سیستم مدیریت ساختمان هوشمند BMS چیست؟

BMS چیست؟

عبارت BAS(سامانه اتوماسیون ساختمان )یک عبارت عمومی است و گاهی اوقات با نام BMS (سامانه مدیریت ساختمان )نیز شناخته می شود .این عبارت معمولا به دامنه وسیعی از سامانه های کنترل ساختمان کامپیوتری شده اطلاق می شود.

پیشرفت BMS در مقایسه با فناوری

به روش سنتی ،کنترل ساختمان ها توسط تجهیزات مکانیکی و به کمک وسائل پنوماتیک و الکترومکانیکی صورت می پذیرفته است .با توجه به افزایش روز افزون فناوری DDCو استفاده از سامانه های مبتنی بر ریز پردازنده ،سامانه های اتوماسیون ساختمان جایگزین کنترل های سنتی گردیده اند .در بازار امروز ساختمان ،سامانه های سرویس دهنده بیشتری در ساختمان به صورت از پیش تعبیه شده هستند .نمونه هایی بازر آن ،چیلرها با صفحه مدیریت و کنترل و ترمینال های VAVبا اجزای کنترلی تعبیه شده است.

توضیح توسعه کلی BMS می تواند تکامل آن را از اوایل 1940 ارائه دهد .پیشرفت BMS را میتوان با مراحل و نسل های سامانه های اتوماسیون ساختمان زیر ،تعیین کرد .

• پنل کنترل و مانیتور متمرکز
• پنل کنترل متمرکز و مانیتور متمرکز و کامپیوتری شده
• BMS با پنل جمع آوری اطلاعات DGP بر اساس مینی کامپیوترها
• BMS مبتنی بر پردازنده ها با استفاده از شبکه LAN
• BMSباز، سازگار با اینترنت /اینترانت

1. مرحله قبل از اتوماسیون ساختمان : پنل کنترل و مانیتور مرکزی

این مرحله از آن جهت قبل از BMS نامیده می شود که سامانه ها هنوز به طور کامل درک نشده بودند .فناوری های مختلفی در این زمان به مرور معرفی شدند .در ابتدا،پنل کنترل و مدیریت متمرکز ،این امکان را به کاربران میداد که در یک محل مرکزی و بدون لزوم رفتن به محل حسگرها و سوئیچ ها که در ساختمان پراکنده بودند ،مقادیر حسگرها را بخوانند و سامانه ها را START یا STOP کنند .تعداد حسگرها یا سوئیچ ها در مقایسه با BMS پیشرفته که میتوانست هزاران یا صدها هزار نقطه ورودی و خروجی را شامل شود ،بسیار محدود بود.

متمرکز سازی به روش پنوماتیک با استفاده از sensor-transmitter های پنوماتیک ممکن میشد و فناوری recever-controller و کنترل از دور در این مرحله معرفی شد.

فناوری دیگری که معرفی شد تقویت سیگنال بود که یک سیگنال را قادر میکرد که قدرت آن در طول یک مسیر بین تجهیز و کنترل کننده آن ،ثابت باقی بماند .در نتیجه ،تعداد پنل های کنترلی محلی در یک ساختمان میتوانست به یک مرکز کاهش یابد .معرفی حسگرهای الکترونیک و لوپهای کنترلی ،منجر به ایجاد مراکز کنترلی سیم کشی شده گردید.

اما مشکلی که در مراحل اولیه استفاده از فناوری های الکترونیک ظاهر شد ،مقدار زیاد سیم کشی برای انتقال سیگنالهای الکترونیک و لذا هزینه بالای نصب بود .معرفی سامانه های مالتی پلکس الکترو شیمیایی در سالهای دهه 1960 ،تعداد سیم کشی ها را کاهش داد و باعث کاهش هزینه های نصب و نگهداری شد.

تعداد سیم ها از چند سیم به ازای هر مالتی پلکسر به چند ده سیم کاهش یافت .سامانه های  دیجیتال نمایش و ضبط اندازه ها نیز در پنل مرکزی وجود داشت.

2. نسل اول :پنل کنترل و مانیتورمتمرکزو کامپیوتری شده

در پی توسعه کامپیوترهای پیشرفته  در دهه 1940 در اواخر دهه 1960 اولین مرکز کنترل کامپیوتری شده اتوماسیون ساختمان به بازار عرضه شد .یک کامپیوتر از راه دور به مالتی پلکسرها و پنل های کنترلی متصل و در نتیجه ارتباط تجهیزات و حسگرها از طریق یک کابل هم محور یا یا دو رشته ای امکان پذیر میشد.

امکان آدرس دهی همه نقاط در سامانه ،اطلاعات مفید تری را در اختیار کاربران قرار میداد .این سامانه امکان برنامه ریزی زمان بندی شده تجهیزات کنترلی ،تنظیم خودکار خروجی های آنالوگ ،محدوده بالا و پایین برای هشدارها و گزارشات را فراهم می نمود.

سامانه های این نسل گران قیمت بوده و به راحتی قابل استفاده نبودند . به دلیل قیمت بالای سخت افزار ،دیسک ذخیره سازی بسیار محدود بود .برنامه ها به صورت دستی توسط یک نوارخوان بارگذاری میشدند و تغییر برنامه ها نیز بسیاز دشوار بود.

