علی‌رغم نوآوری‌های شگرفی که امروزه در صنعت ساختمان شاهد آن هستیم، ایده ساختمان هوشمند مفهومی جدیدی نیست. نخستین گام در مسیر اتوماسیون ساختمان‌ها به اواخر قرن نوزدهم و اختراع ترموستات توسط وارن جانسون، معلمی از ایالت ویسکانسین، بازمی‌گردد؛ زمانی که اتوماسیون تنها بر کنترل شرایط محیطی داخلی متمرکز بود.
با آغاز جنبش‌های محیط‌زیستی در دهه ۱۹۶۰ و بحران انرژی در دهه ۱۹۷۰، مسئله حفظ و بهینه‌سازی مصرف انرژی به یکی از اصول کلیدی در طراحی ساختمان‌ها تبدیل شد. در ادامه، ورود سیستم‌های کنترل دیجیتال، مدل‌سازی اطلاعات ساختمان (BIM)، پروتکل‌های باز و فناوری WiFi، تحولی بنیادین در مدیریت و بهره‌برداری از ساختمان‌ها ایجاد کرد.
امروزه، فناوری‌های نوینی همچون دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا (IoT)، رایانش ابری و تحلیل‌های هوشمند مبتنی بر یادگیری ماشین (ML)، انقلابی بی‌سابقه در عرصه ساختمان‌های هوشمند به وجود آورده‌اند. اما بهره‌برداری مؤثر از این فناوری‌های پیشرفته مستلزم درک دقیق از امکانات گسترده و فرصت‌های جدیدی است که این فناوری‌ها به همراه دارند.
ساختمان‌های هوشمند چگونه عمل می‌کنند؟
یک ساختمان هوشمند با استفاده از مجموعه‌ای از فناوری‌های پیشرفته، عملیات روزانه و مدیریت خود را به‌صورت خودکار و بر اساس داده‌های لحظه‌ای کنترل می‌کند. فیلیپ تریسی، نویسنده فناوری، در این باره می‌گوید:
«ساختمان هوشمند با بهره‌گیری از حسگرها، عملگرها و میکروچیپ‌ها، داده‌ها را جمع‌آوری کرده و آن‌ها را مطابق با نیازها و خدمات سازمان مدیریت می‌کند. این زیرساخت به مالکان، اپراتورها و مدیران ساختمان کمک می‌کند تا عملکرد دارایی‌ها را بهینه‌سازی کنند، مصرف انرژی را کاهش دهند، استفاده از فضا را بهینه کنند و اثرات زیست‌محیطی ساختمان را به حداقل برسانند.»
آنچه به ساختمان‌ها هوشمندی می‌بخشد، تنها یک جزء خاص نیست، بلکه نتیجه یک اکوسیستم جامع فناورانه است. این اکوسیستم شامل دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT)، نرم‌افزارهای تحلیلی مبتنی بر یادگیری ماشین و سیستم‌های مدیریت خودکار ساختمان (BMS) است که با هم کار می‌کنند تا محیطی پایدارتر، کارآمدتر و راحت‌تر برای ساکنان و کاربران ایجاد کنند.
ساختمان‌های هوشمند چه مزایایی دارند؟
ساختمان‌های هوشمند در مقایسه با سازه‌های سنتی، مزایای منحصربه‌فردی را به همراه دارند که با ارائه قابلیت‌هایی نوین، بهره‌وری، راحتی و ایمنی فضا را به سطوحی تازه ارتقا می‌دهند.
بینش عمیق
نرم‌افزارهای تحلیلی در ساختمان‌های هوشمند به‌طور مداوم داده‌ها را جمع‌آوری، سامان‌دهی و تحلیل می‌کنند تا به مدیران و مالکان بینش‌های ارزشمندی درباره شرایط و عملکرد ساختمان ارائه دهند. این بینش‌ها امکان مدیریت بهینه‌تر و تصمیم‌گیری آگاهانه‌تر را فراهم می‌کنند.
تأثیرات زیست‌محیطی
فناوری‌های هوشمند با تمرکز بر بهره‌وری انرژی و کاهش مصرف، ابزاری مؤثر برای کاهش انتشار کربن و مقابله با تغییرات اقلیمی فراهم می‌آورند. این رویکرد نه‌تنها به حفظ محیط زیست کمک می‌کند بلکه ساختمان را به سمت پایداری هدایت می‌کند.
