سیم وآوری بومی سیستم مدیریت ساختمان بیفنافزارهای اتوماسیونطراحی نرم

ک�ه اص�طالحا در ای�ران خان�ه هوش�مند(BMS)1سیستم مدیریت س�اختمان :چکیده آوری نوین و یک محصول خدماتی جدید است که ب��ا نص��ب ویک فن شودشناخته می

آی��د. ب��رایس��ری از وس��ایل الک��ترونیکی در س��اختمان بوج��ود میان��دازی ی��کراه اف��زاری هم��اهنگیافزاری و نرمهوشمندسازی ساختمان به مجموعه تجهیزات سخت

، درموج��ودنیاز است که به منظور مانيتورکردن و کنترل وسایل برقی و مک��انیکی س��اختمان )من��ازل، س��اختمانهای اداری، بیمارس��تانها، مراک��ز ف��روش، واح��دهای

صنعتی، انبارهای غذا و دارو و ...( نصب شوند. محصوالت خدماتی هوشمندسازی ب��ا اهداف استفاده بهینه از وقت و انرژی، مدیریت بهتر منابع موجود و کاهش هزینه و

نهایت��ا ک��اهش خط��ای انس��انی در اج��رای مس��ئولیتهای محول��ه، ط��راحی و عرض��ه گیری وهوشمندسازی در اکثر ساختمانها برای اندازه به طور معمول از میشوند.

-ب��رداری میکنترل تأسيسات گرمایش و سرمایش، روشنایی و کن��ترل ت��ردد به��ره شود. در این مقاله یک متد جدید طراحی بستر هوشمندسازی و همچنین یک س��ری

وسایل الکترونیکی تولید داخل ب�رای اج��رای هوشمندس��ازی مع�رفی ش��ده اس��ت ک�ه عالوه بر اینکه طراحی و ساختشان صد در صد ب�ومی اس�ت ب�ا ق�ابلیت بس�یار

باال برای ارائه خدمات ب�ه ک�اربران و قاب�ل رق�ابت ب�ا محص�والت مش�ابه خ�ارجی اف��زار ک��اربردی ب��رای اتوماس��یون و اب��زار دقی��قمیباشد. همچنین چند نمون��ه ن��رم

های کنترل سنتی و اف��زایشمعرفی شده است که بمنظور جایگزینی برای سیستماند.وری واحدهای صنعتی طراحی شدهبهره

های کلیدی: اینترنت اشیا، اتوماسیون و ابزار دقیق، هوشمندسازیواژهنساختما

2 علی شجاعی،1رئوف طوقی

ارشد برق-مخ��ابرات، دانش��کده ب��رق و ک��امپیوتر، دانش��گاه ش��یراز،. کارشناسی1شیراز، ایران

بازرگانی-بازاریابی، دانش��کده م��دیریت و حس��ابداریارشد مدیریت. کارشناسی2پردیس قم دانشگاه تهران، قم، ایراننویسنده مسئول مقاله: رئوف طوقی

r.tooghi@gmail.comایمیل نویسنده مسئول: r.tooghi@gmail.com 09128492383ایمیل و تلفن رئوف طوقی: parslotus@hotmail.com 09122421149ایمیل و تلفن علی شجاعی:

Native Wireless Technology of Building Management Systems and Automation Software Design

Raoof Tooghi1, Ali Shojaei2

1. MSc.,Electrical Engineer, School of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran. 

2.MSc.,Business Management-Marketing, University of Tehran, College of Pardise Qom, Qom, Iran.

