نصب و راه اندازی سیستم های هوشمند ساختمان (System Management Building)

نصب و راه اندازی سیستم های هوشمند ساختمان اتوماسیون (مدیریت هوشمند) ساختمان یکی از مباحث مطرح در کشورهای پیشرفته است. چرا که با توجه به بالا رفتن هزینه های انرژی و رویکرد جوامع از بهرهگیری انرژیهای نو، چگونگی مصرف انرژی اهمیت بیشتری یافته است. اتوماسیون ساختمان را میتوان دریک جمله به هوشمندسازی مدیریت منابع ساختمان، تعریف نمود.

این هوشمندسازی در راستای کنترل دقیق و همچنین حذف خطای انسانی است.

تمام تجهیزاتی که تا به حال معرفی شدهاند، اگر به تنهایی هوشمندسازی شوند، نمیتواند مفهوم ساختمان هوشمند را برآورده کند. اما مدیریت و کنترل یکپارچه تمام تجهیزات هوشمند است که میتواند آرامش و اطمینان خاطر را به انسان هدیه دهد.

شایستگی نصب و راه اندازی سیستم های هوشمند ساختمان

اهداف از این شایستگی عبارتاند از:

1 نصب و راهاندازی سنسورها و ماژولها؛

2 توانايي سناریو و برنامه دادن؛

3 توانايي کار و اجرای هوشمندسازی توسط نرمافزار.

معرفی سیستم مدیریت هوشمندساختمان

برای ساخت خانههای هوشمند اولیه، هزینة گزافی صرف شد؛ چراکه اغلب از مؤلفه های ساخت دست استفاده میشد. امروزه، سیستمهای اتوماسیون خانگی ساده با کمترین هزینه قابل خریداری هستند. اما هزینه این سیستمها با افزودن قابلیتهای مختلف به آنها افزایش مییابد. پیشبینی میشود که در طول چندسال آینده، بازار سیستمهای هوشمند خانگی به نرخ رشد سالانه ۶۰ %دست یابد. همچنین پیشبینی میشود.

تعداد وسایل خانگی مرتبط با سیستم هوشمند ساختمان در سال ۲۰۲۲ به بیش از چهل میلیون رشد کند.

اولین سیستم هوشمند تجربی در سال ۱۹۶۶ به بازار عرضه شد. استفاده معمولی از اتوماسیون خانگی شامل کنترل روشنایی، گرمایش و سرمایش، امنیت، بهینهسازی مصرف انرژی و مشابه آن است. در سال ۲۰۱۶ مشاهدة سیستم اتوماسیون خانگی در ساختمانهای تجاری، دانشگاهها و هتلها به امری عادی تبدیل شده و استفاده از این سیستم ُ ها محدود به قشر مرفه جامعه نیست.

نکته:

مدیریت هوشمند ساختمان یا BMS مخفف System Management Building است و گاهی به آن سیستم اتوماسیون ساختمان نیز گفته میشود.

BMS یک سامانه مبتنی بر رایانه است که برای کنترل و نظارت بر تجهیزات مکانیکی و الکتریکی داخل ساختمان (مانند تهویه، روشنایی، سیستم قدرت، سامانه آتشنشانی حفاظتی و نظارت تصویر و…) در داخل ساختمانها نصب میشود.

همان ً طور که قبال هم اشاره شد (BMS )یا System Management Building ، که در زبان فارسی به مدیریت هوشمند ساختمان ترجمه شده است انواع مختلفی دارند. ابتداییترین هوشمندسازی ساختمانها توسط دستگاه ِ هایی بود که ورودی و خروجی محدودی داشتند و توسط بلوتوث یا پیامک کنترل میشدند.

با پیشرفت فناوریها این تجهیزات توسط اینترنت و نرمافزارهایی که برروی تلفنهمراه نصب میشدند نیز قابل کنترل بودند. اما همانطور که گفته شد، این هوشمندسازی محدود بود و سنسورهای محدودی قابل اعمال نمودن، بودند. به عبارت دیگر خانه را میتوانستند هوشمند کنند نه ساختمان با چندین خانه یا واحد را! تاجایی که به این نوع هوشمندسازی اتوماسیون نیز اطلاق میشد.

