سیستم های کنترل موزه فناوری شانگهای

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 49

از: ASHRAE

دولت محلی شانگهای تصمیم گرفته بود تا موزه فنی و علمی بزرگی در آسیا تأسیس کند و توجه آنها تنها به درون ساختمان و چیزهایی که قرار بود در این موزه به نمایش در آید معطوف نبود آنها ساختمانی میخواستند که نمایشی باشد از سیستمهای مدرن و هنرمندانه مدیریت مسئولین فنی این پروژه در نهایت پروتکل BACnet را به عنوان شیوه خودکارسازی ساختمان انتخاب نمودند.

موزه علوم و فناوری های شانگهای که در زمینی به مساحت هفت هکتار در منطقه تجاری پودونگ قرار دارد با هدف ایجاد یک مرکز فرهنگی و اجتماعی عظیم طراحی شده است. این موزه که با هزینه ای بالغ بر ۱۸۰ میلیون دلار ساخته شده دارای بیش از یک میلیون فوت مربع (معادل ۹۶۵۰۰متر مربع) زیر بناست موزه یاد شده که از لحاظ معماری اثری یگانه است به شکل نیم دایره ساخته شده و ارتفاع آن از یک تا پنج طبقه از غرب به شرق بنا متغیر است. درون ساختمان شامل یک مرکز CAD/CAM است که بازدید کنندگان می توانند در آن پروژه های کوچکی را طراحی کرده و بسازند. در این ساختمان بخشهای دیگری نیز وجود دارند که عبارتند از یک نمایشگاه ویژه کودکان با عنوان Technoland، یک نیروگاه مینیاتوری هیدروالکتریک یک تالار مسقف برای نمایش پرندگان یک آکواریوم بزرگ در سالن تئاتر و نمایش فیلم یک ایستگاه کامل شبیه سازی زلزله همراه با سکوی لرزان و نمایشگرهای ویدیوئی که به بازدیدکنندگان امکان میدهد زلزله های مصنوعی را تجربه واحساس کنند. ساختمانی با چنین وسعت و تنوع کاربری از لحاظ سیستم های تهویه مطبوع سرویس دهنده به فضاهای مختلف چالشی بزرگ روبرو است. سیستم کنترل و مدیریت این ساختمان که با پروتکل های اینترنتی و وب نیز سازگاری دارد با یک واسط کاربر دو زبانه به طور مشترک توسط یک شرکت چینی و یک شرکت آمریکایی طراحی شده است. این سیستم در بر گیرنده بیش از ۳۲۰۰ نقطه کنترلی BACnet است و بیش از یک هزار نقطه کنترلی غیر BACnet نیز توسط همین سیستم پوشش داده می شوند. این شبکه معظم کنترلی از یک ستون فقرات با سرعت انتقال اطلاعات Mbps ۱۰ از نوع Bacnet با سرعت BACnet یک شبکه dithernet ۱۵۶۱ پسروی زیرشبکه های ARCNET شبکه های BACnet با سرعت ۳۸/3k و ۹/۶Kbps بر روی زیر شبکه های MS/TP و شبکه های اختصاصی متصل به سیستم BACnet از طریق مدولهای راهگاهی و در واقع مترجم زبان سیستمهای مختلف به یکدیگر تشکیل شده است.

شکل ۱: نمودار شماتیک خلاصه شده کنترلهای تجهیزات و سیستمهای موجود در موزه شانگهای

همانطور که در شکل ۱ دیده می شود شرکت آمریکایی بخش اعظم سخت افزار کنترلی این پروژه را تأمین کرده است ولی باید گفت که تولید کنندگان بسیاری در کلیت این پروژه سهم داشته اند. پروتکل BACnet بستر ارتباطی کلیه این سیستمها را فراهم آورده است. کیستترل کننده های اختصاصی BACnet برای هواسازها دیگ ها، مبدل های حرارتی و سیستم روشنایی بکار برده شده اند. در این پروژه بیش از یکصد واحد هواساز، سیصد و پنجاه مدار روشنایی مستقل سیصد بادزن هفت چرخ بازیابی گرما، پنج مبدل حرارتی و سه دیگ وجود دارد. سیستم های هواساز بکار برده شده شامل تعداد فراوانی هواسازهای تک زون حجم ثابت و یک بادزن تهویه بسیار بزرگ حجم متغير هوا می باشد. نرخهای جریان هوای تهویه بر اساس برنامه کاری قابل تنظیم دستگاه ها در طول روز متغیر هستند. با توجه به مقتضیات زون ها از چند آرایش مختلف برای هواسازهای تک زون استفاده شده است. شمایی از یک آرایش نمونه هواسازها در شکل ۲ به تصویر کشیده شده است.

