سيستم مديريت هوشمند ساختمان

 
صفحه اصلي  آموزش  مقالات   نرم افزار  معرفي شركتها  تست آزمايشگاهي لينك سايتها  تماس با ما  نقشه سايت

 مهندس سمیه خلخالی - کارشناس کامپیوتر - نرم افزار

 

 UML & BMS

 

 

مدلسازی نرم افزار مدیریت ساختمان هوشمند بوسیله ی UML

 

 

چکیده مقاله :

 بشر از سالها قبل در رویای ساخت ساختمان هایی بود که مانند انسان هوشمندعمل کنند،ونمونه بارز این تفکر در فیلم مترو پلیس نمایان شد که با دیدی به سال 2006 ساختمانی را به تصویر می کشد که تحت کنترل ابر کامپیوتری به نام آبراهام است..اما امروزه این آرزوی بشرتحقق یافته و در سراسر دنیا برجهای غول پیکر هوشمند جای ساختمان های سنتی قدیمی را گرفته اند.در جهت هوشمند سازی ساختمان ها طرح نرم افزاری که بتواند به طور یکپارچه مدیریت ساختمان را بر عهده بگیرد مطرح میشود.هدف این مقاله ارایه مدلی بر پایه تحلیل و طراحی شی گرایی در ساختمان است و مزایای دید شی گرا در توسعه نرم افزار BMS مطرح میشود.

  

کلمات کلیدی : ساختمان های هوشمند ، UML ، متدولوژی شی گرا ، BMS ,  HVAC،

 

 

 

مقدمه

 

مدل سازی چیست ؟

مدل‌سازی يكی از تكنيك‌های ذهنی بشر می‌باشد كه نه تنها برای اهداف علمی، بلكه برای انجام امور روزمره بشر به دفعات مورد استفاده قرار می‌گيرد.مدل‌سازی به طور كلی يعنی شبيه‌سازی يك محيط با اندازه‌های متفاوت و از محيط واقعی و احتمالا مواد و مصالحی متمايز از جنس مواد و مصالح محيط مدل شده. در مدل‌سازی ابتدا اجزای محيط واقعی انتخاب شده و متناسب با هدف مورد نظر از مدل‌سازی خصوصياتی از هريك از اجزای واقعی انتزاع می‌شود، يعنی به ازای هزيك از اجزای محيط واقعی يك موجوديت تجريدی ساخته می‌شود و با برقراری ارتباطی مشابه با ارتباط اجزای واقعی، در ميان موجوديت‌های تجريدی، محيط واقعی مدل می‌شود.

شی گرایی چیست ؟

ديدگاه  شي‏گرا در اصل نگرشي جديد به دنيا و سيستمهاست. اين ديدگاه سعي دارد تا با نگرش خود به عناصر يک سيستم، کل آن سيستم را مدل‏سازي کند. ديدگاه شي‏گرا بر مباحثي نظير‏: شي، کلاس، مسئوليت، عمل و سناريو استوار است و جهان را به صورت مجموعه‏اي از اشيا به هم مرتبط مي‏بيند که هر شي رفتار خاص خود و مسئوليت خاص خود را دارد.

مدل سازی شی گرا در توسعه نرم افزار تکنیک های وسیعی را ایجاد و در اختیار گذاشته است.در این راستا استفاده ازUML (Unified Modeling Language)    برای مدل سازی وتفهیم مسئله بسیار کمک کننده است. UML دیاگرام های مختلفی را برای نمایش دادن جنبه های ایستا و پویای سیستم تحت توسعه، مثل نیاز های کاربر و اجزاء سیستم وتعاملات و رفتار ها در سیستم  ارائه داده است.در یک ساختمان هوشمند زیر سیستم های مختلفی ممکن است وجود داشته باشدکه اتوماسیون این سیستم ها جنبه های قابل استفاده و کنترل راحت تر ساختمان و همچنین مقدار زیادی صرفه جویی انرژی را به همراه دارد.موجودیت هایی که در ساختمان وجود دارند در دو گروه جا میگیرند ، فعال (Active) و یا غیر فعال (Passive) ، موجودیت ها و اشیاء در ساختمان میتوانند ثابت یا متحرک باشند ، موجودیت های غیر فعال به دلیل این که قابل تغییر نیستند نمیتوان آنها را با یک سیستم نرم افزاری کنترل کرد اما موجودیت های فعال دارای مشخصه های قابل تغییر هستند و با کنترل مشخصه های آنها میتوان کنترل انرژی را در اختیار گرفت. موجودیهای فعال در ساختمان جزء سیستم های تاسیسات برق (کنترل روشنایی ، اعلام حریق ، کنترل تردد ، توزیع صوت و....)ویا سیستم های تاسیسات مکانیک (کنترل تهویه ، موتورخانه ، تصفیه فاضلاب و .....) میباشند.