Corresponding Author: Raoof TooghiEmail: r.tooghi@gmail .com

1 Building Management System2

1

مقدمه هوشمندسازی ساختمان و منازل یکی از تکنولوژی های ن��وین و روز

آوری ب��ه ای��ران هم رس��یده و اغلبدنی��ا ب��وده و محص��والت این فن تجهیزات آن وارداتی میباشد که باعث شده است قسمتی از سرمایه ملی ب��رای خری��د این تجه��یزات از کش��ور خ��ارج ش��ود. تیم ط��راحی شرکت پیشگامان توسعه دانش و صنعت ارتباط��ات روز س��اواالن در راستای فرمایشات مقام معظم رهبری در زمینه اقصاد مقاومتی، ب��ا

ب��ر اس��اس ی��ک ای��دهط��راحی و س��اخت محص��والت هوشمندس��ازی خالقانه، پیشگام در تولید این محصوالت در ایران میباش��ند و درص��دد

نیاز کنند وآن هستند تا بازار ایران را از واردات این نوع محصوالت بی ی ص��ادراتسازی کنند و حتی زمینهاین تکنولوژی را بطور کامل بومی

این محصوالت را به سایر کشورها فراهم کنند.

پیشینه پژوهش پس از تحقی��ق و پ��ژوهش در زمین��ه هوشمندس��ازی س��اختمان، تیم

-آوردهای زیر در این زمین��ه نای��ل ش��دهطراحی خانه هوشمند به دستاند:

هوشمندسازی یک ساختمان به دو بخش عمده تقسیم میشود: بخش کنترل مرکزی: این بخش شامل یک دستگاه میباش��د ک��ه از یک طرف از طری��ق این��ترنت ی��ا وای��رلس ی��ا تلفن ث��ابت ب�ا ک��اربر در ارتباط است و از طرف دیگر بوسیله ی��ک روش ارتب��اطی ب��ه م�اژول کنترلی وصل است و در واقع رابط بین فرد ک��اربر و م��اژول کن��ترلی است. برای هر واحد مس��کونی، ی��ک دس��تگاه کن��ترلر مرک��زی الزم و

کافی است. بخش کنترل واسط: این بخش شامل یک ماژول کن��ترلی میباش��د که رابط بین دستگاه کنترل مرکزی و وسیله برقی هوش��مند ش��ونده )مثل روشنایی، سیس��تم ص��وتی، آیف��ون، تلویزی��ون، سیس��تم تهوی��ه، سیستم گرمایشی/سرمایشی و ...( است. برای ه�ر واح��د مس��کونی بتع��داد وس��ایل ب��رقی هوش��مند ش��ده، م��اژول کن��ترلی ب��ا ق��ابلیت

مخصوص آن وسیله برقی مورد نیاز است. الزم بذکر است شخصی که هوشمند س��ازی ی��ک س��اختمان را ب��ر عهده میگیرد با توجه به نیازها و بستر موجود در آن ساختمان اق��دام

ح��ل خ��ود را ارائ��هبه ط��راحی میکن��د و بکم��ک ابزاره��ای موج��ود راهمیدهد.

نکت��ه بس��یار مهم و قاب��ل توج��ه این اس��ت ک��ه هوشمندس��ازی ساختمان تنها یک ک��اال نیس��ت بلک��ه ی��ک خ��دمات س��اختمانی بهم��راه

کاالی مورد استفاده جهت هوشمندسازی میباشد.

شناسی پژوهشروش

2

ای ب��رایآوری جدید و خالقانه تیم طراحی خانه هوشمند، متد و فن ارتباط بین کنترلر مرکزی و ماژولهای کنترل واسط ابداع کردن��د ک��ه

ماژولهای طراحی شده دارای ویژگیهای ذیل هستند:پوش��انی ب��اارتب��اط بین ماژوله��ای هوش��مند وای��رلس و ب��دون هم

باشد.سایر سیستمها می.نیاز به تغییر در سیم کشی ساختمان وجود ندارد.سیستم معمول و سنتی قبلی کنترل وسایل برقی حفظ میشودی��ک ش��بکه وای��رلس ب��ا ق��ابلیت گس��ترش ی��ا ح��ذف دس��تگاههای

آورد. هوشمند بوجود می 2س��رعت ارس��ال و دری��افت اطالع��ات ت��اMb/sقاب��ل اف��زایش

است.از لحاظ ام��نیت و محف��وظ نگ��ه داش��تن اطالع��ات ش��بکه داخلی

بسیار قوی و معتبر است.ه��ای موج��ود در س��اختمانسیستم هوش��مند ت��داخلی ب��ا سیس��تم

ندارد و ایجاد نویز نمیکند.ماژولهای هوشمند کنن��ده حجم بس��یار مناس��ب دارن��د و اغلب در

داخل دیوار قرار میگیرند و باعث از بین رفتن زیب��ایی ط��راحی ودکوراسیون داخلی نمیشوند.

مصرف ان��رژی بس��یار پ��ایینی دارن��د )ح��داکثر ی��ک وات در زم��ان اکتیو بودن(.

.اجرای این سیستم بسیار ساده، سریع و کم هزینه است

آوردها و اختراعاتدست تیم طراحی خانه هوش��مند پیش��رو در زمین��ه ك��ارآفريني، فن آوری و

های نو، طراحی و ساخت قطعات الکترونیکی و همچنین طراحیایده ه��ای مختل��ف، متش��كلافزاره��ای ک��اربردی در زمین��هو اج��رای ن��رم

اف��زار؛افزار و ن��رمازمتخصصين حوزه برق ،مخابرات، کامپیوتر، سخت-خورده در اين حوزه بوده و با بهرهدرصدد استفاده از فرصتهاي خاك

س��ازيگيري از توان نيروي انس��اني متبح��ر و خالق نس��بت ب��ه تج��اري هاي پرسنل مجموعه اقدام نموده است. اي��ده خان��ه هوش��مند ب��اايده

هدف استفاده بهينه از انرژي و نيز رفع نياز هموطنان، تبديل ب��ه ي��ك محصول نوآورانه گرديده و گروه آمادگي طراحی و ساخت ماژولهای جدید مورد نیاز بازار را با کیفیت بسیار باال و قيمتهاي قاب��ل مقایس��ه

با نمونه خارجی را دارند. تیم طراحی که شامل دو عضو اصلی و شش عضو کمکی میباشد

آوری وهای مختلف فنسال سابقه تحقیق و پژوهش در زمینه4بالغ بر های نوین دارد که نتیجه آن تولید یک سری از محصوالت مرب��وطایده

به خدمات هوشمندسازی میباشد و توانسته است در طی این س��الها ان��دازی محص�والت مختلفی کن��د ک�هاقدام به طراحی و ساخت و راه

های فعالیتی آنها باختصار در زیر ذکر شده است:زمینه

3

تحت دو پروتکلBMSسازی تجهیزات تحقیق و طراحی اولیه و بومی.1 )که زمینه طراحیMODBUS و X10معتبر و مرسوم جهانی

پروتکل محصوالت وایرلس خود شرکت شد( افزار کنترل هوشمند دما و نمایش وضعیتطراحی و ساخت سخت.2

درب سردخانه زیر صفر بهمراه اپلیکشن کاربرافزار سیستم کنترل انبار طراحی و اجرای نرم.3افزار سیستم فروش سرد و گرم طراحی و اجرای نرم.4 یافزار سفارشگری از مشتری و محاسبهطراحی و اجرای نرم.5

های هوشمندقیمت از طریق گوشیطراحی و ساخت ماژولهای هوشمند برای کنترل روشنایی .6 طراحی و ساخت ماژولهای هوشمند برای کنترل شدت روشنایی.7

ایالمپهای رشته)دیمرینگ(.8 طراحی و ساخت ماژول رابط تلفن بمنظور کنترل وسایل هوشمند.9

ساختمان از طریق خط تلفن طراحی و ساخت ماژول کنترلر شبکه بمنظور کنترل وسایل.10

IP-Validهوشمند ساختمان از طریق اینترنت با طراحی و ساخت دستگاه کنترل پکیج برای تثبیت دما و کاهش اتالف.11

انرژی ی کاربر از ماژولافزار اختصاصی جهت استفادهطراحی و تولید نرم.12

کنترلر شبکهHostطراحی و اجرای شبکه و سایت و .13-Dو SQL افزارهایی با دیتابیس مبتنی برطراحی و اجرای نرم.14

atomic

همچنین تیم طراحی برای عملی ک��ردن هوشمندس��ازی اق��دام ب��ه س��ازی، ط��راحی و س��اخت نمون��ه اولی��ه ی��ک س��ری ماژوله��ایش��بیه

