BMS چیست؟

BMS یا Building management system  مدیریت هوشمند ساختمان  به مجموعه سخت افزارها و نرم افزارهائی اطلاق میشود که به منظور مانیتورینگ و کنترل یکپارچه قسمتهای مهم و حیاتی درساختمان نصب میشوند.

وظیفه این مجموعه، پایش مداوم بخش های مختلف ساختمان و اعمال فرامین به آنها به نحویست که عملکرد اجزاء مختلف ساختمان متعادل با یکدیگر و درشرایط بهینه و با هدف کاهش مصارف ناخواسته و تخصیص منابع انرژی فقط به فضاهای در حین بهره برداری باشد.

BMS مییتواند در برگیرنده تمام سرویس های الکتریکی , مکانیکی , و حفاظتی ساختمان باشد. این سرویس ها شامل گرمایش، سرمایش، تهویه مطبوع، آسانسور، نیروگاه برق اضطراری، پله برقی، کنترل روشنایی، دوربین مدار بسته، اعلام و اطفای حریق، کنترل تردد و … هستند.

برخی از اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

• ایجاد محیطی مطلوب برای افراد حاضر در ساختمان
• استفاده بهینه از تجهیزات و افزایش عمر مفید آنها
• ارائه سیستم کنترلی با قابلیت برنامه ریزی زمانی عملکرد
• کاهش چشمگیر هزینه های مربوط به نگهداری و بهینه سازی و صرفه جویی در مصرف انرژی
• عدم نیاز به پیمانکار دائمی ساختمان
• امکان مانیتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل از طریق یک PC و یا اینترنت
• با توجه به یکپارچه سازی ساختمان ، تمام تجهیزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشی از عدم هماهنگی از بین می رود
• امکان گرفتن گزارش های آماری از تمامی تجهیزات و عملکرد آنها به منظور بهینه سازی مصرف و عملکرد

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. اجرای چنین سیستم جامعی در یک ساختمان واقعاً آن را به یک سازه امن و هوشمند تبدیل خواهد کرد.

تحقیقات نشان می دهد که به کارگیری BMS در بهترین حالت باعث کاهش 30 درصدی در مصرف انرژی ساختمانها می شود. اما استفاده از سیستمهای یکپارچه نسبت به سیستمهای مجزا 15 درصد قابلیت بالاتر ایجاد می کند.

استراتژی های مناسب سیستم BMS در کاهش مصرف انرژی

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

پروتکلهای هوشمند سازی بنا

سازندگان متعددی در دنیا در زمینه تولید سخت افزار و نرم افزار های BMS فعال هستند.

پروتکل های باز آزادی عمل کافی را برای سازندگان جهت ساخت یک دستگاه منفرد و مجزا گرفته تا راهکارهای جامع و فراگیر تمام نیاز های هوشمندسازی به ارمغان آورده است. قابلیت دیگر پروتکل های باز، امکان برقراری ارتباط هر جزء از سیستم با دیگر اجزا بدون نیاز به واسط سخت افزاری و نرم افزاری است. به طور کلی برای انجام یک پروژه بزرگ هوشمندسازی بر اساس پروتکل باز، می توان از چندین سازنده بدون نگرانی ناسازگاری اجزا خریداری کرد. این مساله باعث رقابتی کردن بازار و در نهایت کاهش هزینه های کلی پروژه های هوشمند سازی می شود.

در این ساختار ارتباط بین کنترلرها و نمایشگرها به سادگی بر روی Ethernet برقرار می گردد و با سرعت قابل توجهی می توان حجم اطلاعات زیادی را جابجا کرد.

جالب توجه است که چون ساختار ارتباطی تمامی سیستم بر اساس Ethernet است امکان برقراریارتباط از فاصله دور وجود دارد و دیگر نیازی به مراجعه فیزیکی به نقطه نصب سیستم جهت عیب یابی و یا تغییر در سیستم نیست.

از جهت نرم افزاری نیز سیستم ، امکانات عیب یابی قوی ای دارد که به سادگی می توان مقادیر لحظه ای تمامی متغیرها را نمایش و یا فرامین را به صورت دستی اعمال کند.

پس در یک جمع بندی می توان گفت این ساختار با بهره گیری از Ethernet نه تنها پروتکلهای دیگر مطرح در اتوماسیون ساختمان را نفی نمی کند بلکه به عنوان یک شاه راه اصلی ارتباط بین دستگاههای مختلف با پروتکل های متفاوت را برقرار می سازد وعلاوه بر آن امکانات IT را به کل سیستم می دهد تا طراحی ، نگهداری و راهبری سیستم ساده تر انجام گردد و نیازهای کاربران را به بهترین نحوه پوشش دهد .

