بخشی از مقاله

سيستم مديريت ساختمان KNX
چکيده
تنها استاندارد منبع آزاد هوشمندسازي ساختمان در دنياست و همين نکته باعث شده است تا امروزه KNX به عنوان يکي از بهترين استانداردهاي هوشمندسازي ساختمان مطرح گردد. پروتکل KNX يک استاندارد بر مبناي مدل ISO بوده و يک پروتکل ارتباطي شبکه است که در خانه و ادارات و اماکن هوشمند بکار ميرود. جهت انتقال اطلاعات کنترلي از تمامي اجزاي کنترل کننده ساختمان(سنسورها ، فعال کننده ها و ... ) نياز به يک سيستمي است که مشکل اين اجزا را به روشي مناسب حل کند به نحوي که از ارتباطات تمامي اين اجزا با يک سيستم مرکزي با يک روش قابل اعتماد مطمئن باشيم . در نتيجه توسط يک KNX Bus که تمامي اجزاي کنترلي ساختمان با آن متصل باشد، مي توانند به تبادل اطلاعات بپردازند ابزار مرتبط ميتوانند سنسور يا محرکهايي باشند که براي مديريت ساختمان مورد نياز است مثل کنترل کننده هاي روشن و خاموشي، کم نوري ساختمان، سيستم امنيتي، سيستم مديريت انرژي، گرمايش و تهويه مطبوع، سيستم هاي هشدار دهنده و نظارتي، سيستم هاي صوتي وتصويري و .... باشد و همينطور در کنار سخت افزار هاي مرتبط از نرم افزار ETS امکان مديريت و يکپارچه سازي سخت افزار هاي سيستم KNX را با بهترين عملکرد اجرا ميکند.
در حال حاضر استاندارد پروتکل KNX توسط انجمن Konnex مديريت ميشود.
اين استاندارد برپايه سيستم ارتباطي EIB بوده که با لايه هاي فيزيکي شيوه هاي متفاوت Config و بيش از ٢٠ سال تجربه عملي Bati ,EHS Bus گسترش يافته است . در اين مقاله سعي شده است به معرفي و بررسي سيستم مديريتي KNX، مزايا و عملکرد آن را مورد بررسي قرار دهيم .
واژههاي کليدي: " مديريت " ، " سيستم " ، " KNX " ، "استاندارد، "لوازم "

١- مقدمه
مدت زيادي نيست که بحث درباره موضوع ساختمانهاي هوشمند در محافل عمومي مطرح گرديده است . يک ساختمان هوشمند ساختماني است که در بر دارنده محيطي پويا و مقرون به صرفه به وسيله ي يک پارچه کردن چهار عنصر اصلي يعني سامانهها، ساختار سرويس ها مديريت و رابطه ميان آنها است . به عبارت ديگر ساختمان هوشمند ساختماني است که کليه اجزاي داخلي آن به واسطه سامانهاي يک پارچه و ايجاد منطقي سازگار با محيط در تعامل با يکديگرند. ناگفته نماند که تعريف فوق به اين مفهوم نيست که اين ساختمان در مقابل هر اتفاق يا رويدادي به فراخور آن تصميم گيري کرده و عکس العمل نشان دهد.
بکله هوشمندي بدان معني است که سامانه براساس حالت هاي پيش آمده و منطقيهاي تعريف شده اقدام به تصميم گيري مناسب کند .به عبارتي ساختمان هوشمند در مقابل عوامل مختلف توانايي بروز خلاقيت خاص نخواهد داشت بلکه براساس استنتاجهاي منطقي رفتار خواهد کرد. از سوي ديگر مديريت انرژي در تعريف به معناي استفاده مقرون به صرفه و کارآمد از انرژي است . استفاده از سامانههاي مديريت انرژي (EMS) ميتواند در حدود ١٠٪ تا ٣٠٪ کاهش قيمت و هزينه در پي داشته باشد.
