سیستم هوشمند مدیریت ساختمان (BMS)

تصور کنید درون واحد مسکونی خود یا محل کار، مشغول انجام فعالیتی هستید که نمی توانید آن را متوقف کرده و به کار دیگری بپردازید. نیاز به یک سیستم هوشمند مدیریت ساختمان بسیار احساس می شود. دمای محیط آن چنان گرم شده که دمای تجهیز سرمایشی باید کاهش یابد و یا نور محیط با نزدیک شدن به پایان روز کمتر شده و نیاز به روشنایی غیر طبیعی وجود دارد. تجهیزات برقی شما بی دلیل روشن بوده و توان مصرف می کنند و در نتیجه هزینه برق را افزایش می دهند. برطرف کردن تمام این مشکلات نیازمند این است که شما کار را متوقف کرده، از جای خود بلند شوید و دمای وسیله سرمایشی را کم کنید، چراغ ها را روشن کنید و تجهیزات بدون استفاده را از برق بکشید. اگر همه این کارها به خودی خود و بدون نیاز به شما و یا با کمترین فعالیت توسط شما قابل رسیدگی و برطرف شدن باشد، چه زمانی از شما ذخیره خواهد شد؟ چه میزان تمرکز و سرعت شما در انجام فعالیت ها بالا خواهد رفت؟ چه مقدار در مصرف انرژی صرفه جویی خواهد شد و در نهایت در آخر ماه چقدر از هزینه های شما کاسته خواهد شد؟این ها برخی از مزایای یک سیستم هوشمند مدیریت ساختمان یا همان بی ام اس است.

حضور سیستم مدیریت ساختمان می تواند از اختلافات میان اعضای خانواده نیز جلوگیری کند!

با افزایش شهر نشینی نیاز به ساخت ساختمان های بزرگ، بیش از پیش، احساس می شود. در ساختمان های مدرن امروزی که با هدف فراهم آوردن آسایش، آرامش، امکانات و … در کمترین زمان و برای بیشترین تعداد ممکن از انسان ها طراحی شده اند، از طریق روش های سنتی و تکنولوژی های گذشته نمی توان به مقصد رسید. از این رو با گسترش علم و فناوری، مقوله جدیدی به نام ساختمان های هوشمند و در کنار آن، سیستم مدیریت ساختمان (Building Management System) معرفی و توسعه یافت.

سیستم هوشمند مدیریت ساختمان چیست؟

سیستم مدیریت ساختمان (BMS) یا سیستم اتوماسیون ساختمان (BAS) سیستمی است که به کمک تعبیه سنسورها در نقاط مختلف، نظارت و کنترل پیوسته و هوشمند بر تجهیزات الکتریکی و مکانیکی انواع ساختمان های تجاری، اداری، صنعتی، مسکونی و غیره را بر عهده دارد. این سیستم جامع با کنترل، نمایش و بهینه سازی شرایط عملکرد سیستم های ساختمان، متناسب با متغیرهای محیطی، شرایط آسایش و امنیت افراد و محصولات را فراهم آورده و به مدیریت هرچه بیشتر انرژی منجر می شود.

ساختمان ها برای مجهز شدن به سیستم مدیریت ساختمان باید در مرحله ساخت از مشاورهای معتبر در این حوزه بهره گرفته تا اجرای سیستم مدیریت ساختمان و سیستم های برق رسانی مورد نیاز آن، متناسب با خواست مالک ساختمان و یا کارفرما انجام گیرد. یک پردازنده مرکزی به عنوان مغز این سیستم عمل کرده و هماهنگی اجزای مختلف را به عهده دارد. یک اتاق سرور نیز برای این سیستم باید درون ساختمان تعبیه شود. کنترل اجزای مختلف می تواند با استفاده از پنل هایی که بر دیوار نصب می شوند و یا با استفاده از تجهیزات کنترل از راه دور مانند اپلیکیشن های تلفن همراه صورت گیرد.

وظایف سیستم مدیریت ساختمان چیست؟

از جمله وظایف این سیستم هوشمند می توان به موارد زیر  اشاره کرد:

• تهویه مطبوع
• روشنایی
• سامانه اعلام حریق
• کنترل تردد و تشخیص هویت افراد
• تامین برق اضطراری
• کنترل دوربین های مدار بسته، کنترل درب ها
• سیستم آبرسانی و آبیاری فضای سبز
• ایجاد شرایط محیطی متناسب با سالن های مختلف ورزشی، همایش و …
• هواسازی و شرایط محیطی و بهداشتی در قسمت های مختلف از بیمارستان ها
• موقعیت تابش نور به قسمت های مختلف از ساختمان
• راهنمای خودروهای ورودی به پارکینگ های عمومی
• موارد مربوط به رزرو اتاق و ارائه خدمات رفاهی به میهمانان به طور هوشمند در هتل و …

برخی از وظایف سیستم هوشمند مدیریت ساختمان

همچنین قابلیت ارتباط سیستم های مختلف جانبی و مدرن مانند سیستم های انرژی تجدید پذیر، بویلرهای چگالشی، سیستم های تولید همزمان برق و حرارت و … با کنترلر هوشمند مرکزی قابل تعریف است.

مزایای استفاده از سیستم مدیریت هوشمند ساختمان چیست؟

حال که با تعریف این سیستم، وظایف و ضرورت استفاده از آن آشنا شدیم، باید بدانیم استفاده از این تکنولوژی جدید و شناخته شده در دنیا دقیقا چه مزایایی دارد. با شنیدن اسم سیستم هوشمند مدیریت ساختمان، اولین فایده ای که تقریبا به ذهن هر شخصی می رسد، صرفه جویی در مصرف انرژی است. با بررسی عملکرد این سیستم در ساختمان ها و سازمان های بزرگ می توان این موضوع را اثبات کرد. مطالعات و بررسی ها نشان داده اند که تجهیز یک ساختمان به سیستم BMS می تواند به صورت میانگین 30 درصد از مصرف انرژی و به تبع آن هزینه ها را کاهش دهد. همان طور که در مقدمه اشاره شد، سیستم مدیریت هوشمند ساختمان می تواند با استفاده از حسگرهای خود، دمای محیط و سایر پارامترهای اثر گذار را حس کرده و به عنوان مثال در صورت وجود عامل هدر رفت انرژی، اجازه روشن شدن تجهیزات سرمایشی و گرمایشی را ندهد و یا از روشن بودن بی دلیل آن ها جلوگیری کند.

مزایای سیستم مدیریت ساختمان

با استفاده از یک سیستم BMS می توانید ساختمان خود را ایمن تر کنید. سازمان ها و ساختمان هایی که مجهز به کنترل کننده هوشمند باشند، نسبت به سایر ساختمان ها از ایمنی بالاتری برخوردار هستند. در شرایط حاد و اضطراری به تشخیص حسگرهای سیستم و دستور پردازنده، با اجرای فرمان کنترلی می توان خطر مورد نظر را گزارش داد و یا از وقوع آن جلوگیری کرد. این فرمان کنترلی می تواند دستور قطع گاز در صورت نشتی در تجهیزات گاز سوز، ارسال پیام به سازمان های آتش نشانی در صورت وقوع آتش سوزی، کنترل ورود و خروج افراد از درب های ساختمان و عدم اجازه ورود به افراد نا آشنا، قطع جریان برق در صورت احساس جریان گاز در محیط، افزایش میزان سرمایش فضا برای جلوگیری از فاسد شدن مواد غذایی و دیگر موارد باشد.