با توجه به این که کل سامانه بر اساس یک کامپیوترمرکزی کار میکرد و شامل سیم کشی های زیادی بود ،سامانه BMS در این مرحله ،قابلیت اطمینان پذیری کمی داشت . این نسل از BMS کامپیوتری شده ،کاربردهای کمی داشت و به سرعت نسل جدیدی از BMS ارتقا یافت.

3. نسل دوم :سامانه مبتنی بر مینی کامپیوترها و پنل های جمع آوری اطلاعات

استفاده از مینی کامپیوترها ،پردازنده های مرکزی و کنترلرهای برنامه پذیر منطقی plc در سامانه های اتوماسیون ساختمان ،در دهه 1970به طور چشم گیری افزایش یافت.

بسته های نرم افزاری نیز با هزینه اضافه در این سامانه ها قابل اضافه نمودن بود .بسته های نرم افزاری برای مدیریت انرژی از قبیل چرخه کار ،کنترل نیاز (دیماند)،راه اندازی و توقف بهینه ،تنظیم دمای بهینه ،کنترل مبتنی بر روز و شب و کنترل حرارت نیز ارائه گردید.

در دهه 1970 ،هزینه سخت افزار به شدت شروع به کاهش کرد .کامپیوترها نیز برای افراد غیر متخصص راحت تر مورد استفاده قرار گرفت . در سامانه های کامپیوتری مراحل قبلی ،سامانه ها کاربر پسندتر نیز شدند . برنامه ریزی سامانه ها و ایجاد پایگاه های داده نیز بسیار ساده تر شد.

استفاده از صفحه کلیدها و دیگر سخت افزارهای جدید برای کاربران ،واسط کاربری HMI  ساده ای برای کامپیوترها و سامانه های اتوماسیون ساختمان فراهم می نمود .اطلاعات جمع آوری شده توسط سامانه های اتوماسیون مبتنی بر کامپیوتر ،میتوانست بر روی کاغذ ،چاپ و یا روی صفحه نمایش ،نشان داده شود.

ارتباط بین کاربر و سامانه های مبتنی بر کامپیوتر به شکلی که امروزه رایج است ،بنیان نهاده شد.با این حال قیمت نرم افزارهایی تخصصی آن افزایش یافت .زیرا این نرم افزارها به سادگی قلبا سفارشی سازی نبودند .در اکثر موارد یک برنامه نویس آموزش دیده متخصص ،تنها کسی بود که میتوانست چنین کاری را انجام دهد.

پیشرفت مهم دیگر ،استفاده از (واحدهای جمع آوری اطلاعات) بود که این امکان را میداد که اطلاعات از حسگرها و سیگنالهای کنترلی متعدد جمع آوری و به ابزارهای متعدد فقط با چند سیم ارسال شود .این امر ،عملیات کابل کشی را به شدت کاهش و به سامانه های اتوماسیون ساختمان اجازه میداد تا تعداد زیادی نقاط کنترل و مانیتور (که در فعالیت های صنعتی مورد نیاز بود )داشته باشند.

4. نسل سوم :سامانه مبتنی بر ریز پردازنده ها با استفاده از شبکه

استفاده از ریز پردازنده ها و کامپیوترهای شخصی PC صنعت کنترل را دچار انقلاب کرده و باعث تولید نسل جدیدی از BMS گردید .قیمت پایین تر ریزپردازنده ها و تراشه ها ،دلیل اصلی توسعه فناوری  جدید در اتوماسیون و مدیریت ساختمان بود.

معرفی و پذیرش گسترده کنترل دیجیتال مستقیم توزیع شده بر اساس ریز پردازنده ها که توسط یک شبکه محلی LAN به هم متصل شده اند یک معماری معمول سامانه BMS در این مرحله است که هنوز هم وجود دارد ،استفاده از دیسک سخت برای نگهداری اطلاعات و بارگزاری نرم افزارهای کاربردی، استفاده و برنامه نویسی BMS را بسیار آسان می کرد.

یک سامانه BMS به طور طبیعی دارای یک بستر مانیتور و مدیریت مرکزی بود که مستقیما از راه دور و از طریق LAN  به ایستگاه های کنترل متصل می شد. قابلیت مهم BMS در این مرحله و مراحل بعدی ،استفاده از ایستگاه های کنترلی مستقل ولی مجتمع شده برای کنترل واحدهای مجزا بود.

این امر به BMS این امکان را میدهد که دارای هوشمندی مستقل ،توزیع شده و در عین حال تجمیع شده باشد.به عبارتی بیشتر تصمیم های کنترلی میتوانست به صورت محلی انجام شود و این امر موجب به افزایش زیادی در قابلیت اطمینان به BMS می گردید و در عین حال مدیریت،میتوانست به صورت یکپارچه انجام انجام پذیرد.

مهمترین مشکل BMS در این مرحله ،ناسازگاری پروتکل های ارتباطی ،فرمت پیغام ها و مدیریت اطلاعات بین سازندگان مختلف بود .چرا که افزایش ابعاد و عملکردهای مورد نیاز ،نیاز به تجمیع سامانه های ساخت تولید کنندگان مختلف داشت .پیروی نکردن از یک استاندارد عمومی ،دلیل اصلی این مسئله بود.