از جمله کاربردهاي اشاره شده ميتوان به سناريو ورود و خروج اشاره کرد که اين سناريو را ميتوان به صورت مستقل براي هر فضا و به صورت کلي در ساختمان اجرا کرد. در اوايل سال ١٩٩٠ با افزايش تقاضا در راستاي امنيت و انعطاف پذيري بيشتر، نصب تأسيسات ساختمانهاي هوشمند توسعه يافت . تا قبل از آن شرکتهاي متعددي مشغول توليد سيستمهاي هوشمند ساختمان با استانداردها و روش هاي خاص خود بودند و نتيجه آن اين بود که پروژه ها وابسته به همان کارخانه سازنده بود و از همه مهمتر اينکه هيچ کارخانه اي در آن زمان قادر به توليد طيف کاملي از محصولات با سليقه مشتريان خود نبود. به همين سبب تمام شرکتهاي سازنده تصميم به تدوين يک استاندارد مشترک براي محصولات خود گرفتند و در سال ١٩٩٠ شرکت مستقل Konnex تأسيس شد و اساس کار استاندارد سازي پروتکل تحت عنوان EIBآغاز شد که بعد از چند سال به EIB.KNX و بعد از آن به KNX تغيير نام يافت .
ارائه جديدترين راهکارها در زمينه مديريت هوشمند ساختمان (BMS)
از مهم ترين اهداف شرکت شبکه ارتباطات آداک مي باشد توسط اين استاندارد تمام سيستمهاي موجود در ساختمان بصورت يکپارچه کنترل ميشوند: کنترل روشنايي (Dim –On.Off )، کنترل تهويه مطبوع، سرمايش - گرمايش و گرمايش از کف ، کنترل پرده و کرکره هاي برقي، کنترل سيستم صوتي، کنترل امنيت و تردد، کنترل از راه دور (ريموت کنترل، تلفن ، اينترنت و شبکه)، کنترل مرکزي توسط PC با نرم افزارهاي گرافيکي يا دستگاه Touch Panel و سيستمهاي مديريت انرژي . امروزه بيش از ٢١٥ شرکت معتبر عضو اين انجمن هستند و ٨٠٠٠ نوع محصول مختلف بر پايه KNX در سراسر دنيا توليد ميشود، که از بزرگترين مزاياي آن ميتوان به کيفيت بالاي اين محصولات تحت استاندارد پيشرفته KNX اشاره کرد تا بدانجا که اين پروتکل امروزه توانسته است به يک استاندارد جهاني تبديل شود.
٢- مديريت هوشمند ساختمان
استفاده بهينه و کاهش مصرف انرژي (energy saving) از مهم ترين مزاياي استفاده از سيستم هاي هوشمند طبق استاندارد BACNET و KNX در ساختمان ميباشد. همچنين بکارگيري سيستم هاي اعلان حوادث مانند حريق و غيره در کنار بکارگيري سيستم هاي امنيتي و کنترل دسترسي موجب بالارفتن ضريب ايمني و سلامت ساختمان ها ميگردد. [١]
٢- تعريف BMS
سيستم مديريت ساختمان يا بياِماس که گاهي با عنوان سيستم اتوماسيون ساختمان )بياياس نيز شناخته ميشود، يک سامانه مبتني بر رايانه است که براي کنترل و نظارت بر تجهيزات مکانيکي و الکتريکي داخل ساختمان مانند تهويه، روشنايي، سيستم قدرت، سامانه آتش نشاني و ايمني در داخل ساختمانها نصب ميشود. BMS شامل دو بخش نرمافزار و سخت افزار ميباشد، سخت افزارها معمولاК به صورت اختصاصي توسط ميکروکنترلرها پيادهسازي ميشوند و نرمافزارها نيز ممکن است به صورت اختصاصي براي سيستم نوشته شوند، در برخي از سيستم ها از نرمافزارهاي کنترل و مانيتورينگ براي کنترل ونظارت بر عمل کرد بخش هاي مختلف استفاده ميشود. ارتباط ميان سخت افزار و نرمافزار توسط يکي از پروتکل هايDeviceNet ،SOAP ، XML،BACnet ،LonWorks و MODBUS و usp وlan و rs٢٣٢ و... پيدا سازي خواهد شد. اجزاي اصلي اين سيستم شامل :١-کنترل کننده مرکزي، ٢- کنترل کننده محلي، ٣- کنترا کننده اينترنتي،۴- سنسورها ميباشد. [٢]
٢-١- مزاياي اصلي سيستم مديريت هوشمند ساختمان(BMS)
- صرفه جويي در مصرف انرژي
- آسايش و رفاه
- افزايش امنيت
- افزايش ايمني
- دسترسي سريع
- کاهش هزينه نگهداري و تعميرات
- انعطاف پذيري
٢-٢- عموم مزايا و نتايج بهره برداري از BMS عبارتند از:
- ايجاد محيطي مطلوب براي افراد حاضر در ساختمان
- استفاده بهينه از تجهيزات و افزايش عمر مفيد آنها
- ارائه سيستم کنترلي با قابليت برنامه ريزي زماني عملکرد
- کاهش چشمگير هزينه هاي مربوط به نگهداري و تعميرات
- بهينه سازي و صرفه جويي در مصرف انرژي
- عدم نياز به پيمانکار دائمي ساختمان
- امکان مانيتورينگ و کنترل تمامي نقاط تحت کنترل از طريق يک PC، موبايل يا اينترنت
- با توجه به يکپارچه سازي مديريت تأسيسات و سيستمهاي مختلف در ساختمان، تمام تجهيزات بصورت هماهنگ کارکرده و امکان تداخل و بروز مشکلات ناشي از عدم هماهنگي از بين ميرود.
