برای راه اندازی سیستم اتوماسیون ساختمان یک زیرساخت ارتباطی برنامه ریزی شده خوب ضروری است. برای انجام یک تحلیل مناسب، تعریف زیرساخت های ارتباطی لازم است. به منظور اهداف این تحقیق، تعریف مناسب از زیرساخت های ارتباطی در سیستم اتوماسیون ساختمان عبارت است از: کلیه سخت افزارها و نرم افزارهایی که برقراری ارتباط بین دستگاه ها را امکان پذیر می کنند. به عنوان مثال شامل: کابل ها، پورت ها، دروازه ها، سوئیچ ها، درایورها و سرورهای OPC است.

شبکه اصلی

تقریباً کلیه ساختمان های دارای نیازهای پیچیده به دلیل فعالیت، دارای شبکه ایترنت با استفاده از پروتکل اینترنت هستند تا بتوانند ارتباط بین داده ها را با کلیه قسمت های ساختمان فراهم کنند. بیشتر پروتکل های اصلی برای اتوماسیون ساختمان می توانند از پروتکل اینترنت به عنوان حامل استفاده کنند. این بدان معناست که در بسیاری موارد از همان زیرساخت های ارتباطی، هم برای شبکه اصلی برای سیستم اتوماسیون ساختمان و هم برای شبکه معمولی ایترنت در یک ساختمان استفاده می شود. با این کار مقادیر زیادی سیم کشی صرفه جویی می شود.

این دو سیستم معمولاً جدا از هم نگه داشته می شوند. دلیل اصلی جدایی این است که مهندسان شبکه با توجه به مسائل امنیتی، دسترسی به شبکه اترنت را محدود کرده اند. مسئله امنیت بسته به نوع تجارتی که در آن جا انجام می شود، در ساختمان ها از اولویت های مختلفی برخوردار است. به عنوان مثال، در مورد امنیت یک ساختمان مسکونی در مقایسه با یک بیمارستان یا یک شرکت بزرگ دارای مقررات آنقدر سختگیرانه ای نیست.

امروز هیچ مانعی فنی در سر راه دو شبکه جهت استفاده از زیرساخت های یکسان ارتباطی وجود ندارد. راه حل های فنی در دسترس هستند که بر مشکلات امنیتی که قبلاً ذکر شد، غلبه می کنند. به عنوان مثال، رمزگذاری یا شبیه سازی چندین شبکه جدا شده در همان تجهیزات. با این وجود، در بسیاری از سازمان ها مقاومت در برابر ساختن این انتقال بیشتر به دلیل عدم آگاهی و اعتماد به راه حل های موجود است.

بیمارستان دانشگاه Sahlgrenska در گوتنبرگ با این انتقال روبرو است. امروز بیمارستان دارای دو زیرساخت ارتباطی جدا شده است، یکی برای اتوماسیون ساختمان و یک شبکه اداری برای رفت و آمد فعالیت های مربوط به ساختمان. اخیراً شبکه اداری در Sahlgrenska از محلی بودن در Sahlgrenska به بخشی از شبکه گسترده در منطقه V ofstra Götaland منتقل شده است. برنامه برای آینده این است که شبکه اتوماسیون ساختمان در بیمارستان دانشگاه Sahlgrenska در همان زیرساخت های ارتباطی شامل شود. دلایل اصلی این انتقال موارد زیر می باشند:

  • فراوانی شبکه را افزایش می دهد، که آسیب پذیری آن را در برابر خطاهای ارتباطی کمتر می کند.
  • آن را مقرون به صرفه تر می کند.
  • یک سیستم جامع ایجاد می کند که در آن به کلیه اطلاعات دسترسی پیدا می کند.

ساختمان جدیدی در بیمارستان دانشگاه Sahlgrenska ، BOIC – Bildoch  مرکز شفاعت (مرکز تصویر و شفاعت) ساخته شده است. این نخستین ساختمان در بیمارستانی خواهد بود که سیستم اتوماسیون ساختمان و شبکه اداری یک زیرساخت ارتباطی مشترک با هم دارند.

پروتکل ها

زیرساخت های ارتباطی BMS

پروتکل های مختلف زیادی وجود دارد، که می تواند در سیستم های اتوماسیون ساختمان مورد استفاده قرار گیرد. در هنگام انتخاب پروتکل ها برای سیستم، بحث انتخاب درست یا اشتباهی مطرح نیست. پروتکل ها باید خواسته های مورد نیاز سیستم را برآورده کنند و کار با آن ها آسان باشد. با وجود این که پروتکل های زیادی در بازار وجود دارد، اما به نظر می رسد افراد حرفه ای که با این مسئولیت ها سر و کار دارند، می دانند که امروزه از چه پروتکل هایی بیشتر در سیستم های اتوماسیون ساختمان استفاده می شود. به طور کلی چهار پروتکل وجود دارد که مورد موافقت متخصصان قرار می گیرد. امروزه متداول ترین پروتکل ها در سوئد نسخه های Modbus،BACnet ، KNX مبتنی بر IP است.

شرایطی وجود دارد که پروتکل ها در آن ها استفاده می شوند. به عنوان مثال ده سال پیش، پروتکل LonWorks یکی از رایج ترین پروتکل ها بود. امروزه LonWorks بندرت در سیستم های اتوماسیون ساختمان سازی جدید استفاده می شود. این پروتکل هنوز مهم است، زیرا بسیاری از سیستم های قدیمی با آن ارتباط برقرار می کنند. این سیستم ها نیازمند به روز رسانی و سرویس منظم هستند. دلیل مشخص کردن این که چرا این پروتکل امروزه در بین رایج ترین پروتکل ها جایی ندارد، دشوار است. یک دلیل می تواند این باشد که نیاز به قرار دادن یک تراشه اجرایی یا یک تراشه Neuron مجاز در هر دستگاه است. که موجب می شود ارتباطات را همگون سازی کند اما در نحوه تعریف داده ها شکاف هایی به وجود می آورد.

چرا این موضوع مشکل ساز شده را می توان با یک مثال توضیح داد: یک سنسور داده های دما خود را به واحد کنترل ارسال می کند. تراشه مجاز در واحد کنترل این طور تفسیر می کند که دما را دریافت کرده است. سنسور ممکن است روی سلسیوس و واحد کنترل روی کلوین تنظیم شده باشد و این تنظیمات به روشی ساده قابل تغییر نیست. یک فرمول ریاضی ساده در ارتباطات می تواند این مشکل را برطرف کند، اما دشوار است زیرا تراشه دارای مجوز به روشی همگون سازی شده است که اصلاح آن را دشوار می کند. مواردی از این دست ممکن است رخ دهد هنگامی که محصولات LonWorks از چندین تولید کننده در کنار هم استفاده می شوند. این یکی از دلایلی است که باعث می شود بسیاری از افراد حرفه ای کار با LonWorks را مشکل بدانند.

Modbus یک پروتکل متداول است که هم مزایا و هم معایبی دارد. استفاده و کار با آن بسیار آسان است. توسعه دهندگان آن را دوست دارند زیرا اصلاح آن بسیار آسان است. به همین دلیل است که معایبی نیز دارد. فقط به دلیل امکان تغییرات آسان، ایجاد سیستم ها و کارکردهایی که مطابق استاندارد نیستند، راحت است. که این ممکن است وقتی سایر دستگاه ها در همان سیستم نصب شوند و دستگاه ها یکدیگر را تشخیص ندهند، به مشکل تبدیل شود.

KNX پروتکل سودمندی است هنگامی که در سیستم های ساختمان های مسکونی یا قسمت هایی از سیستم بزرگتر بکار گرفته شود. کار با این پروتکل به راحتی می تواند پیچیده و سخت شود اما برای سیستم های کوچک انتخاب مناسبی است. این خصوصیت باعث می شود آن را برای ادغام در سطح اتاق و به خصوص ادغام با کاربرد های الکتریکی مناسب کند.

BACnet یک پروتکل استاندارد در حال رشد است. این پروتکل در بسیاری از کشورها دارای گروه های ذینفع است و بسیاری از شرکت ها محصولاتی را تولید می کنند، که با BACnet ارتباط برقرار می کنند.

ارتباط بین پروتکل های مختلف

آسان ترین راه برای برقراری ارتباط، استفاده از یک پروتکل است. در این صورت هیچ کشمکش و مشکل تفسیر به وجود نخواهد آمد. این بدان معنا نیست که در تمام لایه های شبکه اتوماسیون ساختمان باید از یک پروتکل یکسان استفاده شود. به عنوان مثال داشتن پروتکل IP در شبکه اصلی متداول است. سپس در شبکه های ثانویه، و شبکه های میدانی از پروتکل های دیگر استفاده می شود. در سیستم اتوماسیون ساختمان اغلب نیاز به تفسیر بین پروتکل های مختلف است. اساساً، این کار به سه روش می تواند انجام شود، همانطور که در بخش ۳.۳ توضیح داده شده است.

راه اندازهای نرم افزاری روش خوبی برای تفسیر بین چند واحد است که نیاز به برقراری ارتباط و استفاده از پروتکل های مختلف دارند. با افزایش تعداد واحد ها و پروتکل های مورد استفاده، تعداد درایورهای مورد نیاز تفسیر ها بسیار سریع رشد می کند و آن را به یک راه حل نامناسب تبدیل می کند. درایورها به منظور تفسیر بین پروتکل ها فقط برای سیستم های کوچک و کاربرد های ویژه مانند سیم کشی زنگ خطر آتش سوزی به کنترلر یا RTU که از تهویه اضطراری استفاده می کنند، توصیه می شوند.

برای یک سیستم پیچیده تر، دروازه یا سرور OPC می تواند یک راه حل بهتر باشد. هر دوی آن ها جوانب مثبت و منفی خود را دارند، که می توان با یک مثال توضیح داد: چندین کنترلر و یا RTU که از پروتکل های مختلف استفاده می کنند نیاز به برقراری ارتباط دارند، این کار از چند طریق قابل اجرا است. یک راه حل استفاده از دروازه ها برای تفسیر بین پروتکل های مختلف است. راه حل دیگر نصب سرور OPC است. راه حل با دروازه ها معمولاً به یک سرمایه گذاری بزرگتر از راه حل با سرور OPC نیاز دارد. هنگامی که باید تغییراتی در سیستم ایجاد شود یا خدمات اصلی مورد نیاز باشد، شاید ۲۰ نفر در گوتنبرگ وجود داشته باشند که بتوانند راهکار از طریق دروازه ها را برنامه ریزی کنند. ولی تنها کسی که صلاحیت ایجاد تغییر در سرور OPC را دارد، شخصی است که در ابتدا آن را برنامه ریزی کرده است. اگر شخص دیگری برای تهیه این سرور OPC قرارداد ببندد، به ساعت های زیادی برای درک سیستم نیاز دارد و به مستندات کافی سیستم وابسته است. نمونه هایی از سیستم هایی وجود دارد که به شدت به یک شخص وابسته هستند و حتی پس از تغییر شغل این فرد، وی هنوز هم به عنوان مشاور خارجی هنگامی که باید فعالیتی روی سیستم انجام شود، به کار گرفته می شود.

ارتباطات بی سیم

زیرساخت های ارتباطی BMS

فناوری وجود دارد، که می تواند ارتباطات بی سیم را از طریق فرکانس رادیویی یا WLAN کنترل کند، اما در اتوماسیون ساختمان بندرت مورد استفاده قرار می گیرد. تنها دستگاه نسبتاً متداول با این فناوری، سیستم روشنایی است. مهمترین مزیت استفاده از ارتباط بی سیم این است که سنسورها، سوئیچ ها و غیره را می توان در هر مکانی قرار داد و سیم کشی کمتری لازم است. در صورت استفاده از فرکانس رادیویی یا WLAN، سیستم ها می توانند انعطاف پذیرتر باشند، به عنوان مثال حسگرها در صورت جاگذاری نامناسب به راحتی قابل جابجایی هستند. از سنسورهای بی سیم همچنین می توان برای برقراری ارتباط با سیستم هایی استفاده کرد که شرایطی وجود داشته باشد که استفاده از کابل ها برای آن ها مناسب نباشد. هزینه های سرمایه گذاری می تواند به علت مصرف نکردن کابل ها و مدت زمان کار کمتر به منطور ایجاد طرح کاهش یابد.

در بسیاری از پروژه ها، مقاومت در برابر استفاده از فناوری بی سیم وجود دارد. یک مانع محدودیت در برد ارسالی است. باید بررسی شود که گره ها کجا قرار بگیرند تا همه دستگاه ها بتوانند به شبکه وصل شوند. برای مثال به منظور بکار گیری از فناوری بی سیم در یک بیمارستان در مقایسه با اداره این مسئله می تواند مشکل تر باشد زیرا ممکن است در دیوارها سرب وجود داشته باشد که ارتباط را قطع کند. مانع دیگر این است که باتری ها باید عوض شوند. برای بسیاری از وسایل این کار باید هر ده سال یک بار انجام شود. اگرچه این اتفاق اغلب رخ نمی دهد، اما در صورتی که مستندات سیستم به خوبی وجود نداشته باشد، ممکن است نیاز به تلاش قابل توجهی برای ایجاد تغییرات در سیستم باشد.

شخصی که کار را انجام می دهد باید بداند که تمام دستگاه ها از چه باتری هایی استفاده می کنند و غیره. ممکن است با داشتن آنتن ها در یک سیستم اتوماسیون ساختمان نیز مشکل امنیتی ایجاد شود. این امکان وجود دارد که یک سیستم اتوماسیون ساختمان هک شود، اما بیشتر به دلیل عدم وجود انگیزه ای برای انجام آن بسیار نادر است. اما اگر شبکه اصلی با یک شبکه ایترنت حاوی اطلاعات حساس (به عنوان مثال گزارش های بیمار) به اشتراک گذاشته شود، موضوع هکرها به یک مشکل جدی تر تبدیل می شود. نگرانی امنیتی برای شبکه های بی سیم میدانی نسبت به شبکه های بی سیم اصلی بسیار کمتر است. این امر به این دلیل است که نفوذهای احتمالی فقط روی قسمت محدود و کمتر آسیب پذیر یک سیستم اتوماسیون ساختمان تأثیر می گذارد.

1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (1 votes, average: 5٫00 out of 5)
Loading...