است که بصورت اجم��الیهای ذکر شده کردههوشمندسازی با ویژگیدر جدول زیر نوع ماژولها و توضیحات آنها داده شده است:

- لیست محصوالت شرکت1جدول

لیست ماژولهایردیفتوضیحاتهوشمند

هوم سرور بعنوان1کنترلر مرکزی

این دستگاه توسط کاب��ل ش��بکه ب��ه م��ودم وای��رلس نصب شده و پس از کانفیگ ک��ردن م��ودم، دس��تگاه

-س��رور میش��ود و بکم��ک ی��ک ن��رمتبدیل به یک هوم اف��زار اندروی��د ق��ابلیت کن��ترل دس��تگاه ه��ای تحت پوشش خانه هوشمند، از طریق وایرلس یا این��ترنت

از هرجای دنیا را دارد این دستگاه توسط سوکت تلفن به خط تلفن نص�بدستگاه رابط تلفن2

شده و تنها با تماس تلفنی و وارد کردن رمز عب��ور، دس��تگاه تحت پوش��ش100قابلیت کن��ترل ح��داکثر

4

خانه هوشمند را از هرجای دنیا دارد

پل یا دوپلماژول تک3 پ�ل متص�ل ب�هپ�ل و دوه�ا ب�ه کلی�دهای ت�کاین ماژول

چراغها نصب میشوند. با نصب این م��اژول، چراغه��ا هم بص��ورت دس��تی و هم بص��ورت هوش��مند قاب��ل

کنترل میگردند.

ماژول پریز4 ها به پریزهای برق نص��ب میش��وند و ب��رقاین ماژول

تغذیه وسایل برقی که به این پریزها متص��ل هس��تندرا قطع و وصل میکنند.

پل دیمردارماژول تک5

پل متصل به المپ رش��تهها به کلیدهای تکاین ماژول ای نصب میشوند. با نصب این م��اژول، چراغه��ا هم بص��ورت دس��تی و هم بص��ورت هوش��مند روش��ن خاموش میگردند و بصورت هوشمند میت��وان ش��دت

نور آنها را کم و زیاد کرد.

ماژول کنترل کولر6آبی

این ماژول به کلید کنترل کولر آبی متص��ل میش��ود. با نصب این ماژول، کولر آبی هم بص��ورت دس��تی و

هم بصورت هوشمند قابل کنترل میگردد.

7

ماژول کنترل دستگاههای ریموت دار ودستگاه کنترل

سیستم صوتیتصویری

-این ماژول روبروی دستگاههای الک��ترونیکی ریم��وت دار )مث��ل تلویزی��ون، کولرگ��ازی، سیس��تم ص��وتی، مایکروفر و...( نصب میشوند. با نص��ب این م��اژول، دس���تگاههای م��ذکور هم بص��ورت دس��تی و هم از

های هوشمند قابل کنترل میگردند.طریق گوشی

ماژول کنترل پرده8برقی

ب��رقی ب��هاین ماژوله��ا ب��رای هوشمندس��ازی پ��ردهموتور پرده برقی وصل میشوند.

سنسور دما9

این سنسورها در محل مورد نیاز نصب شده و برای ارسال اطالعات به واحد کنترل مورد استفاده ق��رار میگیرن��د ت��ا ک��اربر بتوان��د از طری��ق خ��ط تلفن ی��ا اینترنت از وضعیت دما مطلع شود و برای ثابت نگه داش��تن و ی��ا کن��ترل دم��ای وس��ایل گرمایش��ی و

سرمایشی خود را بکار بیاندازد.

ماژول فیوز10 این ماژول بعد از کنتور نصب میشود و قابلیت قطع و وصل کردن برق ساختمان از طریق خط تلفن را دارد. این ماژول مناسب برای کسبه بازار و مغ��ازه

داران است.

کنترلر شیر برقی آب11 ها بمنظور کنترل تغذیه شیر برقی ب��ه آنه��ااین ماژول

متصل میشوند و به کاربر این امکان را میدهند تا از طریق سیس��تم کن��ترلی ش��یر ب��رقی را ب��از و بس��ته

کنند.

