سیستم مدیریت ساختمان (BMS): مهم‌ترین مزایای استفاده از سیستم BMS

سیستم مدیریت ساختمان (BMS): مهم‌ترین مزایای استفاده از سیستم BMS

گسترش روزافزون فن‌آوری در صنعت ساختمان با ساخت بناهای عظیم همراه بوده؛ ساختمان‌هایی که تمام مقاصد بشر را دربرمی‌گیرند و دسترسی به تمامی امکانات مورد نیاز مالکان و ساکنان را در کمترین زمان و از نزدیکترین مکان، امکان‌پذیر می‌سازند. در چنین ساختمان‌های عظیمی، تامین ملزومات زندگی و قابلیت سازگاری با محیط بیرونی از جمله کنترل مصرف انرژی، از طریق روش‌های سنتی امکان‌پذیر نیست. به همین خاطر به موازات گسترش تکنولوژی، فن‌آوری جدیدی به نام سیستم مدیریت هوشمند ساختمان نیز معرفی شده است. سیستم مدیریت ساختمان یا Building Management system (که به طور اختصار به آن BMS گفته می‌شود)، شبکه‌های کنترل‌کننده‌ی مبتنی بر ریزپردازنده‌های هوشمند هستند که برای نظارت، بررسی و کنترل سیستم فنی یک ساختمان مانند تهویه‌ی هوا، روشنایی و هیدرولیک نصب می‌شوند. این سیستم‌ها به طور خاص، عملکرد تک تک تجهیزات ساختمانی را به هم پیوند می‌دهند تا همه‌ی آنها به عنوان یک سیستم یکپارچه عمل کنند.

در حال حاضر سیستم‌های BMS در هر ساختمان یا مکانی با در دسترس بودن ادغام مستقیم سیستم‌های دیگر ساختمان مانند سیستم امنیت، کنترل دسترسی، دوربین‌های مداربسته، سیستم اعلام حریق، آسانسور و سایر سیستم‌های ایمنی نصب می‌شود. قیمت سیستم BMS بنابر بزرگی و پیچیدگی پروژه، بسیار متغیر است. سیستم‌های BMS نسل فعلی، مبتنی بر پروتکل‌های ارتباطی هستند و از طریق وب قادر به ادغام سیستم‌ها از سیستم‌های مختلف و دسترسی از هر جای جهان هستند. سیستم BMS برای مدیریت تقاضای انرژی به روشی مقرون به صرفه است و نصب آن برای کلیه‌ی ساختمان‌های جدید، مهم و حیاتی است. این سیستم به صاحبان و مالکان ساختمان‌ها اجازه می‌دهد تا هزینه‌ی انرژی خود را کاهش دهند و راحتی مطلوبی را برای کاربران، مستاجران و ساکنان یک ساختمان فراهم کنند. ما در این مطلب در وب سایت مرکز هوشمند سازی آرات سعی می‌کنیم تمام ابعاد و زوایای سیستم مدیریت ساختمان BMS را توضیح دهیم.

سیستم مدیریت ساختمان (BMS): مهم‌ترین مزایای استفاده از سیستم BMS

کاهش مصرف انرژی از اهداف سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (BMS)

در اکثر کشورهای جهان مصرف انرژی در ساختمان‌ها حدود 40% از مصرف کل انرژی را به خود اختصاص می‌دهد. این رقم در کشور ما ایران  در بخش ساختمان‌های خانگی، تجاری و عمومی حدود 36% است که از این مقدار 86% مربوط به سوخت‌های فسیلی و 12% مربوط به مصرف برق می‌شود. بعلاوه آمار نشان می‌دهد سیستم‌های تاسیسات مکانیکی و الکتریکی بیشترین مصرف‌کنندگان انرژی هستند. به همین خاطر توجه به مصرف انرژی در سیستم‌های سرمایشی، گرمایشی، تهویه مطبوع و روشنایی ساختمان می‌تواند تاثیر زیادی بر بهینه‌سازی مصرف انرژی داشته باشد. در خصوص کاهش مصرف انرژی دو نکته مطرح است:

  1. راهکارهایی مانند استفاده از عایق‌های حرارتی، جهت‌گیری پنجره‌ها، استفاده از پنجره‌های دوجداره و غیره صرفا برای جلوگیری از اتلاف انرژی هستند و بر مبنای مدیریت انرژی پایه‌گذاری نشده‌اند. 
  2. سیستم‌های مدیریتی سنتی به خاطر استفاده از نیروی انسانی با ضریب خطای بالا، فراموشی و عدم اعمال فاکتورهای مختلف همراه هستند که به تبع باعث افزایش هزینه‌ها می‌شوند. 

در نتیجه استفاده از سیستم مدیریت هوشمند ساختمان می‌تواند به مدیریت جامع بر میزان و نحوه‌ی مصرف انرژی منجر شود. استفاده از سیستم BMS با کاهش هزینه‌های جاری ساختمان از جمله هزینه‌های مربوط به انرژی، نگهداری و تعمیرات همراه است. این کاهش هزینه‌ها می‌تواند باعث جبران هزینه‌های طراحی و اجرای سیستم مورد نظر نیز شود. سیستم BMS به دلیل انعطاف‌پذیری بالای شبکه‌های زیرساخت و زیرسیستم‌های خود، به راحتی با نیازها و کارایی‌های مختلف منطبق می‌شود و امکان اعمال تغییرات در شیوه‌ی عملکرد، برنامه‌ریزی و مدیریت را نیز فراهم می‌کند. به همین خاطر انتخاب یک سیستم BMS مناسب یکی از روش‌های سرمایه‌گذاری برای افزایش بهره‌وری و در عین حال صرفه‌جویی در مصرف انرژی و افزایش ایمنی و رفاه ساکنان خواهد بود. 

ساختمان هوشمند چیست؟

اولین تعاریف در خصوص ساختمان هوشمند در اوایل دهه‌ی 80 میلادی مطرح شدند و سپس به مرور زمان با گسترش و رشد روزافزون تکنولوژی و تغییر نیازهای زیست محیطی، این تعریف تغییر پیدا کرد. به طور کلی می‌توان گفت ساختمان هوشمند ساختمانی است که عملکرد آن به صورت خودکار کنترل می‌شود و قابلیت پاسخ‌گویی به نیازهای در حال تغییر ساختمان و محیط پیرامونی آن را دارد. ساختمان هوشمند دارای قابلیت‌های زیر است:

  1. ایجاد شرایط بهینه برای ارتباط چهار مولفه‌ی اصلی ساختمان شامل ساختار، سیستم‌ها، سرویس‌ها و مدیریت
  2. افزایش میزان بهره‌وری ساکنان با فراهم کردن شرایط مناسب محیط داخلی
  3. استفاده‌ی موثر از منابع موجود با کمترین هزینه

به این ترتیب یک ساختمان هوشمند باید شرایط داخلی ساختمان را از نظر ایمنی، رفاه، امنیت و غیره برای ساکنان فراهم کند و با توجه به سازگاری در طول چرخه‌ی عمر، از نظر زیست محیطی و مصرف منابع نیز قابلیت حفاظت از زمین و کمک به نسل آینده را داشته باشد. این سیستم بعلاوه از نظر اقتصادی باید ارزش افزوده‌ای را برای مالکین و یا ساکنین ایجاد کند. 

منظور از اتوماسیون ساختمان BAS یا Building Automation System چیست؟

سیستم اتوماسیون ساختمان به سیستمی گفته می‌شود که وظیفه‌ی اندازه‌گیری و پایش، کنترل و مدیریت خدمات و سرویس‌ها را با استفاده از مجموعه‌ای از سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای تحت شبکه‌ی استاندارد بر عهده می‌گیرد. اتوماسیون ساختمان بخشی جدایی‌ناپذیری از مهندسی اتوماسیون است و راه‌حل‌های خاصی را برای مدیران، بهره‌برداران و کاربران هر نوع ساختمانی ارائه می‌دهند. سنسورها، محرک‌ها، کنترلرها و کنترل پنل‌هایی که در این سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند از طریق پروتکل‌های استاندارد اتوماسیون ساختمان می‌توانند داده‌ها و اطلاعات را به نرم‌افزار کنترلی مربوطه ارسال کنند و فرمان‌های لازم را از ایستگاه مرکزی دریافت کنند. 

اتوماسیون ساختمان امروزه به عنوان ابزاری برای یکپارچه‌سازی، کنترل و مدیریت کلیه‌ی زیرساخت‌های موجود در یک ساختمان از جمله سیستم‌های تاسیسات مکانیکی (سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع)، تاسیسات الکتریکی (روشنایی، تابلوهای برق، بانک‌های خازنی، اتاق‌های پست و دیزل)، سیستم‌های اعلام حریق، نظارت تصویری، مدیریت پارکینگ، کنترل تردد و دیگر زیرسیستم‌های پیاده‌سازی شده در ساختمان را در بر می‌گیرد و به آن سیستم مدیریت هوشمند ساختمان (BMS) گفته می‌شود.