از جهت پیاده سازی سیستم نیز این ساختار مزایای زیادی دارد می تواند تلفیقی از بخشهای مختلف اتوماسیون (روشنایی ، سرمایش و گرمایش ، کنترل تردد و …) را در یک سیستم جمع نماید به گونه ای که به سادگی قابلیت تبادل اطلاعات بین آنها وجود داشته باشد . طراحی سیستم بر طبق ساختار ذکر شده در هر ساختمان با توجه به نیازهای آن ساختمان قابل تعریف است. به عنوان مثال در ساختمانهایی که کاربری عمومی دارند مثل ساختمانهای اداره های دولتی و یا خصوصی و یا برجهای تجاری و اداری و یا حتی مدارس توجه اصلی به صرفه جویی در مصرف انرژی ( هم سیستم های سرمایش و گرمایش و هم تجهیزات روشنایی ) در درجه اول ، کنترل تردد و سیستم های امنیتی در درجه دوم و کنترل روشنایی و نوردهی فضاهای داخلی در درجه سوم است .در مورد هتل ها نیز بحث صرفه جویی در انرژی ، کنترل تردد و نورپردازی بسیار قابل توجه هستند.

در این ساختار تمامی این بخش ها در قالب یک سیستم یکپارچه ارائه می شود که هم کارایی بیشتری دارد و هم کاربری ساده تری خواهد داشت . به عنوان مثال در هتلها فضاهای داخلی را می توان به دو بخش فضاهای عمومی و فضاهای خصوصی تقسیم کرد که منظور از فضاهای عمومی ، فضای سبز ورودی ، لابی ، راه پله ها ، راهروها است . یکی از مشکلات نحوه نوردهی ، در فضاهای عمومی هتل است ، مثلا در راهروهای طبقات زمانی که کسی حضور ندارد منابع نور می تواند خاموش ویا در حداقل نوردهی باشند و یا اینکه نوردهی فضای سبز و لابی پس از نیمه شب می تواند در حالت کم نور باشد و در صورت تردد افراد به حالت تعریف شده قبلی باز گردد.

در مورد ساختمانها و برجهای مسکونی دیدگاه اتوماسیون ساختمان کاملا متفاوت از موارد فوق خواهد بود . در واقع می توان گفت که در این نوع ساختمانها بهینه سازی مصرف انرژی ، کنترل سیستم های سرمایش و گرمایش ، کنترل تردد و چگونگی نور پردازی و نور دهی در فضاهای مسکونی با توجه به معماری داخلی آن مطرح است . در این ساختمانها همیشه سیستمهای سرمایش و گرمایش و نحوه کارکرد مولدها از نگرانی مطرح مدیران مجتمع ها است. اما در این ساختار در یک نظام از پیش تعریف شده و با تولید حداقل انرژی سیستم کار خواهد کرد ، بدون اینکه سلایق شخصی افراد در تنظیمات نقشی داشته باشند. در نهایت می توان گفت ساختار جدید اتوماسیون ساختمان امکانات فزاینده ای را نسبت به ساختارهای قبلی در بر دارد.

معماری سیستم BMS

سیستم معمولاً در سه سطح دسته بندی می شود. در سطح ۱ وسائل و تجهیزات، حسگرها و اجزاء نهایی کنترل قرار می گیرند . سیستمهای E&M (ایستگاههای مهندسی و اپراتوری سیستم) در این بخش قرار دارند و 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 است و تمامی الگوریتمهای کنترلی و منطقی در این سطح انجام می شود.

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 حداقل شرایط زیر هستند:

• دارای محیط گرافیکی مناسب و ساده برای کاربر عادی
• دارای مجموعه (Library) از انواع راه حل ها و برنامه ها جهت آسانی طراحی و توسعه سیستم در آینده
• دارای امکانات PM (سرویس و نگهداری) جهت راهبری سیستم در آینده بدون نیاز به تهیه نرم افزار PM مجزا
• امکان تعریف طول و عرض جغرافیایی جهت تنظیم اتوماتیک شرایط طلوع و غروب خورشید و کنترل مصرف انرژی
• امکان تعریف لایه های امنیتی دسترس به برنامه توسط کاربران متفاوت
• امکان تعریف لایه های امنیتی برای کاربران زیر سیستم های متفاوت از قبیل Access ، HVAC ، Lighting و …
• امکان ذخیره سازی اطلاعات نرم افزار در بانکهای اطلاعاتی SQL قابل کنترل توسط Microsoft Windows
• امکان تهیه، تنظیم و مقایسه نمودارهای مختلف عملیاتی از جمله نمودار مصرف برق و … در بازه های مختلف زمانی (Trends)
• ارتباط ساده نرم افزار گرافیکی و I/O های سیستم
• امکان ذخیره سازی اطلاعات مربوط به خطاها و دیگر گزارشات تا مدتها قبل