5. نسل چهارم : BMS آزاد سازگار با اینترنت و اینترانت

از دهه 1980 تلاش زیادی برای ایجاد ،توسعه و ترویج استانداردهایی به منظور رفع مشکل ناسازگاری سامانه های اتوماسیون ساختمان صورت گرفت .استفاده رایج از اینترنت نیز تاثیر به سزایی در استاندارد سازی فناوری های مورد استفاده در صنعت BMS داشت .در اواسط دهه 1990 ،استفاده و پذیرش عمومی پروتکل های باز و فناوری های استاندارد مورد استقبال عمومی قرار گرفت.

فناوری های ارتباطی و نرم افزارهای زیادی که توسط اینترنت و اینترانت و یا شبکه های کامپیوتری مورد استفاده قرار میگرفت ،مستقیما در صنعت BMS به کار گرفته شد .قابلیت اصلی سامانه BMS امروزی می تواند به این صورت جمع بندی گردد که استفادذه از پروتکل های ارتباطی آزاد و استاندارد به سامانه های BA  از تولید کنندگان مختلف این امکان را میدهد که بدون سختی یا مشکل زیاد ،با یکدیگر مجمع شوند.

استفاده از IP(پروتکل اینترنت )و فناوری های استاندارد اینترنت به BMS اجازه میدهد تا با شبکه ارتباطی خود شرکتها نیز به راحتی یکپارچه گردد.لذا شبکه شرکتها بستر واحدی برای همه اطلاعات ساختمانها فراهم میکند .تجمیع و مدیریت اطلاعات BMS می تواند به کمک زیر ساخت های اینترنت بدست آید.

BMS در واقع کاربرد کامپیوتر و فناوری IT در کنترل مدیریت ساختمان است .گرچه این فناوری ها از فناوری کامپیوتری ناشی شده بودند ،با این حال مرز مشخصی بین سامانه های اتوماسیون ساختمان ،سامانه های کامپیوتری و شبکه های کامپیوتری در سه مرحله قبل وجود داشت.

سیستم BMS معمول در نسل چهارم با شبکه های کامپیوتری و پروتکل های ارتباطی آنها و ابزارهای پردازش اطلاعات آنها سازگار است .دیگر،مرزی بین BMS و اینترنت وجود ندارد .سامانه ها میتوانند در مقیاس های بزرگ (از نظر تعداد سامانه و ابعاد آنها)با یکدیگر مجتمع شوند.

معماری ساختمان های هوشمند

گرچه سامانه های BMS از نظر ابعاد و پیکر بندی بسیار متفاوت اند در عمل، سامانه BMS و به خصوص سامانه های BMS با مقیاس بزرگ ممکن است شامل سطوح و لایه های شبکه بیشتری باشند .شبکه های کنترل در محل ،معمولا ایستگاه های کنترل مستقر در محل را به هم متصل می کنند .ایستگاه های کنترل نیز از طریق حسگرها ،شناساگرها ،و تجهیزات محرک ،با سامانه های سرویس دهنده ساختمان در ارتباط اند.

ایستگاه های کنترل شبکه نیز به منظور تجمیع شبکه نیز به منظور تجمیع شبکه های کنترل در فیلد به شبکه های سطوح بالاتر (مدیریت)به عنوان مبدل یا مسیریاب عمل می کنند .اینها معمولا فضای حافظه و قدرت پردازش بالاتری دارند. ایستگاه های کنترل شبکه ممکن است ورودی و خروجی هایی برای ارتباط مستقیم با سامانه های سرویس دهنده های ساختمان داشته باشند یا نداشته باشند .شبکه های کنترل فیلد معمولا سرعت ارتباط پایین تری دارند.

شبکه سطح مدیریت ،شامل کامپیوترها و ایستگاه ای کنترل شبکه است. تجهیزات در این سطح بر اساس اترنت  که امروزه سرعت های بالا ارائه میدهد با هم در ارتباط اند .ایستگاه های کامپیوتر که در این سطح به سامانه متصل میشوند ،مدیریت مرکزی و ذخیره سازی اطلاعات و همچنین بستر و واسطی برای کاربران را فراهم می کنند.

یک پیکر بندی نمونه و اجرای عملیاتی یک ایستگاه کنترل فیلد را نمایش میدهد .یک ایستگاه کنترل فیلد معمولا دارای یک اتصال برق ، یک یا چند اتصال شبکه ،پورت ارتباطی برای برنامه نویسی (مانند اتصال سریال و یا پورت USB) ، اتصالات ورودی و خروجی و باطری پشتیبان می باشد.

بستر و محیط برنامه نویسی

در مراحل اولیه ، برنامه کنترل کننده های دیجیتال معمولا توسط تجهیزات برنامه نویسی خاص،تهیه و سپس به ROM  ها یا EPROM ها تغذیه میشد .سپس ROM  ها یا EPROM ها برای اجرای عمل مورد نظر ، وارد کنترلرها میشدند. ایستگاه های کنترل پیشرفته ،معمولا توسط ابزارهای نرم افزاری کارپسند و بدون نیاز به تجهیزات خاص ،برنامه نویسی می شوند.