آسایش
ساختمان‌های هوشمند از طریق خودکارسازی سیستم‌های نورپردازی، گرمایش، سرمایش و کیفیت هوا، شرایط راحت‌تر و خوشایندتری برای ساکنین فراهم می‌کنند. این فضاها با تطبیق لحظه‌ای با نیازهای کاربران، تجربه‌ای مطلوب‌تر از اقامت در ساختمان ارائه می‌دهند.
سلامت و ایمنی
فناوری‌های هوشمند در ساختمان‌ها، کیفیت هوای داخلی را نظارت کرده و دسترسی به فضاهای مختلف را به‌صورت هوشمند کنترل می‌کنند. از سوی دیگر، سیستم‌های تنظیم روشنایی و دمای مناسب نیز در افزایش ایمنی و سلامت کاربران نقش کلیدی دارند.
نگهداری پیشگیرانه
نرم‌افزارهای تحلیلی هوشمند مشکلات احتمالی در سیستم‌های ساختمانی را پیش از تبدیل شدن به مشکلات جدی شناسایی می‌کنند و تنظیمات لازم را به‌صورت خودکار اعمال می‌نمایند. این فرآیند باعث افزایش عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های تعمیرات می‌شود.
کاهش هزینه‌های انرژی
در ساختمان‌های هوشمند، انرژی تنها در مکان و زمانی که واقعاً نیاز است، مصرف می‌شود. این ویژگی از اسراف جلوگیری کرده و هزینه‌های انرژی را به شکل چشمگیری کاهش می‌دهد.
قابلیت‌های ساختمان‌های هوشمند به سازه‌های جدید و نوساز محدود نمی‌شود؛ بسیاری از فناوری‌های نوین را می‌توان در ساختمان‌های موجود نیز به کار گرفت. تجهیز یا بازسازی ساختمان‌های قدیمی‌تر با فناوری‌های هوشمند، یک سرمایه‌گذاری خردمندانه است که به افزایش بهره‌وری و بازدهی منتج شده و امکان بهره‌مندی از مزایای ساختمان هوشمند را برای این ساختمان‌ها فراهم می‌کند.
اجزای کلیدی ساختمان‌های هوشمند کدامند؟
ساختمان‌های هوشمند با به‌کارگیری مجموعه‌ای هماهنگ از سیستم‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری طراحی و مدیریت می‌شوند. انتخاب دقیق اجزای این سیستم‌ها برای تحقق اهداف بهینه‌سازی و کنترل ساختمان اهمیت بالایی دارد.
دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT)
در ساختمان‌های هوشمند، دستگاه‌های حسگر IoT نقش اصلی را در جمع‌آوری و انتقال داده‌ها ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها طیف وسیعی از قابلیت‌ها دارند و معمولاً به نقاط دسترسی بی‌سیم متکی هستند، هرچند می‌توانند در ساختار سیم‌کشی موجود ساختمان‌های بازسازی‌شده نیز به کار روند. حسگرهای IoT متنوعی برای سنجش دما، رطوبت، حرکت، حضور افراد، کیفیت هوا، دود، گاز، فشار، نزدیکی، کیفیت آب و جریان برق استفاده می‌شوند.
بسیاری از دستگاه‌های IoT از پروتکل‌های باز بهره می‌برند که امکان ارتباط با سایر دستگاه‌ها و سیستم‌ها و نیز نرم‌افزارهای تحلیل داده و مدیریت ساختمان را فراهم می‌کند.
ارتباطات بی‌سیم
ارتباطات بی‌سیم در ساختمان‌های هوشمند حیاتی است اما به‌طور کامل جایگزین شبکه‌های سیم‌کشی سنتی نمی‌شود و بیشتر به‌عنوان مکمل عمل می‌کند. در برخی ساختمان‌های قدیمی، ساختارهای سیم‌کشی نیازمند تغییرات پرهزینه‌ای مانند تخریب دیوارها و افزودن پورت‌های جدید است. به همین دلیل، برای کاهش هزینه‌ها رویکردهای جدید محبوبیت بیشتری دارند.