 

1-تعریف BMS

 

 در جهت کاهش هزینه های صنعت ساختمان واستفاده بهینه از تکنولوژی و بکارگیری فناوری  ارتباطات و رایانه عملکرد سیستمهای مدیریت و اتوماسیون ساختمان (BMS)چشمگیرتر می گردند که در مجموع صرفه جویی انرژی را در بر خواهد داشت. بطوریکه صرفه جویی های ناشی ازبکارگیری  این سیستمها در مدت زمان کوتاهی موجب جبران هزینه های مربوطه می شود. سیستمهای کنترل هوشمند دارای انعطاف بالایی خواهند بود که میتوان براحتی آنها را با نیازهای مختلف منطبق نمود. همچنین در هنگام  بهره برداری  براحتی  میتوان  عملیات  تغییر  و  بهینه سازی  برای راهبری  بهتر  و کاهش هزینه های انرژی  و کاهش هزینه های تعمیراتی را انجام داد .  در ساختمان هوشمند بسیاری از اعمالی که ساکنان از روی عادت  و بصورت غیر ارادی انجام می دهند  توسط سیستمهای هوشمند  انجام می گردد  که  باعث صرفه جویی در زمان و هزینهء نیروی انسانی می گرد . با بکارگیری انواع و اقسام سنسورهای حسی  در داخل و خارج ساختمان و با بکارگیری یک شبکه  و سیستم واحد میتوان بصورت دائمی و بلادرنگ اطلاعات دما، فشار، رطوبت ، دبی هوا، میزان اکسیژن و دی اکسید کربن را در اختیار داشت و  از آنها در جهت رسیدن به شرایط ایده آل استفاده کرد.  در یک ساختمان هوشمند با امکانات نرم افزاری بوجود آمده میتوان نمودارهای مختلفی را برحسب زمان  دراختیار داشت و از آنها در جهت بهبود کیفی شرایط زیستی و حداکثر استفاده از هوای طبیعی را برای ساکنین بوجود آورد.  در زمان کارکرد سیستم هوشمند ساکنان در جهت صرفه جویی مصرف انرژی حق باز کردن پنجره ها را نخواهند داشت و درساختمانهای اداری  قبل از اتمام ساعت کار این سیستم  بصورت اتوماتیک و متناوب شروع به خاموش کردن سیستمهای تهویه مطبوع می کند .در یک ساختمان هوشمند با امکانات بوجود آمده می توان در هر زمان  میزان مصرف انرژی بر پایه مصرف انرژی سوخت و برق را بدست آورد و از آن در جهت کاهش مصرف انرژی  و  بهینه سازی مصرف سوخت در ساختمان بهره برد. سیستم مدیریت ساختمان(BMS) امکان کنترل مجزای هر یک از زیر سیستم ها و هم کنترل یکپارچهء آنها را در اختیار کاربر میگذارد.


 

در این مقاله به سیستم های کنترل تردد و سیستم کنترل روشنایی و سیستمهای کنترل تهویه وحریق در محیط دانشگاه می پردازیم و برخی ازنمودار های مورد کاربرد را که به منظور تشخیص نیازمندیهای سیستم است و آنچه از سیستم خواسته میشود  ارائه می دهیم و در پی آن  نمودار های توالی که ازنمودار های Inteaction  میباشد نیز در درک بهتر و توضیح  Use case ها کمک کننده است  رسم می کنیم. بعضا نمودار های فعالیت را که چگونگی جریان انجام یک کار صرف نظر از فاعل آن مشخص می کنند نمایش می دهیم ، بر خلاف نمودارهای همکاری که فاعلان کار ( Actors ) در جریان انجام کار وجود دارند . این نمودار را می توان برای شرح Use Case و یا هر یک از افعال ( Operation ) کلاسها ترسیم نمود .نمودارهای فعالیت بیشتر برای مدل کردن یک عملیات مورد استفاده قرار می گیرد ، یعنی گاهی اوقات که یک عملیات پیچیده می شود ، می توان از این مدل برای توضیح بیشتر استفاده کرد . این نمودار شباهت فراوانی به فلوچارت دارد و از لحاظ معنایی نیز همان مفهوم را دنبال می کند .در آخر دیاگرام کلاس را ارایه میدهیم  با وجود اینکه نمودار کلاس از نمودار اصلی طراحی شیءگرا می باشد از آن در مرحله تحلیل نیز استفاده می شود . در اینجا ما قصد تولید یک نمودار کلاس تجزیه و تحلیل را داریم . یعنی هدف از ایجاد این نمودار دراین مرحله پیدا کردن مفاهیم مهم سیستم و در نهایت درک مشکلات و نیازمندیهای مشتری می باشد یا به عبارتی در اینجا فقط مفاهیم و ارتباطات بین آنها به تصویر کشیده می شود .