با پیشرفت فناوری،BMS جایگزین دستگاههای قدیمی شد و مدیریت یکپارچه ساختمان جایگزین اتوماسیون کردن خانه گردید.

مدیریت هوشمند ساختمان انواع مختلفی دارد که عبارتاند از:

1ـ باسیم:

از مزایای باسیم آسان بودن نوع ارتباط آن است و از معایب این سیستم حجم زیاد سیم کشی و محدود بودن خروجیهای تخریب و… است.

2ـ بیسیم:

از مزایای سیستم بیسیم نبود سیم کشی بسیار زیاد و تهیه و نصب آن با کمترین تخریب و پایین ترین هزینه است. همچنین از تعداد بسیار زیادی خروجی و برنامه دهی بالا برای انواع سناریو میتوان طراحی کرد. از معایب این سیستم ارتباط شبکهای آن است که درنبود اینترنت نمیتوان آن را از راهدور کنترل کرد.

معرفی پُروتُکل ها در BMS

شاید مهمترین مفهوم در شناخت هوشمندسازی ساختمان، فهم درست پُروتکل باشد!

پروتکل به مجموعه قوانینی اطلاق میشود که نحوۀ ارتباط بین تجهیزات خانة هوشمند را قانونمند و هدفمند میکند.

شاید بتوان نقش پروتکل در شبکههای هوشمند را همانند نقش دستور زبان در گفتن و نوشتن دانست. مشخصاً برای مطالعه یک کتاب الزم است خواننده شناخت مناسبی از دستور زبانی که کتاب به آن زبان نوشته شده، داشته باشد. به عبارتی دیگر پرُوتکل یعنی زبان ارتباطی یا زبان نرمافزاری مشترک بین تجهیزات در خانه هوشمند.

1 در خانة هوشمند ضرورت دارد هر دو قطعه یا تجهیز از پروتکل مشابهی بهره ببرند.

به منظور ارتباط دو قطعه برای هوشمندسازی ساختمان پروتکلهای فراوانی وجود دارد که در ادامه با آنها آشنا میشوید.

دراین مقاله به تشریح پروتکل wave ـ Z که یکی از مهمترین استانداردهای جهانی است و در ایران نیز شدیداً مورد استقبال قرار گرفته، میپردازیم.

تصویر زیر نوع عملکرد سیستم مدیریت هوشمند را با استانداردهای موجود نشان میدهد.

نکته:

سیستم wave ـ Z با اکثر گوشیهای تلفن همراه موجود در بازار سازگار است. همچنین wave ـ Z با  محصولات بیسیم چندصد تولیدکنندة مستقل سازگار است. همچنین با تمام دوربینهای IP موجود در بازار، که سیستم، برحسب تشخیص میتواند عکس یا ویدئو را به گوشی موبایل شما ارسال نماید، نیز سازگار است.

روند راهاندازی این سیستم نیاز به کابل کشی های فراوان را ازبین میبرد. ماژولهای کوچک درهرجعبة سوئیچ دیواری، پشت کلید روشنایی و مشابه آنها نصب میشود و با هر سیستم الکتریکی سازگار است. این تنها سیستم موجود در بازار است که قادر به کنترل چراغهای LED و یا روشناییهای فلورسنت در سیستمهای برقی(حتی سیستم های الکتریکی قدیمی مورد استفاده) میباشد.

تصویر زیر شماتیک کنترل یک محیط خانه هوشمند و طرز کار آن را نمایش میدهد.

اجزای سیستم مدیریت خانه هوشمند

خانه های هوشمند همچون بیشتر سیستمهایی که تابهحال فراگرفتهاید و فارغ از پروتکل ارتباطی آن، از سه بخش اصلی ورودی، خروجی و پردازشگر تشکیل شدهاند. ورودیها شامل انواع قطعات، حسگرها و تجهیزاتی هستند که باید فرمانی را از انسان یا بهصورت اتوماتیک دریافت کنند و به سیستم تحویل دهند.