نرم افزار برنامه نویس ی می تواند بر روی کامپیوتر مرکزی نصب گردیده و از آنجا برنامه نویسان میتوانند ایستگاه های کنترل را پیکربندی و برنامه نویسی کرده و از طریق شبکه ، نرم افزار کنترلی را به ایستگاه های کنتری بارگزاری کنند .بعضی از ابزارهای برنامه نویسی که در کامپیوتر مرکزی استفاده می شوند بسته های نرم افزاری جداگانه اند و بخشی با نرم افزار مانیتور و کنترل ترکیب شده اند.

با توجه به این که دستگاه های کنترل که بخشهای مختلف یک سامانه یا شبکه BA را تشکیل می دهند ،ممکن است برای تولید کنندگان مختلفی باشند،استفاده مشترک از یک نرم افزار بر روی کامپیوتر مرکزی مشکل می باشد .لذا ایستگاه های کنترلی عمدتا با ابزارهای برنامه نویسیکه معمولا بر روی کامپیوترهای شخصی یا نوت بوک ها قابل اجرا هستند، ارائه میشوند.

برنامه نویسی یک ایستگاه کنترلی معمولا شامل دودسته از فعالیت ها می شود :پیکربندی ایستگاه کنترلی و تهیه و بارگزاری برنامه کاربردی به ایستگاه کنترلی. فعالیت های معمول مربوط به پیکر بندی عبارتند از: تعریف یک کامپیوتر که به عنوان سرور عمل میکند ، تعریف کنتلرها و تعریف نقاط کنترلی و بارگزاری پایگاه داده مربوط به پیکر بندی  ها به سرور.

محیط برنامه نویسی ارائه شده توسط ابزارهای برنامه نویسی و فروشندگان مختلف که ممکن است بسیار متفاوت باشند را میتوان به سه دسته ذیل تقسیم کرد:

• گرافیکی /نمادی
• الگویی یا جدولی
• برنامه نویسی متنی به زبان های سطح بالا

در همه موارد ،ابزار برنامه نویسی بایستی امکان تبدیل برنامه های نوشته شده توسط برنامه نویسان را به زبان ماشین که ریزپردازنده ها میتوانند اجرا کنند و همچنین امکان بارگزاری آنها به ایستگاه های کنترلی را فراهم میکند.

در یک محیط معمول برنامه نویسی به روش گرافیکی ،یک واسط کاربری برنامه نویسی گرافیکی با جعبه هایی که نشان دهنده رویه های معمول مورد استفاده برای انجام محاسبات تعیین شده مانند PID،دیفرانسیل و غیره است ،وجود دارد .برنامه های کنترلی به راحتی با انتخاب جعبه عملیات مناسب و اتصال صحیح آن بر اساس منطق کنترلی ،ایجاد میشوند.

برنامه کنترلی به راحتی با اتصال ورودی ها به ابزار های اندازه گیری و اتصال تصمیمات کنترلی به خروجی در واسط کاربری برنامه نویسی ایجاد می شود .برنامه نویسی ایستگاه های کنترلی در این محیط نیاز به آموزش خاصی برای زبان های برنامه نویسی ندارد .این محیط ،انعطاف پذیری خوبی را برای برنامه برنامه نویسی منطق های کنترلی پیچیده در اختیار میگذارد.گرچه برای ساخت برنامه های کنترلی پیچیده و پیشرفته ،خیلی کارآمد نخواهد بود.

برای مواردی که ایستگاه های کنترلی مختص عملیات کنترلی مشخص و یا کنترل سرویس های مشخص از ساختمان باشند که منطق کنترلی بتوانند به صورت فرم های معین و با تعریف پارامترهای مشخص تعریف شود روشهای ساده تر مانند ابزارهای الگویی یا جدولی برنامه نویسی میتوانند مورد استفاده قرار بگیرند.

کنترل روشنایی ، کنترل امنیت و سامانه های تشخیص حریق ،مثال هایی از سامانه های کنترلی هستند که برنامه نویسی به این روش برای آنها مناسب است .آزادی برنامه نویسی در این محیط محدودتر می باشد.

ابزار دیگر برنامه نویسی استفاده از زبان های برنامه نویسی متنی سطح بالا می باشد.این زبانها میتوانند کاملا مشابه و یا مانند زبان های معمول برنامه نویسی مانند BMSIC،C یا FORTRAN باشند البته به منظور تطبیق بیشتر با کاربردهای برنامه نویسی کنترلی ،ممکن است قوانین اضافه ای نیز برای آنها تعریف شود.

برنامه نویسی در این محیط ،آزادی و انعطاف پذیری زیادی به برنامه نویسان آموزش دیده میدهد.مزیت برنامه نویسی به این روش زمانی آشکار می شود که منطق کنترلی بسیار پیچیده باشد .البته قبل از استفاده از ابزار برنامه نویسی در این روش ،برنامه نویسان نیاز به آموزش بیشتری دارند .

بستر واسط های مدیریت و مانیتورینگ

اکثر سامانه های BA پیشرفته ،واسط کاربری و یا واسط انسان و ماشین (HMI) کاملا ساده و قدرتمند برای راه اندازی شبکه BMS راه اندازی پایگاه داده،راه اندازی کنترلرها و همچنین مانیتورینگ و مدیریت سامانه را در اختیار قرار میدهند.بعضی از این سامانه ها بستر یکسانی برای پیکر بندی و مانیتورینگ استفاده می کنند و برخی دیگر ، پیکر بندی و مانیتورینگ را بر روی بسترهای مختلفی قرار میدهند.