 

2- معرفی اکتور ها

 

در نمودار های مورد کاربرد یا Use Case Diagram نیازمندها از سیستم نمایش داده می شود و یکی از مهم ترین نمودار های شی گرا در توسعه نرم  افزار است .این نمودار شامل یک سری اکتور و فعل هایی که اکتور می تواند با سیستم  انجام دهد است. اکتور ها افراد سیستم ها و اشیایی هستند با سیستم در تعاملند و Use Case  ها هر عملی هستند که پس از انجام ارزشی به سیستم اضافه کنند در زیر به معرفی اکتور ها ی در تعامل با سیستم مدیریت اطلاعات ساختمان دانشگاه است می پردازیم.

 

_ کارت خوان به عنوان یک اکتور boundary در مرز سیستم مانند یا فرم اطلاعات کارمند را وارد سیستم می کند.

_ Use Case  های فعال کردن سیستم تهویه وروشنایی از موارد کاربردی هستند که تابع انجام مورد کاربرد باز شدن درب هستند وتا این عمل انجام نگیرد این مورد کاربرد ها هم صورت نمی پذیرند.شکلa))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکلa))

 

 _ سنسورها به عنوان یک گروه دیگر از اکتور ها اطلاعات محیط را دریافت می کنند و به سیستم می فرستند و باعث تغییر در سیستم میشوند.سنسور ها قابلیت پذیرش مقادیرپایه را دارند مثلا می توان از طریق سیستم برای سنسور نور دما cool set point  و heat set point  تعریف کرد که در صورت گذر از میزان دمای متعادل فرمان آلارم در سیستم فعال شود. شکلb))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکلb))

 

_ رییس دانشگاه به عنوان یک اکتور که خواهان گزارشگیری از آمار دانشجویان حاضر در دانشگاه ، و همچنین اطلاعات حضور اساتید و گزارش گیری از وضعیت کارمندان در فلان بازه زمانی و مشاهده کنونی وضعیت جراغها و دما در دانشگاه به تفکیک ساختمان –طبقه –کلاس  و تصمیم گیری های لازم و کنترل راحت تر است که تمام این اطلاعات با ارسال اطلاعات خوانده شده از کارت دانشجو، استاد و کارمند در پایگاه داده سیستم مرکزی امکان پذیراست. شکلc))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکلc))

 

_ تیم پیاده سازی پروژه و یا مسئول گزینش پس از صدور کارت امکان دادن رمز ورود به کارمند و تعیین سطح دسترسی به درب های ورودی را دارد.شکل (d)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (d)

_ مدیر تاسیسات شخصی است که جایگزین تمام پرسنل تاسیسات ساختمان است و با یک کامپوتر می تواند بر سیستم های روشنایی ، اعلام حریق و تهویه مطبوع نظارت کند و با امکان گزارش گیری گرافیکی دما در نقاط مختلف دانشگاه (ساختمان-طبقه-کلاس) را مشاهده کند و  با برنامه ریزی و تعریف set point  برای سنسور ها و لوکس روشنایی از استفاده بی برنامه منابع نور و انرژی جلو گیری کند و بعضا با برنامه های زمانبندی که می تواند با این سیستم ارائه شود هزینه تعمیرات و نگه داری را کاهش دهد.سیستم مدیریت ساختمان امکان تعریف زمانبندی و سناریو برای کلید ها و زمانبندی فعال-غیر فعال سیستم تهویه را به مدیر تاسیسات داده می دهد. شکل (e)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (e)

  _ زمان و دما به عنوان اکتور هایی که با تغییر خود وضعیت  سیستم را تغییر می دهند حائز اهمیت هستند. شکل (f)

 

 

 

 

 

 

 

شکل (f)

 

 

_ حراست دانشگاه می تواند از اطلاعات دانشجویان حاضر در دانشگاه جهت کنترل تردد گزارشگیری کند. شکل (g)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (g)

_ دانشجو ، کارمند ، و هر شخص دیگر در دانشگاه به عنوان کاربر امکان کنترل دستی روشنایی را دارد. شکل (h)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (h)

 

3-سیستم کنترل روشنایی

 

در ساختماني كه سيستم lighting control در آن اجرا شده است ، هر چراغ به صورت كاملا شناخته شده و قابل دسترس در اختيار ما قرار ميگيرد كه مجموعه آنها به صورت يكپارچه تحت كنترل هوشمند قرار ميگيرد و  هركدام به صورت آدرس پذير  بنا به نياز روشنايي ساختمان برنامه ريزي ميشوند و ميتواند به عنوان يكي از زير مجموعه هاي BMS در آيند .