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا سیستم BMS چیست؟

گسترش فناوری اطلاعات بکارگیری اطلاعات به روز در ساختمان‌های عظیم را اجتناب‌ناپذیر ساخته است و بحث مدیریت هوشمند ساختمان با معانی جدیدی در چالش‌های راهبری و مدیریت مصرف انرژی همراه بوده است. سیستم BMS یکی از روش‌های نوین در مدیریت ساختمان است که با بکارگیری جدیدترین و بروزترین تکنولوژی‌ها، شرایطی ایده‌آل را در ساختمان‌ها فراهم می‌کند. این سیستم تغییرات محیط اطراف ما را اندازه‌گیری و ارزیابی می‌کند و نسبت به آنها عکس‌العمل نشان می‌دهد. این توانایی در کنترل تغییرات باعث تغییر در محیط فیزیکی اطراف ما، به ویژه ساختمان‌هایی که در آنها زندگی می‌کنیم، شده است.

سیستم مدیریت هوشمند ساختمان با کنترل بخش‌های مختلف ساختمان و ایجاد شرایط محیطی مناسب و ارائه‌ی سرویس‌های همزمان باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی، افزایش سطح کارآیی و بهره‌وری سیستم‌ها و امکانات موجود در ساختمان می‌شود. کنترل و دسترسی به سیستم نیز از داخل و خارج ساختمان از طریق نرم‌افزارهای مربوطه و به وسیله‌ی اینترنت امکان‌پذیر است. 

سیستم مدیریت ساختمان یا BMS سامانه‌ای مبتنی بر رایانه و شبکه است که برای مانیتورینگ و کنترل سیستم‌های مختلف داخل ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد و به در مقایسه با روش‌های سنتی، شامل بخش‌های زیر است:

  • مدیریت و راهبری تاسیساتی
  • مدیریت و راهبری حفاظتی و امنیتی
  • مدیریت مصرف انرژی
  • مدیریت و راهبری اقتصادی

بخش‌های مختلف سیستم مدیریت ساختمان

سیستم مدیریت ساختمان شامل دو بخش نرم‌افزار و سخت‌افزار و یک بخش ارتباطی بین آنها می‌شود. سخت‌افزارها توسط کنترلرها پیاده‌سازی می‌شوند و داده‌های مورد نیاز را از طریق حسگرهای نصب شده به عنوانی یک نقطه‌ی کنترلی ورودی دریافت کرده و فرمان‌های لازم را به عنوان یک نقطه‌ی کنترلی خروجی، به عملگرهای مربوطه ارسال می‌کند. نرم‌افزار نیز در بخش مهندسی وظیفه‌ی انجام تعاریف لازم بر روی کنترلرها، پردازش اطلاعات موجود و اجرای سناریوهای از پیش تعریف‌شده را بر عهده دارد. نرم‌افزارها بعلاوه در بخش اپراتوری وظیفه‌ی مانیتورینگ، گزارش‌گیری و مدیریت ساختمان را بر عهده دارند. ارتباط میان سخت‌افزار و نرم‌افزار نیز توسط یک پروتکل باز انجام خواهد شد که در ادامه در مورد آنها صحبت خواهیم کرد. 

مزایای سیستم BMS در یک نگاه

همانطور که گفتیم سیستم BMS دقت خودکار برای بهینه‌سازی بهره‌وری انرژی و آسایش ساکنان یک یا چند ساختمان را به وسیله‌ی یک رابط دیجیتال واحد، فراهم می‌کند. این سیستم سرویس‌های الکترونیکی و مکانیکی ساختمان مانند گرمایش و تهویه‌ی هوا و روشنایی را بررسی و کنترل می‌کند و بعلاوه می‌تواند خدمات ساختمانی گسترده‌تری مانند امنیت، کنترل دسترسی، آسانسور و سیستم‌های ایمنی را در خود جای دهد. از جمله مزایای سیستم‌های BMS می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

آسایش ساکنین و کاربران

  • ایجاد محیط مطلوب و ارتقاء شرایط آسایش و راحتی ساکنین
  • امکان جداکردن میزان مصرف انرژی در بخش‌های مختلف از ساختمان
  • امکان مانیتورینگ وضعیت بخش‌های مجزای ساختمان و کنترل نمودن آنها از راه دور

بهبود امنیت

  • افزایش ایمنی ساختمان و بهبود شرایط امنیتی آن در شرایط بحرانی
  • جلوگیری از وقوع خرابی و یا گسترش آن

کاهش مصرف انرژی

  • صرفه‌جویی و بهینه‌سازی در مصرف انرژی‌های فسیلی و الکتریکی
  • ترغیب مشتری به واسطه‌ی ارتقای رتبه‌ی انرژی ساختمان

راهبری و نگهداری ساختمان

  • کاهش هزینه‌ی استهلاک و خرابی سیستم‌ها و به تبع آن هزینه‌های نگهداری و تعمیرات
  • جلوگیری از خرابی‌های غیرمنتظره‌ی تجهیزات
  • گزارش نوع، محل و زمان وقوع خرابی در صورت خرابی و معیوب بودن هر یک از تجهیزات تحت کنترل

تاثیرات مثبت زیست محیطی

  • کاهش تولید و انتشار آلاینده‌های زیست محیطی
  • جلوگیری از پدیده‌ی گرمایش جهانی (Global Warming)

مدیریت سرمایش و گرمایش

تعریف پروتکل باز و پروتکل‌های موجود در سیستم مدیریت هوشمند ساختمان 

پروتکل‌های باز قابلیت هماهنگی و تجمیع و یکپارچه‌سازی تجهیزات مختلف از سازندگان مختلف که در یک سیستم کنترل و اتوماسیون فعالیت می‌کنند را دارند. همانطور که پیشتر هم اشاره کردیم، سیستم BMS شامل دو بخش نرم‌افزار و سخت‌افزار و یک بخش ارتباطی بین آنها است. این بخش ارتباطی یک شبکه‌ی سازمان‌یافته است که با زبانی مشترک، وظیفه‌ی انتقال و مخابره‌ی اطلاعات بین تجهیزات مختلف با یکدیگر و با نرم‌افزار مدیریت مرکزی را بر عهده دارد. سیستم‌های مختلف باید با هم به صورت یکپارچه عمل کنند تا بیشترین مزایا از سیستم هوشمند ساختمان بدست آید. متخصصان مختلفی که سیستم‌های هوشمند را طراحی و اجرا می‌کنند باید بتوانند از داده‌های سیستم‌های دیگر نیز استفاده کنند و برای افزایش کارآیی، طراحی و مهندسی یکپارچه انجام دهند. با استفاده از یکپارچه‌سازی، جمع‌آوری اطلاعات بسیار ساده‌تر خواهد بود و در نتیجه تدوین و تنظیم استاندارد واحد (پروتکل باز) برای ساختمان‌های هوشمند ضروری است. 

پروتکل چیست؟

پروتکل‌ها به واقع محصول یا تولید خاصی نیستند و تنها تنظیم‌کننده‌ی قوانین به شمار می‌روند که کنترل و تبادل اطلاعات در سراسر شبکه را امکان‌پذیر می‌سازند و باز بودن آنها این امکان را فراهم می‌کند که از قطعات ساخته شده توسط شرکت‌های مختلف به صورت هماهنگ و یکپارچه استفاده شود. استفاده از پروتکل‌های باز در سیستم BMS مزایای فراوانی به همراه دارد. توسعه‌ی این مزایا باعث گسترش استفاده از این استانداردها در میان تولیدکنندگان و بهره‌برداران شده است و شبکه‌های چندگانه قابلیت اتصال به یکدیگر را خواهند داشت تا شبکه‌ای با اندازه‌ی بزرگ دلخواه را تشکیل دهند. این قابلیت انعطاف در پروتکل باز، امکان توسعه‌ی سیستم در آینده و پذیرفتن فن‌آوری‌های رو به پیشرفت و جدید شبکه را مهیا می‌کند.

در حال حاضر در دنیا، در میان شرکت‌های فعال در حوزه‌ی سیستم‌های مدیریت ساختمان، پروتکل‌های مختلفی از جمله BACnet، LonWorks، KNX و غیره وجود دارد. هر کدام از این پروتکل‌ها قوانین و مشخصات خاص خود را دارند و شرکت‌های تحت پوشش آنها، از این قوانین و الزامات برای ساخت دستگاه‌های خود استفاده می‌کنند. در ادامه به معرفی هر کدام از این پروتکل‌ها می‌پردازیم.

