BİNA OTOMASYON SİSTEMİ

İbrahim EKSİN

BİNA İŞLETİMİ NEDİR

Bir binadaki mekanik ve elektriksel sistemlerin büyük çoğunluğu göz önünde değildir; ayrıca, bu sistemlerle ilgili işletim ve denetim noktaları da bina içinde dağı nık bir şekildedir. Bu sistem ve cihazlarm günlük ça lışma işlevlerini yapmalarını sağlamak üzere binanın büyüklüğüne ve içindeki sistemlerin karmaşıklığına bağlı olarak değişen sayı ve kalitede personele ihtiyaç vardır.

Bina işletici personelin görevi iklimlendirici "fan" bi rimlerinin çalıştırılıp durdurulmasından, aydınlatma ile ilgili olarak ışıkların yakıp söndürülmesine, boyler kazanlarının bakımına, dış hava sıcaklığına göre "dam per" konumlandırılmasına ve mahal sıcaklık ve nem şartlarına göre yeniden ayar değeri saptamasına kadar değişik elektriksel ve mekanik işlevleri kapsamakta

dır. Ayrıca bu denetlenecek ve işletilecek sistemlerin devreye alıp devrede tutabilmek dahi önemli ve pahalı bir insangücü gerektirecektir. Kaldı ki enerji tasarrufu programlarını başarabilmek bu şartlarda olanaksızdır. Enerji tasarrufu programlarıyla neler yapılabileceği ve nelerin kapsandığı bu yazının sonunda ayrıntılı olarak anlatılmaya çalışılacaktır.

BİNA OTOMASYONU NEDİR

Bir binada bina otomasyonu kurulmuş ise şu işlerin yapılacağını bekleyebiliriz.

BU SİSTEM

TOPLAR Akıllı bir bina işletimi için gerekli bilgileri toplar. Sıcaklık, nem, gerilim, enerji harcamaları, ci haz statüleri (açık/kapalı, ısıtma/soğutma,devrede/dev re dışı gibi) ve benzeri bilgileri işletici personelin sü

rekli ve sık sık denetlemesine gerek kalmadan anında işleticinin bilgisine sunar.

Bİ LGİ LENDİ Rİ R Topladığı bilgileri değerlendirir ve bir merkezden bu bilgileri seçilen siyah/beyaz veya renkli bir CRT ekranından göstermekle kalmayıp bir yazıcı aracılığıyla rapor halinde işletici için tespit eder. AY ARLAR Operatörün konutları doğrultusunda çe şitli cihazların ayar değerlerini değiştirebilir veya oto matik olarak önceden belirlenmiş bir program dizisi içinde işlevsel komutalar verebilir.

KORUR Cihazların arıza durumlarını otomatik olarak bildirir ve gerekliyse önceden belirlenen önlemleri ala bilir. Ayrıca binada yaygın veya güvenlikle ilgili bir so run ortaya çıktığında alarm verir ve yine önceden be lirlenmiş hareketleri başlatır.

İŞLEVSEL TANIMI

Y ukarıdaki bilgiler ışığında bu sistemi "MERKEZİ DENETİM VE İ ŞLETMEY İ amaçlayan ve bu işin en az sayıda personel ile en mükemmel ve hatasız bir şe kilde gerçekleştiren, genel amaçlı, Mİ KROİ ŞLEMCİ temeline dayalı elektronik bir sistemdir" şeklinde ta nımlamak mümkündür. Merkezi denetim ve işletme amacı içinde yine yukarıda da Kabaca belirtildiği üze re binadaki tüm sistemlerin (KLİ MA, ISITMA, ASAN SÖR, TRAFO, vs..) koordinasyonu ve kontrolünün yanında Y ANGIN ALARM ve GÜVENLİ K KONTRO LÜ sistemlerini de kapsamaktadır.

Bina otomasyonu sisteminin ikinci büyük amacı bina nın durumuna ve işleticinin istekleri doğrultusunda geliştirilip uygulanabilecek çeşitli yazılımlar desteğin de ENERJİ TASARRUFU sağlamaktadır.

TEKNİK ÖZELLİKLERİ

Söz konusu merkezi kontrol sisteminin teknolojisi ta mamen katı hal elektroniğine dayalı mikroişlemcili ve modülerdir.

Şekil 1 'de sunulan sistem blok şemasından da görüle bileceği gibi sistemi dört ana bölümde değerlendirebi liriz.

1 Merkezi Kontrol Odası Enstrümantasyonu 2 Saha Enstrümantasyonu 3 İletişim ve Bağlantı Kabloları 4 Y azılım ve Programlama

1. MERKEZİ KONTROL ODASI ENSTRÜMANTASY ONU

İşletmeci ile saha (saha ile binadaki çeşitli cihaz ve sistem/eri kastediyoruz) arasındaki bilgi alışverişini sağlayan cihazlar merkezi kontrol odasında bulun

makta olup en az şu ünitelerden oluşmaktadır :

A MERKEZİ İŞLEM ÜNİTESİ CENTRAL PROCESSING UNIT/CPU

Bu ünitede (Delta 1000 sistemi içinde) merkezi kontrol ve koordinasyonu sağlamak amacıyla 16 bit'lik mik roişlemciyi yazılım ve donanım desteğinde kullanan genel amaçlı bir BİLGİ İŞLEMCİ'dir. Bu ünitedeki "işletim sistemi" programları (operating system or executive) iç bilgi akışını denetler ve işletici tarafın dan yazılan programlar ise sahaya dağılmış bilgi topla ma panellerinden gelen bilgileri ve otomatik olarak ge rekli işlemlerin yerine getirilmesini sağlar. Ayrıca ope ratör terminalinden gönderilecek kumandaları da saha elemanlarına iletir.

B İ LETİ Şİ M GÜÇ KAY NAĞI TRANSMISSION POVVER SUPPLY

Bu ünite merkezi bilgi ünitesi ile ona bağlı tüm cihaz ların DC iletişimi için gerekli olan DCakım kaynağını sağlar.

C RENKLİ GÖSTERGE VE OPERATÖR TERMİ NALİ CCRT COLORGRAPHIC OPERATÖRE TERMİNAL

Operatör terminali, bilgi işlem ünitesi aracılığı ile, kul lanıcıyla saha elemanları arasındaki bilgi akışını sağ lar. Saha hakkında bilgi almak ve sahadaki elemanlara kumanda etmek, renkli video gösterge ünitesinden ve fonksiyon tuşlarının bulunduğu klavyeden oluşan renkli operatör terminali ile olasıdır.

Sahadan herhangi bir arıza, alarm sinyali ya da durum değişikliği haberi geldiği zaman alfanümerik karakter lerle yazılır. Y ine aynı şekilde operatörün klavyedeı. tuşlar aracılığı ile sorduğu sahadaki herhangi bir nok tanın bilgisi; fonksiyon düğmelerini kullanarak gön derdiği bir kumanda sinyali bu ekranda görülür. Ayrı ca tarih gün ve saat sürekli olarak ekranda yazılır.

Her grafik en çok yirmi dört noktanın yerini ve işlevi ni gösteren bir çizimdir. Bu çizimler sistemin kurul duğu yapıya göre o iş için özel olarak ve işletmecinin arzulan doğrultusunda dizayn edilmektedir, örneğin bir katın bir zon oluşturan bölgesinin sekiz renkten oluşan grafiği üzerinde yangın alarm (dedektörler gi bi) ve güvenlik (kameralar gibi) noktaları, adres numa raları ve yerleri ile işlenir.

Bu bilgiler dinamik olup sürekli yenilenmektedir. Arı za ve alarm durumunda renk değiştirerek ve yanıp sö nerek, aynı zamanda sesli olarak kullanıcı uyarılır. (Y azıcı da bir yandan yeri ve zamanı ile kaydetmekte dir) Alarm durumunda ilgili grafik otomatik olarak ekrana gelir.

iç HABERLEŞME

YAZICI ÜNİTE

BIN;I OTOMASYONU SİSTEMİ BLOK ŞEMASI

HERHANGİ SİSTEM

" DİJİTAL DURUM

DIJITAL"" ALARM

İC HABERL. tSTASYDNTI

MOTORLAR UZAKTAN

DAMPERLER KUMANDA EDİLEN IŞIKLAR CİHAZLAR W A R NOKT

RENKLİ GÖSTERGELİ ı » OPERATÖR

TERMİNALİ

İLETİŞİM GÜÇ

KAYNAĞI

re

MERKEZİ

İŞLEM

_

_.

_._.

•_

OTOMAS • YON DGP

YANGIN ÎÜVENLİ

)TOMAS YON DGP

YANGIN ÎÜVENLİ ,

kil

KATOD IŞINLI

TÜP

ÇEVRE BİRİM KONTR )T.

YANGIN )EDEKTÖRLERİ

YANGIN ZtLLEttl • —

—w NÖBETÇİ TUR J İSTASYONLAR [

DİJİTAL DURUMLAR

I

YAZICI

2'

UZAKTAN

K1TMANF1A

EDİLEN CİHAZLAR

KAPILAR İŞIKLAR

FANLAR KLEPELER

1 GÜVENLİK pEDEKTÖRLERİ

DİJİTAL ALARMLAR

İÇ HABERLES

İSTASYONU

D YAZICI ÜNİTE

Yazıcı ünite arıza ve alarm durumlarını yeri, zamanı alarm tipi, güvenlik ya da yangın noktası olduğunu da belirterek kaydeder: Operatör alarm durumunu haber aldığını belirten "Acknowledge" düğmesine bastığın da onu da saati ve dakikası ile yazar. Böylece kişilerin de kontrolü yapılmış olmaktadır.

Yazıcı ünite bunun dışında her saat başı binadaki tüm noktaların durumlarını belirten bir rapor verir. Sorul duğu zaman nokta durum özetlerini, alarm özetlerini yazar. Alarm anında yazıcı kapalı dahi olsa bu hafıza dan silinmez ve ünite devreye alınır alınmaz alarm öze tini zamanı ile birlikte rapor eder.

2. SAHA ENSTRÜMANTASYONU A BİLGİ TOPLAMA PANELLERİ DATA

GATHERING PANELS / DGP Sahada ölçüm ve bilgi alınacak ya da kumanda edile cek noktaların kısacası Arıza Alarm cihazları ile du yar elemanların yoğun olduğu bölgelere yerleştirilir ler. Analog ya da dijital tüm saha cihazları paralel ola rak bu panellere bağlanır. Panellerin görevi bu bilgile ri (analog sinyalleri dijitale çevirerek) ikili koaksiyal kablo üzerinden dijital sinyaller olarak Merkezi Bilgi İşlem Ünitesine göndermek, oradan gelen kumanda sinyallerini de röle panelleri aracılığıyla saha eleman larına iletmektir. Bilgi toplama panelleri, daha öncede söz etmiş olduğumuz gibi bina otomasyon sisteminin her binanın kendine özgü yapısına ve özelliklerine gö re dizayn edilebilir olmasının fiziksel olarak en önemli yardımcısıdır. Paneller bina içinde istendiği gibi, kont rol noktalarının yoğun olduğu ya da kablo ile uzak mesafelere taşınması mümkün olmayan noktaların ya kınına yerleştirilebilirler. Genel olarak bu sistemde geliştirilmiş iki tür bilgi top lama paneli vardır. Birincisi otomasyon için gelişti rilmiş analog ve dijital giriş ve çıkış sağlayan bilgi iş leme panelidir. Bu panelin 20 analog, 20 dijital giri şi ve 10 dijital, 3 analog ve 6 toplayıcı çıkışı vardır. Çok yeni olarak geliştirilmiş olan bu panel mikroiş lemcili ve tek kartlı olması nedeniyle sisteme çok bü yük esneklik ve güvenirlik kazandırılmıştır. İkinci önemli bilgi toplama paneli ise yangın ve güvenlik sis temlerinin denetimini üstlenen yine modüler bir pa neldir. Her bir modülü 4 zona bakabilmektedir. Panellerin sistemin çalışmasındaki en önemli iki özel liğini şöyle özetleyebiliriz : 1. Sinyallerin dijitale çe virerek ilettiğinden iletişim sırasında oluşabilecek ha taları en aza indirmesi. 2. Sistemin çoklu kablo yerine tek bir koaksiyal kablo ile çalışmasını sağlaması. B RÖLE PANELLERİ, DUYAR ELEMANLAR

VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

Sahadaki sistem ve cihazlardan alınacak arıza veya du

rum bilgilerini bilgi toplama panellerine (DGP's) gi riş yapabilmek için bir yardımcı RÖLE PANELİ tara fından normalde açık (N.O.) veya normalde kapalı (N.C.) kuru kontak dijital bilgisine çevrilmesine gerek vardır.

Ayrıca Delta 1000 sistemine uygun olarak çeşitli du yar elemanlar ve dönüştürücüler geliştirilmiştir. Örne ğin;

Dönüştürücüler

Güç Güç Faktörü (cos ı/>) Frekans Gerilim Akım Basınç

Sıcaklık (su, metal, v.s.) Nem

3. İLETİŞİM VE BAĞLANTI KABLOLARI

Bina Otomasyon Sisteminde iki türlü iletişim yapmak mümkün olabilmektedir.

A. Doğru Akım (DC) iletişimi B. Ton (Tone) iletişimi A. DC İLETİŞİMİ

Bu iletişim CPU, İLETİŞİM KAYNAĞI ve ÇEVRE BİRİMLERİNDE bulunan üç baskılı devre katı (PCP's) aracılığıyla ikili bir koaksial kablo üzerinden yapılmak tadır (Şekil 2) CPU İLETİŞİM KARTI

Çevre birimlerinden gelen ve çevre birimlere giden ve rileri seri halden paralel hale dönüştürür.

İLETİŞİM GÜÇ KAYNAĞI KARTI

Her bir DC iletişim kanalı için gerekli olan akım ve gücü sağlar. İLETİŞİM HATTI ARABİRİM KARTI

Her bir çevre birimdeki lojik devre ile Doğru Akım (DC) iletişim sistemi arasında uyumlaştırıcı görevi gö rür.

Şekil 3'de DC iletişim sisteminin blok şeması veril miştir. GÖNDERME

Taşıyıcı sinyal (im) var olduğunda Gönderme Verisi (SDATA) Akım Güçlendiricisini Gönderme Devresi aracılığıyla açar ve aktif hale getirir. Güçlendirici de Optik Birleştirme Cihazını (coupler) sürer. Gönderme verisi (SDATA) "yüksek" ve "alçak" lojik değerleri aldıkça Gönderme Optik Birleştirme Cihazı da ona göre Anahtarlama Tranzistörlerini "açar" ve "kapar".

Tranzistörler "kapalı" konumdaysa lojik " 1 " , "açık" konumdaysa lojik " 0 " gönderilmiş olur. İletişim Taşı yıcı sinyal var olduğu sürece devam eder.

DC İLETİŞİM KARTI

DC İLETİŞİM GÜÇ KAYNAĞI

KARTI

BÜKÜMLÜ ÇİFT KABLO

t lEETİŞİM HATTI ARABİRİM KARTI

MERKEZİ İŞLEM ÜNİTESİ

EK ÇEVRE BİRİMLERE

Şekil 2

ALMA Taşıyıcı sinyal olmadığında Akım Güçlendirici ve Gönderme Optik Birleştirme Cihazı sırasıyla kapalı konuma geçerler. Bu durum da hat akımının Alma Optik Birleştirme Cihazını (Coupler) sürmesine ola nak tanır. Alma Verisi (R DATA) da hattın diğer ucundaki Gönderme devresinden gelen sinyallere göre lojik " 1 " veya " 0 " değerlerini alır.