 سيستم کنترل روشنايي ، امكان كنترل انرژي الكتريكي جهت ايجاد نور رضايتبخش را در دسترس قرار می دهد . چون در يك ساختمان هوشمند كليه وسایل روشنايي به عنوان مدولهاي آدرس پذير عمل مي كنند، امكان برنامه ريزي و كنترل آنها با توجه به نظر طراح و بر پايه اجراي منطق كنترل ميسر مي گردد . منطق كنترل هوشمند روشنايي بر اساس شدت نور مورد نياز و مناسب هر فضا تعريف مي شود . البته  از تنوع وسايل روشنايي نيز مي توان در اين زمينه بهره برد اما منطق تعريف شده عامل اصلي كاهش انرژ‍ي مصرفي در سيستم روشنايي  مي باشد .تفاوت اساسي كه بين سيستم هاي روشنايي سنتي و نوع هوشمند آن وجود دارد آن است كه در ساختمان هوشمند،  سيستم انتقال قدرت و سيستم كنترل كاملا مجزا از يكديگرند و اين به معناي آن است كه هيچ ارتباط فيزيكي بين وسايل كنترلي ( مثل كليد ها ، سنسورها و..) و مصرف كننده ها ( مثل لامپها و...) وجود نخواهد داشت. مسير انتقال قدرت و انتقال سيگنالهاي كنترلي كاملا مستقل از يكديگرند . در اين سيستم وسايل كنترلي از طريق كابل كنترلي مخصوص و ترمينالهاي ويژه آن به هم متصل شده و وارد تابلو كنترل مي شوند و از طرفي خطوط انتقال قدرت از حلقه هاي تعريف شده وسايل روشنايي مستقيما به تابلو مي روند هوشمند سازي امكان ارتباط ساختمان با شبكه هاي رايانه اي را به راحتي ميسر مي سازد و اين به معناي آن است كه كليه ادوات روشنايي و اصولا  كليه لوازم الكتريكي ساختمان هوشمند از راه دور از طريق خط تلفن و يا شبكه اينترنت يا شبكه هاي محلي قابل هدايت و كنترل مي باشند .

كنترل هوشمند سيستم روشنايي در  دانشگاه  :

منطق كنترل روشنايي در محوطه ورودي و فضاي سبز مجتمع تركيبي است از :

  1. پارامتر زمان (لوکس موجود ، سناریو)

  2. پارامتر حضور

نياز حضور شخصي مسئول براي خاموش و يا روشن نمودن سيستم روشنايي ، كه اين مهم شامل فرآيندهايي همچون عدم خاموش و يا روشن بودن چراغها در زمان مناسب و عدم امكان كنترل و ايجاد روشنايي مورد نياز در محيط ميباشد، كه باعث اتلاف بيهوده انرژي و كم شدن عمر چراغها مي گردد. كه با بكارگيري سيستم كنترل هوشمند، اين امكان به كاربر داده خواهد شد از بروز اين مشكلات جلوگيري نموده و امكان صحيح و منطقي كنترل روشنايي را دراختيار داشته باشد. بکار گیری نمودار فعالیت درسطح مفهومی بسیار کمک کننده است و روند کار را مانند یک فلوچارت نشان می دهد بدین منظور در  نمودارفعالیت زیر(شکل1) سیستم کنترل روشنایی بر حسب لوکس نشان داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1

 

شرح نمودار- ابتدا مقدار لوکس (میزان شدت نور) روشنایی در سیستم برای سنسور نور  (Brightness sensor)تعریف می شود.نیاز به نور به سیستم کنترل مرکزی اعلام میشود وسیستم پس از مقایسه با لوکس اگر نیاز به زیاد کردن نور باشد و اطلاعاتی که از سنسور حضور(Presence sensor) آمده مبنی بر حضور شخص باشد در نتیجه فرمان روشن شدن به مجموعه خطوط انتقال برق صادر شده و چراغهای آن مسیر روشن شده تا نور محیط به مقدار لوکس نرمال برسد.در صورت عدم حضور سیستم هوشمندانه عمل کرده و چراغ ها روشن نمیشوند.

کنترل مقدار روشنایی(Dimming) توسط دیمر ها انجام می پذیرد بر فرض مقدار شدت نور حس شده توسط سنسور های نور 70% است پس سیستم 30% کسری نور را تشخیص میدهد و با ارسال فرمان به دیمر نور باقیمانده را توسط چراغ ها تامین میکند.(شکل 2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 2 Dimming

 

شرح نمودار- در این جا دیمر و سنسور موچودیت هایی هستند که در سیستم وجود دارند و چراغ از نوع متغیر های کنترل شونده است.در پایان هر عمل در سیستم روشنایی وضعیت فعلی چراغها باید در اختیار سیستم کنترل مرکزی به منظور گزارش گیری قرار داده شود.

كنترل سيستم روشنايي به وسیله تعریف سناریو:

با استفاده از اين راهكار اين امكان به كاربر داده خواهد شد تا با بكارگيري از يك جدول زمانبندي شده ، كليه مسيرهاي تفكيك شده روشنايي ، بسته به نياز كاربر در ساعت تعريف شده ، روشن و يا خاموش گردد. این روش در زمان هایی که دانشگاه تعطیل است و یا کم کردن نیروی انسانی جهت خاموش روشن چراغها در ابتدا و انتهای ساعات کلاسی قابل توجه می باشد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شرح نمودار- نمودار توالی فوق (شکل 3) روند این عملیاتی را نشان می دهدکه بر اساس تعریف سناریو در جدول زمانبندی عمل میکند.