امروزه توسعه دهندگان زیادی تمایل به استفاده از دو بستر مجزا دارند زیرا بسترهای مانیتورینگ و مدیریت بایستی زیر سامانه های مختلف BMS از سازندگان مختلف و با استانداردهای مختلف را مدیریت کنند .فرایندهای ساختمان با مشاهده و گزارش آلارم ها ،جزئیات نقاط و گروه ها و با استفاده از نمایشگرها کنترل می شود.انواع نمایش های معمول عبارتند از:

• Detail:اطلاعات ریز در مورد یک نقطه خاص را نمایش میدهد .این اطلاعات می تواند شامل مقدار کنونی ،تاریخچه یا غیره باشد.
• Trend: (روند)تغییرات مقادی بر حسب زمان را برای یک یا چند متغیر به صورت گرافیکی نمایش میدهد.این روند ها میتوانند به روشهای مختلف ازقبیل منحنی ها ،گراف ها ،و یا نمودار های میله ای نمایش داده شوند.
• Group: (گروه)انواع گوناگونی از اطلاعات در مورد نقاط مرتبط را در یک صفحه نمایش میدهد.
• Summary: (چکیده)اطلاعات مانند آلارم ها و رویدادها را به صورت لیست نمایش میدهد.شما میتوانید برای مشاهده جزئیات بیشتر آیتم در لیست ، بر روی آن کلیک کنید.
• Status: (وضعیت) اطلاعات جزئی وضعیت تجهیزات سامانه مانند کنترلرها و پرینترها را نمایش میدهد.

عملکردهای مدیریت ساختمان

یک سامانه اتوماسیون ساختمان ، ابزار و یا بستر پیشرفته ایست که توانایی های افراد مسئول بهره برداری ساختمان را افزایش و بهبود میدهد.برای درک بهتر اثرات بالقوه یک BMS مشاهده نیازهای مربوط به بهره برداری  و مدیریت ساختمان که مرتبط با BMS است ،مفید خواهد بود .عملکردهای سامانه های اتوماسیون ساختمان عبارتنداز:

• نصب ،مدیریت و کنترل
• عملیات مربوط به مدیریت انرژی
• وظایف مرتبط با مدیریت ریسک
• عملیات مربوط به پردازش اطلاعات
• مانیتورینگ کارایی و عیب یابی آن
• مدیریت نگهداشت

عملیات نصب ،مدیریت و کنترل

یکی از عبارات پرکاربرد در زمینه کنترل کامپیوتری ،کنترل دیجیتال مستقیم است .چرا این مفهوم قدرت زیادی در اختیار سامانه اتوماسیون قرار میدهد.پذیرش روزافزون DCC نقش مهمی در اتوماسیون ساختمان ایفا کرده و هر روز این نقش پررنگ تر می شود.

وظایف کنترلی BMS می تواند به دو دسته تقسیم شود:کنترل محلی و کنترل نظارتی (و یا مدیریت انرژی).کنترل های محلی بخش پایه اتوماسیون و کنترل محسوب میشوند که باعث میشوند که سرویس های ساختمان به درستی عمل کرده و خدمات دقیق ارائه دهند .کنترل های محلی را میتوان به دو گروه تقسیم کرد کنترل ترتیبی و کنترل فرایندی.

کنترل ترتیبی عبارت است از :تعریف ترتیب و شرایط روشن شدن یا خاموش شدن تجهیزات .نمونه های کنترل ترتیبی در سرویس های ساختمان عبارتند از:کنترل ترتیبی چیلرها ،کنترل ترتیبی پمپ ها و فن ها و روشن و خاموش شدن لامپ ها.

کنترل فرایندی برای تنظیم متغیرهای کنترلی با استفاده از اندازه گیری وضعیت ها و اندازه گیری متغیرها به منظور دستیابی به اهداف تعریف شده فرایند استفاده میشوند .نمونه های کنترل فرایندی در ساختمانها عبارتند از:کنترل دما ،کنترل میزان جریان هوا وآب و کنترل فشار استاتیک .کنترل PID

رایج ترین روش کنترل مبتنی بر بازخورد در کنترل فرایندهای ساختمان است .کنترل با روشن و خاموش کردن ،کنترل پله ای و کنترل ماژولار روشهای کارآمدی در کنترل فرایندها و حلقه های کنترلی در عملکرد ساختمان هستند.

مدیریت انرژی (کنترل نظارتی )

برای اکثر پروژه های نصب BMS صرفه جویی انرژی ناشی از مدیریت بهتر انرژی،توجیه اقتصادی برای خریداری سامانه BMS محسوب می شود.روشهایی که ساختمان هوشمند باعث صرفه جویی انرژی می شود را میتوان به طور عمده به دو دسته تقسیم کرد.

اولا صرفه جویی ناشی از روشن و خاموش کردن تجهیزات بر اساس زمان بندی صحیح و بهینه ،ثانیا صرفه جویی ناشی  از نگهداری ساختمان در شرایط کارامد از نظر انرژی با تنظیم نقاط از پیش تعریف شده برای کنترل های محلی با در نظر گرفتن نقاط و سطوح بهینه.