- امکان گرفتن گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملکرد آنها به منظور بهينه سازي مصرف و عملکرد. [٣]
٣- KNX چيست ؟
KNX يک استاندارد بر مبناي مدل OSI بوده و يک پروتکل ارتباطي شبکه است که در خانههاي هوشمند بهکار ميرود . KNXيک جانشين و در ضمن يک يکسو کننده براي سه استاندارد قبلي زير ميباشد:
European Home System Protocol (EHS)
Bati BUS
European Installation BUS (EIB)
در حال حاضر استاندارد KNX توسط انجمن Konnex مديريت ميشود.
جهت انتقال اطلاعات کنترلي از تمامي اجزاي کنترل کننده ساختمان(سنسورها ، فعال کننده ها و ... ) نياز به يک سيستمي است که مشکل اين اجزا را به روشي مناسب حل کند به نحوي که از ارتباطات تمامي اين اجزا با يک سيستم مرکزي با يک روش قابل اعتماد مطمئن باشيم . در نتيجه توسط يک KNX Bus که تمامي اجزاي کنترلي ساختمان با آن متصل باشد ، ميتوانند به تبادل اطلاعات بپردازند.
ابزار مرتبط مي توانند سنسور يا محرکهايي باشند که براي مديريت ساختمان مورد نياز است مثل کنترل کننده هاي روشن و خاموشي ، کم نوري ساختمان ، سيستم امنيتي ، سيستم مديريت انرژي ، گرمايش و تهويه مطبوع ، سيستم هاي هشدار دهنده و نظارتي ، کنترل از راه دور ، سيستم هاي صوتي وتصويري و .... باشد.
در حال حاضر استاندارد پروتکل KNX توسط انجمن Konnex مديريت مي شود . اين استاندارد برپايه سيستم ارتباطي EIB بوده که با لايه هاي فيزيکي شيوه هاي متفاوت Config و بيش از ٢٠ سال تجربه عملي , EHS Bati Busگسترش يافته است . KNXجهت ارتباط با المان هاي کنترلي ساختمان انعطاف بالايي دارد که در زير به آن اشاره ميشود.
٤- سيم کشي مجزا
- شبکه برق ساختمان (برگرفته از استاندارد , EIB ,EHS شبيهX١٠
- استفاده از امواج راديويي
IP.Ethernet.٤ با عناويني چون IP.EIB net يا IP.KNX net شناخته مي شود.
KNX فارغ از هر گونه Platform سخت افزاري طراحي شده است . يک وسيله در شبکه KNX مي تواند توسط هر سيستمي کنترل شود. از يک ميکرو کنترلر ٨ بيتي گرفته تا يک , PC ، تبلت (Tablet) و يا گوشي موبايل که اين بسته به نياز مصرف کننده تعيين ميشود.
استفاده از KNX Bus جهت هوشمندسازي ساختمان در حال گسترش است و اين هوشمند سازي به عنوان يک نياز روز افزون قلمداد ميشود و نگاهي متفاوت به ديدگاه کلاسيک ساختمان سازي دارد زيرا اين هوشمند سازي مزاياي فراواني دارد که با KNX Bus ميتوان به آن دسترسي داشت . [٤]
٥- چرا KNX
استاندارد باز با ١٥ سال سابقه
توسعه يافته بوسيله انجمن استاندارد سازي اروپا
ساخته شده بر پايه ارتباط ساده، عملي و اصولي بين وسايل الکتريکي اصلي ترين استاندارد مورد استفاده در خانه هوشمند، ساختمان هوشمند، هتل هوشمند و ....
ارتباط بسيار ساده تجهيزات کنترلي از طريق کابل KNX
پشتيباني از سيستم هاي مختلف کنترلي و جدا بودن مدارهاي قدرت و فرمان
روشنايي، سرمايش و گرمايش ، امنيتي و (...)