پروتکل BACnet برای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان‌ها

پروتکل BACnet یا Building Automation and Controk Networks، یک پروتکل ارتباطی اطلاعات در زمینه‌ی اتوماسیون ساختمان و کنترل شبکه است. این پروتکل در سال 1995 تحت حمایت انجمن مهندسین آمریکایی ASHRAE یا American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning با هدف استانداردسازی ارتباطات در تجهیزات اتوماسیون ساختمان سازندگان مختلف توسعه یافت و از گستره‌ی وسیعی از تجارب صاحبان صنایع، تولیدگنندگان، مهندسین مشاور، استفاده‌کنندگان نهایی و نمایندگی‌های دولتی بهره گرفته است. این گسترش بیش از 9 سال به طول انجامید و سرانجام در سال 1995 موفق به اخذ استاندارد ANSI/ASHRAE Standard 135-1995 گردید. این پروتکل، استانداردی است که به صورت تخصصی در حوزه‌ی سیستم‌های BMS بنا نهاده شده است.

هدف از استاندارد BACnet تعریف سرویس‌ها و پروتکل‌های تبادل و مخابرات داده‌ها، برای تجهیزات کامپیوتری است که در کنترل و نظارت سیستم‌های HVAC & R و دیگر سیستم های ساختمان استفاده می‌شوند و بعلاوه تعریف شیءگرا از اطلاعات مبادله شده بین چنین تجهیزاتی است که در نتیجه، باعث راحت‌تر شدن استفاده از فن‌آوری کنترل دیجیتال در ساختمان‌ها می‌شود.

از این پروتکل مجموعه‌ی مشروحی از پیغام‌ها برای تبادل اطلاعات باینری کد شده، آنالوگ و داده‌های الفبایی بین تجهیزات تعریف‌شده استفاده می‌شود که شامل موارد زیر می‌شود ولی به آنها محدود نیست:

  • مقادیر باینری خروجی و ورودی سخت‌افزار
  • مقادیر آنالوگ خروجی و ورودی سخت‌افزار
  • مقادیر آنالوگ و باینری نرم‌افزار
  • مقادیر رشته‌های عددی
  • اطلاعات جدول زمان‌بندی
  • اطلاعات حادثه و اخطار
  • فایل‌ها و منطق کنترل

KNX برای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان‌ها

استاندارد KNX نیز یکی از راه‌های اصولی و عملی برای استفاده‌ی سیستم‌های هوشمند در ساختمان‌ها است. این استاندارد زیرساخت قدرتمندی برای ارتباط بین اجزای پیکره‌ی کنترلی ساختمان فراهم می‌کند. شرکت مستقل Konnex در سال 1990 در بروکسل تاسیس شد و اساس کار آن استانداردسازی پروتکل تحت عنوان EIB بود که مخفف کلمه‌ی European Installation Bus است. این نام بعد از چند سال به EIB/KNX و سپس به KNX تغییر پیدا کرد. امروزه بیش از 300 شرکت معتبر عضو این انجمن هستند و 8000 نوع محصول مختلف بر پایه ی KNX در سراسر دنیا تولید می‌شود. از بزرگترین مزایای این محصولات می‌توان به کیفیت بالای محصولات تحت استاندارد قوی KNX اشاره کرد. سیستم هوشمند با استفاده از پروتکل KNX در ساختمان‌ها با هدف صرفه‌جویی در مصرف برق، آب و گاز در تاسیسات صنعتی، تجاری، ادارات، هتل‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد و بهره‌برداری، طراحی و اجرای آن نیز آسان است.

سیستم‌های KNX به طور کلی با قابلیت‌های زیر همراه هستند:

  • بررسی دمای نقاط مختلف و کنترل آنها از طریق صدور فرمان‌های لازم
  • کنترل روشنایی و شدت نور برای اتاق‌ها، سالن‌ها، ورودی‌ها، محوطه و پارکینگ با توجه به نیاز
  • کنترل اتوماتیک نور و دما از طریق سنسورهای نوری و با استفاده از عملگرهای پرده و با استفاده از سناریوهای مناسب
  • قطع آب و گاز از طریق فرمان روی شیر الکتریکی مربوطه و از طریق سناریوهای مختلف
  • خاموشی سراسری ساختمان در زمان ترک آن و قرار دادن تجهیزات به حالت ایمن

LonWorks برای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان‌ها

پیشرفت در تولید میکروکامپیوترها در دهه‌ی 80 میلادی امکان قرار گرفن پروسس‌های کنترلی در خود اجزا و قطعات را فراهم کرد. این میکروکامپیوترها همان پردازش‌هایی را انجام می‌دهند که به وسیله‌ی PLCها صورت می‌گرفت. به این روش کنترل غیرمرکزی نیز گفته می‌شود که از جمله پروتکل‌های این روش می‌توان به LON اشاره کرد.

Lon Talk یک پروتکل بر پایه‌ی شبکه‌ی LAN است که با استفاده از سخت‌افزار Neuron Chips ساخت شرکت Echelon کار می کند. LonWorks به خانواده‌ای از محصولات گفته می‌شود که توسط کمپانی Echelon و بر پایه‌ی پروتکل Lon Talk تولید می‌شوند. آدرس‌دهی در این پروتکل به سه روش انجام می‌شود: آدرس فیزیکی که یک عدد 48 بیتی است و روی هر کدام از Neuron چیپ‌ها وجود دارد. آدرس دستگاه که به حای آدرس فیزیکی قرار می‌گیرد و آدرس گروهی که نشان‌دهنده‌ی آدرس گروهی از دستگاه‌ها است که کاربری مشترک دارند.

لایه های کنترلی در سیستم BMS – یا BMS Standard Layers

ساختار سیستم BMS یک ساختار سلسله مراتبی است که می‌توان آن را به سه سطح (لایه‌) زیر تقسیم کرد:

لایه اول (پایین ترین لایه) – لایه‌ی فیزیکی یا (Field Layer)

تمامی سنسورها و حسگرهای اطلاعاتی و امکانات و تجهیزات ارسال فرمان‌ها در این لایه قرار دارد و عملکردهایی مانند اندازه‌گیری، سوئیچینگ، اعمال فرمان و غیره در این لایه انجام می‌گیرد. در این لایه سنسورها، سوییچ‌ها، موتورها و غیره به صورت شبکه به هم متصل هستند و درنهایت به لایه‌ی دوم متصل می‌شوند.

لایه دوم (لایه میانی) – لایه اتوماسیون یا کنترل (Control Layer)

در این لایه تمامی کنترلرها و امکانات کنترلی قرار می‌گیرند که با هم یک شبکه‌ی دیگر را می‌سازند. این شبکه وظیفه‌ی تشخیص، پردازش و ارسال اطلاعات از طریق حلقه‌های کنترلی در سیستم را بر عهده دارد.

در لایه سوم (بالاترین لایه) – لایه‌ی مدیریت (Management Layer) 

در این لایه یک سیستم و یا شبکه‌ی نرم‌افزاری وجود دارد که در آن اطلاعات و رویدادهای لایه‌های قبلی ثبت می‌شود و تاریخچه‌ای از تمامی اتفاقات ایجاد می‌کند. این اطلاعات در شبکه پردازش می‌شود و بر پایه‌ی آنها در سیستم تصمیمات پایه‌ریزی می‌شوند. به طور کلی اپراتوری اطلاعات، آنالیز نتایج و هماهنگی این زیرسیستم‌ها همگی در این لایه انجام می‌شود. این لایه را می‌توان مهم‌ترین بخش از این ساختار هرمی دانست که بیشترین دانش مدیریتی و ارزشی در آن نهفته است و به همین خاطر به آن لایه‌ی مدیریت (Management Layer) گفته می‌شود. در لایه‌ی مدیریت اطلاعات دسته‌بندی می‌شوند و مبنای یک تصمیم‌گیری منطقی و متناسب با روند وقایع راایجاد می‌کنند.

در نهایت اینکه در هر کدام از لایه‌های این ساختار هرمی از پروتکل‌های خاصی برای ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می‌شود. از آنجا که استانداردهای مطرح شده، استانداردهای باز مستقل از کاربر هستند می‌توانند در هر سه لایه مورد استفاده قرار گیرند. از بین سه پروتکل KNX، LonWorks و BACnet که در مورد هر کدام توضیح دادیم، LonWorks و KNX روی لایه های فیزیکی و اتوماسیون تمرکز بیشتری دارند در حالی که BACnet برای مدیریت مناسب تر است.