اعلام پیام اضطراری توسط سیستم مدیریت ساختمان

با مصرف بی رویه سوخت های فسیلی، آسیب های بسیار به این کره خاکی و محیط زیست پیرامون ما وارد شده است. با روشن بودن بی دلیل سیستم های گرمایشی، پکیج ها، بویلر ها و … حجم تولید آلاینده هایی مانند ناکس، کربن مونوکسید، ساکس و … بالا می رود. یک سیستم هوشمند مدیریت ساختمان با اتصال به سیستم کنترلی سیستم های گرمایشی، مانند مشعل در بویلر، می تواند در جهت حرکت به سوی مصرف کمتر سوخت های فسیلی، تولید کمتر آلاینده ها و حفظ محیط زیست گامی موثر بردارد. از این رو یکی از دلایل طراحی این سیستم کاهش آلودگی محیط زیست و کمک به حفظ آن عنوان شده است. خانه های سبز یا Greenhouseها نام دیگر خانه هایی است که از این سیستم مدیریتی برای کاهش گازهای گلخانه ای استفاده می کنند.

در نهایت تمامی موارد فوق می توانند در یک جمله خلاصه شوند:

راحتی و آسایش بیشتر کاربران

بخش های (لایه های) یک سیستم هوشمند مدیریت ساختمان

سیستم مدیریت ساختمان یک مجموعه مبتنی بر پردازش داده است که همانند هر سیستم الکترونیکی دیگر، از دو بخش سخت افزار و نرم افزار تشکیل شده است. سخت افزارهای این سیستم با استفاده از میکرو کنترلر ها و یا PLC پیاده سازی می شوند و نرم افزارها نیز به صورت ویژه و کاربردی برای سیستم نوشته خواهند شد. این نرم افزارها با هدف پایش و نظارت بر قسمت های مختلف سیستم، اعمال فرمان های کنترلی برای ایجاد تغییر به منظور رسیدن به شرایط بهینه مورد استفاده قرار می گیرند.

اما اگر پرسیده شود: لایه های یک سیستم هوشمند BMS کدام است؟ باید پاسخ داد: سه لایه؛ مدیریت، اتوماسیون و کنترل.

لایه های سیستم مدیریت ساختمان

لایه مدیریت

در لایه مدیریتی، که بالاترین سطح یک سیستم هوشمند مدیریت ساختمان است، برای کنترل و مدیریت سیستم، نرم افزارهایی در نظر گرفته شده است. فرآیند های اتوماسیون و کنترل با استفاده از دستگاه های هوشمند صورت گرفته و در این لایه تنها انجام تنظیمات مربوطه و اعمال تغییر در پارامترهای سیستم با نرم افزارهای مدیریتی امکان پذیر است. نظارت، کنترل مرکزی فرآیند ها، بهینه سازی و دریافت گزارش از سیستم چهار نقش اساسی و اصلی لایه مدیریت است.

لایه اتوماسیون

لایه اتوماسیون در مدیریت بهتر تاسیسات ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال برای استفاده از اتوماسیون در مشعل بویلر ها، هواساز ها، ژنراتور ها و … برای هر یک از این تجهیزات به طور معمول یک کنترلر جداگانه طراحی و استفاده می شود که به هر کنترلر تعدادی سنسور جهت پایش و تعدادی عملگر (Actuator) متصل است. در یک کنترلر ساده موتورخانه، اطلاعات از سنسورهایی که در مسیر رفت و برگشت آب گرم و یا محیط نصب شده است، دریافت شده و مشعل بویلر ها و یا پمپ ها کنترل می شوند. همچنین با استفاده از تجهیزات نظارتی بر شعله مشعل، تعدادی عملگر مانند عملگر هوای ورودی و اتصال آن ها به کنترلر مشعل می توان ظرفیت حرارتی مورد نیاز (با توجه به بار حرارتی ساختمان) را تغییر داد و یا در صورت عدم حضور شعله، جریان سوخت و هوا را به منظور ایمنی بیشتر قطع کرد.

لایه اتوماسیون در سیستم هوشمند مدیریت ساختمان

لایه کنترل

لایه کنترلی که درسیستم های مدیریت ساختمان وجود دارد، به منظور کنترل تجهیزات مانند کنترل سیستم های روشنایی، سیستم های تهویه مطبوع، سیستم های گرمایشی و سرمایشی و …مورد استفاده قرار می گیرد. برای مثال در ساختمان های هوشمند با حس شدن دود، گرد و غبار و یا هر عامل مزاحم دیگر در کریدورهای اصلی توسط سنسور ها، دستور فعال سازی هواکش های ساختمان صادر می شود تا تهویه مناسب صورت پذیرد و تنها در صورت حل مساله، هواکش ها خاموش می شوند.

سیستم کنترل هوشمند در مشعل

یکی از بخش های مهم در ساختمان ها و سازمان ها، موتورخانه ها هستند. قلب هر موتور خانه مشعل است. سیستم کنترلی مشعل یک سیستم مدرن و امروزی است که برای کنترل احتراق در مشعل مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این سیستم می تواند امکاناتی نظیر کنترل اتوماتیک میزان هوا و سوخت ورودی، پایش شعله به منظور ایمنی و در حالت کلی کنترل نرخ آتش دهی را برای کاربر فراهم کند. با تعیین یک setpoint مشخص، هر دو جریان سوخت و هوا با دقت بالایی اندازه گیری شده و با توجه به اطلاعات سنسور ها از دمای دودکش، دما و فشار بخار یا آبگرم و …، میزان واقعی و مورد نیاز جریان سوخت و یا هوا برای رسیدن به آن setpoint تنظیم خواهد شد. کنترل ایمنی در این سیستم در بالاترین سطح خود با استفاده از پایشگرهای مختلف مانند اسکنر شعله، سنسور اکسیژن و … و از طریق محدود کردن عوامل مرتبط انجام می پذیرد.

در بخش کنترل هوا، از تجهیزات مختلفی برای عملکرد صحیح سیستم کنترل مشعل استفاده می شود. پرشر سوییچ هوا، موتور و فن دمنده هوا، دمپر هوا و … از جمله تجهیزات مورد نیاز برای این قسمت هستند. پرشر سوییچ هوا برای اطمینان از عملکرد فن و تامین هوای مورد نیاز به کار گرفته می شود. یک لوله رابط از قسمت دهش فن به این پرشر سوییچ متصل شده و با احساس کردن فشار و عمل کردن سوییچ، سیگنال در مدار بودن فن و تامین هوا به کنترلر ارسال می شود.

مثالی از نحوه عملکرد سیستم کنترل هوشمند در مشعل

الکتروموتور فن نیروی محرکه جهت گردش فن و تامین هوای احتراق را تامین می کند. با توجه به حجم هوای مورد نیاز برای احتراق، به طور معمول از الکتروموتورهای با سرعت بالای 2800 دور بر دقیقه استفاده می شود.

دمپر هوای مشعل، میزان هوای ورودی به سیستم را کنترل می کند. تشکیل شعله، کیفیت احتراق، تنظیم شعله و میزان انتشار آلاینده های احتراق با تنظیم میزان هوای ورودی قابل کنترل است. دمپرها در مدل های مختلف دستی و برقی (الکتریکی) وجود دارند. دمپرهای دستی برای مشعل های با ظرفیت پایین و در برخی مدل ها ممکن است استفاده شود. دمپر به کمک یک پیچ نگهدارنده در موقعیت مناسب قرار داده و ثابت می شود. استفاده از این دمپرها زیاد مرسوم نیست، چرا که کنترل هوای احتراق از ابتدای تشکیل شعله تا برقرار شدن یک شعله پایدار توسط آن بسیار سخت است.

دمپرهای هوای الکتریکی  به کمک یک عملگر تدریجی قابل تنظیم، قابلیت کنترل هوای احتراق را به راحتی به کاربر می دهند. بر اساس میزان حرارت مورد نیاز و ارزیابی دیگر پارامترها، سیستم کنترلی مشعل از طریق دمپر هوای ورودی، میزان هوای احتراق را تنظیم و کنترل می کند.

سایت انجمن متخصصین احتراق مفتخر است که این مقاله را به کمک اطلاعات مفید دریافتی از شرکت پاکمن و کارخانه مشعل سازی رادمن تهیه و تنظیم نموده است. ممنون از اینکه با ما همراه بودید.