پردازشگر همان پنل مرکزی است. که خود آن میتواند ازچندین بخش تشکیل شود. خروجی نیز لامپ ها، موتورها و خروجیهای موردنیاز هوشمندسازی (ساختمان یا صنعتی) را دربرمیگیرد.

دستگاه مرکزی بیسیم با دریافت و پردازش فرمانهای دریافتی از تلفن همراه، ورودی و خروجیها را کنترل میکند.

ورودی تغذیة دستگاه 220 ولتی، توسط آداپتور به 24ولت تبدیل میشود همچنین شما میتوانید مصرف انرژی فعلی و تاریخچة مصرف انرژی را در حالی که قادر به یافتن وسیله های پرمصرف میباشید مشاهده کنید.

آمار دقیق به صورت نمودار ارائه میشود تا شما بتوانید با بررسی و مقایسة اعداد، قبضهای پیش رو را تخمین بزنید. تصاویر روبهرو نمونه هایی از دستگاه کنترلر خانة هوشمند با پروتکل wave ـ Z را نشان میدهند.

ماژول و مانیتورینگ چیست؟

باتوجه به پیشرفت فناوریهای روز دنیا میکروها و قطعات SMD استاندارد wave ـ Z توانسته ماژولهایی را درست کند که بتواند درپشت پریزها وکلیدهای منازل جای گیرد و با میکروسوئیچهای قوی بتواند لوازم برقی را کنترل کند.

با تعداد زیادی از این ماژولها، که به دستگاه به صورت بیسیم متصل میشوند، میتوان یک سیستم یکپارچه را تشکیل داد و میتوان آن را کنترل کرد و با تعداد دستگاههای مرکزی یک سیستم مانیتورینگ بزرگ تشکیل داد.

پس از شناخت پردازشگر خانة هوشمند مبتنی بر پروتکل wave ـ Z ، به سراغ ورودیها و خروجیهای آن میرویم.

سیم بندی سخت افزاری خانةهوشمندپروتکلwave ـ Z

در اتصال ماژولهای هوشمند به برق، کافی است مطابق شکل، N را به نول وصل کنید و L را به فاز و از طریق L یک پل به پایه I متصل کنید، سپس ازO خروجی 220 ولت گرفته و به دستگاه مورد نظر اتصال دهید و خروجیهای S1 و S2 این امکان را به ما میدهند که به صورت دستی دستگاه مورد نظر را خاموش و روشن کنیم.

جهت ارتباط ماژولها و سنسورها و دیگر اجزای هوشمند ساختمان نیاز به برنامهای یک پارچه است تا بتوان این عملکرد یک پارچه را توسط سناریو انجام داد. در اصل با کمک سناریو میتوان هر برنامهای را که مدنظر کاربر است، به سیستم اعمال نمود و طی آن سناریو، ورودیها و خروجیها، کاربر را به هدف مورد نیاز برسانند.

یکی از راههای کنترل مصرف آب و جلوگیری از اسراف آن، استفاده از دستگاههای الکترونیکی است. اما مشکلی که اینجا به وجود میآید این است که صاحبان چاههای آب و زمینهای کشاورزی معمولا به دور از امکاناتی هستند که بتوانند مصرف آب را کنترل نمایند. چنانچه مشکلی پیش آید و آب هدر برود ایشان از این مشکل باخبر نخواهند شد.

یکی دیگر از مشکلاتی که معمولا صاحبان زمینهای کشاورزی با آن مواجه اند جیره بندی شدن آب و اختصاص آب به زمینهای موردنظر آن هم در زمانهایی از روز است که ممکن است.

صاحبان زمینهای کشاورزی در زمان موردنظر نتوانند بر سر زمین حاضر شوند و آبیاری را انجام دهند. یکی از ساده ترین و ارزانترین راهها برای حل این مشکلات استفاده از سیستم هایی است که به وسیله تلفن همراه کنترل میشوند.