زیرساخت شبکه کامپیوتری – طراحی شبکه کامپیوتری در سیستم BMS

یک شبکه شامل مجموعه‌ای از کامپیوترها می‌شود که با استفاده از یک روش ارتباطی (کابل، امواج رادیویی، ماهواره) و به منظور اشتراک منابع فیزیکی (چاپگر) و اشتراک منابع منطقی (فایل) به یکدیگر متصل می‌شوند. شبکه‌ها نیز می‌توانند به هم مرتبط شده و شامل زیرشبکه‌هایی باشند. شبکه‌های کامپیوتری بر اساس یک سری مولفه تقسیم می‌شوند که در ادامه به برخی از متداول‌ترین تقسیم‌بندی‌های آنها اشاره می‌کنیم.

تقسیم‌بندی شبکه‌ها بر اساس نوع وظایف

کامپیوترها در یک شبکه بر اساس وظایفی که انجام می‌دهند به دو گروه اصلی سرویس‌دهندگان (Servers) و یا سرویس‌گیرندگان (Clients) تقسیم می‌شوند. کامپیوترهایی که سرویس و خدمات ارائه می‌دهند سرویس‌دهنده هستند و کامپیوترهایی که از خدمات و سرویس‌های ارائه شده استفاده می‌کنند، سرویس‌گیرنده نامیده می‌شوند. در شبکه‌های Client-Server، یک کامپیوتر در شبکه نمی‌تواند هم سرویس‌دهنده باشد و سرویس‌گیرنده اما در شبکه‌های Peer-To-Peer یک کامپیوتر می‌تواند به صورت سرویس‌دهنده و هم به صورت سرویس‌گیرنده عمل کند.

یک شبکه‌ی LAN در ساده‌ترین حالت از دو کامپیوتر شخصی و یک کارت شبکه برای هر دستگاه تشکیل می‌شود:

  • دو کامپیوتر شخصی – یک شبکه می‌تواند شامل چند صد کامپیوتر باشد که حداقل یکی از این کامپیوترها به عنوان سرویس‌دهنده تعیین می‌شود. (البته در صورتیکه شبکه از نوع Client-Server باشد). سرویس‌دهنده کامپیوتری است که هسته‌ی اصلی سیستم عامل بر روی آن نصب می‌شود.
  • یک عدد کارت شبکه (NIC) برای هر دستگاه – کارت شبکه مانند کارت‌هایی است که برای مودم و صدا در کامپیوتر استفاده می‌شود. کارت شبکه مسئول دریافت، انتقال، سازماندهی و ذخیره‌سازی موقت اطلاعات در طول شبکه است. برای انجام این وظابف کارت‌های شبکه دارای پردازنده، حافظه و گذرگاه اختصاصی خود هستند.

تقسیم‌بندی شبکه‌ها بر اساس توپولوژی

برای اتصال کامپیوترها به یکدیگر از یک الگوی هندسی استفاده می‌شود که به آن توپولوژی گفته می‌شود. توپولوژی که برای پیاده‌سازی شبکه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، عامل مهمی برای کشف و برطرف کردن خطا در شبکه است. انتخاب توپولوژی با توجه به ارتباط با محیط انتقال و روش‌های استفاده از خط انجام می‌شود. نوع توپولوژی بر نوع محیط انتقال و روش‌های استفاده از خط تاثیر می‌گذارد. با توجه به تاثیر مستقیم توپولوژی انتخابی در نوع کابل‌کشی و هزینه‌های مربوط به آن، باید انتخاب توپولوژی دقت شود. عوامل مختلفی برای انتخاب یک توپولوژی بهینه مطرح است که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر می‌شود:

هزینه – هر نوع محیط انتقالی که برای شبکه LAN انتخاب شود در نهایت باید عملیات نصب شبکه در ساختمان پیاده‌سازی شود. این عملیات فرایندی طولانی برای نصب کانال‌های مربوطه به کابل‌ها و محل عبور کابل‌ها در ساختمان است. در حالت ایده‌ال کابل‌کشی و ایجاد کانال‌های مربوطه باید قبل از تصرف و بکارگیری ساختمان انجام شود تا هزینه‌ی نصب شبکه بهینه شود.

انعطاف‌پذیری – یکی از مزایای شبکه‌های LAN، توانایی پردازش داده‌ها و گستردگی و توزیع گره‌ها در یک محیط است. به این ترتیب توان محاسباتی سیستم و منابع موجود در اختیار تمام استفاده‌کنندگان قرار می‌گیرد. توپولوژی انتخابی باید به سادگی امکان تغییر پیکربندی در شبکه را فراهم کند. مثلا ایستگاهی را از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر انتقال و یا قادر به ایجاد یک ایستگاه جدید در شبکه باشد. سه نوع توپولوژی رایج در شبکه‌های LAN استفاده می‌شود که شامل BUS، STAR و RING می‌شود. در ادامه در مورد هر کدام از آنها توضیح خواهیم داد. 

توپولوژی BUS

یکی از رایج‌ترین توپولوژی‌ها که در شبکه‌های LAN استفاده می‌شود، توپولوژی BUS است. در این مدل از یک کابل به عنوان ستون فقرات اصلی در شبکه استفاده می‌شود و تمام کامپیوترهای موجود در شبکه (سرویس‌دهنده و سرویس‌گیرنده) به آن متصل می‌شود. از مزایای توپولوژی BUS می‌توان به کم بودن طول کابل، ساختار ساده و توسعه‌ی آسان آن اشاره کرد. کم بودن طول کابل باعث پایین‌آمدن هزینه‌های نصب می‌شود. بعلاوه به سادگی می‌توان در نقطه‌ای از شبکه یک کامپیوتر جدید اضافه کرد. 

توپولوژی BUS با معایبی نیز همراه است که از جمله‌ی آنها می‌توان به مشکل بودن عیب‌یابی اشاره کرد. در صورت بروز خطا کشف آن ساده نیست و با ایجاد خطا نقاط زیادی از خط باید مورد بررسی قرار گیرد. بعلاوه ایزوله کردن خطا مشکل است و با مشکل‌دار شدن یک کامپیوتر در شبکه باید کامپیوتر را در همان جا رفع عیب کرد. 

توپولوژی STAR

در این نوع توپولوژی همانگونه که از نام آن مشخص است، از مدلی شبیه ستاره استفاده می‌شود. در این مدل تمام کامپیوترهای موجود در شبکه معمولا به یک دستگاه خاص به نام هاب متصل می‌شوند. از مزایای توپولوژی STAR می‌توان به سادگی سرویس شبکه، کنترل مرکزی و عیب‌یابی و روش‌های ساده‌ی دستیابی اشاره کرد. 

از معایب توپولوژی STAR نیز می‌توان به زیاد بودن طول کابل اشاره کرد و بعلاوه اضافه کردن یک گره‌ی جدید به شبکه مستلزم یک اتصال از نقطه مرکزی به گره جدید است. با اینکه در زمان کابل‌کشی پیشبینی‌های لازم برای توسعه در نظر گرفته می‌شود اما برخی حالات مانند زمانیکه طول زیادی از کابل مورد نیاز بوده و یا اتصال مجموعه‌ای از گره‌های غیرقابل‌پیش‌بینی اولیه است، توسعه شبکه را با مشکل مواجه خواهد کرد.

توپولوژی RING

در این نوع توپولوژی تمام کامپیوترها به صورت یک حلقه به هم مرتبط می‌شوند. تمام کامپیوترهای موجود در شبکه (سرویس‌دهنده و سرویس‌گیرنده) به یک کابل که به صورت یک دایره بسته است، متصل می‌شوند. در این مدل هر گره به دو کامپیوتر مجاور خود متصل می‌شود. اطلاعات از گره مجاور دریافت می‌شود و سپس به گره‌ی بعدی ارسال می‌شود. بنابراین داده‌ها فقط در یک جهت حرکت می‌کنند و از ایستگاهی به ایستگاه دیگر انتقال پیدا می‌کنند. توپولوژی RING با مزایایی همچون کم بودن طول کابل مورد نیاز، عدم نیاز به فضای خاص برای انشعابات و قابلیت استفاده با فیبر نوری اشاره کرد که فیبر نوری نرخ سرعت اطلاعات را در شبکه افزایش می‌دهد. 

توپولوژی RING با معایبی نیز همراه است. برای مثال اگر در یک گره اشکال ایجاد شود کل شبکه درگیر خواهد بود و تا زمانی که گره معیوب از شبکه خارج نشود هیچ ترافیک اطلاعاتی روی شبکه وجود نخواهد داشت. تغییر در ساختار شبکه دشوار است و بعلاوه توپولوژی بر نوع دستیابی نیز تاثیر می‌گذارد. به این معنا که هر گره در شبکه دارای مسئولیت عبور دادن داده‌هایی است که از گره مجاور دریافت کرده است. قبل از اینکه یک گره بتواند داده‌ی خود را ارسال کند باید به این اطمینان برسد که محیط انتقال برای استفاده قابل دستیابی است.