حالت دیگر استفاده از سناریو به صورت تعریف سناریو در پاسخ به فشردن کلید است .مثلا می توان از سناریوی مد خروج ، که توسط مدیر تاسیسات ساختمان تعریف میشود و چگونگی وضعیت چراغ ها را در هنگام خروج که فقط با فشردن یک کلید انجام می پذیرد.را نام برد، و یا سناریوی مد ویدئو پرژکتور در اتاق ارائه نام برد که توسط ریموت ویا فشردن کلید انجام میشود.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (4) اجرای سناریوی روشنایی توسط تعریف روی کلید on/off

 

شرح نمودار-درخواست تغییر نور با فشردن کلید به سیستم کنترل مرکزی اعلام میشود و سیستم پس از تحلیل درخواست سناریوی مربوط آدرس کلید را اجرا میکند و در آخر وضعیت چراغ به سیستم ارسال میشود.

کنترل روشنایی در راهرو ها ترکیبی است ، مثلا در ساعات شروع کلاسها تا پایان ساعات معمول کلاس ها چراغ ها به علت نسوختن و آسیب ندیدن باید کامل روشن باشند و در ساعات انتهایی روز که امکان تردد کمتری در راهرو ها وجود دارد سیستم با تشخیص حضور در راهرو توسط سنسور حضوریا سنسور حرکت چراغ های در مسیرعبور شخص را روشن کند. در کلاس ها هم کنترل روشنایی میتواند بر حسب تشخیص حضور هم بر اساس فشردن کلید باشد که ترکیبی از سنسور حضور و لوکس روشنایی توسط سنسور نور سیستم را کاملا هوشمند میکند.

 

.در رابطه با سیستم کنترل روشنایی Actor های مختلفی با سیستم در تعاملند و ارزش هایی به سیستم اضافه می کنند (UseCase) که نمودار های زیر برخی از این اکتور ها را نشان میدهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شرح نمودار-کلید به عنوان یک اکتورentity در سیستم توانایی ارسال سیگنال کنترلی روی شبکه ساختمان را دارد یعنی با فشرده شدن کلید ابتدا سیگنال وارد سوئیچ اکچویتور شده و در انجا on/off صورت میگیرد.

 

 

 

 

 

شرح نمودار-در شکل های 6 و 7 دیمر و زمان به عنوان اکتور در نظر گرفته شده اند چون پس از انجام کار ارزشی به سیستم اضافه کرده اند(تغییر در سیستم).دیمر اکتوری از نوع entity است.و زمان هم با تغییر خود باعث تغییر در سیستم میشود.

 

 

 

 

 

 

4- سیستم کنترل تردد

زماني كه در مورد امنيت يك ساختمان بحث مي شود ، خواه نا خواه با مقوله Access Control مواجه مي شويم ، در اين سيستم ما بر تمامي نفاط حساس ورودي و خروجي ساختمان اشراف كامل داريم و ميتوانيم تردد ساختمان را كنترل كنيم و آنرا به صورت يك سيستم هوشمند قابل برنامه ريزي و يكپارچه در سيستم B.M.S قرار دهيم .

یکی از مواردی که همواره مورد توجه مسئولان  دانشگاه است ،  مسئله کنترل در اتاقها می با شد.. به گونه ای که به هر یک از استادان و مسئولان یک کارت جهت باز کردن در اتاق داده می شود .. فرد با کشیدن این کارت به سیستم کارت خوان، در اتاق را باز میکند. علاوه بر آن بدلیل وجود   نرم افزار کنترلی که تمامی بخشهای دانشگاه را بصورت گرافيكي نمايش مي دهد  ، وکنترل آنها را توسط کامپیوتر فراهم می سازد ، امکان گزارش گیری و كنترل  درها توسط این سیستم بخوبی مهیا می شود. از دیگر مزایای این سیستم، امکان کنترل یکپارچه و همچنين قابليت پيوستن به ديگر سيستم هاي كنترلي بكار گرفته شده در دانشگاه مي باشد .در سیستم کنترل دسترسی کارتی در مورد کارمندان وقتی که کارمند کارت خود را میکشد اطلاعات شخصی و همینطور ساعات حضور غیاب شخص وارد سیستم می شود و در پایگاه داده  ذخیره میشود و سیستم مالی و حسابداری با استفاده از این اطلاعات ساعات کاری و اضافه کاری و مرخصی و.... را محاسبه می کند. البته کاربرد های کارت کارمندان را با اضافه کردن قابلیت های کارت و صدور کارت های چند منظوره  هوشمند جهت استفاده از بن های کارمندی و خرید از طریق pos(point of sale)   هایی که بعدا در دانشگاه راه اندازی میشود ،و..... را می توان بالا برد.