شکل ۲: یک سیستم هواساز نمونه بیش از یکصد هواساز در موزه شانگهای به کار برده شده است.

سیستم روشنایی این موزه از کنترل کننده های مستقل برای روشن کردن زون ها و اتاقها برخوردار است. سطوح و میزان روشنایی بر حسب برنامه های کاری قابل تنظیم و یا با سوئیچ های فرمان کارکرد دستی برای مواقعی که بازدیدکنندگان و افراد مختلف در زمانهایی خارج از برنامه کاری وارد فضاهای مختلف می شوند، تنظیم می گردد.
سیستم ها و سرویس های BACnet در کلیه برنامه های زمانی کارکرد دستگاه ها، آلارم ها و فعالیت ها یکپارچه سازی شده اند.
سرویس های شبکه ای BACnet (قابلیت خواندن و نوشتن برداده های کنترلی سیستم) برای
هماهنگ سازی عملکرد تجهیزات به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفته اند. به عنوان مثال کارکرد هواسازها به خصوصیات آب سرد تأمین شده توسط چیلر مرکزی و سیستم ذخیره سازی یخ بستگی مستقیم دارد و درصورت تغییر بار سرمایی شیرهای کنترل آب سرد به طور خودکار باز یا بسته خواهند شد. موقعیت و بازشدگی شیرهای کنترل آب سرد از طریق شبکه BACnet با سیستم چیلر هماهنگ میشود تا کنترل کننده های خودکار چیلرها از تغییر بار سرمایی آگاه شده و کارکرد پمپ های مدار لوله های آب گرم و سرد را برعهده دارند.
این تابلوها از طریق شبکه BACnet MS/IP با سرعت انتقال اطلاعات 9600bps به یکدیگر متصل شبکه BACnet MS/IP با سرعت انتقال اطلاعات 9600bps به یکدیگر متصل می شوند. البته از آنجا که این تابلو ها در اصل بر اساس پروتکل BACnet طراحی شده اند متصل ساختن آنها به ستون فقرات BACnet/IP بسیار ساده بوده و کنترل های دما، فشار آغاز به کار/ قطع کار آلارم ها و غیره را به آسانی در اختیار سیستم حودکارسازی و مدیریت ساختمان قرار می دهند.

شکل ۳: پمپ های دور متغیر به وسیله تابلو کنترل های دارای محرک های فرکانس متغیر یا اینورتورها کنترل می شوند.

برخی از زیر شبکه های این موزه مانند چیلرها و سیستم ذخیره سازی یخ، آلارم های حریق و سیستم امنیتی پروتکل های کنترل اختصاصی بهره می برند. چیلر ها و سیستم ذخیره سازی یخ از شبکه 7plc استفاده می کنند که از طریق راهگاه با سیستم BACnet یکپارچه سازی شده اند. بدین ترتیب سیستم خودکارسازی مرکزی می تواند دماها نقاط تنظیم وضعیت پمپ ها و غیره را از حدود سیصد نقطه کنترل و تنظیم نماید. علاوه بر این هنگامی که اطلاعات به راهگاه وارد می شوند با فعالیتهای BACnet آلارم ها و برنامه های زمانی کاری دستگاه ها و تجهیزات که از طریق سیستم مرکزی قابل دسترسی هستند، پیوند می یابند. سیستم های حفاظت جان افراد و ضد حریق نیز به طریقی مشابه از طریق یک راهگاه به سیستم مرکزی متصل می گردند. بدین ترتیب حدود دویست نقطه اطلاعاتی مانند وضعیت شناساگرها یا دتکتورهای دود و پمپ های آتش نشانی در اختیار BACnet قرار می گیرند. مدول راهگاه این اطلاعات را در اختیار سیستم مرکزی قرار داده و در صورت احساس نیاز، آلارم های BACnet را فعال ساخته و اینترلاکهای ایمنی با سایر تجهیزات BACnet مانند بادزن ها و هواسازها را کنترل می کند. سومین نوع واسط کاربر در این سیستم برای متصل ساختن آسانسورها، سیستم های آب مصرفی و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. این سیستم ها از کنترل های شبکه ای بهره مند نیستند ولی در عوض با کنترل های سنتی الکتریکی و الکترونيکي مجتمع کنترل میشوند. مدول های کنترلی BACnet برای این سیستم ها به نقاط مونیتورینگ در سیستم های کنترل سنتی متصل می گردند. بدین ترتیب وضعیت این سیستم ها در سیستم خود کارسازی ساختمان قابل مشاهده بوده و به کنترل کننده ها اجازه می دهد تا فعالیت های BACnet و آلارمها را بر اساس اطلاعات خوانده شده در این نقاط فعال سازند.
یک واسط کاربر غیر BACnet نیز در سیستم خودکارسازی ساختمان مورد استفاده قرار گرفته است؛ یک ایستگاه مونیتورینگ نیرو همراه با واسط کاربر تحت اینترنت و وب (Web) در این ساختمان نصب شده است و ازآنجا که سیستم خودکارسازی ساختمان نیز از واسط های تحت وب بهره می برد، یکپارچه سازی صفحات کنترل مربوط به سیستم تولید نیرو در سیستم خودکارسازی ساختمان بسیار ساده گردیده است. اما محدودیت اصلی این واسط کاربر این است که واسطی مناسب و سازگار با سیستم کنترل ساختمان ایجاد نمی کند. داده های HTML (زبان برنامه نویسی رایج در اینترنت) تأمین شده توسط ایستگاه مونیتورینگ نیرو برای ترسیم و ایجاد کردن صفحات وب طراحی شده اند که توسط اپراتور سیستم مشاهده می گردند.
این اپراتورها می توانند از سیستم کنترل BACHE برای روشن و خاموش کردن تجهیزات و تصحیح نقاط تنظیم جهت بهینه ساختن مصرف نیرو استفاده کنند. داده های HTML نیز به راحتی در ترمینال تحت وب یکپارچه سازی شده ولی امکان کنترل خودکار را فراهم نمی آورند.

شکل ۴ : صفحه گرافیکی اصلی برای سیستم روشنایی این صفحه به مانند بسیاری از صفحات نمایش گرافیکی در این پروژه بر کنترل داشتن BACnet صحه می گذارد.

در طول اجرای این پروژه در مقطع مهم و تعیین کننده وجود داشت؛ اولین مقطع مهم تکمیل سالن های کنفرانس و ملاقات مورد نیاز برای میزبانی کنفرانس سران شورای همکاری اقتصادی آسیا – پاسیفیک (APEC) در اکتبر ۲۰۰۱ میلادی بود. دومین مقطع مهم تکمیل سالن های نمایشگاه و باز کردن موزه بروی عموم بود. اولین فاز درست طبق برنامه زمان بندی به پایان رسید و سران بیست و یک کشور کرانه اقیانوس آرام با یکدیگر در سالن کنفرانس جدید موزه ملاقات کردند. پس از اتمام کنفرانس سران APEC کار و فعالیت های ساختمانی بروی خود موزه متمرکز شد و بینا در دسامبر ۲۰۰۱ میلادی بروی عموم باز گردید. همانطور که در کلیه پروژه هایی با چنین وسعت شاهد هستیم، روند ساخت و ساز هیچگاه به پایان قطعی نمی رسد و سالن های نمایشگاهی و امکانات جدید در حال اضافه شدن میباشند.
از جمله امکانات جدید پیش بینی شده می توان به کیوسک هایی برای نمایش زنده سیستم های مدیریت وخودکار سازی ساختمان اشاره نمود که مردم می توانند از طریق آنها کارکرد سیستم BACnet را از نزدیک مشاهده کرده و صفحات کنترلی آن را مرور نمایند.

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره آموزشی اصول طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمانی،بیمارستانی و صنعتی ثبت نام کنید.