ماژول کنترلر بازکننده12درب

ب���رای ب���از و بس���ته ک���ردن و اف���زودن ق���ابلیتهوشمندسازی به درب

کنترلر محلی با آنتن132dBm

این کنترلر برای طراحی بی سیم و گس��ترده ش��بکههوشمند بکار برده میشود.

14 افزار اندرویدنرم

بعنوان اینترفیسکنترلر اصلی

اف�زار ب�رای کن��ترل وس�ایل ب�رقی هوش�منداین نرم ش��ده در س��اختمان ب��رای اندروی��د ط��راحی ش��ده

است.

5

در جداول زیر اهداف هوشمند سازی ساختمان و قابلیتهایی که به ساختمان در اثر هوشمندسازی افزوده میشود باختصار نوش��ته ش��ده

است: - اهداف هوشمند سازی ساختمان2جدول

شرحردیف

افزایش راحتی و آسایش1افزایش امنیت2قابليت برنامه ریزی زمانی عملکرد3افزایش عمر مفيد تجهيزات و کاهش استهالک4صرفه جویی در مصرف انرژی5

Remote)امکان مانيتورینگ و کنترل تمامی نقاط تحت کنترل 6& Local)

- قابلیتهای هوشمندسازی ساختمان3جدول

ردیتوضیحاتف

1خاموش و روشن کردن وسایل برقی بر اساس جداول زمانبندي کارکرد

کولر، پکیج، روشنایی، سیستمهای صوتی تصویری و ...کنترل و برنامه ریزی روشنائیهای موجود در ساختمان2کنترل دما متناسب با نیاز ساختمان و تغییرات فصول3

4امکان استفاده از یک ریموت کنترل جامع

جایگزینی کنترل تلویزیون، ویدئو، اسپیلت و ..جایگزین سیستم ضد سرقت با ایجاد شائبه حضور در ساختمان5

قابلیت برنامه ریزی پرده های برقی برای استفاده از نور طبیعی بسته به زمان روز یا6به صورت دستی

های هوشمند از طریق اینترنتمانيتورینگ روی گوشی7کنترل هوشمند وسایل خانگی8سيستمهای نظارت تصویری و مانیتورینگ و سيستمهای امنيتی9

سازی مصرف انرژیکاهش و بهینه10تنظیم شدت نور محیط با دیمرینگ11

6

ه��ای ط��راحی ش��ده برخی از اپلیکیش��ن(screenshot)در ادامه تصاویر افزاره��ای س��اخته ش��دهتوسط شرکت و همچنین چند نمونه از س��خت

جهت هوشمندسازی در شکلهای زیر نمایش داده شده است:

7

- نمایی از اپلیکیشن کنترلر خانه هوشمند1شکل

8

9

- نمایی از اپلیکیشن2شکل افزار سردخانه بستنیکنترل سخت

- نمایی از صفحه اصلی2شکل اپلیکیشن خرید اینترنتی

ن- چند نمونه از ماژولهای ساخته شده برای هوشمندسازی ساختما3شکل

- نمایی از اپلیکیشن طراحی شده برای سیستم فروش گرم و سرد4شکل

10

- نمونه ساخته شده برای کنترلر مرکزی هوشمندسازی ساختمان5شکل )هوم کنترلر(

گیرینتیجه همه روزه در دنیا با پیشرفت علم و نیاز بشر به حف��ظ من��ابع ان��رژی

ه��ای مختلفی ب��ه عص��ره ظه��ورآوریط��بیعی موج��ود در ط��بیعت فن د که تا همزمان با مصرف بهینه انرژی نیازه��ای جامع��ه را ن��یزنمیرس

-مرتف�ع کنن�د. بهمین منظ�ور ب�ا گس�ترش اس�تفاده روزاف�زون س�خت-افزارها در دنیا، نیاز به همگ��ام ب��ودن و بروزرس��انی فنافزارها و نرم