شما میتوانید با تهیه و نصب این سیستمها و قرار دادن آنها در محل مورد نظر نه تنها در هر زمان که میخواهید با هر فاصلهای که دارید فرمان روشن و خاموش کردن سیستم را ارسال کنید بلکه میتوانید از این سیستمها همزمان به صورت سیستمهای امنیتی (مانند هشدار قطع برق، هشدار آتشسوزی و یا دزدگیر) نیز استفاده کنید.

یکی از مشکلات ویلا دارانی که ویلای آنها در مناطق سردسیری واقع شده است،

دمای هوای خانه در هنگام ورود به خانه است. با توجه به فضای ویلاها معمولا بین یک تا دو روز زمان میبرد تا خانة ویلای شما هوا بگیرد و برای استفاده مناسب شود.

از این رو عدهای در فصل سرما از سفر به ویالها سرباز میزنند، درحالی که میتوان با گذاشتن دستگاههای هوشمند و سنسورهای موردنیاز در ویلا از چند روز قبل به کمک این دستگاه سیستمهای گرمایشی را روشن کرد و درهنگام رسیدن به خانه یا ویلای خود از گرم بودن و راحتی آن لذت برد.

ویلاهایی که در مناطق فوق العاده سردسیر واقع شدهاند و معمولا دمای زیر صفر درجه را تجربه میکنند، درفصل سرما چنانچه آب داخل لوله ها توسط صاحب ویلا خالی نشده باشد خسارات فراوانی خواهند دید.

معمولا این دسته از افراد در هر بار بازگشت از ویال باید آب لوله ها را خالی کنند، و یا با روشن گذاشتن سیستم گرمایی مانع از ترکیدن لوله ها شوند که این امر با هزینه بالای سوخت همراه خواهد بود. پس میتوان با تهیه یک سیستم هوشمند موقعی که در خانه یا ویلای خود نباشیم به هنگام چنین اتفاقی از بهوجود آمدن خطر ترکیدگی لولة آب و خرابیهای ناشی از آن جلوگیری کرد.

حسگر تشخیص اثر انگشت یکی از مهمترین بخشهای سیستمهای حفاظتی و تشخیص منحصر به فرد هر شخص میباشد. به کارگیری آنها در سیستم ها و پروژهها میتواند به طور قابل توجهی امنیت آنها را بالا ببرد.

ماژولهای اثرانگشت متنوعی در بازار موجود میباشند که از جمله ویژگیهای آنها، قابلیت پردازش و ذخیرهسازی، تشخیص و ثبت، جستوجو، تطبیق و حذف اثر انگشت میباشد.

قابلیتهای بالای بردهای آردوینو این امکان را فراهم آیا می دانید کرده که بتوان از آنها در زمینه IOT نیز استفاده کرد. برد MCU Nude دارای تراشه ESP8266 بوده و از نرمافزار آردوینو برای برنامه ریزی استفاده میکند.

تمریـن خلاقیت:

1ـ با استفاده از wave ـ Z ، مداری هوشمند طراحی کنید که با لمس کردن حسگر انگشت به وسیله آردینو قفل درب باز شود و هنگام باز شدن درب ورودی کارگاه، تمامی چراغهای محوطه روشن شود و با میزان لوکس نور محیط کالس، چراغها به صورت اتوماتیک کنترل شوند.

2ـ با استفاده از wave ـ Z ، سناریویی طراحی کنید که 2 عدد سنسور حرکت در فاصلهای دور نسبت به هم، در کارگاه وصل شوند و هریک سریع تر حرکتی را تشخیص داد، المپی روشن شود و ازطریق یک دوربین تصویر برروی موبایل نمایش داده شود، هنگامی که در هیچ سنسوری حرکتی نبود لامپ ها به صورت اتوماتیک خاموش شوند و با موبایل خود گزارش این عملکرد را در پنل مرکزی ببینید.