در ساختمان‌های جدید، دستگاه‌های IoT معمولاً به نقاط دسترسی بی‌سیم داخلی متکی‌اند و زیرساخت سیم‌کشی طبق مسیری مشابه با سیستم برق ساختمان انجام می‌شود. استفاده از فناوری Power over Ethernet (PoE) که نقش انتقال اینترنت و برق را ترکیب می‌کند، به طراحان آزادی بیشتری در طراحی ساختمان‌های هوشمند می‌دهد. این تکنولوژی مسیرهای ثابت سیم‌کشی را بهینه می‌کند و راه را برای نوآوری‌هایی نظیر Li-Fi هموار می‌سازد.
رایانش ابری
رایانش ابری فرصت‌های گسترده‌ای برای بهره‌برداری امن و مؤثر از داده‌های ساختمان فراهم کرده است. استفاده از فضای ابری نه تنها نیاز به زیرساخت‌های فیزیکی و هزینه‌های ذخیره‌سازی را کاهش می‌دهد بلکه به انعطاف‌پذیری بیشتر در مدیریت داده‌ها کمک می‌کند.
برخی ساختمان‌ها به دلایل قانونی نیاز به ذخیره‌سازی داده در محل دارند، اما سرورهای ابری از نظر امنیتی برترند. ارائه‌دهندگان خدمات ابری از راهکارهای پیشرفته امنیت سایبری بهره می‌برند و امکان پشتیبان‌گیری مداوم از داده‌ها را فراهم می‌کنند، به گونه‌ای که در صورت نیاز داده‌ها از چندین سرور در نقاط مختلف بازیابی می‌شوند.
تحلیل داده
قدرت واقعی داده‌های ساختمان با تحلیل پیشرفته آن‌ها آشکار می‌شود. پلتفرم‌های تحلیلی پیشرفته به‌صورت مداوم داده‌ها را استخراج و تحلیل می‌کنند و به مدیران و مالکان دیدگاه‌های عمیقی از عملکرد ساختمان ارائه می‌دهند که به بهینه‌سازی سیستم‌ها کمک می‌کند.
ویژگی‌های کلیدی این نرم‌افزارها شامل داشبوردهایی با دسترسی موبایلی، خودکارسازی بر اساس قوانین سفارشی، قابلیت یادگیری ماشین برای بهبود مداوم، تشخیص پیشرفته خطا، هشدارهای اولویت‌بندی‌شده، و تحلیل پیش‌بینی است که همه به ایجاد محیطی راحت، ایمن و کارآمد از نظر انرژی منجر می‌شود.
یکپارچه‌سازی
برای اطمینان از عملکرد هماهنگ دستگاه‌های IoT، نرم‌افزارهای تحلیلی و سیستم‌های مدیریت ساختمان، فرآیند یکپارچه‌سازی ضروری است. استفاده از پلتفرم iPaaS (پلتفرم یکپارچه‌سازی به‌عنوان سرویس) که مبتنی بر پروتکل‌های باز است، یکی از راه‌های نوین برای این کار است.
پلتفرم‌های یکپارچه‌سازی با حمایت سرورهای ابری جریان داده‌ها را بدون اختلال به سیستم‌های هوشمند هدایت می‌کنند، پیکربندی‌های پیچیده را کاهش داده و داده‌ها را یکپارچه می‌سازند. نتیجه، سیستمی منسجم و مقیاس‌پذیر با قابلیت‌های قوی است که امکان بهره‌وری و مدیریت بهینه ساختمان‌های هوشمند را فراهم می‌کند.
جمع‌بندی
ساختمان‌های هوشمند با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، امکان مدیریت بهینه و خودکار عملیات روزانه را فراهم می‌کنند و محیطی راحت، ایمن و بهره‌ورتر برای ساکنین ایجاد می‌نمایند. این سازه‌ها، با استفاده از دستگاه‌های IoT، رایانش ابری، سیستم‌های تحلیلی و پلتفرم‌های یکپارچه‌سازی، قابلیت‌های منحصربه‌فردی از جمله کاهش مصرف انرژی، افزایش عمر تجهیزات، و کاهش اثرات زیست‌محیطی را به همراه دارند. علاوه بر ساختمان‌های جدید، این فناوری‌ها در ساختمان‌های قدیمی نیز قابل پیاده‌سازی هستند و می‌توانند با به‌روزرسانی هوشمندانه، بهره‌وری و بازدهی قابل‌توجهی را به ارمغان آورند.
source