هوشمند سازی ساختمان چیست؟

هوشمندسازی خانه با هدف افزایش آسایش، راحتی و امنیت ساکنین انجام می شود و به شکل هوشمندانه ای موجب کاهش مصرف انرژی برق و به طبع آن کاهش مبلغ قبض برق خواهد شد. این سیستم در ساختمان‌های مختلف برای کنترل و نظارت بر تجهیزات برقی مختلفی همچون سرمایش/گرمایش، تهویه مطبوع، روشنایی، پریزهای برق، سیستم‌های آتش‌نشانی، صوتی و تصویری و موارد دیگر بکار گرفته می‌شود. در ادامه به توضیح نحوه کارکرد سیستم هوشمندسازی آپارتمان، مزایا و معایب آن می‌پردازیم:

تعریف هوشمندسازی ساختمان

هوشمندسازی ساختمان یک سیستم مبتنی بر سخت افزار و نرم افزارهای هوشمند می باشد که به کمک آنها می توان هوشمندانه از طریق سنسورهای مختلف، زمانبندی هفتگی و یا توسط خود کاربران کنترل و نظارت بر تجهیزات الکتریکی ساختمان مانند تهویه، سیستم گرمایش و سرمایش، روشنایی، اعلام حریق و دزدگیر را به سادگی انجام داد.

سیستم هوشمندسازی برای مدیریت مصرف انرژی و کاهش هزینه‌ها یک راه‌حل ضروری و مقرون‌به‌صرفه برای تمام ساختمان‌های جدید و قدیمی است. این سیستم به مالکان واحدهای ساختمانی این امکان را می‌دهد تا هزینه‌های انرژی را کاهش داده و شرایط مطلوبی را برای ساکنین و حتی مستأجران فراهم کند.

یک امکان جذاب برای سیستم هوشمندسازی آپارتمان امکان کنترل و مدیریت از راه دور تمام سیستم‌های تهویه، روشنایی و امنیتی می باشد. در نتیجه دیگر برای تنظیم دما و سیستم‌های روشنایی، نیازی به حضور در ساختمان نیست و می توان پیش از رسیدن به ساختمان و یا ویلای خود تجهیزات برقی را کنترل و مدیریت کرد.

در سیستم هوشمند اطلاعات و داده‌ها قابل ذخیره سازی می باشند. برای نمونه می توان تغییرات دمایی داخل ساختمان را به صورت یک نمودار مشاهده کرد و یا میزان مصرف برق را در یک نمودار ماهیانه بدست آورد. بدین ترتیب این سیستم مدیریت اطلاعات را بهبود داده و سبب افزایش کیفیت عملکرد، تصمیم‌گیری درست کاربران، و کاهش مصرف انرژی می‌شود. در نتیجه هزینه‌های برق ساختمان نیز کاهش خواهد یافت.

نحوه عملکرد سیستم هوشمندسازی خانه چگونه است؟

وظیفه اصلی سیستم هوشمندسازی خانه کنترل دما، سرمایش، تهویه، روشنایی و دیگر سیستم‌های مهم ساختمان است. علاوه بر این، سیستم‌های اتوماسیون ساختمان به‌صورت جداگانه هر یک از اجزای سیستم را تحت‌نظر دارند تا در زمان بروز مشکل، به مدیران ساختمان هشدار دهند. باتوجه‌به نوع مشکل به وجود آمده، ممکن است قبل از ورود ساکنین یا مسئولان ساختمان، سیستم به‌تنهایی و به شکل هوشمندانه مشکل را برطرف کند. به‌طورکلی سیستم به طور مداوم و به کمک سنسورهای هوشمند شرایط را کنترل و مدیریت می کند و در صورت تمایل، ساکنین یا مدیران ساختمان می‌توانند تنظیمات اولیه و یا تایمرهای هفتگی را اعمال کنند. برای نمونه دمای مشاعات را بر روی ۲۵ درجه سانتی گراد قرار می دهند و سپس سیستم هوشمند به صورت خودکار وارد عمل شده تا همواره دمای مطلوب را برای ساکنین فراهم سازد.

داده‌های جمع‌آوری شده توسط سیستم هوشمندسازی

بسته به نوع سیستم‌های هوشمند نصب شده در ساختمان و نوع نیازهای کاربران؛ سیستم هوشمندسازی طیف گسترده‌ای از داده‌های و اطلاعات را توسط حسگرها؛ ثبت و ذخیره سازی می کند و به کمک آنها می توان سناریوهای هوشمند متعددی را پیاده سازی کرد. دما، میزان رطوبت و دی اکسید کربن در هر محیط یکی از رایج‌ترین داده‌ها می باشند؛ چراکه این اطلاعات برای کنترل درست تجهیزات سرمایش/ گرمایش و تهویه مطبوع بسیار مهم و کارا هستند.

کیفیت هوا در یک ساختمان مسکونی، هتل و یا اداری بسیار مهم می باشد. سیستم هوشمند به کمک انواع حسگرهای مختلف میزان کیفیت هوای داخل را می سنجد و سپس از طریق هواسازها یا سیستمهای تهویه مطبوع هوای تازه را به محیط تزریق می کند و بدین ترتیب همواره هوایی مطبوع و با کیفیت در داخل ساختمان وجود خواهد داشت. تنها یک سیستم هوشمند می تواند چنین تغییرات و کنترل پیچیده ای را برای تضمین هوای با کیفیت در یک ساختمان بوجود آورد.

سیستم‌های امنیتی و هشدار ساختمان اغلب در قسمت‌های مختلف ساختمان مانند تاسیسات موتورخانه، اتاقهای برق، آسانسور یا درهای الکترونیکی تعبیه می‌شوند. به‌این‌ترتیب در صورت بروز موارد مشکوک داده‌های ارسال شده توسط سیستم‌های هشدار به کاربران منتقل می‌شود و یا سیستم به صورت خودکار وارد عمل می شود. برای نمونه در صورت نشتی گاز در موتورخانه، شیر اصلی گاز به طور اتومات قطع می شود و سپس اگزاست فنها وارد مدار شده تا هوای داخل موتورخانه را تخلیه و از بروز حادثه جلوگیری کند.

اجزای اصلی سیستم هوشمندسازی

همانطور که قبلاً اشاره شد هدف اصلی سیستم هوشمندسازی خانه بهبود کارایی تجهیزات موجود در ساختمان و کاهش هزینه‌ها است. سیستم هوشمندسازی آپارتمان را می‌توان علاوه بر یک ساختمان در حال ساخت در یک ساختمان از قبل ساخته شده و یا قدیمی نیز پیاده سازی و اجرا کرد. سیستم هوشمند از چند مؤلفه اصلی تشکیل شده است. شرح مختصری از آنها به قرار ذیل می باشد:

حسگرها و سنسورهای هوشمندسازی ساختمان

سنسورها و حسگرهای مختلفی را در یک پروژه هوشمندسازی می توان استفاده کرد. در زیر به چند نمونه از سنسورهای هوشمند در تاسیسات برق یک ساختمان اشاره شده است.

روشنایی: سنسورهای حضور و حرکتی (با فناوری مادون قرمز)- سنسور سنجش لوکس محیط (Lux Meter)- کلیدهای چندکاره لمسی یا فشاری

سرمایش/ گرمایش: ترموستات و سنسورهای دمایی- سنسور رطوبت- سنسور Co2

پرده و شید برقی: سنسور لوکس سنجش نور خورشید- تایمر هفتگی- سنسور باد- سنسور پرقدرت و چندکاره ایستگاه هواشناسی

تاسیسات موتورخانه: سنسورهای مستغرق و جداری دما- سنسور نشت گاز Co- سنسور نشت آب (Water Leakage)- تایمر هفتگی تصفیه آب استخر و جکوزی

سیستمهای امنیتی و نظارتی: سنسورهای حرکتی- سنسور شکست شیشه- مگنت بازشوی درب و پنجره- سنسورهای بیومتریک (اثر انگشت و Face Detector)- سنسورهای لیزری تردد

