هوشمند سازی ساختمان چیست؟

فاکتور دیگری که می تواند در نوع زندگی همه ما اثر گذار باشد، بحث انرژی است. همه ما در زندگی امروز، کم و بیش نگران از دست دادن انرژی های خدادادی، طبیعی و غیر طبیعی و ساخت دست انسان هستیم. این دو فاکتور، شاید بتوانند پیش زمینه ای برای توضیح موضوع هوشمند سازی ساختمان باشند.

هوشمند سازی ساختمان چگونه است؟

سیستم مدیریت ساختمان (BMS) Building Management system. یا همان سیستم هوشمند سازی ساختمان (BAS)، Building Automation System است که مجموعه ای از سخت افزارها و نرم افرازها را شامل می شود که به منظور کنترل یکپارچه بخش های مهم ساختمان طراحی و نصب شده است. در واقع هوشمند سازی یک ساختمان، کنترل اتوماتیک و جامع تمامی سیستم ها است.

به منظور مدیریت مصرف انرژی، نیاز است که تمام سیستم های یک ساختمان اعم از: سیستم های گرمایشی و سرمایشی، سیستم های امنیتی، سیستم تهویه، سیستم روشنایی، سایر سیستم ها و …، هوشمند شوند.

کاربرد فرآیند هوشمند سازی در ساختمان ها

اهداف اصلی سیستم هوشمند سازی عبارتند از :

• آسایش و رفاه هر چه بیشتر

زندگی پر مشغله و مدرن امروزی، نیازمند سیستمی مناسب است  تا بتواند بخشی از کارهای روزمره را برای بشر انجام دهد. سیستم هوشمند سازی در ساختمان به کاربران حق زندگی می دهد. درست مثل یک خدمتکار هر آنچه را که انتظارش را دارند بدون خطا در اختیارشان قرار دهد. بعلاوه در دنیای امروز زمان نقش تعیین کننده ای دارد. این که این سیستم هوشمند قادر است به کار های روزمره شما سرعت بخشد، می تواند قابل تحسین باشد.

• بهبود کارکرد سیستم های ساختمان و قابلیت کنترل آن ها

تمامی سیستم های الکترومکانیکی ساختمان، به صورت یکپارچه کنترل و هدایت می شوند. بنابراین، در سیستم مدیریت ساختمان (BAS)، کارکرد سیستم ها بدون خطا و اختلال است. در واقع در صورت از کار افتادن سیستم هوشمند، باز مشکلی پیش نمی آید. تمام کارها به صورت سنتی انجام می شود.

• مصرف بهینه انرژی و بهبود چرخه آب و برق

طبق آمار های منتشر شده، با استفاده از هوشمند سازی ساختمان می توان حتی بالغ بر %۵۰ در مصرف انرژی، صرفه جویی کرد. هوشمند سازی ساختمان، به گونه ای ماهرانه طراحی شده است که می تواند در اوج مصرف، مصرف بیش از حد انرژی را کنترل کند. بعلاوه سیستم هوشمند ساختمان قادر است مصرف انرژی را در ساعات خالی از سکنه در ساختمان کنترل کند. حتی می تواند اتلاف انرژی در این بازه های زمانی را به حداقل رسانده و صفر کند.

برای مثال، ساعاتی از روز که ساختمان خالی از سکنه است را در نظر بگیرید. این سیستم می تواند فرامین مربوط به خاموشی سیستم گرمایشی ساختمان را صادر کند و با کشیدن پرده ها، از تابش مستقیم نور خورشید استفاده کند. در نتیجه گرمایش طبیعی حاصل از آن درجه محیط اتاق را تنظیم کند.

اجزای سیستم مدیریت هوشمند ساختمان

• حسگرها (Sensors)

سنجش پارامتر های محیطی و ارسال آن ها به پردازش گر، توسط حسگر ها یا سنسور ها صورت می گیرد. نمونه هایی از این اطلاعات، شامل : درجه حرارت، رطوبت و فشار، میزان نور در محیط، درصد گاز های موجود در فضا، حضور یا عدم حضور افراد در محیط و … می شود.