توانايي تعامل و سازگاري با ديگر پروتکل ها از طريق گذرگاه توليد تجهيزات سازگار با آن در بيش از ٢٠٠ شرکت معتبر
٦- مزاياي KNX
استفاده از آخرين تکنولوژي در ساختمان هاي هوشمند (High Tech)
بهينه سازي مصرف انرژي همراه با صرفه جويي ،بازده اقتصادي افزايش کارايي، راندمان بالا
امکان کنترل سيستم به صورت يکپارچه
تعريف انواع سناريو هاي کاربردي و منطق هاي کنترلي استفاده از بستر هاي شبکه IP
سرعت بالاي ارسال و دريافت ديتا
قابليت کنترل از راه دور به وسيله تلفن و اينترنت ايمني و امنيت بالا
انعطاف پذيري بيشتر (تبديلات و تغييرات ساده ) نسبت به پروتکل هاي مشابه
افزايش عمر تجهيزات
٧- شبکه KNX
تکنولوژي KNX جهت استفاده در تجهيزات برقي براي پياده سازي فرايندها و کارکردهاي اتوماتيک ساختمان هوشمند طراحي گرديده است .
وقتي يک دستگاه، داده اي را به دستگاه ديگري ميفرستد، ابتدا اطلاعات به صورت فريم داده اي تبديل شده و سپس بصورت ديجيتال بر روي فيلد باس انتقال داده ميشود. رسانه هاي مختلفي چون سيم زوج تابيده (KNX.TP)، مدار قدرت (KNX.PL)، فرکانس راديويي (KNX.RF) و فيبر نوري ميتوانند براي انتقال داده مورد استفاده قرار گيرند.
دستگاه هايي که در اجراي يک فرمان دخيل هستند، اطلاعات را بطور مستقيم با يکديگر رد و بدل مي کنند.
KNX مي تواند براي کنترل روشنايي ها، پرده ها و سايبان ها و سيستم هاي HVAC مورد استفاده قرار گيرد. يک سنسور مانند يک کليد ۴ پل فشاري، فرمان را توليد و سپس به شکل يک فريم داده به يک فعال ساز (Actuator) بر روي باس ارسال ميکند. به محض اينکه فعال ساز فريم داده را دريافت ميکند، يک پيام تاييد را به سنسور فرستنده فرمان برمي گرداند و سپس فرمان دريافت شده را اجرا ميکند. [٥]
٨- زير سيستمهاي کنترلي در هوشمندسازي ساختمان
- سيستم کنترل روشنايي
- سيستم کنترل سرمايش و گرمايش
- سيستم امنيتي
- سيستم پرده ها
- سيستم مانيتورينگ
- سيستم کنترل صوتي و تصويري
٩- اجزاي اصلي سيستم KNX
وروديهاي سيستم : انواع سنسور و پنل کنترلي لمسي (Push-button ) ، سوئيچ (Touch panel ) روشنايي ، (Shutter.Blind) پرده و کرکره ، (HVAC) عملگرهاي سيستم : عملکردهاي سرمايشي و گرمايشي و صوتي و تصويري(Audio.Video Switching.Dimming) منبع تغذيه کابل KNX [٦]
١٠- حالات برنامه ريزي
- وضعيت A-Mode يا همان ”Automatic Mode“ يا حالت خودکار که تجهيزاتي هستند که بهصورت خودکار خودشان را برنامهريزي مينمايند و طراحي شدهاند تا کاربران نهايي خريد و تصب آنها را انجام دهند. [٧]
- وضعيت E-Mode يا همان ”Easy Mode“ يا حالت آسان که تجهيزاتي هستند که آموزشهاي ابتدايي را براي تصب نيار دارند. رفتار آنها از پيش برنامهريزي شدهاست . با اين وجود پارامترهاي قابل برنامهريزي نيز دارند که متناسب با نياز کاربر تعريف ميشوند.
- S-Mode.٣ ياهمان ”System Mode“ يا حالت سيستمي که تجهيزاتي هستند که در ساخت سيستم هاي اتوماسيون سفارشي بهکار گرفته ميشوند. تجهيزات -S Modeهيچ پيش فرض اوليهاي نداشته و بايستي توسط تکنسين هاي مجرب نصب و برنامهريزي شوند. [٨]
١٠-١- بسترهاي ارتباطي متفاوتي در KNX وجود دارند
- Twisted pair TP٠اين بستر از Bati BUS گرفته شده و بيشتر در فرانسه کاربرد دارد. امروزه اکثر سازندگان به TP١ روي آوردهاند.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید