یکپارچگی اتوماسیون ساختمان

تعریف مناسب از ادغام کامل، به زیر سیستم هایی گفته می شود که به عنوان یک سیستم در کنار هم کار می کنند. این بدان معنی است که یک سیستم دسترسی کامل به کلیه داده ها و عملکردهای سیستم های دیگر دارد. یکپارچگی همچنین می تواند در صورتی که برخی عملکردهای دو یا چند سیستم هماهنگ شده باشد، به میزان کمتری رخ دهد. نمونه های متداول این نوع ادغام، واحدهای کنترل هوای موجود با کنترل یکپارچه است که به سیستم های دیگر امکان کنترل نقاط تعیین شده خود را می دهد اما اجازه دسترسی به شیرها و حسگرها را نمی دهد. ادغام همچنین می تواند در چندین سطح در یک سیستم رخ دهد. در سطح محلی (به عنوان مثال یک اتاق عمل)، یکپارچگی سیستم می تواند نمونه ای به معنای این باشد که کنترل تغذیه محرکی وجود دارد که هنگام روشن شدن تجهیزات انتشار گرما، قدرت خنک کنندگی را افزایش می دهد. بمنظور ساختمان سازی در سطح وسیع تر، یکپارچه سازی سیستم می تواند به معنای آن باشد که مثلاً وقتی اخطار آتش نشانی شروع می شود، مجموعه ای از رویدادهای زیر ایجاد می شوند.

• تهویه اضطراری روشن می شود
• قفل درها باز می شوند
• آسانسورها به یک طبقه معین فرستاده می شوند
• مسیرهای خروج اضطراری روشن می شوند و غیره.

هدف و نظر درباره چگونگی یکپارچه سازی کلیه سیستم ها در یک بیمارستان ممکن است بین پروژه های مختلف و افراد در موقعیت های مختلف متفاوت باشد. یک ایده مشترک این است که سیستم ها باید برای کاربران ساده و نامرئی باشند. همچنین مهم است که افرادی که در واقع روزانه از سیستم ها استفاده می کنند و افرادی که به آن ها خدمات می دهند، در هنگام طراحی سیستم، نظرات خود را در مورد سیستم بیان کنند.

از آن جا که هر عملکردی که بین زیر سیستم های مختلف ادغام شده باشد باعث پیچیده تر شدن سیستم می شود، باید منفعت را در مقابل هزینه های اضافی و افزایش پیچیدگی سیستم ارزیابی کرد. اگر یک سیستم پیچیده است و کاربران فاقد صلاحیت اجرای صحیح آن هستند، این خطر وجود دارد که سیستم به روش بهینه مورد استفاده قرار نگیرد. حتی ممکن است عملکرد بدتری نسبت به زیر سیستم های جداگانه داشته باشد، زیرا عملکردها به روش اشتباه استفاده می شوند یا برای ساده تر کردن کنترل خاموش می شوند.

چه موقع ادغام شود و تا چه میزان

بنابراین چه سیستمی می تواند و باید یکپارچه شود و تا چه میزان؟ نظرات در مورد این سوال بسیار وابسته به این است که چه کسی این سوال را مطرح می کند.

بازار طیف گسترده ای از محصولات و راه حل ها را فراهم می کند که فرصت هایی را برای سیستم های اتوماسیون ساختمان با یکپارچگی بالا و عملکردهای پیشرفته می گشاید. اصطلاح “ساختمان های هوشمند” از طرف پیمانکاران بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. نظر ظاهری کلی آن ها این است که همه عملکردها از یکپارچه سازی سود می برند. نمونه هایی با برخی از امکاناتی که سطح بالایی از ادغام دارند، در شکل 5.1 نشان داده شده است.

مثالی از آژیر سرقت و آژیر آتش با عملکردهای یکپارچه در سیستم اتوماسیون ساختمان است. بر اساس شکلی از شرکت فناوری ساختمانی زیمنس

با وجود اینکه بسیاری از نظرات متفاوت است، نکاتی وجود دارد که بسیاری از افراد موافق کار با اتوماسیون ساختمان هستند. یکی این است که منفعت زیادی در یکپارچه سازی کنترل سیستم هایی که ممکن است یکدیگر را بی اثر کنند، وجود دارد. نمونه هایی از این سیستم ها عبارتند از به عنوان مثال کنترل دمای یک اتاق عمل. به دلیل نیاز زیاد به دما و جریان هوا، این نوع اتاق های پیچیده اغلب دارای چندین سیستم گرمایشی و سرمایشی هستند. ترجیح داده می شود که تمام آن سیستم ها با یک شیر، کنترل شوند یا حداقل کنترلرهایی هایی که سیستم ها را کنترل می کنند قادر به برقراری ارتباط ساده با یکدیگر باشند.

بمنظور راحتی و صرفه جویی در مصرف انرژی، اغلب ادغام سیستم روشنایی با سیستم دسترسی ساختمان مفید است به گونه ای که هنگام باز شدن یا قفل شدن بخشی از ساختمان، به طور خودکار چراغ ها روشن یا خاموش شوند. ادغام از دو طریق قابل انجام است. سیستم دسترسی یا سیگنال کنترل را به سیستم روشنایی می فرستد و جریان برق را از سیستم روشنایی قطع می کند، یا سیستم دسترسی دیگری را به عنوان واحد کنترل سیستم روشنایی بکار می گیرد. اگر در واقع هیچ عملکرد پیشرفته ای لازم نباشد، سیستم را پیچیده تر از حد ضروری نکنید. بسیاری از سیستم های دسترسی می توانند به عنوان کنترل کننده روشنایی در یک ناحیه عمل کنند، بنابراین اگر نیازی به کاربردهای ویژه (برای مثال تنظیم رنگ نور) نیست، آنگاه این راه حل معمولاً به طور کامل مناسب خواهد بود.

برای بیشتر قسمت های دیگر سیستم اتوماسیون ساختمان، نظرات در مورد ادغام مجزا است. در صورت سودمند بودن ادغام، این باید برای هر مورد ارزیابی شود.

سیستم های بزرگ و پیشرفته اتوماسیون ساختمان

پروژه های بسیار بزرگی که به سیستم های اتوماسیون پیشرفته ساختمان نیاز دارند، در کشور سوئد پراکنده هستند. این بیشتر زمانی است که یک بیمارستان یا صنعت بزرگ ساخته شده، که یکی از این سیستم های اتوماسیون پیشرفته برای آن طراحی شده است. هر پروژه در نوع خود بی نظیر است و غالباً تجربه کار با این پروژه ها وجود ندارد. ساخت بیمارستان بزرگ استکهلم، New Karolinska Solna، در سال 2011 آغاز شده است. سیستم های اتوماسیون ساختمان اکنون در مراحل برنامه ریزی و تهیه قرار دارند.

در New Karolinska Solna هدف در ابتدا ایجاد یک ساختمان با یکپارچگی کامل تمام سیستم های فنی بود. این ادغام نه تنها برنامه ریزی شده بود كه شامل سیستم های كنترل جو داخلی شود، بلكه آسانسورها، روبات های انتقال دهنده داروها، سیستم پیام رسانی، رختشوی خانه و غیره نیز باشد. از “مدرن ترین ساختمان جهان” برای توصیف این پروژه استفاده شده است. در مرحله بعدی در فرآیند برنامه ریزی، سطح ادغام کاهش می یابد تا عملکردهای کنترل بسیاری از سیستم ها را شامل نشود. در حال حاضر هدف این است که یکپارچه سازی کامل در سطح اتاق و یک سیستم SCADA برای کل بیمارستان که وظیفه کنترل تجهیزات مراقبتی و هشدارها را انجام می دهد. دو دلیل اصلی برای تغییر هدف وجود داشت.

• هزینه خیلی زیاد بود
• عدم صلاحیت در مرحله طراحی، شرکت هایی که بتوانند پیمانکاری با این اندازه انجام دهند، به تعداد کافی موجود نبود.

هزینه کل یک سیستم تحت تأثیر عوامل بسیاری است و پیش بینی آن دشوار است. یکی از عواملی که کار را برای پروژه های بزرگ که به سطح بالایی از ادغام نیاز دارند بسیار دشوار می کند را می توان با یک معضل توضیح داد. از آن جا که کلیه قراردادهای بزرگ در اتوماسیون ساختمان منحصر به فرد هستند، هیچ استانداردی برای چگونگی ادغام همه زیر سیستم ها وجود ندارد. این امر به ویژه در مورد بیمارستان ها صادق است، زیرا آن ها نیاز به تجهیزات خاصی دارند. سپس ادغام تعدادی از زیر سیستم ها نیاز به مقدار زیادی کار دستی برای برنامه نویسی، آزمایش و پیرایش دارد. باید برای هر کترلر و RTU مشخص شود که چه مقادیری را می توان از دیگر زیر سیستم ها به دست آورد و چه ارزش هایی برای ارسال دارد. اگر زیر سیستم ها از تولید کنندگان مختلف باشد، مقادیر و پیام ها ممکن است در یک قالب یکسان نباشند و باید تبدیل شوند. این حتی اگر سیستم های فرعی از یک پروتکل مشابه استفاده کنند و روی کاغذ مشابه باشند، مشترک است. میزان این مشکل به پروتکل مورد استفاده بستگی دارد. تبدیل بین قالب ها نیاز به نیروی کار اضافی دارد و احتمال خطا را افزایش می دهد که باعث افزایش هزینه می شود. برای ساده سازی سیستم و کاهش این هزینه، می توان در خرید مشخص کرد که کنترلر و RTU با کنترل یکپارچه باید از همان تولید کننده تهیه شده، یا حداقل از یک استاندارد معتبر برای ارتباطات پیروی کنند. این ممکن است در فرآیند تهیه مشکلاتی بوجود بیاورد که در بخش 6.1 در مورد آن ها بیشتر بحث خواهد شد.

یک مشکل در همین راستا با ساخت یک بخش ترکیبی، بخش ترکیبی برای جراحی، اشعه ایکس ری و غیره، در بیمارستان دانشگاه Sahlgrenska تجربه شده است. در این مورد از کنترلر برای کنترل تأسیسات برقی استفاده می شد و از RTU برای کنترل تهویه و گرمایش استفاده می شد. سطح بالایی از ادغام بین این دو دستگاه کاملاً مورد نیاز بود. کنترلر و RTU از تولیدکنندگان مختلف بودند و به طور جداگانه برنامه ریزی شده بودند. هنگامی که سیستم مورد آزمایش قرار گرفت، بسیاری از عملکردهای یکپارچه رضایت بخش نبودند. برای حل این مسائل، درایورهای مربوط به نحوه تفسیر یک دستگاه از پیام های دیگر به صورت دستی نوشته شد. سایر مشکلات در مواردی که نقاط تعیین شده در کنترلر وجود داشت، به RTU ارسال شد و در RTU تغییر کرد بدون اینکه در کنترلر تغییر کند. این نتیجه باعث شد پانل اپراتور داده های منسوخ در مورد سیستم را نشان دهد. این خطاها نتیجه شکاف هایی در مشخصات موردنیاز است، برای مثال مشخص نشده است که داده ها باید در سیستم ذخیره شود. مشکلاتی مانند مواردی که در این جا شرح داده  شد در پروژه های اتوماسیون ساختمان های بزرگ تر بسیار رایج است.