• انواع حسگرها در سیستم هوشمند سازی ساختمان عبارتند از:

• حسگرهای امنیتی و مراقبتی
• حسگرهای اعلان آتش سوزی
• حسگرهای کنترل تردد
• حسگرهای حرکتی
• حسگرهای نور
• حسگرهای باد
• حسگرهای رطوبت
• حسگرهای نشتی گاز و آب

کنترل کننده ها (Controllers)

به طور کلی، وظیفه کنترل کننده ها دریافت دیتاهای مربوطه از حسگر ها است و صدور فرامین لازم با توجه به طراحی و نرم افزار داخلی آن ها است.

سه نوع کنترل کننده در سیستم هوشمند سازی ساختمان وجود دارد که عبارتند از:

• کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC): Programmable Logic Controllers
• کنترل کننده های سیستم / شبکه:  System/Network Controllers
• کنترل کننده های ترمینال: Terminal Unit Controllers

کنترل کننده های ترمینال برای کنترل روشنایی، فن کویل، پمپ های حرارتی و … مناسب هستند.

زیر سیستم های یک سیستم هوشمند سازی ساختمان

• روشنایی (Lighting)

میزان روشنایی، می تواند از طریق داده های دریافتی کنترل شود. این داده ها، از سنسور های نوری (Photo sensors) و زمان سنج ها (Timers) دریافت می شود.

در سیستم هوشمند سازی ساختمان های جدید، کنترل روشنایی نیز بروز است. این سیستم می تواند بر اساس سیستم (DALI) Digital Addressable Lighting interface، باشد. لامپ ها با DALI کاملا قابل تنظیم هستند. این سیستم می تواند افت سیگنال ها و …، را شناسایی نماید.

• تهویه هوا و درجه حرارت

سیستم های Air Handlers، با استفاده از ترکیب هوای بازگشتی و هوای بیرون عمل می کنند. این سیستم ها، می توانند به تهویه مطلوب تر هوا و کنترل درجه حرارت کمک کنند. این پروسه می تواند در صرفه جویی در انرژی و هزینه ها، تاثیرگذار باشد.

• سیستم دوربین مدار بسته

یکی از جامع ترین و محبوب ترین راه کارهای ارتقای امنیت، نصب سیستم دوربین مداربسته با کیفیت و وضوح بالاست. کنترل در تمامی محیط ها از جمله ساختمان ها با استفاده از سیستم امنیتی دوربین مداربسته، می باشد. دوربین های مدار بسته (CCTV) Close Circuit Television، در واقع می توانند ساختمان در مقابل سرقت، ورود افراد ناشناس و … را محافظت نمایند. امروزه دوربین های مداربسته با ضبط تصاویر به صورت HD امکان اتصال به گوشی های هوشمند و تبلت و ارسال تصاویر به صدها هزار کیلومتر آن طرف تر را دارند.

برخی دیگر از زیر سیستم های کنترل عبارتند از : کنترل تردد، اعلام و اطفای حریق، توزیع دیتا، خطوط تلفن، روشنایی اضطراری، عکس العمل خطر، یکپارچه سازی سیستم ها، آنتن مرکزی و توزیع سیگنال و …

عملگرها (Acutuators)

اجزایی از سیستم را که فرامین دریافتی از کنترل کننده ها را اجرا می نمایند، عملگر می نامند. مثال هایی از عملگر ها عبارتند از:

• شیرهای برقی سیالات
• دریچه های قابل تنظیم عبور هوا
• و …

سیستم مدیریت ساختمان (BMS) که با نام دیگر سیستم هوشمند ساختمان (BAS)، نیز شناخته می شود. این فناوری سیستم کنترل کامپیوتر پایه ای است که داخل ساختمان ها، نصب می شود. تا تمامی تجهیزات و پارامترهای مکانیکی و الکتریکی ساختمان اعم از تهویه، روشنایی، درجه حرارت، دما و سیستم های فشار را مانیتور کند. سیستم های حریق و سیستم های امنیتی نیز به همین ترتیب، کنترل می شوند.

امروزه تکنولوژی سیستم هوشمند سازی ساختمان به حدی بالایی رسیده است. این توانایی را دارد که بتواند تشخیص دهد چه کسی و در چه زمانی وارد کدام یک از اتاق های ساختمان شده است. به همین علت است که این سیستم را ساختمان هوشمند (Smort Building)، نیز می نامند. این سیستم فوق العاده کار آمد، هر روز هم در حال هوشمندتر شدن است.

اصطلاحات موجود در سیستم هوشمند سازی ساختمان

• BMS و BCS: بر گرفته از Building Control System و Building Management System، هستند. عبارت از سیستم هایی می باشند که امکانات ساختمان را کنترل می نمایند.
• DDC: بر گرفته از Direct Digital Control، است که باعث می شود اجزای دیجیتالی بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند.
• API: برگرفته از Application Programming Interface، است که عبارت است از کدی است که نحوه برقراری ارتباط چند نرم افزار باهم را تنظیم می کند.
• BAS: بر گرفته از Building Automation System، است. این  سیستم همان حالت کلی BMS، است.
• EMS: بر گرفته از Energy Management System، است. این سیستم ها، وظیفه مانیتور و کنترل مصرف انرژی را دارند. به طوری که انرژی کمترین مصرف را داشته باشد. و در حد امکان تلفیقی از انرژی ساخت دست بشر و انرژی طبیعی محیط باشد.

بهره وری در انرژی، یکی از مهم ترین مزایای استفاده از سیستم هوشمند سازی ساختمان

در بسیاری از کشورها، تولید انرژی، توزیع و مصرف آن مسأله ای بسیار حیاتی است. این امر در میان سایر مشکلاتی که کشور ها با آن دست به گریبانند، دارای حق تقدم بالاست. در کشور های پیشرفته موضوع انرژی در صدر مسایل قرار دارد. از طرفی مبحث آب و هوا و محیط زیست، نیز به آن ها افزوده می شود. کاهش هزینه ها از طریق بهره وری انرژی در سیستم هوشمند سازی ساختمان، نیز به همین دلیل حائز اهمیت است.

قابلیت کنترل سیستم روشنایی

سیستم روشنایی، در این ساختمان ها می تواند به صورت مجزا برای هر ناحیه کنترل، شود.

• کنترل روشنایی بر اساس سناریو: می توان تعیین کرد که در هنگام ورود، خروج افراد و یا در ساعات خاصی از شبانه روز، روشنایی کنترل شود. به عنوان مثال: در هنگام ورود افراد، محیط روشن شود یا در ساعات خواب، خاموش شوند.
• کنترل روشنایی بر اساس حسگر: سیستم هوشمند سازی، قادر است در زمان های خالی از سکنه روشنایی را قطع کند. در زمان حضور افراد حسگر به صورت خودکار فعال می شود.
• تنظیم میزان روشنایی : چراغ های روشنایی، می تواند بر اساس میزان نور طبیعی محیط کنترل شود. این تکنولوژی می تواند تاثیر بسزایی در کاهش مصرف انرژی داشته باشد.
• تنظیم شدت نور (Dimmer): مزیت دیگر سیستم هوشمند سازی ساختمان توانایی Dimmer، است. اینکه سیستم می تواند در صورت نیاز برای روشنایی از ۰ تا ۱۰۰ درصد، خروجی تعریف کند. این حالت علاوه بر زیبایی محیط در بهره وری انرژی نیز مثمر ثمر است.
• سیستم پیشرفته نور پردازی: چراغ های دکوراتیو، نماکاری های،نور مخفی ها، RGB و تکنولوژی های نظیر آن در این قابلیت، جای دارند.

سیستم پرده، درب و …

سیستم هوشمند سازی ساختمان، می تواند با استفاده از کلیدهای هوشمند عمل کند. به علاوه صفحه نمایش ها نیز در سناریوهای مختلف، مورد استفاده قرار می گیرند. عواملی همچون تمایز شدت نور یا شدت گرما و سرمای محیط می توانند مهم باشند. در این حالت نیز مصرف انرژی به شدت کاسته می شود. در واقع در این سیستم، درب ها با برنامه می توانند کنترل شوند. پرده های می توانند با توجه به برنامه ریزی قبلی کنترل شوند. در این حالت هم سیستم گرمایشی و هم روشنایی نیز کنترل خواهند شد. چرا که وجود نور می تواند روی این دو پارامتر تأثیر مستقیم بگذارد.

سرمایش و گرمایش هوشمند

در سیستم هوشمند سازی ساختمان دمای پیش فرض توسط کاربرد تعیین می شود. سیستم شروع به کار می کند و زمانی که دما به حد مطلوب رسید فرمان توقف صادر می شود. برنامه لازم نیز از قبل تعیین شده است. درست است که ترموستات های سنتی نیز این امکان را دارند. اما مزیت سیستم هوشمند سازی ساختمان تلفیق و ارتباط دهی پارامتر های مختلف است. فرض کنید درب اتاق باز است، در این حالت سیستم گرمایش از کار افتاده و ابتدا درب بسته می شود. این قابلیت نیز همان گونه که مشخص است در بهره وری انرژی اثر می گذارد.

سیستم امنیتی

برقراری ایمنی در ساختمان از مهم ترین دغدغه هاست. در سیستم هوشمند سازی ساختمان علاوه بر سیستم های پسیو مثل آلارم، سنسورها و … سیستم های اکتیو نیز حضور دارند. امکاناتی که یک خانه هوشمند می تواند در اختیار کاربر قرار دهد عبارتند از:

• قابلیت فعال سازی سیستم بر اساس سناریو های خاص
• آلارم های فعال در صورت حضور شخصی غیر مجاز و ارسال SMS به صاحب خانه
• شبیه سازی حضور
• اطفای حریق
• امکان مشاهده دوربین مدار بسته از طریق گوشی تلفن همراه حتی زمانی که در منزل نیستند
• و…

اعلام و اطفای حریق

برای تشخیص حریق از علائم سه گانه آن استفاده می شود. این علائم عبارتند از : دود، حرارت و شعله.

سیستم های هوشمند سازی ساختمان اطفای حریق، در دو حالت موجود هستند:

1. نوع آنالوگ
2. نوع آدرس پذیر (Addressable).

فضای سبز

در سیستم هوشمند سازی ساختمان حتی آبیاری باغچه ها و فضای سبز نیز به عهده سیستم است. این سیستم می تواند برای نگهداری از انواع گیاهان برنامه ریزی شود.

استخر و جکوزی

راه اندازی استخر و جکوزی یک ساختمان که مدتی خالی بوده است بسیار وقت گیر است. با استفاده از سیستم هوشمند سازی تنها با استفاده از گوشی تلفن همراهتان می توانید استخر را قبل از ورودتان آماده کنید!! سرمایش و گرمایش و تصفیه و تهویه و همه چیز در این سیستم اتوماتیک است. به علاوه می تواند موارد ذیل را هم کنترل کند:

• کنترل دمای آب استخر
• کنترل حجم آب
• کنترل PH آب
• و …

لوازم صوتی و تصویری

در این سیستم دیگر حتی ریموت هم لازم نیست. صفحه نمایش های لمسی و تبلت ها می توانند تمامی سیستم را کنترل نمایند.

پارکینگ های هوشمند

• اطلاع از وضعیت پارکینگ
• کنترل پارکینگ
• بهترین جای پارک و هدایت به آن
• راهنمای پیدا کردن خودرو
• امنیت
• نزدیک ترین محل پارک و ورود وخروج

نکاتی قابل توجه در مورد سیستم امنیتی ساختمان های هوشمند

در مورد اجزای سیستم هموشمندسازی ساختمان بحث کردیم. هر کدام از اجزا و زیرمجموعه های آن ها تشریح شد. در پایان بهتر است نگاهی دقیق تر و جامع تر به سیستم امنیتی این تکنولوژی بیاندازیم. چرا که امنیت احتمالا در دنیای امروز جزء مهم ترین دغدغه های بشر است. در شرایط کنونی که تعداد و انواع جرایم هر روز بیشتر می شود. آشنایی با تکنولوژی امنیتی چنین سیستم پیچیده ای خالی از لطف نیست.

نکته قابل توجه کنترل این سیستم است. تکنولوژی بسیار پیچیده و پیشرفته ای که جای بحث دارد. در این سیستم هوشمند سازی، اطلاعات امنیتی می تواند از طریق اینترنت انتقال یابد. در واقع حتی اگر شما منزل هم نباشید، میتوانید دوربین های مدار بسته را چک کنید. تصاویر زنده دریافتی توسط دوربین های مداربسته را می توان از طریق گوشی های اسمارت تماشا کرد. با توجه به این اطلاعات حتی می توان آلارم ها را به صدا درآورد. و یا اینکه از ورود عوامل غیر مجاز با خبر شد و جلوی آن ها را گرفت