تقسیم بندی شبکه‌ها بر اساس حوزه‌ی جغرافی تحت پوشش

شبکه‌های کامپیوتری با توجه به حوزه‌ی جغرافیایی تحت پوشش به سه گروه تقسیم می‌شوند:

شبکه‌های محلی (کوچک) LAN

حوزه جغرافیایی تحت پوشش این شبکه ها یک محیط کوچک مانند یک ساختمان اداری است. این نوع از شبکه‌ها دارای ویژگی های زیر هستند:

  • توانایی ارسال اطلاعات با سرعت بالا
  • محدودیت فاصله
  • قابلیت استفاده از محیط مخابراتی ارزان نظیر خطوط تلفن به منظور ارسال اطلاعات
  • نرخ پایین خطا در ارسال اطلاعات با توجه به محدود بودن فاصله

شبکه‌های متوسط MAN

حوزه جغرافیایی تحت پوشش این نوع شبکه‌ها در حد و اندازه‌ی یک شهر و یا یک شهرستان است. ویژگی‌های این نوع از شبکه‌ها به شرح زیر است:

  • پیچیدگی بیشتر نسبت به شبکه‌های محلی
  • قابلیت ارسال تصاویر و صدا
  • قابلیت ایجاد ارتباط بین چند شبکه

شبکه‌های گسترده WAN

حوزه جغرافیایی تحت پوشش این نوع شبکه‌ها در حد و اندازه‌ی کشور و قاره است. ویژگی‌های این نوع شبکه‌ها به شرح زیر است:

  • قابلیت ارسال اطلاعات بین کشورها و قاره‌ها
  • قابلیت ایجاد ارتباط بین شبکه‌های LAN
  • سرعت پایین ارسال اطلاعات نسبت به شبکه‌های LAN
  • نرخ خطای بالا با توجه به گستردگی محدوده تحت پوشش

انواع کابل در شبکه‌ی سیستم BMS

کابل در شبکه‌های محلی به عنوان محیط انتقال و برای ارسال اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شبکه‌های محلی از چند نوع کابل استفاده می‌شود؛ در برخی مواقع در یک شبکه تنها از یک نوع کابل است استفاده می‌شود و در برخی شرایط نیز ممکن است از چند نوع کابل استفاده شود. انتخاب نوع کابل به عوامل مختلفی مانند توپولوژی شبکه، پروتکل و اندازه‌ی شبکه بستگی دارد. اطلاع از ویژگی‌های مختلف هر کدام از کابل‌ها و تاثیر هر کدام از آنها بر سایر ویژگی‌های شبکه می‌تواند در طراحی یک شبکه‌ی موفق موثر باشد.

انواع کابل شبکه – کابل UTP یا Unshielded Twisted Pair

کابل UTP یکی از متداول‌ترین کابل‌هایی است که برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع از کابل‌ها دارای دو رشته سیم به هم پیچیده هستند که هر دو نسبت به زمین دارای یک امپدانس یکسان هستند. بدین ترتیب امکان تاثیرپذیری این نوع کابل‌ها از کابل‌های مجاور و یا سایر منابع خارجی کم می‌شود. کابل‌های بهم تابیده دارای دو مدل مختلف روکشدار (Shielded) و بدون روشک (Unshielded) هستند. کابل UTP نسبت به کابل STP بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. کیفیت کابل‌های UTP متفاوت است و از کابل‌های معمولی استفاده شده برای تلفن تا کابل‌هایی با سرعت بالاتر را دربرمی‌گیرد. کابل دارای چهار زوج سیم است که درون یک روکش قرار می‌گیرند. هر زوج با تعداد مشخصی پیچ (در واحد اینچ) تابانده شده است تا تاثیرپذیری آن از سایر زوج‌ها و یا سایر دستگاه‌های الکتریکی کم شود.

مزایای کابل‌های به هم تابیده

  1. سادگی و نصب آسان
  2. اننعطاف‌پذیری مناسب
  3. دارای وزن کم بوده و به راحتی به هم تابیده می‌گردند.

معایب کابل‌های به هم تابیده

  1. تضعیف فرکانس
  2. بدون استفاده از تکرارکننده‌ها قادر به حمل سیگنال در مسافت‌های طولانی نیستند.
  3. پایین بودن پهنای باند
  4. به دلیل پذیرش پارازیت در محیط‌های الکتریکی سنگین مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

کانکتور استاندارد برای کابل‌های UTP از نوع 45-RJ است. کانکتور فوق شباهت زیادی به کانکتورهای تلفن (11-RJ) دارد. هر یک از پین‌های این کانکتور باید به درستی پیکربندی شود.

انواع کابل شبکه – کابل کواکسیال

کابل کواکسیال یا هم‌محور یکی از محیط‌های انتقال مهم در صنعت مخابرات است. این نوع کابل از سال 1936 برای انتقال اخبار و اطلاعات در دنیا به کار گرفته می‌شود. در این نوع کابل‌ها، دو سیم تشکیل‌دهنده‌ی یک زوج، از حالت متقارن خارج شده و هر زوج از یک سیم در مغز و یک لایه‌ی مسی بافته شده در اطراف آن تشکیل می‌شود. نوع دیگری از کابل‌های کواکسیال، به جای لایه‌ی مسی بافته شده، دارای تیوپ مسی استوانه‌ای هستند. ماده‌ای پلاستیکی این دو هادی را از هم جدا می‌کند. این ماده‌ی پلاستیکی ممکن است به صورت دیسک‌های پلاستیکی یا شیشه‌ای در فواصل مختلف استفاده شود و مانع از تماس دو هادی با یکدیگر می‌شود. همچنین ممکن است دو هادی در تمام طول کابل به وسیله‌ی مواد پلاستیکی از هم جدا شوند.

مزایای کابل‌های کواکسیال

  • قابلیت اعتماد بالا
  • ظرفیت بالای انتقال، حداکثر پهنای باند 300 مگاهرتز
  • دوام و پایداری خوب
  • پایین بودن مخارج نگهداری
  • قابل استفاده در سیستم‌های آنالوگ و دیجیتال
  • هزینه‌ی پایین در زمان توسعه
  • پهنای باند نسبتا وسیع که مورد استفاده‌ی اکثر سرویس‌های مخابراتی از جمله کنفرانس‌های صوتی و تصویری است.

معایب کابل‌های کواکسیال

  • مخارج بالای نصب
  • نصب مشکل‌تر نسبت به کابل‌های به هم تابیده
  • محدودیت فاصله

انواع کابل شبکه – فیبر نوری

فیبر نوری یکی از جدیدترین محیط‌های انتقال در شبکه‌های کامپیوتری است. فیبر نوری از یک میله‌ی استوانه‌ای تشکیل می‌شود که به آن هسته گفته می‌شود و جنس آن از سیلیکات است. شعاع استوانه بین دو تا 3 میکرون است. روی هسته، استوانه‌ی دیگری (از همان جنس هسته) وجود دارد که غلاف نامیده می‌شود. ضریب شکست هسته را با M1 و ضریب شکست غلاف را با M2 نشان داده و همیشه M1 بیشتر از M2 است. در این نوع فیبرها، نور در اثر انعکاسات کلی در فصل مشترک هسته و غلاف، انتشار پیدا می‌کند. منابع نوری در این نوع کابل‌ها، دیود لیزری و یا دیودهای ساطع‌کننده‌ی نور هستند. این منابع سیگنال‌های الکتریکی را به نور تبدیل می‌کنند.

مزایای فیبر نوری

  • حجم و وزن کم
  • پهنای باند بالا
  • تفاوت سیگنال کم و در نتیجه افزایش فاصله‌ی تقویت‌کننده ها 
  • فراوانی مواد تشکیل‌دهنده‌ی آنها
  • مصون بودن از اثرات القاهای الکترومغناطیسی مدارات دیگر
  • آتش‌زا نبودن به دلیل عدم وجود پالس الکتریکی 
  • مصون بودن در مقابل عوامل جوی و رطوبت
  • سهولت در امر کابل‌کشی و نصب
  • استفاده در شبکه‌های مخابراتی آنالوگ و دیجیتال
  • مصونیت در مقابل پارازیت

معایب فیبر نوری

  • امکان شکستگی – به همین خاطر کابل‌ها باید دارای پوشش مناسب باشند.
  • اتصال دو بخش از فیبر یا اتصال یک منبع نور به فیبر، فرایند دشواری است. در این حالت می‌توان از فیبرهای ضخیم‌تر استفاده کرد اما این مساله باعث تلفات زیاد و کم شدن پهنای باند می‌شود.
  • از اتصالات T شکل در فیبر نوری نمی‌توان برای انشعاب گرفتن استفاده کرد. در این حالت فیبر باید بریده شود و یک Detector اضافه شود. 
  • تقویت سیگنال نوری یکی از مشکلات اساسی در زمینه‌ی فیبر نوری است. برای تقویت سیگنال باید سیگنال‌های نوری به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل، تقویت و مجددا به علائم نوری تبدیل شوند.