.سیستم کارت کارمند به گونه ای است که هنگامیکه کارمند جهت گشودن درب کارت خود را میکشد ، پس از باز شدن درب سیستم تهویه و روشنایی اتاق به صورت هوشمند به کار می افتد و در صورت غیاب کارمند چه ازطریق کشیدن کارت چه از طریق  سنسور حضور سیستم ها به صورت خودکار خاموش می شوند .در شکل8 نمودار توالی سیستم کنترل دسترسی کارمند نمایش داده شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (8) مراحل اجرای فعال سازی نور و تهویه مطبوع

 

شرح نمودار-پس از حضور کارمند با باز شدن در اتا سیستم های تهویه و روشنایی همانطور که درشکل با فلش های سر پر  نشان داده شده فعال میشوند و در مرحله بعد هریک از سیستم ها اطلاعات وضعیت خود را به سیستم کنترل مرکزی جهت گزارش گیری ارسال می کنند.یعنی Post condition  در این سیستم ها ثبت اطلاعات وضعیت در سیستم کنترل مرکزی است.

نمودار فعالیت مربوط به سیستم کارت خوان و چگونگی همزمانی عملیات  در( شکل 9) نشان داده شده.

شرح نمودار-کارمند در حین ورود کارت خود را در کارت خوانی که در حالت روشن است میکشد ، کارت خوان ابتدا اعتبار زمانی کارت را چک میکند که آیا مدت اعتبار کارت هنوز باقی است یا نه، در صورت داشتن اعتبار کارت خوان دو عمل شناسایی رمز ورود و همچنین سطح دسترسی کارمند به درب مورد نظر راهمزمان  چک میکند.(این دو عمل به موازات هم پیش میروند.) .پس از شناسایی رمز عبور و تایید سطح دسترسی همزمان با باز شدن درب اتاق سیستم تهویه و روشنایی با کار می افتند و اطلاعات وضعیت خود را برای سیستم مرکزی ارسال میکنند(جهت مانیتورینگ).در مورد سیستم کارت دانشجو هم به این صورت است که دانشجو هنگام ورود باید کارت خود را گیت ورودی بکشد و در صورت معتبر بودن آن وارد دانشگاه شود . اطلاعات دانشجو و زمان حضور او در سیستم ثبت میشود.از اطلاعات حضور دانشجویا ن حراست دانشکاه جهت کنترل تردد و امور برنامه ربزی دانشجویی جهت قرار دادن امکانات رفاهی دانشجویان، استفاده می کنند.و همچنین امکان و گزارش گیری برای رییس دانشگاه و حراست فراهم میشود

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     شکل (9) نمایش یکپارجه گی سیستم ها و تاثیر پذیری از هم در نمودار فعالیت

 

 

 

 

5-سیستم اعلام و اطفاء حریق

 

در یک ساختمان هوشمند در صورت اعلام حريق توسط سيستم مربوطه تمامي زير سيستمهايي كه به نحوي در اطفا و كمك به افراد محصور شده در حريق مي توانند موثر باشند وارد عمل مي شوند .  سيستم هايي از قبيل:

HVAC- (غير فعال شدن هواسازها و تجهيزاني كه به نحوي به اکسيژن رسيدن حريق تاثير دارند)

-امنيتي(باز شدن اتوماتيك در هر منتهي به حريق و قفل شدن درهاي طبقات غير مرتبط جهت جلوگيري از ازدحام در پله هاي فرارآسانسور (غير فعال شدن در طبقات و ايستادن در محل طبقه همكف در انتقال آتشنشان)

-روشنائي اضطراري (فعال شدن سيستمهاي اضطراري روشنائي در محلهاي دود و فرار افراد)

-دوربين مدار بسته (فعاليت و ضبط تصاوير مناطق تجمع افراد جهت كنترل آسيب ديدگان)

ما در این مدل به ارتباط سیستم اعلام حریق و سیستم کنترل روشنایی و چگونگی عملکرد سیستم کنترل مرکزی پرداخته ایم :

در این یستم سنسور آشکار ساز دود به عنوان اکتوری در نظر گرفته شده است که با ارسال غلظت دود به سیستم کنترل مرکزی سیستم را از احتمال آتش سوزی اگاه میکند.(شکل 10)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (10)

 

 

برای شرح دقیق و مرحله به مرحله به نمودار توالی  زیر توجه کنید( شکل11).