هیچ ابزاری برای صرفه جویی انرژی بهتر از روشن و خاموش کردن به موقع تجهیزات وجود ندارد .البته شما نمیتوانید تجهیزاتی که دائما مورد نیازند را خاموش کنید لذا باید تجهیزات را به گونه ای خاموش کنیم که هیچ تاثیر منفی بر کیفیت سرویس ها و یا محیط داخلی نداشته باشد.

دو رویه برای روشن و خاموش کردن تجهیزات به منظور بهینه سازی مصرف انرژی وجود دارد که عبارتند از :روشن و خاموش کردن برنامه ریزی شده و بهینه شده.در روش خاموش کردن برنامه ریزی شده تجهیزات تهویه مطبوع ،روشنایی و غیره بر اساس ترکیبی از ساعت و تقویم ،روشن یا خاموش میشوند.

در روش خاموش و روشن بهینه شده سامانه BMS شرایط موجود را ارزیابی و برای چند ساعت بعد پیش بینی میکند و بر این اساس تصمیم میگیرد که چه زمانی سامانه ها روشن یا خاموش شوند که شرایط محیطی مطلوب در زمان فعالیت افراد در ساختمان با حداقل مصرف انرژی فراهم شود.

تنظیمات کنترلی کنترلرهای محلی با در نظر گرفتن معیارهای کارآمدی بهینه خواهد بود .کنترل نظارتی که معمولا کنترل بهینه نامیده می شود ،به عنوان حداقل یا حداکثر کردن یک تابع حقیقی است با انتخاب متغیرها در محدوده مجاز. به عنوان مثال در کنترل سامانه تهویه مطبوع.

هدف کنترل نظارتی پیدا کردن حداقل ورودی انرژی یا هزینه بهره برداری است به منظور فراهم کردن آسایش داخلی و محیط سالم با در نظر گرفتن شرایط دائما در حال تغییر داخلی و خارجی .در مقایسه با کنترل محلی ،کنترل نظارتی امکان در نظر گرفتن مشخصات عمومی سامانه ها و تراکنش های بین آنها و متغیرهایشان را فراهم میکند.

مدیریت خطر

همانطور که یک سامانه BMS می تواند شرایط دمایی و رطوبتی را تشخیص دهد ،همچنین می تواند برای شناسایی وجود حریق و یا دود نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

استفاده از سامانه ایمنی حریق به صورت تجمیع شده با BMS در مقایسه با دو سامانه مستقل ،درجه بسیار بالاتری از ایمنی افراد را ایجاد میکند ،سامانه BMS می تواند به صورت خودکار درهای حریق را ببندد،بعضی از دمپرهای هوا را بسته و برخی را باز کند ،بعضی از فن ها را روشن و بعضی را خاموش میکند و فشار هوای بخشی از ساختمان را به نسبت بخش دیگر بالا میبرد.

این موارد میتونه به جلوگیری از انتشار حریق و از آن مهمتر کاهش انتشار دود کمک کند .با کمک سامانه امنیتی تجمیع شده در BMS همچنین سطوح بالاتری از امنیت و کاهش خطر در دسترس خواهد بود .تشخیص ورود غیر مجاز یک نفر معمولا به وسیله حسگرهای روی درها و پنجره ها امکان پذیر می شود.

بر اساس اطلاعات گزارش شده به کامپیوتر مرکزی ،مامورین حراست نه تنها از ورود غیر مجاز بلکه از محل آن نیز مطلع میشوند .کنترل دسترسی از مانیتورینگ امنیتی متفاوت است و در واقع تعیین میکند که چه افرادی میتوانند به چه بخشهایی از ساختمان دسترسی داشته باشند.

پردازش اطلاعات

انجام محاسبات اقتصادی مربوط به یک سامانه BMS برزگ ،نه تنها خواسته ساده ای نیست بلکه اساسا دقیق نخواهد بود .اطلاعات دقیق مورد نیاز برای ارزیابی اقتصادی عبارتند از هزینه اجرای BMS و فواید ناشی از آن.

احتمالا محاسبه هزینه اولیه ساختمان هوشمند می تواند بسیار راحت تر از محاسبه صرفه جویی های انرژی و بهبود های دیگر ناشی از اجرای ساختمان هوشمند باشد .گرچه محاسبه صرفه جویی های ناشی از BMS بسیار مشکل است ،اما سامانه های قدرتمند ،جداول و گراف های نمایش انرژی ارائه می کنند که تخمین آن را ساده تر میکند.

مهندسین میتوانند با استفاده از هوشمند سازی ساختمان  ،هزینه های مصرفی انرژی را محاسبه و با توجه به شرایط ساختمان ،ممیزی انرژی را انجام دهند ویا کارایی سامانه را با نرم افزارهای شبیه سازی کامپیوتری بررسی کنند. به کمک BMS ،یک گزارش مالی با تلاش بسیار کمتری ایجاد می شود.

شناسایی خطا ،مدیریت نگهداشت و راه اندازی خودکار

در پی ایجاد قابلیت های پردازش اطلاعات ،فناوری های تشخیص و شناسایی خطا FDD)) زمان بندی هوشمند نگهداشت و ابزار های راه اندازی خودکار ،به وجود آمده اند .نگهاشت کارآمد ،یکی از وظایف مهم سامانه های اتوماسیون پیشرفته است.

این امر می تواند عمر تجهیزات را طولانی تر کند. فعلا بودن آنها را بهبود دهد ،ت جهیزات را در وضعیت مناسب نگاه دارد ، کارایی تجهیزات را به حداکثر برساند و در نتیجه هزینه استفاده از تجهیزات را کاهش دهد.

نگهداشت صحیح به خصوص برای ساختمان های هوشمند بسیار مهم است .چرا که این ساختمان ها تجهیزات پیچیده زیادی دارند که اکثر آنها رابطه مستقیم با کیفیت سرویس ها دارند و نقش مهمی در دوره عمر ساختمان ایفا می کنند.

نگهداشت هوشمندانه بر اساس اطلاعات بدست آمده از مانیتورینگ که وضعیت تجهیزات را گزارش میکند تهیه و پیشنهاد می شود ،نگهداشت معمولی و سنتی ،بر اساس زمان بندی انجام میشده است که ممکن است برای همه شرایط مناسب نباشد.نگهداشت که بر اساس اطلاعات به دست آمده هدایت می شود ،زمانی انجام می شود که مورد نیاز است .لذا در مصرف نیروی انسانی صرفه جویی می شود و احتمال خطر نیز کاهش میابد .

فناوری FFD را میتوان به صورت انلاین و یا افلاین به کار برد .روند آفلاین ،بر اساس داده های مانیتورینگ ضبط شده عمل میکند.فناوری آنلاین پیشرفته تر بوده و قادر به تشخیص و تحلیل خطاها در زمانی است که سامانه در حال فعالیت است.

گزارش ها نیز به طور همزمان در حال ایجاد اند .راه اندازی خودکار ،مرحله پیشرفته تر از فناوری FDD  است.با به کارگیری این فناوری ،نه تنها تشخیص آنی خطاها بلکه اعلام نتایج تحلیل ها به منظور کنترل بهتر و یا بازیابی اطلاعات و تحمل خطاها نیز امکان پذیر میگردد.

مدیریت تجهیزات

همانطور که قبلا اشاره شد ،مدیریت تجهیزات می تواند تعاریف گسترده ای داشته باشد.متخصصین مدیریت تجهیزات FM)) معمولا تقریبا تمام عملکردهای BMS را بخشی از مدیریت تجهیزات میدانند. بی ام اس ها سامانه هایی هستند که برای دستیابی به مدیریت تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرند.

ساختمان هوشمند برای تعریف نیازمندی ها ،توجیه سرمایه گذاری ها و سود دهی به مدیریت تجهیزات نیاز دارند .از این نقطه نظر ،پایه مدیریت تجهیزات ،اطمینان از این موضوع است که تمام تجهیزات مربوط به سرویس ها به درستی عمل می کنند .اما از دیدگاه مهندسین سرویس های ساختمان ،مدیریت و تجهیزات به استفاده از فضاها و تجهیزات از دیدگاه کارآمدی اقتصادی مربوط می شود.

مدیریت تجهیزات در ساختمان های هوشمند به عنوان سامانه های اتوماسیون معنی می شود بنابراین ،مدیریت تجهیزات ساختمان هوشمند ،نیازمند ترکیبی است از BMS تجمیع شده و سامانه مدیریت اطلاعات سنتی .صاحبان و مدیران ساختمانها به حجم زیادی از انواع گوناگون اطلاعات برای مدیریت کیفیت و کارایی نیاز دارند.

معمولا این اطلاعات از قبیل اطلاعات مدیریت تاسیسات ساختمان ،انرژی نگهداشت ،فضاها،ساکنین و مطلوبیت محیطی،بر روی ایستگاه های کامپیوتری و کنترلی مختلف ،ضبط و نگهداری میشوند .در مورد سامانه سنتی مدیریت اطلاعات ،تا به حال در عمل ،سامانه های مختلف مدیریت تجهیزات و اماکن(ابزارهای نرم افزاری) مانند Net fasilities ، CAFM Tools و ARCHIBUS/FM در این حوزه استفاده شده اند .

ابزارهای این دسته معمولا بسترهای مدیریت اطلاعات ،معمولا مبتنی بر وب و ارائه دهنده مدیریت فضاها ،مدیریت جابه جایی ها و دیگر نیازمندی های FM  هستند .اینها ،بسترهای لازم برای هماهنگی و همکاری مدیران تجهیزات و اماکن ،کارکنان نگهداشت ،فروشندگان ،ساکنان ،تامین کنندگان و غیره را فراهم می کنند.

در عمل ،اکثر سامانه های مدیریت تجهیزات ،هنوز ،فقط سامانه های مدیریت اطلاعات هستند .آنها نمی توانند اطلاعات را از سامانه های تجمیع شده مدیریت نگهداشت مبتنی بر کامپیوتر آینده ،بایستی ابزارهای ابزارهای کارآمدتر و راحت تر مدیریت را ارائه و از مزایای سامانه های تجمیع شده اتوماسیون ساختمان در ساختمان های هوشمند ،حداکثر استفاده را ببرند.

سرویس های ساختمان هوشمند

سرویس های ساختمان عبارتند از سامانه های HVAC ، سامانه های الکتریکی،سامانه های روشنایی،سامانه های حریق ،سامانه های امنیتی و سامانه های آسانسور .در ساختمان های صنعتی ،ممکن است هوای فشرده ،سامانه های بخار و آب داغ نیز برای فرایند های تولید مورد نیاز باشد.یک BMS  می تواند برای نمایش ،کنترل و مدیریت همه یا فقط بخشی از این سرویس ها استفاده شود.