طرح سیستم کابل ساختار یافته A-568 TIA/EIA

محدوده کار

زیرسیستم کابل‌کشی محل کار شامل اجزایی مانند خروجی‌های ارتباطی (از جملهFaceplate و Wall-Box)، سیم و کانکتورهای لازم برای اتصال تجهیزات محیط کار کامپیوترها و پرینتر و کابل‌کشی افقی ارتباطی به اتاقک‌های رَک (Rack) می‌شود. در این استاندارد لازم است سیستم کابل‌کشی افقی از هر خروجی ایستگاه کاری تا اتاقک‌های رک کشیده شود. حداکثر فاصله‌ی افقی از اتاقک‌های ارتباطی راه دور تا خروجی‌های آن (بدون در نظر گرفتن نوع مدیا) 90 متر است. اتاقک‌های رک راه دور شامل تجهیزات ارتباطی پایانه‌های کاری در یک فضای تعیین شده و همینطور یک اتصال به اتاق تجهیزات می‌شوند. این اتاقک‌ها می‌توانند به خوبی اتصالات کابل‌کشی افقی را ایجاد کنند. 

اتاقک تجهیزات نقطه‌ی انتهایی برای کابل‌کشی Backbone می‌تواند باشد که به یک یا چند تا از اتاقک‌های ارتباطی متصل می‌شود. این اتاقک بعلاوه می‌تواند نقطه‌ی اتصال Cross Connect اصلی باشد و بقیه‌ی تجهیزات در ساختمان، اتاقک‌های خاص خود را داشته باشند. اتاقک تجهیزات به یک پایانه از راه دور متصل است که این پایانه‌ها می‌توانند به فضای مرکزی ارتباطی وصل باشند که Cross Connect عمده برای باقی فضا را فراهم می‌کند. سیم‌کشی Backbone تا طبقات ساختمان، ستون‌ها یا در عرض یک فضای باز ادامه پیدا می‌کند و یک اتصال داخلی برای اتاقک تجهیزات فراهم می‌کند. ابزار ورودی نیز شامل سرویس ورودی ارتباط از راه دور به ساختمان می‌شود. این ابزار همچنین می‌تواند Backbone یک فضای باز باشد.

مزایای سیستم کابل ساختاریافته 

ساختار داخلی به نوعی کابل‌کشی نیاز دارد که بتواند انواع مختلفی از نیازهای صدا، داده، تصاویر ویدئویی و کنترل ساختمان را تحت پوشش داشته باشد. شبکه‌های کارآمد می‌توانند نیازهای داخلی ساختار فیزیکی را رفع کنند و بعلاوه برای نیازهای پیشرفت‌های آینده نیز مناسب هستند. این شبکه‌ها معمولا شامل کابل‌های مسی با سرعت بالا و یا کابل‌کشی فیبر نوری می‌شوند. یک کابل‌کشی ساختاریافته ریسک‌ها را از بین می‌برد و اطمینان و کارآیی را افزایش می‌دهد. سیستم کابل ساختاریافته بعلاوه توانایی توانایی انتقال به شبکه‌های گسترده‌ی امروز را به شبکه‌های با معماری ساده‌تر در مدیریت امکان‌پذیر می‌سازد. این سستم برنامه‌های جدید را تحت پوشش قرار می‌دهد و ساختمان را در عرصه‌ی رقابت، توانمند می‌سازد.

شبکه‌ی ساختاریافته تحت توپولوژی STAR طراحی می‌شود و بهره‌برداران را قادر می‌سازد بدون خاموش شدن شبکه در آن تغییرات لازم را ایجاد کنند. کمیته‌های استاندارد صنعت اصرار دارند راهنمای کابل‌کشی ساختار یافته مستقل از سازنده‌ها و تکنولوژی و لوازم خاص باشد تا کارکرد درست سیستم کابل‌کشی را تضمین کند. پیشگامان استاندارد مانند TIA/EIA که برای ساختمان‌های تجاری معرفی می‌شوند، هدفی مهم و اساسی دارند. آنها سیستم کابل‌کشی ساختاریافته را به زیرسیستم‌ها با قسمت‌های متعدد تقسیم می‌کنند و به همین خاطر است که به آن ساختار یافته می‌گویند.

مقایسه سیستم‌های جریان ضعیف مستقل و سیستم کابل‌کشی ساختار یافته 

در پروژه‌های مختلف در بخش تاسیسات برقی و به ویژه سیستم‌های جریان ضعیف و سیستم BMS، از سیستم‌های مختلفی استفاده می‌شود که لازم است برای هرکدام از آنها از زیرساخت‌های مناسب استفاده شود. برخی از این سیستم‌ها عبارتند از سیستم اعلام حریق، شبکه‌ی دیتا، دوربین مدار بسته، سیستم BMS، سیستم‌های صوتی و پیام‌رسانی، تلفن، آنتن و ماهواره‌ی مرکزی، آیفون تصویری و اینترکام، مدیریت هوشمند پارکینگ و غیره. بنابراین لازم است یک شبکه‌ی LAN مبتنی بر پروتکل TCP/IP برای استفاده به عنوانBACKBONE در سیستم‌های IP-BASED ایجاد شود. اما این مساله که سیستم‌ها روی بستر شبکه‌ی LAN قرار بگیرند و کدام سیستم‌ها مستقل باید باشند نیز باید مورد توجه قرار گیرد که در ادامه به آن می‌پردازیم.  

  1. سیستم هایی که حتما باید به صورت مستقل طراحی شوند

یکی از سیستم‌هایی که حتما باید به صورت مستقل و بدون وابستگی به سایر سیستم‌ها نصب شود، سیستم اعلام حریق است. تجهیزات و کابل‌های این سیستم به خاطر سطح ایمنی بالا باید به صورت مستقل باشند. سیستم آنتن و ماهواره‌ی مرکزی نیز معمولا تحت شبکه نیستند و به صورت مستقل نصب می‌شوند. سیستم آیفون تصویری نیز معمولا قابلیت اتصال به پروتکل‌های تحت شبکه را ندارد و به همین خاطر دارای سیستمی مستقل خواهد بود. 

  1. سیستم‌هایی که به صورت IP-BASED بوده و روی شبکه LAN قرار می‌گیرند

سیستم‌های IP-BASED شامل دوربین مدار بسته‌ی CCTV دیجیتال، سیستم BMS و سیستم مدیریت هوشمند پارکینگ می‌شود. این سیستم‌ها IP-BASED بوده و پروتکل آنها یا TCP/IP است و یا به سادگی به این پروتکل قابل تغییر است. به همین دلیل این سیستم‌ها روی BACKBONE شبکه‌ی LAN قرار می‌گیرند و به صورت یکپارچه هستند.

  1. سیستم‌هایی که هم می‌توانند مستقل باشند و هم می‌توانند بر روی BACKBONE شبکه LAN قرار گیرند

سیستم‌هایی مانند شبکه‌ی کامپیوتر، تلفن و سیستم صوتی را می‌توان هم به صورت مستقل و هم به صورت تجمیع‌شده یا IP-BASED طراحی و اجرا کرد. با این حال، از آنجایی که معماری ساختمان‌ها به صورت واحدهای اداری جداگانه است، سیستم‌های تلفن و شبکه‌های کامپیوتر به صورت مستقل طراحی می‌شوند تا به شبکه‌ی LAN ساختمان متصل نبوده و امکان هک شدن و سایر خطرات سایبری وجود نداشته باشد. البته اگر برج‌ها به عنوان ساختمان مرکزی (HEAD QUARTERS) یک شرکت یا اداره‌ی خاص باشند، باید شبکه‌ی کامپیوتر و تلفن بر روی شبکه‌ی LAN اجرا شود. در مورد سیستم صوتی و پیام‌رسان نیز هر دو نوع (مستقل و تحت شبکه) وجود دارد؛ اگر از سیستم تحت شبکه استفاده شود، امکان کنترل مرکزی وجود خواهد داشت و در هنگام وقوع حوادث، برای پخش آلارم‌ها و پیام‌های ایمنی مناسب‌تر خواهد بود.

زیرسیستم‌های سیستم مدیریت هوشمند ساختمان یا سیستم BMS

از مهمترین زیرسیستم‌های الکتریکی و تاسیساتی که می‌توان با سیستم‌های مدیریت هوشمند ساختمان (BMS) تحت کنترل قرار داد، شامل موارد زیر می‌شود:

  • سیستم‌های کنترل تاسیسات مکانیکی (HVAC Control)
  • سیستم‌های کنترل تاسیسات الکتریکی (Lighting and Power Distribution Control)
  • سیستم‌های ایمنی و امنیتی (Safety and Security)
  • سیستم‌های اعلام حریق (Fire Alarm)
  • سیستم‌های نظارت تصویری (CCTV)
  • کنترل دسترسی و تردد (Access Control)
  • مدیریت پارکینگ (Parking Management)

لازم به ذکر است علاوه بر این سیستم‌ها، تمام سیستم‌های جریان ضعیف دیگر مانند تلفن تحت شبکه (IP Telephony)، سیستم شبکه کامپیوتری (IP Network) و غیره را نیز می‌توان با سیستم‌های BMS تجمیع کرد.

مدیریت سرمایش – گرمایش – تهویه مطبوع با سیستم BMS

با سیستم مدیریت ساختمان یا bms می‌توان گرمایش، تهویه و تهویه‌ی مطبوع را از راه دور مدیریت کرد تا کارکنان تعمیر و نگهداری مجبور نباشند برای خاموش کردن، روشن کردن یا تنظیم سطح دما یا تهویه از یک اتاق به اتاق دیگر بروند. از آنجایی که داده‌ها در یک سیستم واحد تلفیق می‌شوند، سیستم BMS گزارش‌دهی و مدیریت اطلاعات، که منجر به کیفیت، تصمیم‌گیری آگاهانه، عملکرد بهتر و کاهش مصرف انرژی می‌شود، را بهبود می‌بخشد و در نتیجه باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود. در ادامه‌ی این مطلب ضمن شرح سیستم مدیریت ساختمان، به ویژگی‌ها، مزایا و فواید استفاده از تجهیزات BMS نیز اشاره می‌کنیم.

سیستم مدیریت ساختمان - سیستم BMS

نقش و وظایف روزانه‌ی سیستم BMS: سیستم مدیریت ساختمان کنترل دمای منزل شما را در دست می‌گیرد!

رایج‌ترین عملکرد اصلی سیستمِ BMS کنترل گرمایش، تهویه و تهویه‌ی مطبوع ساختمان، از جمله موارد زیر است:

  • واحدهای جابجایی هوا
  • دستگاه سردکننده‌ی آب
  • برج‌های خنک‌کننده
  • دستگاه گرم‌کننده‌ی آب
  • سیستم‌های اگزوز
  • کنترل زون‌ها (یا مناطق)
  • کنترل سیستم‌ها و سرویس‌های ساختمان
  • رابط کاربری گرافیکی (GUI)
  • نظارت فوری بر عملکرد و کارآیی ساختمان
  • تغییر و ثبت عملکرد و کارآیی ساختمان
  • زمان‌بندی سیستم‌های ساختمانی
  • مدیریت خطا و هشدار
  • مدیریت انرژی و گزارش آن

نقش و وظایف روزانه‌ی سیستم BMS: سیستم مدیریت ساختمان کنترل دمای منزل شما را در دست می‌گیرد!

انعطاف‌پذیری سیستم مدیریت ساختمان – فواید و مزایای استفاده از سیستم BMS

سیستم BMS در مقایسه با سیستم‌های کنترل جداگانه، کنترل مرکزی، انعطاف‌پذیری، تعامل و بازخورد را ارائه می‌دهد. نصب یک سیستم BMS جدید باید در هر ساختمانی مدّنظر قرار گیرد و یا سیستم‌های قدیمی با سیستم‌های جدیدتر جایگزین شود. یک سیستم مدیریت ساختمانی بالاتر از 10 سال احتمالا بهتر است مورد بروزرسانی یا جایگزینی قرار گیرد. اما دلایل بروزرسانی سیستم‌های BMS به صورت زیر است:

  • مسائل مربوط به قابل اطمینان بودن سیستم
  • وضعیت نامناسب اجزا
  • عدم سازگاری با وب
  • مشکل در استفاده از تجهیزات یا سنسورهای جدید
  • توانایی انجام نظارت و گزارش‌دهی

پس از نصب، سیستم BMS باید حداقل 12 ماه از نزدیک نظارت و تنظیم شود. این سیستم در ابتدا به خاطر راه‌اندازی ضعیف ممکن است عملکرد مناسبی نداشته باشد. تنظیم لوپ کنترل، اطمینان ایجاد می‌کند که تجهیزات به شیوه‌ای پایدار، قابل پیش‌بینی و قابل تکرار عمل می‌کنند. در ادامه به سایر مزایای استفاده از سیستم BMS در ساختمان‌ها اشاره می‌کنیم.

فواید و مزایای استفاده از سیستم BMS

کنترل و بهینه‌سازی جامع توسط سیستمِ BMS

سیستم BMS امکان کنترل و بهینه‌سازی چرخه‌ی تجهیزات را فراهم می‌کند و می‌تواند با الگوریتم‌های متمرکز بر بهره‌وری انرژی، پیاده‌سازی شود. برای مثال می‌توان استراتژی‌های صرفه‌جویی در انرژی زیر را راه‌اندازی کرد:

  • کنترل دقیق طیف وسیعی از شرایط از جمله تنظیم دمای فصلی
  • زمان شروع و اجرای دقیق
  • کنترل چرخه‌ی اقتصادی
  • از بین بردن همپوشانی بین سیستم‌ها به ویژه تجهیزات سرمایشی و گرمایشی
  • کنترل فشار هوا و دمای خنک‌کننده

برای استفاده‌ی بهینه از سیستمِ BMS، قراردهی درست و کالیبراسیون سنسورها بسیار مهم است. این مساله اطمینان ایجاد می‌کند که سیستم BMS در هر زمانی واکنش درست خواهد داشت. در حالی که سنسورها معمولا با گذر زمان دچار افت رانش دقت نمی‌شوند اما یک خطای پایه به اندازه‌ی یک درجه ممکن است رخ دهد که باید جبران شود. با قراردهی سیستم در یک مکان اشتباه مثل ارتفاع بالا یا نزدیک به منبع گرما می‌تواند باعث عدم دقت بیشتری شود.

کنترل و بهینه‌سازی جامع توسط سیستمِ BMS

توانایی حفظ تنظیمات گرمایش و تهویه در سیستم BMS

سیستمِ BMS به حفظ تنظیمات گرمایش و تهویه‌ی هوای ساختمان در بازه‌های زمانی طولانی کمک کند. معمولا ساختمان‌هایی که از کنترل‌های مستقل استفاده می‌کنند با گذشت زمان از تنظیمات اصلی و بهینه‌ی خود خارج می‌شوند. سیستم BMS می‌تواند به تغییر در طول زمان پاسخ دهد به حفظ تنظیمات بهینه در هر زمانی کمک کند. این سیستم بعلاوه می‌تواند بر خطاهای سیستماتیک مرتبط با مصرف بیش از حد انرژی تاکید کند و الگوهای بیهوده‌ای مانند تجهیزات بدون استفاده را شناسایی کند.

صرفه‌جویی در زمان با سیستم‌های مدیریت ساختمان

اتوماسیون‌سازی (یا خودکارسازی) فشار را از روی مدیران و کارکنان ساختمان برای نظارت داده‌ها و سازگار کردن تنظیمات برمی‌دارد. رابط کاربری تک کاربره‌ی سیستم BMS همچنین با گردآوری همه‌ی اطلاعات مرتبط و کنترل همه‌ی آنها با یکدیگر در زمان نیز صرفه‌جویی می‌کند. رابط‌ها از داشبورد اصلی تا ایستگاه‌های کاری گرافیکی کامل را شامل می‌شوند. یک سیستم BMS می‌تواند با ترجمه‌ی سریع داده‌ها به اطلاعات مفید تجاری به تصمیم‌گیری سریع‌تر کمک کند.

صرفه جویی در زمان از فواید سیستم مدیریت هوشمند

هزینه‌های نگهداری کمتر تجهیزات تهویه مطبوع با سیستم BMS

سیستم مدیریت ساختمان امکان شناسایی سریع خرابی تجهیزات را فراهم می‌کند. در طول زمان با تغییر الگوهای عملیاتی و افت عملکرد تجهیزات، از کارآیی ساختمان‌ها کم می‌شود. سیستمِ BMS می‌تواند عیب‌یابی اکثر اجزای گرمایش و تهویه‌ی هوا را انجام دهد و زمانی که یکی از اجزا عیب پیدا می‌کند، آن را شناسایی می‌کند.