های روز دنیا در کشور بیشتر و بیشتر احس��اسآوریآوری داخلی با فن های روز که بس��رعت در ح��ال گس��ترش اس��تآوریمیشود. یکی از فن

سیستم مدیریت ساختمان نامیده میشود. شرکت پیش��گامان توس��عه سازی سیستمدانش و صنعت ارتباطات روز ساواالن در راستای بومی

مدیریت ساختمان در کشور جهت ایجاد اشتغال و منب��ع درآم��د ب��رای هموطنان و همچ��نین ب��رای فراگ��یر ش��دن این سیس��تم ب��رای عم��وم

ه��ایی در همین زمین��هه��ا و پ��روژهمردم، سعی ب��ر عملی ک��ردن ای��ده-افزار این سیستم و هم به جنبه ن��رمکرده است که هم به جنبه سخت

افزاری آن، جامعه عمل بپوشاند. امید اس��ت ک��ه ب��ا س��عی و تالش و ه��ایی ب��ه س��رانجام مطل��وب خ��ودریزی مطلوب چ��نین پ��روژهبرنامه

برسند.

11

فهرست برخی از منابع و مأخذ[1] L.I. Juan, ZHANG Bo QIU Dong-yuan. “Multi-computer

communication based on Modbus RTU in power quality monitoring system [J], Electric Power Automation Equipment”, vol. 27, no. L, pp. 93-96, 2007.

[2] ZHANG Hao, HUANG Yun-yin PENG Dao-gang. “EGI based on the Modbus protocol for EWS[J]”, Mechatronics, vol. 13, no. 2, pp. 15-18, 2007.

[3] P. Huitsing, “Attack taxonomies for the Modbus protocols International Journal Of Critical Infrastructure Protection”, pp. 37-44, 2008.

[4] M. Zorzi, A. Gluhak, S. lange and A. Bassi, “From today's INTRAnet of things to a future INTERnet of things: a wireless- and mobility-related view", IEEE Wireless Communications”, vol. 17, no. 6, 2010.

[5] J. Vasseur and A. Dunkels, “Interconnecting Smart Objects with IP-The Next Internet” in , 2010, Morgan Kaufmann.

[6] Ana-Beln Garca-Hernando , Jos-Fernn Martnez-Ortega , Juan-Manuel Lpez-Navarro , Aggeliki Prayati , Luis Redondo-Lpez, “Problem Solving for Wireless Sensor Networks”, Springer Publishing Company, Incorporated, 2008

[7] W. Kastner, G. Neugschwandtner, S. Soucek and H.M. Newman, “Communication systems for building automation and control”, Proceedings of the IEEE, vol. 93, no. 6, pp. 1178-1203, 2005.

[8] C. Reinisch, W. Kastner, G. Neugschwandtner and W. Granzer, “Wireless technologies in home and building automation”, vol. 1, pp. 93-98, 2007.

12

Native Wireless Technology of Building Management Systems and Automation Software Design

Abstract: Building management system which in Iran is called smart home is a new service product and technology, which is created by installing electronic devices in the building. A group of coordinated hardware and software devices are necessary to create a building management system. These devices are installed to monitor and control various buildings such as houses, office buildings, hospitals, shopping centers, industrial units, food and medicine storages, etc. The building management system products are designed and produced with the goal of efficient use of time, energy, resources and reduction of human errors involved in managing buildings and resources. The building management systems are normally used to control air conditioning, lights, security and other building related tasks. In this article we introduce a new method of creating an expandable base system for building management systems which is completely designed and manufactured in Iran and has the potential to be a rival for the similar foreign products. We will also introduce a few samples of application software and their hardware counterparts which are designed to replace the old manual systems which are currently used in the industry and increase their efficiency.

Raoof Tooghi1, Ali Shojaei2

1. MSc. Electrical Engineer, School of Electrical and Computer Engineering, Shiraz University, Shiraz, Iran. 

2.MSc.Business Management-Marketing, University of Tehran, College of Pardise Qom, Qom, Iran.

Corresponding Author: Raoof TooghiEmail: r.tooghi@gmail .com

Keywords: Automation and Instrumentation, Building Management System, Internet of Things.

13