد گازهاي آلاينده، مي‌تواند باعث كاهش كاركرد نيروگاه‌هاي توليد برق و پالايشگاه‌هاي سوخت‌هاي فسيلي شود كه نهايتاً منجر به تاثيرات مثبت زيت محيطي مي‌گردد.

استانداردهاي موجود در سيستم‌هاي مديريت هوشمند ساختمان : به طور كلي اتوماسيون ساختماني براساس نوع كاربري مورد استفاده از ساختمان ( اختصاصي يا عمومي ) به دو بخش خانه هوشمند (Smart Home ) و سيستم مديريت ساختمان (BMS ) دسته بندي مي‌شوند. در همين راستا موسسات و شركت‌هاي مختلفي اقدام به تاليف و تدوين استانداردهاي مرتبط جهت يكسان‌سازي و افزايش بهره‌وري علمي در اين حوزه‌ها نموده‌اند. معروف‌ترين و رايج‌ترين استاندارد مورد استفاده در زمينه خانه‌هاي هوشمند، پروتكل KNX و در زمينه سيستم مديريت ساختمان BMS، پروتكل BACNET مي‌باشد. امروزه اكثر توليدكنندگان تجهيزات كنترلي ساختماني، محصولات خود را منطبق بر استانداردهاي مذكور توليد و روانه بازار مي‌كنند. از مزاياي استفاده از استاندارد در اين حوزه مي‌توان به امكان گسترش سيستم در آينده به نحو دلخواه و عدم محدوديت به يك توليد كننده خاص نام برد.

مؤلفه‌هاي اصلي سيستم مديريت ساختمان BMS :
همانطور كه ذكر شد BMS يك سامانه مبتني بررايانه است كه با استفاده از سخت افزارهاي كنترلي متناسب شرايط محيط را پايش نموده و با استفاده از تعارف از پيش تعيين شده نرم افزاري نسبت به تحليل اطلاعات اقدام نموده و فرامين لازم را به تجهيزات مربوطه ارسال مي‌نمايد.
بنابراين اجزاء اصلي يك سيستم BMS به شرح زير مي‌باشد:
     1-شبكه كنترلي
     2-سخت افزار
     3-نرم افزار

شبكه كنترلي شامل يك زير ساخت ارتباطي جهت برقراري اتصال بين كنترلرهاي سيستم با يكديگر و با نرم افزار مديريت مركزي خواهد بود كه براساس استاندارد BACNET پياده سازي مي‌شود. سخت افزارها شامل دستگاه كنترل مركزي و كنترلرهاي زير مجموعه و همچنين سنسورها، تجهيزات، اندازه‌گيري، عملگرها و تجهيزات فيلد FILD خواهد بود. نرم افزار مركزي نيز وظيفه مهندسي و راهبري سيستم را بر عهده داشته و كليه تنظيمات اوليه و همچنين دسترسي‌هاي راهبري سيستم از طريق اينترنت، گوشي‌هاي هوشند و ساير و ساير تجهيزات ارتباطي نوين توسط نرم افزار مركزي انجام خواهد شد.