سیستم BMS امکان کنترل و بهینه‌سازی راحتی ساکنان در سریع‌ترین زمان ممکن را فراهم می‌کند. فاکتورهایی مانند دمای هوا، رطوبت، کیفیت هوا و جریان هوا از جمله‌ی این موارد است. این سیستم بعلاوه پیش از کاهش شرایط آسایش می‌تواند اعلان و اصلاح عیب‌ها را نیز ارائه دهد.

راحتی بیشتر ساکنان و رفاه حداکثری با سیستم مدیریت ساختمان

مدیریت عملکرد و گزارش‌گیری در سیستمِ BMS چگونه است؟

سیستم مدیریت ساختمان یا BMS دارای توانایی مدیریت عملکرد و گزارش‌دهی برای دستیابی به اهداف مصرف انرژی و رتبه‌بندی ستاره‌ای است. سیستم‌های BMS به وسیله‌ی روش‌های زیر از اهداف پشتیبانی می‌کنند:

  • تشخیص افت عملکرد به موقع
  • اندازه‌گیری اهداف پروفایل بار و انجام تنظیمات
  • ثبت اطلاعات روند از جمله تفکیک در بارهای مستاجران و ساختمان اصلی
  • نمایش بازخورد به سبک داشبورد در مورد تقاضا و مصرف

صرفه‌جویی در مصرف انرژی

نوآوری‌ها در سیستم مدیریت ساختمان یا BMS و تجهیزات هوشمند سازی ساختمان

نوآوری در سیستمِ BMS: شبکه‌های بی‌سیم مقرون به صرفه

به طور کلی هزینه‌ی یک سیستم BMS کاربرد آن را به ساختمان‌های بزرگ تجاری محدود کرده است. تجهیزاتی مانند کنترل‌ها و سنسورها از نظر قیمتی پایین آمده‌اند. تکنولوژی بی‌سیم به طور فزاینده‌ای معمول و متداول شده است و نصب سیستم BMS را ساده‌تر و مقرون به صرفه‌تر ساخته است. با افزایش اتصال اینترنت، فرصت اجرای سیستم BMS افزایش پیدا کرده است. ارتباط بین دستگاه‌ها یا سیستم‌های کامل از طریق داده‌های شبکه جایگزین اتصالات سیمی شده است. پیشرفت‌های اخیر در برداشت انرژی بی‌سیم نسل جدید حسگرها را قادر می‌سازد که از منابع محیطی انرژی مورد نیاز خود را استخراج کنند. (به جز مساله‌ی هزینه اولیه‌ی مقوله هوشمند سازی – مقرون به صرفه بودن و مصرف بهینه انرژی بویژه در هتل هوشمند بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد.)

شبکه‌های بی‌سیم مقرون به صرفه

نوآوری در سیستمِ BMS: شبکه‌ی پاسخگوی مدیریت تقاضا

ماهیت شبکه در حال تغییر است و نیاز است مشاغل در پاسخ به سیگنال‌های قیمت و کمبود در شرایط سخت آب و هوایی، تنظیم بار را افزایش دهند. بعلاوه، صاحبان ساختمان در حال نصب و ذخیره‌سازی نسل سیستم‌های متصل به شبکه‌ی بیشتری در محل کار خود هستند. در حال حاضر شرکت‌ها در حال ادغام سیستم BMS با سیستم‌های مدیریت تقاضای مبتنی بر نرم‌افزار و شبکه‌ی پاسخگو یا سیستم‌های مدیریت انرژی ویژه (EMS) هستند. این نوآوری‌ها امکان بهینه‌سازی مصرف انرژی و، تولید، صادرات و ذخیره‌سازی را فراهم می‌کند.

هوشمند سازی ساختمان و توانایی‌های قابل پیش‌بینی سیستمِ BMS 

سیستم‌BMS می‌تواند حداکثر هزینه‌های تقاضا را کاهش و بخش قابل‌توجهی از قبض‌های انرژی بسیاری از تجارت‌ها را تشکیل دهد. این سیستم می‌تواند بارهای زیاد ساختمان را پیش‌بینی کرده و اجازه‌ی تنظیمات درست برای جلوگیری از حداکثر سطح آستانه‌ی تقاضا را فراهم سازد. یک سیستم‌BMS مبتنی بر وب می‌تواند شرایط مطلوب یا شرایط شدید آب و هوایی را پیش‌بینی کرده و تولید گرمایش و تهویه‌ی هوا را برای کارآمدترین و بهترین نتیجه، تنظیم کند. برای مثال، اگر BMS روزی گرمتر از معمول را پیش‌بینی کند، به طور اتوماتییک ساختمان را خنک می‌کند تا از انرژی خارج از پیک مصرف استفاده کند.

توانایی‌های قابل پیش‌بینی سیستم BMS

ادغام سیستمِ‌BMS با سیستم‌های تجاری گسترده‌تر

انعطاف‌پذیری و سازگاری متقابل اجزای سیستم‌هایِ BMS باعث می‌شود جنبه‌های مختلف یک کسب و کار به طور موثرتری با یکدیگر هماهنگ شوند. برای مثال یک BMS می‌تواند به حسابداری و برنامه‌ریزی منابع و یا با کل سیستم مدیریتی مجموعه، ارتباط برقرار کند.

ادغام سیستمِ BMS با مدل‌سازی اطلاعات ساختمان

مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM) یک فرآیند تصویربرداری سه بُعدی است که توسط معماران، مهندسان و متخصصان ساخت‌وساز برای برنامه‌ریزی مشترک، طراحی، ساخت و مدیریت ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکپارچه‌سازی و ادغام BMS با BIM این امکان را فراهم می‌کند که یک طرح پیشنهادی قبل از ساخت شبیه‌سازی و در صورت لزوم اصلاح شود.

ادغام سیستم BMS با سیستم‌های تجاری گسترده‌تر

نگهداری از سیستمِ‌BMS

در نگهداری از سیستم مدیریت ساختمان باید به موارد زیر توجه کرد:

  • سیستم مدیریت ساختمان متعلق به صاحب ساختمان است که باید به عنوان سرپرست آن در مدیریت حقوق دسترسی به BMS عمل کند.
  • این سیستم باید با سطح مناسبی از سرویس‌دهی حفظ شود.
  • مانند هر سیستم نرم‌افزاری دیگر از داده‌ها و فایل‌های روی سیستم باید به صورت منظم پشتیبان گرفته شود.
  • اجزای حیاتی سیستم باید به طور منظم شناسایی و بررسی شوند.
  • نگهداری و تعمیر باید برای عملکرد سیستم کنترل‌شده انجام شود نه اجزای جداگانه‌ای مانند دستگاه سردکننده و غیره.

بعلاوه وضعیت چرخه‌ی تولید تجهیزات را باید مورد بررسی قرار داده شود و در سیستم از سخت‌افزارهایی با سابقه‌ی تاییدشده استفاده شود. بررسی سطح پشتیبانی سخت‌افزار و نرم‌افزار و شرایط سازگاری آن در آینده نیز از موارد مهمی است که باید مورد توجه قرار گیرد.

نگهداری از سیستمِ BMS

منبع: استخراج شده از مطالب ویکی پدیا

قیمت سیستم مدیریت ساختمان (BMS)

قیمت سیستم مدیریت ساختمان (BMS)، نسبت به متراژ و نوع کیفیت اجرایی بسیار متغیر است. برآورد هزینه‌ها بنابر انتظارات کاربران کاملا متفاوت است و نمی‌توان قیمت ثابتی برای آن در نظر گرفت. مثلا کاربری که یک سیستم ساده بدون پیجیدگی خاصی نیاز داشته باشد، خرید BMS برای چنین پروژه‌ای نسبت به کاربری که یک پکیج سفارشی و تمام عیار بخواهد با تفاوت قیمت چندین میلیونی بسیار ارزان‌تر خواهد بود. 

مرکز هوشمند سازی آرات: فعال در اجرای پروژه‌های سیستم مدیریت ساختمان در ایران

امیدواریم مطلبی که برای شما نوشتیم توانسته باشد ابهامات ذهن شما را برطرف کرده باشد. اگر به دنبال تجهیز ساختمان – برج – ویلا و یا محل کار خودتان به سیستم‌های مدیریت ساختمان هستید می‌توانید نام مرکز هوشمند سازی آرات را در اینترنت جستجو کنید. ما یکی از بهترین شرکت‌های تامین قطعات هوشمند سازی و نیز اجرای پروژه‌های هوشمند سازی در ایران هستیم. برای دریافت اطلاعات بیشتر و نیز دریافت مشاوره رایگان می‎‌توانید با شماره ۰۹۱۲۰۹۹۶۱۷۶ تماس بگیرید. مشاوران مرکز هوشمند سازی آرات هفت روز هفته از ساعت 9 صبح الی 6 عصر پاسخگوی سوالات شما خواهند بود.

تیم محتوای اسمارتیک

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *