سیستم مدیریت ساختمان BMS

از خنک کننده شبانه برای کاهش انرژی لازم برای مقاصد خنک سازی استفاده می شود در طول روز اتاقهای و ساختمانها به وسیله خورشید گرم شده و حرارت را ذخیره می کنند .

اگر درطول شب ، دمای خارجی از دمای داخل ساختمان پایین تر بیاید . فن های تخلیه روشن شده و هوای خنک را به داخل ساختمان می دمند . در نتیجه ساختمان بدون استفاده از سیستم تهویه مطبوع خنک می شود .

شکرتها و سازمانهایی که توان الکتریکی بالایی مصرف می کنند ، باید دو نوع بهای انرژی مصرفی را یکی بابت انرژی که واقعا مصرف کرده اندو دیگری بابت حداکثر مصرف انرژی در بازه زمانی مشخص ( مثلا ۱۵ دقیقه ) به سازمان بخش عمومی ، پرداخت نمایند . وظیفه برنامه محدود کننده بار پیک ، خاموش و روشن کردن بارها به طور خودکار در طول روز است .

در روش تنظیم آنتالپی ، برای محاسبه حداقل توان لازم برای تنظیم دماو رطوبت هوای ورودی به مقدار تنظیمی هوای منبع ، از نمودار hx ارتباط بین دما هوا و رطوبت ، استفاده می شود .

این محاسبات بر اساس این واقعیت که مقدار انرژی و هزینه لازم برای گرم کردن و یا مطربو کردن هوا از مقدار انرژی لازم برای خنک یا خشک کردن آن کمتر است ، پایه گذاری شده اند .

ارتباط در سطح کنترل و اتوماسیون

شبکه سطح کنترل و اتوماسیون CLN

ارتباط بین کنترلرها با یکدیگر و سطح مدیریت در ردس ساختار سلسله مراتبی با CLAN ( Control and Automation Level Network) برقرار می گردد . به دلیل ضرورت مبادله داده ها بین سطوح مدیریت و سطح کنترل اتوماسیون ، این شبکه باید قابلیت انتقال حجم بیشتری از اطلاعات را نسبت به شبکه سطح میدان داشته و سرعت انتقال نیز بیشتر سطح میدان باشد .

کنترلرها برای ارتباط با هر دو شبکه سطح میدان و سطح کنترل و اتوماسیون ، می توانند به دو کنترلر ارتباطی CC(Communication Controller) برقرار می گردد . به دلیل ضرورت مبادله داده ها بین سطوح مدیریت و سطح کنترل اتوماسیون ، این شکبه باید قابلیت انتقال حجم بیشتری از اطلاعات را نسبت به شبکه سطح میدان داشته باشد و سرعت انتقال نیز بیشتر از شبکه سطح میدان باشد .

کنترلرها برای ارتباط با هر دو شبکه سطح میدان و سطح کنترل و اتوماسیون ، میتوانند به دو کنترلر ارتباطی CC(Communication Controller) مجهز شوند . سیستم های ویژه اختصاصی DSS Dedicated Special Systems ، نظیر سیستم های آلارم را می توان توسط واحد رابط داده DIU(Data Interface Unit) مثل یک دروازه به شبکه سطح کنترل و اتوماسیون و در نتیجه به سیستم کنترل ساختمان متصل کرد .

سطح مدیریت

سطح مدیریت بالاترین سطح سلسله مراتب سیستم کنترل ساختمان است .

ارتباط بین انسان و ماشین

برنامه های آماری و تمام ارتباط بین انسان و ماشین (Man-Machine Communication )MMC در این سطح پردازش می شوند .

این عملکرد عبارتند از :

– نمایش و چاپ پیامهای رویداد

– اضافه کردن توضیحات نوشتاری به پیامهای رویداد ( متن شرح دهنده چگونگی پاسخ به رویدادها )

– کنترل کردن اعلام کننده ها

– نمایش گرافیکی ساختمانها ، اتاقها و سیستم هایی که نمایش دهنده وضعیت عملیاتی ، مقادیر اندازه گیری دشه و مصرف هستند .

– کنترل سیستمهای فراخوان در صورت وقوع خطای فنی

گزارش عملیاتی ، آمار

گزارشهای عملیاتی و آمار به کارکنان امکان تعیین نقطه ضعفهای سیستم خدمات و بررسی میزان بهره وری انرژی برای کاهش هزینه ها را میدهد . به عنوان مثال ، آمار در سطح مدیریت شامل موارد زیر است :

– آمار خطا

– گزارش وضعیف حرارتی روزانه

– آمار مصرف

– آمار توان

اتاق کنترل

در گذشته ، از کامپیوترهای قدرتمند در اتاقهای کنترل استفاده می شد . امروزه در اتقاهای کنترل از شبکه چندین کامپیوتر شخصی (PC) و ایستگاه کاری (WS) متصل به یک کامپیوتر مرکزی (Server Station) استفاده میشود . معمولا هر یک از کامپیوترهای متصل به کامپیوتر مرکزی برای پردازش یک وظیفه مشخص استفاده می شود .

مثلا از آنها به عنوان ایستگاه های واحدهای مانتورینگ و اپراتور (MOU) یا به صورت واحدهای برنامه ریزی (PU) استفاده می شود .

ارتباطات در سطح مدیریت

شبکه سطح مدیریت MLN

تجهیزات اتاق کنترل توسط شبکه سطح مدسیریت MLN ( Management Level Network) به یکدیگر متصل هستند . به دلیل آنکه اکثر این تجهیزات ، کامپیوترهای شخصی یا ایستگاه های کاری که از حجم انبوهی از آمار نگهداری می کنند و حجم زیادی از ارتباطات بین انسان و ماشین را پردازش می کنند شبکه باید قابلیت انتقال حجم زیادی از اطلاعات را با سرعتهای بسیار زیاد دارا باشد.

اتصال سیستمهای خارجی

سیستمهای خارجی ( سیستمهای ویژه اختصاصی) نظیر سیستمهای کنترل دستی ، آشکار ساز حریق و ورود غیر مجاز و سیستمهایی برای مدیریت خدمات تعمیر و نگهداری و مدیریت امکانات ، معمولا با استفاده از دروازه DIU ( Data Interface Unit) به سطح مدیریت متصل می وشند . هدف از این نوع اتصال ، اطمینان از استفاده از یک فرمت استاندارد در نمایش داده های سیستمهای خارجی متفاوت و زیر سیستمها در اتاق کنترل اتوماسیون ساختمان است ( جایی که تمام اطلاعات در آن متمرکز می گردد) .

سطوح شبکه میدان وسطوح شبکه کنترل و اتوماسیون را می توان با استفاده از ورودی یا دروازه DIU ، مستقیما نیز به شبکه مدیریت ، متصل کرد .

استانداردهای ارتباطی

امروزه ، اکثر تجهیزات کنترل و مانیتورینگ در سیستمهای کنترل ساختمان مجهز میکروپروسسورها و رابط های ارتباطی برای تبادل اطلاعات با تجهیزات دیگر می باشند . تبادیل اطلاعات می تواند بین تجهیزات واقع در یک سطح ( ارتباط نظیر به نظیر ) و یا بین دو سطح متفاوت با یک سیستم خارجی انجام گیرد . در گذشته ، سخت افزار و پروتکلهای مورد استفاده در تبادل اطلاعات در سیستمهای کنترل ساختمان برای تولید کننده ای تا تولید کننده دیگر متفاوت بوده است.

پروتکلهای استاندارد شده و واسط های ارتباطی

موضوع فوق ، مصرف کنندگن را مجبور به استفاده از تجهیزات تولید شده از یک تولید کننده واحد می کرد ، زیرا امکان اتصال تجهیزات تولید شده از یک تولید کننده واحد می کرد ، زیرا امکان اتصال تجهیزات ساخت تولید کنندگان مختلف فقط از طریق ورودی های گران میسر بوده است . به طور خاص ، سازمانهای عمومی تمایل به استفاده از کنترلرهای ساخت تولید کنندگان متفاوت را در اتاقهای کنتل داشتند . این ویژگی تنها در صورت قابل پیاده سازی خواهد بود که تولید کنندگان از پروتکلها و رابطه های استاندارد استفاده نمایند .