DC iletişimde 3000 m'ye kadar bilgi akışı sağlamak mümkündür. Bilgi akışı hızı ise 1200 "boud"dır.

B TON İLETİŞİMİ

I Bu iletişimde ise normal telefon hattı üzerinden fre kans kaydırma anahtarlaması (Frequency Sh'ıft Keying) diye adlandırılan bir yöntemle sağlanır. 2200 Hz al çak frekansı lojik " 0 " ve 2500 Hz ise lojik " 1 " 'i ifa de eder.

Şekil 4 basitleştirilmiş bir ton iletişim sisteminin blok şemasını göstermektedir.

Bu devrede arabirim (interface) iletişim döngüsünden bir trafo aracılığı ile ayrılmıştır.

Veri gönderme, " ENABLE" sinyali ile olanaklı kılın dığında gerilim denetimli osilatör veri gönderme işle mine başlıyacaktır. Veriler bir alçak geçirgen süzgeç, bir yükseltici, bir uyumlaştırıcı (matching) devre ve hat trafosu aracılığıyla yollanrlar.

Alma modunda, 26 dB + 3 seviyesinde bir sinyal el de edilecektir. Gönderme verileri gerilim denetimli osilatörü kapayarak alma kapısını (receive gate) aça caktır. Alma verileri (RDATA) de yine bir hat trafo sundan içeri doğru gelmektedir. Bu veri güçlendiril dikten sonra içerdiği bilgi belirlenip sinyal tondan ka re dalgaya şekillendirilir.

ÇEVRE BtRtM LOJİGİ

GÖNDERME DEVRESİ

AK IH GÜÇLENDİRİCİ

GÖNDERME OPTİK BİRLEŞTİRME CİHAZI

ANAHTARLANA TRANZİSTÖRLERİ

DC İLETİŞİM

KANALI

TAŞIYICI

GÖNDERME TRAFOSU

ALMA DEVRESİ

GÖNDERME VERİSİ

GERİLİM KONTROLLÜ OSİLATÖR

VERİ GÖNDERME "OLANAKLI" ENABLE "

ALMA VERİSİ

KAPI

ALMA OPTİK BİRLEŞTİRME CİHAZI

ALMA TRAFOSU

Şekil 3

ALÇAK GEÇİREN

FİLTRE

•o

UYUMLAŞTIRICI (MATCHİNG ) DEVRE

HAT TRAFOSU

ŞEKİLLENDİRİCİ DEDEKTÖR

Şekil 4

Bu iletişim ile DC iletişimine kıyasla çok daha uzak mesafelere ulaşmak mümkün olabilmektedir. Bilgi akış hızı ise 6 0 0 baud'dır.

Yukarıda kısaca özetlenen iki iletişimde de tüm çevre birimleri ve bilgi toplama panelleri birbirine seri ola rak bağlanırlar.

BAĞLANTI KABLOLARI

Bilgi toplama panelleri arasındaki ve panel ile CPU birimi arasındaki bağlantı ikili koaksial kablo ile ya pılır.

Merkezi kontrol odasında bulunan çevre birimleri arasındaki bağlantı yine ikili koaksial kablo ile yapılır.

Arıza alarm ihbar cihazları duyar elemanlar ve ku manda cihazları ile bilgi toplama veya röle panelleri arasındaki bağlantılar normal elektrik kablosu ile ya pılır.

4. YAZILIM VE PROGRAMLAMA

Bir bina otomasyon sisteminin esnekliğini ve uyarla nabilirliğini sağlayan en önemli özelliği yazılım deste ğidir. Bu sistemdeki yazılımı iki grupta incelemek mümkündür; şöyle ki

A İŞLETİM PROGRAMI (Executive operating system) B İŞLETİCİ PROGRAMI

A. İŞLETİM PROGRAMI

Bu program, en genelinde, daha öncede kısaca belirtil diği gibi, sistemin donanımı (hardvvare) içindeki za manlamayı yapar, taramayı denetleyerek bilgi akışını düzenler, sisteme giren verilerin uygun bir şekilde de polanmasını, değerlendirilmesini ve yorumlanmasını sağlar. Ayrıca işleticinin yazacağı çeşitli programları veya kullanacağı tasarrufa yönelik paket programların sağlıklı işlemesini gerçekleştirir.

B. İŞLETİCİ PROGRAMLARI

Bu programları da iki bölümde incelemek mümkündür.

i. PAKET PROGRAMLAR

İşleticiye enerji tasarrufu yapabilmesi amacıyla siste mine uygun olabilecek çeşitli program paketleri veri lir. Örneğin, bir havalandırma ve iklimlendirme siste mindeki "fan"ların belirli bir zaman dilimi içinde (bir saat gibi) dış hava ve mahal sıcaklığına bağımlı olarak değişen zaman ölçülerinde otomatik olarak durdu rup çalıştıran "DUTY CYCLING" ismiyle anılan bir paket program vardır. Ayrıca ısıtma veya havalandır ma sistemin sabah ne zaman açılacağına ve akşam ne zaman kapatılacağına yine dış hava ve mahal şartları

na göre otomatik olarak karar veren "OPTİMUM START/STOP" ismiyle geçen bir paket program da ha vardır.

Yine enerji tasarrufuna yönelik olarak geliştirilmiş "POWER DEMAND CONTROL" programı vardır ki bu paket aracılığıyla işletici zaman içinde güç harca masını kendisinin belirleyeceği sınırlar içinde kalması nı sağlayabilir. Bu işlemi de program yine işleticinin belirleyeceği yüklerin önceliklerine göre yükleri oto matik olarak devreye alma veya devre dışı bırakmalar la vaDar.

ii. ZAMAN VE OLAY PROGRAMLAR

Bu sistemin en önemli özelliklerinden birisi de paket programların dışında kullanıcı veya işleticinin değişik kombinezonlarla belirleyebileceği ZAMAN'a ve/veya bir OLAY'a bağımlı olarak programlama yapılabilme sidir.

ZAMAN PROGRAM'la binada bulunan çeşitli sistem veya cihazların işleticinin istekleri doğrultusunda programlanmış zaman birimleri içinde devreye soku lup çıkarılması anlaşılmalıdır.

OLAY PROGRAM ile de bina otomasyonu sistemine bağlanmış herhangi bir sistem veya cihazdaki bir du rum değişikliği sonucunda yine işleticinin istekleri ile belirlenecek olan programlar doğrultusunda çeşitli sistem veya cihazlara kumanda göndermek yetisinin anlaşılması gerekir.

Bu iki programlar yetisiyle donatılmış olan sistemle, işletici, binasındaki çeşitli cihazlara kumanda edip et kin ve güvenilir bir işletmeyi sağlamak üzere değişik ve esnek programlar uygulamak olanağına sahiptir, ö r n e ğ i n , sadece Z A M A N Programlama kullanarak ay dınlatma sistemine veya havalandırma ve iklimlendir me sistemlerine çeşitli denetimleri uygulayarak enerji tasarrufu yapmak mümkündür. Diğer yandan OLAY PROGRAM seçeneği kullanılarak bir yangın alarmın da fanları durdurmak, yangın klepelerini kapatmak gi bi işlemleri yerine getirmek yine bu sistemle çok gü venilir bir şekilde olası olabilmektedir.

SONUÇ

Bina otomasyonu sistemi gerek sahaya değişik şekil lerde yerleştirilecek modüler bilgi toplama panelleri nin sağladığı donanım esnekliği, gerekse çeşitli paket programlar ve işleticinin yaratabileceği ZAMAN ve OLAY programların verdiği yazılım desteğiyle çok et kin bir merkezi bina işletim sistemidir. Bu sistem işle ticiye binadaki çeşitli arıza ve alarm durumları anında bilgisine sunmakla kalmayıp çok etkin ve değişik ener ji tasarrufu programları uygulaması açısından en az iki yönlü iyi ve etkin yönetim imkanı sunmaktadır.

; ı;.">

ELEKTRİK MüHENblSLİĞİ :Sl 1