شرح نمودار-با کشف دود توسط سنسور دود که یک اکتور از نوع موجودیت است و ارسال شدت دود به سیستم مرکزی ، سیستم شدت نور را آنالیز می کند و در صورت احتمال آتش سوزی اولین کار تماس خودکار با آتش نشانی و آلارم هشدار که همزمان انجام میشود و در مرحله بعد سیستم اطفاء حریق که در نزدیک ترین محل به محل آتش سوزی است فرمان فعال میدهد و بعد به صورت خودکار با توجه محل آتش سوزی نزدیکترین درهای خروجی و بقیه در های خروجی را باز و سیستم تهویه را برای کم کردن دود به کار می اندازد .همه سیستم ها پس از راه اندازی وضعیت های خود را به سیستم مرکزی ارسال میکنند که کاربر میتواند از طریق گزارشگیری وضعیت در ب های خروجی و نحوه ء اطفاء حریق را مشاهده کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (11) یکپارچه گی سیستم اعلام حریق با دیگر سیستم ها

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (12) نمودار فعالیت سیستم اعلام و اطفاء حریق

 

6-سیستم کنترل تهویه

 

این سیستم با گرفتن اطلاعات دما از محیط توسط سنسور دما و ارسال به سیستم مرکزی با توجه به میزان دمای نرمال تعریف شده در سیستم در صورت نیاز به تغییر دما به ادوات گرمایشی و سرمایشی فرمان های کنترلی ارسال می کند(بیشتر در راهرو و سالن های دانشگاه صورت پیاده سازی می شود). این سیستم از اطلاعات حضور فرد نیز استفاده کرده و در صورت عدم حضور سیستم تهویه را خاموش میکند(استفاده از سنسور حضور در کلاس ها بکار گرفته می شود). استفاده از این سیستم و تعریف دمای ثابت برای محیط و کنترل BMS در ثابت ماندن این دما و همچنین تعریف سناریو برای قطعات(بکار برده شده برای کنترل در ابتدا و انتهای کا ر دانشگاه و کنترل زمانبندی) کنترلی سیستم تهویه نقش بسزایی در صرفه جویی انرژی و سوخت در محیط های بزرگ مثل دانشگاه دارد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

شکل (13) نمودار فعالیت سیستم کنترل تهویه بر اساس دمای نرمال

 

شرح نمودار-دمای راهرو و سالن توسط سنسور دما حس شده و به سیستم اعلام می گردد .سیستم مرکزی دمای دریافت شده از محیط را با دمایی که قبلا مدیر تاسیسات این دما را به عنوان دمای مطلوب در سیستم تعریف کرده است مقایسه کرده و درصورت حضور افراد دما را بسته به نیاز تغییر می دهد.

به کار گیری سیستم تهویه مطبوع در سالن کنفرانس واستفاده از  اطلاعات تعداد افراد حاضر در سالن که توسط سنسور هایی که روی در ورودی نصب شده اند در کنترل هوشمند تهویه بسیار کمک کننده است و نیاز به شخصی که دستی این کنترل را انجام دهد از بین می برد.شکل( 14)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (14) نمودار توالی در سیستم تهویه هوشمند

 

 

 

 

7- نمودار های کلاس 

 

یک کلاس دیاگرام یک دیاگرام برای توصیف یک سیستم است . کلاس دیاگرام شامل آیکون هایی است که کلاسها و نمونه ها و ارتباط بین آنها را نشان می دهد . می توان یک یا بیش از یک کلاس دیاگرام را برای شرح کلاس ها در مدلی سطح بالا ساخت. . کلاس دیاگرامها در مدل سطح بالا شامل خودشان نیز می باشند .

با وجود اینکه نمودار کلاس از نمودار اصلی طراحی شیءگرا می باشد از آن در مرحله تحلیل نیز استفاده می شود . در اینجا ما قصد تولید یک نمودار کلاس تجزیه و تحلیل را داریم . یعنی هدف از ایجاد این نمودار دراین مرحله پیدا کردن مفاهیم مهم سیستم و در نهایت درک مشکلات و نیازمندیهای مشتری می باشد یا به عبارتی در اینجا فقط مفاهیم و ارتباطات بین آنها به تصویر کشیده می شود .

یک نمودار کلاس برای نمایش تعدادی از کلاس ها و بسته های کلاس در سیستم شما استفاده شده است . بطور پیش فرض یک نمودار کلاس وجود دارد که Main ( اصلی ) نامیده شده و مستقیماً زیر نظر نمای Logical است . این نمودار کلاس بسته ها و کلاس های موجود در مدل را نمایش می دهد .داخل هر بسته ای نمودار دیگری است که Main ( اصلی ) نامیده می شود ، که شامل همه کلاس های داخل آن بسته است .

 

(1-7)_ به عنوان اولین دیاگرام کلاس به بررسی کلاس دیاگرام سیستم کنترل تردد کارمندان(1-7) می پردازیم.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (1-7)کلاس دیاگرام مربوط به سیستم حضور و غیاب کارتی کارمندان

  

 

*شرح کلاس ها  

  •  

  • Employe() : موجودیت کارمند به عنوان یک نقش در سیستم که حاوی اطلاعاتی است به عنوان یک کلاس در نظر گرفته میشود.

  •  ReadCard(): عمل هر بارخواندن کارت .