استانداردهای ارتباط گروهی

گروهی از متخصصین در CEN TC247 , WG4 ، استفاده از استانداردهای ارتباطی زیر را برای اتوماسیون سیستم ساختمان در نظر گرفته اند :

سطح مدیریت : BACent ( اترنت ) ۰/FND1.

سطح کنترل و اتوماسیون BACent (LON),PRPFIBUS , WorldFIP

BACent

استاندارد Building Automation and Co troll Network در آمریکا و توسط یک گروه در ASHRAE-American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers توسعه داده شد .اوصل انتقال داده طبق استادا ISO 8802/3 ( اترنت) و تکنولوژی LON(Local operating Network) توسط Echelon توسعه داده شده است . استاندارد ( اترنت BACent ، توسط CEN به صورت پیش نویس استاندارد اروپاییENV180501 تدوین شده و از دید متخصصین استاندارد بین المللی آینده برای ارتباطات در سیستم اتوماسیون ساختمان خواهد بود .

استاندارد BACent(LON) ، به صورت پیش نویس استاندارد اروپایی ENV13321-1 تدوین شده است .

./FND 1

استاندارد ./FND 1 ( انتقال داده مستقل از شرکتها ) در آلمان توسعه داده شده (DINV 32735) و در تعدادی از تأسیسات توسط سازمانهای عمومی به کار رفته است . البته این استاندارد نه در آلمان و نه در سطح بین المللی برقرار نگردید . CEN استاندارد ./FND 1 را به صورت پیش نویس استاندارد اروپایی ENV 1805-2 تدوین کرده است .

EIBent

EIBent توسعه داده شده پروتکل سطح میدانEIB برای استفاده در سطح اتوماسیون و کنترل است، اصلو انتقال داده نیز بر اساس استانداردهای موجود ، نظیر ISO8802/3 (اترنت) می باشد . ELBent به صورت پیش نویس استاندارد اروپایی ENV13 321-2 تدوین شده است .

PROFIBUS

PROFIBUS (Process Field Bus) فیلد باس پروسه در آلمان طراحی و توسعه یافت . ( DIN 19245 , EN 50170.2) پروفایل کاربری دیگری مخصوص سیستمهای ساختمانی ساخته شده است . بررسیهای کاربردی زیادی برای انواع سیستمهای کنترل ساختمان به انجام رسیده است . PROFIBUS به عنوان سیستم کنترل مطابق با استاندارد اروپایی ENV13 321-1 طراحی شده است .

WorldFIP

استاندارد (EN50170Vol.3) WorldFIP در فرانسه برای پردازش اتوماسیون توسعه داده شده و تا به حال در اتوماسیون سیستم ساختمان مورد استفاده قرارنگرفته است . WorldFIP به صورت استاندارد ( پیش نویس ) اروپایی ENV 13 321-1 تدوین شده است .

BatiBUS

BatiBUS در فرانسه (NFC-46/620) برای اتوماسیون سیستم ساختمان و اتوماسیون سیستم در ساختمانهای مسکونی توسعه داده شده است .این استاندارد در فرانسه و اروضای جنوبی مورد استفاده قرار گرفته است .

EHS

استاندارد EHS(European Home System) پروتکلی است که به عنوان بخشی از برنامه ESPRET توسعه یافته است و برای اتوماسیون سیستم در ساختمانهای مسکونی مورد استفاده قرار می گیرد . مهمترین ویژگی EHS در استفاده از از تکنولوژی راه اندازی سریع نهفته است . تا این لحظه از این استاندارد در اتوماسیون استفاده نشده است .

(Local Operating Network)LON

تعاریف و اصطلاحات مربوط به شبکه (Local Operating Network)LON

یک شبکه گسترده و باهوش می باشد که تجهیزات دخیل در آن با همدیگر در ارتباط می باشند . این شبکه بسیار قابل انعطاف بودهو می توان در هر زمان آنرا گسترش داده و یا بهینه نمود .

Neuron – Chip

هسته اصلی این شبکه Neuron – Chip می باشد که توسط کمپانی های Motorola , Toshiba ساخته می شود .Neuron – Chip از سه پروسسور(CPU) تشکیل شده است :

– Application ( APP ) – CPU

– NetWork ( NET) – CPU

– Media Access Control (MAC) – CPU

این Chip با زبان Neuron – C برنامه نویسی دشه و فعلا دو نوع مختلف آن یعنی مدل ۳۱۲۰ و ۳۱۵۰ به بازار عرضه می شود .

LONBuilder

در حقیقت نرم افزاری می باشد که کاربر با آن سیستم LON خود طراحی نموده و ابزار عیب یابی و Projecting در این نرم افزار لحاظ گردیده است .

LONMark

علامت ثبت شده شبکه LON می باشد که سازندگان مختلف تجهیزاتLON با چاپ این آرم که ، از طرف انجمن LON اعطا می گردد ، بر روی محصولات خود کارکرد صحیح تجهیزات و ادوات ارایه شده رادر شبکه LON گارانتی می نمایند .

LON Works

اسم ثتب شده برای این شبکه میب اشد که شامل کلیه تکنولوژی مورد استفاده در آن می باشد .

LUI ( Lon Users International )

انجمن سازندگان تجهیزات LON می باشد که در بخش های مختلف همانند تبلیغات ، اتوماسیون سازه های ساختمانی ، اتوماسیون صنعتی و غیره فعالیت دارد .

خصوصیات شبکه LON

تا اواسط ۱۹۹۷ ، LONTalk فقط با Neuron Chip سازگار بود و سازندگان تجهیزات LON می باشد حتما از این chip استفاده می نمودند . ولی نیاز به Open سیستم LUI را وادار ساخت که این محدودیت را برداشته و هم اینک پروتکل LON را می توان با هر ساختار سخت افزاری دلخواهی مورد استفاده قرار داد .

یک مزیت شبکه LON نسبت به EIB در مورد استاندارد تعریف شده برای آن می باشد که امکان استفاده از این شبکه را علاوه بر سطح Field در سطوح بالاتر اتوماسیون امکان پذیر می سازد .

در یک شبکه LON ، که در اینجا EIB در مورد استاندارد تعریف شده برای ان می باشد که امکان استفاده از این شبکه را علاوه بر سطح Field در سطوح بالاتر اتوماسیون امکان پذیر می سازد .

در یک شبکه LON ، که در اینجا Domain نامیده می شود ، تقسیم بندی منطقی برای زیر مجموعه های آن در نظر گرفته شده است . به طور کلی یک شبه LON می تواند دارای ۲۵۵ انشعاب و یا به اصطلاح Subnet باشد که به هر انشعاب می توان حداکثر ۱۲۷ گروه و یا به عبارتی ۱۲۷ دستگاه متصل نمود . در مجموع یک Domain می تواند شامل ۳۲۳۸۵ گره باشد . جهت جداسازی Subnet ها از Router استفاده می شود که یکی از خواص Router محدود ساختن فیزیکی شبکه از نظر دریافت پیغام ها به دلخواه طراح می باشد .

در شبکه LON هر گروه تقریبا مستقل بوده و می تواند راسا به برنامه های مختلف را پردازش نماید . در حقیقت در یک شبکه LON هر گره هوشمند می باشد و تا حدود زیادی بدون وابستگی به گره های دیگر با سیستم مرکزی کار می نماید .

گره ها نیز به نوبه خود به انواع مختلف تقسیم می شوند . همانند :

– حسگرها

– جمع آوری سیگنال ها ( ورودی ها )

– عملکردها

– کنترل کننده ها

و غیره …

در شبکه LON از روش Differential – Manchester Code(dmc) جهت کد بندی پیغام ها استفاده میشود با توجه به خواص DMC می توان اطلاعات و Power را بر روی یک سیستم منتقل نمود . که این خطوط می تواند برق AC مورد استفاده در ساختمان ها باشد .

جهت ارتباط بین گره ها می توان از کابل )) IR Infrared Radio Frequency(RF) , Power Line ((PL) , Twister Pair(TP) , Fiber Optic (FO و یا Coaxial Cable استفاده نمود .

سرعت انتقال اطلاعات با توجه به نوع محیط انتقال انتخابی جهت انتقال اطلاعات بین kibt/s2 تا ۱٫۲۵ Mbit/s قابل تغییر می باشد . از نوعی روش تغییر یافته CSMS/CD که بنام PredictiveP-Persistent معروف می باشد جهت برقرار ارتباط بین گره ها استفاده می گردد . این روش جدید همان CSMA / CD می باشد با این فرق کهامکان از بین رفتن اطلاعات به علت Collision در آن وجود دارد ولی در صد پیش آمد چنین اتفاقی محدود شده است .

بصورت اجمالی مشخصات LON بدین شرح می باشند :

– توپولوژی : خطی ، درختی و ستاره ای ( بسته به نوع محیط انتقال مورد استفاده)

– دراای حداکثر ۲۲۵Subnet و هرSubnet شامل ۱۲۷ گره ، ۳۲۳۸۵ گره در کل

– حداکثر طول شبکه km 6/1 در سرعت Kbit/s5

– حداکثر طول شبکه km 6/1 در سرعت Kbit/s5

– حداکثر فاصله بین گره ها در حالت PL – ۳۲ متر می باشد یعنی خط انتقال قدرت و اطلاعات مشترک می باشد. در غیر اینصورت عملا محدودیتی وجود ندارد

– روش برقراری ارتباط بین گره ها :

Predictive – P – Persistent CSMAKD

– دارای قابلیت Multicast – Broadcast

– حداکثر سرعت Mbit/s 25/1

– حداکثر زمان عسک العمل Vms

– حداقل زمان Transaction Time برابر ۳ میلی ثانیه است یعنی حداقل زمانی که یک گره پس از گذشت آن می تواند دوباره اطلاعات خود را ارسال نماید .

– اینترفیس شبکه در حالت RS 485 : TP

امکان استفاده در محیط های EX با تغییراتی در لایه فیزیکی امکان دارد .

– امکان تعویض گره ها در هنگام کارکرد شبکه یا محدودیت هایی امکان پذیر می باشد .

– پشتیبانی کاملا لایه های هفت گانه ISO/OSI

– دارای استاندارد شماره IEC2026 ( سیستم Open می باشد .)

– از شرکت های سازنده اروپایی برای تجهیزات LON می توان شرکت Wleid muller را نام برد.

استانداردEBI ( European Installation Bus)

مشخصات عمومی شبکه EIB

– توپولوژی : خطی ، درختی و ستاره ای

– ساختار شبکه : حداکثر ۱۵ منطق ، هر منطقه شامل حداکثر ۱۲ خط و هر خط حداکثر ۶۴ گره را شامل می شود . یعنی احداکثر عناصر متصل به شبکه و یا به اصطلاح گره ها ۱۱۵۲۰ می باشد .

لازم به ذکر می باشد که می توان تعداد گره ها را در هر خط با اضافه نمودن Repeater ( حداکثر ۳ عدد) تا ۲۵۶ عدد افزایش داد .

– طول هر خط حداکثر ۱۰۰۰ متر ( بدون Repeater)

– امکان ارسال اطلاعات بر روی خط تغذیه وجود دارد (LP)

– روش ارتباط گره ها با همدیگر CSMA/CA :

– سرعت شبکه ۹/۶ Kbit/S

– دریافت صحیح اطلاعات با فرستادن پیغام تایید می گردد .

– دارای استاندارد اروپا ۵۰۹۰ EN .

– فاصله گره ها در یک خط : حداکثر ۷۰۰ متر

– طرق انتقال اطلاعات Twisted pair (TP) , Power line (PL) , Radio Frequency(RF) , Infrared (IR)

– روش های سریع انتقال اطلاعات EIB.Net و EIB.MMS

ادامه دارد …