3ـ با استفاده از سیستم wave ـ Z ، سناریوئی طراحی کنید که با فشار دادن شاسی شماره 1 ،موتور شماره 1 روشن شود. سپس با فشار دادن شاسی شماره 2 ،کولر (فن) روشن شود. و با فشار دادن شاسی آخر، همۀ دستگاهها خاموش شوند و سپس باتکرار مجدد همین برنامه تکرار شود.

پروژه نیمه تجویزی

جارومرکزی

اولین جاروبرقی توسط شخصی به نام آیوز مکگافی اختراع گردید و در ۸ ژوئن ۱۸۶۹ این اختراع  در آمریکا به ثبت رسید. با وجود این، برخی بر این باورند که سازندة این دستگاه فردی امریکایی بهنام دنیل هس میباشد.

فارغ از سازنده اولین جاروبرقی، پیشرفت روزافزون این وسیله شگفتیآور است. تا جایی که باتوجه به هوشمندشدن و مکانیزه شدن ساختمانها، جاروبرقیهای هوشمند و رباتیک نیز به بازار آمدهاندبه طوری که آنها جهت تمیز کردن محیط خانه قابل برنامهریزی ً اند و کامال بدون سروصدا کار میکنند. به همین ترتیب جهت حذف جارو از یک مجتمع و حتی یک خانه، جارو مرکزی ابداع و روانه بازار گردید تا این وسیله نیز در هوشمندشدن ساختمان نقش خود را ایفا کند.

جاروی مرکزی یک سیستم مکش مرکزی به منظور نظافت ساختمان و ارسال زباله ها از طریق لوله های داخل دیوار به محلی دور از محل زندگی شما میباشد.

بدین منظور پریزهای مکنده در مکانهای مورد نیاز نظافت ساختمان نصب شده و توسط لوله های توکار به دستگاه مکنده مرکزی که در محل مناسب مانند موتورخانه، زیرزمین، انباری، پارکینگ و… نصب شده متصل میگردد. لذا هنگام نیاز با اتصال لوله خرطومی به پریزهای مذکور سیستم مکنده توسط مدار فرمان بهطور خودکار روشن شده و امکان نظافت محل مورد نظر فراهم میآید.

در ساختمانهایی که بهصورت تکواحدی (مستقل). امکان نصب دستگاه مکنده روی تراس، داخل کمد دیواری، کابینت، سرویس بهداشتی و… نیز وجود دارد.

بنابراین جاروبرقی مرکزی به دو صورت تجمیعی یا مستقل قابل اجرا ونصب میباشد.

نوع تجمیعی شامل انواع دوموتوره، سه موتوره و چهارموتوره میباشد. و نوع مستقل شامل انواع تک موتوره کیسهای و تکموتوره سطلی میباشد.

نوع مکنده مرکزی و تعداد آن از نظر قدرت نسبت به تعداد و متراژ واحدها استانداردسازی میشود.

دستگاه مکنده مرکزی به دو صورت، روی دیوار یا به صورت پایهدار روی زمین قابل نصب میباشد.

از نظر مخزن زباله نیز دردومدل مخزنی و پاکتی (کیسه دار) تولید میشود.

لوله های جاروی مرکزی که از کف واحد و بهصورت توکار اجرا میشود، مخصوص جاروی مرکزی میباشد که جنس آن PVC با پوشش مخصوص آنتی الکترواستاتیک با ویژگی خودتمیزشوندگی و بسیار مقاوم دربرابر فشار و ضربه میباشد.

لوله های خرطومی که درداخل واحد قراردارند با قابلیت ارتجاعی (استرج) به همراهانواع َ سریهای نظافتی میباشد. تصویر زیر تصویری کلی از یک جارومرکزی را نشان میدهد:

تصویر زیر نمای کلی از ساختار جارومرکزی را نشان میدهد:

جهت مشاهده دوره های آموزشی بر روی این لینک کلیک نمایید.