  •  EmployeRport(): گزارشی است از حضور غیاب کارمندان که توسط رئیس دانشگاه گرفته می شود.

  •  Absence(): کلاس مفهومی حضور شامل اطلاعات حضور کارمند است.ساعت ، تاریخ ، و اطلاعات شخصی کارمند.

  •  Presence():کلاس مفهومی زمان غیاب کارمند شامل اطلاعات ساعت ، تاریخ ، و اطلاعات شخصی کارمند.

  • Identity(): هر عمل تطابق رمز کارت با اطلاعات موجود در پایگاه داده اطلاعاتی را در خود دارد و به عنوان یک کلاس در نظر گرفته می شود.

  • Authenticity() : عمل اعتبار سنجی زمانی به منظور این که هنوز کارت دارای اعتبار زمانی هست یا خیر.

 

(2-7)_ دیاگرام کلاس ها ی مربوط به  loginشکل (2-7)

 

*شرح کلاس ها  

  •  

  • Login() : هر عمل لاگین که توسط مدیر تاسیسات ، رئیس دانشگاه یا .. انجام می گیرد.

  •  GraphicShow(): کلاسی که به دریافت اطلاعات بخش مورد نیاز از ساختمان شرایط و وضعیت ها را به صورت گرافیکی نمایش می دهد.

  •   Building() : کلاس ساختمان که با کلاس های Floor()،() Corridor، () Classدارای رابطه     Aggregationاست و این رابطه به صورت رابطه ترکیب نمایش داده می شود و بيانگر مالكيت غير قطعي اشياي يك كلاس توسط اشياي كلاس ديگر مي باشد جهت فلش به سمت  کلاس مالک است.

  • ControlDevice() : هر کلاس ، طبقه ، راهرو دارای قطعات کنترلی هستند ،مثل چراغ های مختلف و قطعات کنترلی سیستم تهویه و...

  • Propertis() : این کلاس حاوی اطلاعات وضعیت ControlDevise است و تمام مشخصات دیوایس در آن نمایش داده می شود(set point  سنسورها).

  • Schedule() : کلاسی که قابلیت تعریف برنامه زمانبندی به کاربر را می دهد و مدیر تاسیسات بوسیله آن برای چراغ ها برنامه زمانبندی و سناریو تعریف می کند، و یا اجزای کنترلی تهویه را زمانبندی میکند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (2-7) نمایش Aggregation  در کلاس ساختمان

 

شکل (3-7)_ نمایش کلا س های مربوط به گزارشگیری از سیستم

 

  • *شرح کلاس ها  

  • Event() : کلاس Event() شامل وقایع اتفاق افتاده در تمامی زیر سیستم ها از جمله کنترل درب ها کنترل تهویه و کنترل روشنایی همراه با جزئیات و توضیحات و تا ریخ آن است.

  • ViwedBy() : این کلاس امکان انتخاب گزارشگیری بر حسب این که وقایع مرتب شده با تاریخ باشند یا با نوع اتفاق یا با وضعیت ها را به کاربر می دهد.

  • ReportingAction() : کلاسی است که نحوه ثبت وقایع را در سیستم انجام میده که یا به صورت ذخیره کردن در فایل یا با فرستاد e_mail ویا با گرفتن پرینت از مجموعه وقایع اطلاع رسانی را به کاربر انجام می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل (3-7) نمایش کلا س های مربوط به گزارشگیری از سیستم

 

در کلاس دیاگرام ارائه شده در بالا کلاس های که دارای یک یا دو عملیات بودند به عنوان اتربیوت کلاسهای دیگر در نظر گرفته شده اند و کلاسهایی که از تعداد عملیات های بیشتری برخوردار بودند به کلاس های کوچکتر تقسیم شده اند.

 

 

8-نتیجه گیری

در این مقاله ما با دید شی گرا به  سیستم مدیریت اطلاعات در ساختمان هوشمند و ارائه مدل به وسیله دیاگرام هایUML  به تحلیل و طراحی شی گرای سیستم پرداختیم و سیستم BMS(Building Management System) را به منظور مطالعه امکان سنجی پیاده سازی در دانشگاه مورد بررسی قرار دادیم. در این سیستم 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 مي رود. امكان گرفتن گزارش هاي آماري از تمامي تجهيزات و عملكرد آنها به منظور بهينه سازي مصرف و عملكرد، صرفه جویی هزینه ، زمان ، نیروی انسانی و بالا بردن امکانات رفاهی در ساختمان  امکان مانيتورينگ و کنترل تمامي نقاط تحت کنترل از طريق يک PC ، موبايل يا اينترنت را در اختیار می گذارد.

 

9-منابع

 تجزیه و تحلیل سیستم ها _ دکتر سعید پارسا

 مهندسی نرم افزار _ پرسمن

 www.bms_iran.com

 

 

 

 

 

تاسيس : بهار 1383/ 2004