دلایل و اهداف زیادی برای سرمایه گزاری در این سامانه وجود دارد این اهداف ممکن است بر اساس استفاده ساختمان و نحوه مدیریت آن و همچنین رابطه بین ارزش محصول نهایی و هزینه نگهداری ساختمان متفاوت باشد .همچنین ممکن است وابسته به سطح پیچیدگی سرویس های ساختمان و ارزش آنها باشد.

مزایای سیستم های BMS

• افزایش قابلیت اطمینان به تاسیسات و سرویس ها

هدف بهره برداری و نگهداری سامانه ،اطمینان از این موضوع است که تاسیسات به درستی و بدون از کار افتادن به منظور عملکرد کارآمد ،کار می کنند .خرابی اجزا،باعث تعمیر و تعویض می شود که معمولا گران قیمت تر از هزینه لازم برای نگهداشت دوره ای  می باشد .به علاوه ،از کار افتادن یک تجهیز ،سرویس مربوط به آن را دچار اختلال کرده و باعث ناراحتی ساکنان و یا هزینه زیاد برای مالک خواهد شد.

سامانه BMS  می تواند با نمایش مداوم سامانه و فراهم آوردن نگهداری پیشگیرانه ،نقش مهمی در تضمین عملکرد ایفا کند .نمونه بارز آن،هشدار در زمان پایان مهلت استفاده از یک تجهیز یا در زمان کم شدن سطح کارایی آن تا یک مقدار خاص است .

• کاهش هزینه های بهره برداری

یکی از مهمترین هزینه های بهره برداری از یک ساختمان ،هزینه انرژی مورد نیاز برای گرمایش،سرمایش،تهویه مطبوع و روشنایی فضا  است .عملکرد اصلی BMS کاهش هزینه های مربوط به انرژی تا حد ممکن است .نمونه معمول آن روشن و خاموش کردن از پیش برنامه ریزی شده ،استفاده ترتیبی از تجهیزات،نقاط از پیش تنظیم شده و بهینه سازی چیلرهاست.

با توجه به افزایش حق الزحمه ها و پیچیدگی سامانه های پیشرفته ساختمان ،امروزه هزینه مربوط به پرسنل نگهداری ساختمان و سرویس ها ،بخش قابل توجهی از هزینه های نگهداری را تشکیل می دهد .نقش BMS در کاهش نیاز به نیروی انسانی می تواند اثر مهمی بر هزینه های سالیانه استفاده از یک ساختمان داشته باشد .

همه انواع ساختمان ها می توانند خواهان نوعی از سامانه های صرفه جویی انرژی باشد .بهتر است این سامانه یک سامانه مدیریت و کنترل انرژی (EMCS)یا سامانه مدیریت انرژی ساختمان ((BEMSباشد تا یک BMS یا BAS.لذا EMCS یا BEMS می توانند به عنوان سامانه های نمایش و کنترل سرویس های ساختمان در نظر گرفته شوند که نقش مهمی در مصرف انرژی ساختمان ها دارند.

• مدیریت ساختمان

سامانه (BMS)،کارآمد ترین ابزار مدیریت ساختمان یعنی نظارت بر شرایط و سرویس ها و نگهداری آنها به طور دائمی در سطح لازم و همچنین امکان عکس العمل سریع و کارآمد  به تغییرات در الگوی عملکرد و کاربری فضاها را در اختیار کارکنان و ساکنان قرار می دهد.جزئیات عملکردهای مدیریت ساختمان ،در بخش 3-4 تشریح می شوند.

• بهبود بهره وری کارمندان

یک سامانه BMS همچنین می تواند مزایای کمتر ملموس تر و در نتیجه برای اندازه گیری سخت تر شامل کارایی  بیشتر پرسنل به دلیل شرایط بهبود یافته محیطی را نیز ارائه کند .روحیه بهتر و رضایت شغلی پرسنل نگهداشت که می توانند وقت بیشتری در جلوگیری از بروز مشکلات صرف کنند تا مقابله با مشکلات ،می تواند یکی از این فواید ناملموس باشد .

• حفاظت از افراد و تجهیزات

سامانه BMS در ذات ،یک شبکه ارتباطی است که در سراسر ساختمان یا مجموعه ساختمان ها گسترده می شود .همین سامانه ارتباطی می تواند برای ارسال هشدارها به کاربران یا نیروهای امنیتی در زمان وقوع یک آتش سوزی ،انتشار دود ،ورود غیر مجاز و هرآنچه که ممکن است به تجهیزات آسیب برساند مورد استفاده قرار گیرد .

به علاوه BMS  همچنین می تواند در جهت اقدامات امنیتی دیگری نیز مورد استفاده قرار گیرد .به عنوان مثال می تواند دسترسی به خودش را با ارائه امکان تعریف سطوح دسترسی به افراد مختلف ،کنترل کند .سامانه BMS می تواند با استفاده از دسترسی با کارت و یا با کنترل و نظارت بخش های مشخصی از ساختمان و یا مدیریت دفعات گردش افراد نیروهای حراست بر اساس برنامه زمان بندی از پیش تعیین شده ،به نیروهای حراست در مقابل ورود غیر مجاز به ساختمان کمک کند.