عملگرها و کنترلرها در سیستم هوشمندسازی خانه

این بخش به‌عنوان مغز سیستم هوشمندسازی عمل می‌کند. کنترل‌کننده ها داده‌ها را از سنسورها دریافت می کنند و سپس به کمک رله های برقی عملیات قطع و وصل تجهیزات برقی را انجام می دهند. این فعالسازها یا عملگرها (Actuators) معمولاً در داخل تابلوهای برق یا پشت کلیدهای روشنایی نصب می شوند و امکان قطع/ وصل و یا تنظیم لوازم برقی را فراهم می سازند. فعالسازهای سوئیچر (switch)، پرده برقی، دیمر (Dimmer) و فنکوئلهای سه دور چند نمونه پرکاربرد از این فعالسازها می باشند. امروزه با پیشرفت صنعت هوشمندسازی از فعالسازهای ترکیبی یا کومبو نیز استفاده می شود که ترکیبی از چند عملکرد در یکدستگاه تعبیه شده است.

سرور و رابط گرافیکی در سیستم هوشمندسازی ساختمان

به کمک سرور هوشمند و یا رابطهای گرافیکی، کاربران می‌توانند با نصب اپلیکیشنهای مخصوص بر روی گوشی های موبایل یا تبلتها از داخل یا خارج ساختمان سیستم هوشمند را کنترل و نظارت کنند. برای پروژه های کوچک و متوسط از رابطهای گرافیکی و برای پروژه های بزرگ یا پروژه هایی که نیاز به سناریوهای پیشرفته هوشمند دارند از سرور استفاده می شود. این دستگاهها به اینترنت ساختمان متصل شده و امکان نظارت بر ساختمان را از هر نقطه دنیا فراهم می سازند. همچنین در صورت بروز مشکل یا فعال شدن سیستم هشدار یک پیغام یا Notification بر روی گوشی ساکنین ارسال می شود و در سریعترین زمان ممکن می توانند مشکل را بر طرف سازند. با وجود چنین قابلیتی مدیران ساختمان می‌توانند به‌راحتی تغییرات موجود در سیستم را شناسایی کرده و سریعاً به آنها واکنش نشان دهند.

نحوه عملکرد پروتکل‌های ارتباطی در سیستم هوشمندسازی

تجهیزات هوشمند برای ارتباط با یکدیگر نیاز به یک زبان مشترک دارند که به آن پروتکل یا استاندارد گفته می شود. در حال حاضر پروتکلهای متنوعی برای هوشمندسازی ساختمان وجود دارد که هرکدام متناسب با نوع نیاز کاربران امکانات و قابلیتهای متنوعی را برای مصرف کنندگان بوجود می آورند. پروتکلهای شناخته شده و رایج عبارتند از KNX, BACnet, Modbus, Zigbee, Wifi, Z-Wave, Tuya. به صورت کلی این استانداردها به دو دسته بی سیم (wireless) و کابلی (Wired) تقسیم بندی می شوند.

تفاوت BMS و BAS چیست؟

در واقع BMS مخفف عبارت Building Management System، و BAS مخفف عبارت Building Automation System است. اما تفاوت این دو در چیست؟ در یک پاسخ کوتاه باید بگوییم هیچ تفاوتی میان BMS و BAS وجود ندارد. در صنعت هوشمندسازی ساختمان اغلب این دو واژه به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند. مدتی است که فروشندگان سعی دارند سیستم‌های اتوماسیون ساختمان (BAS) را به‌عنوان نسخه پیشرفته سیستم‌های مدیریت ساختمان (BMS) معرفی کنند. اما مدتی پس از آن افراد این دو عبارت را به‌جای یکدیگر استفاده کردند.

شرکت هوشمندسازی و فروشندگان نرم‌افزار هوشمند؛ به BAS امکانات دقیق‌تر و پیشرفته‌تری را اضافه کرده و آن را به‌عنوان نسخه تحول یافته‌ای از BMS معرفی کردند. اما همچنان در هنگام هوشمندسازی خانه صاحبان ملک و اپراتورها؛ BAS را به‌عنوان زیرمجموعه‌ای از BMS می‌دانند.

دو اصطلاح Building Control System (BCS) و Energy Management System (EMS/EMCS) نیز با BAS مترادف هستند.

مزایا و چالش‌های هوشمندسازی ساختمان چیست

یک سیستم هوشمندسازی خانه (BAS) در کنار ایجاد هزینه بیشتر در اجرای زیرساخت و اقدامات عملیاتی تاسیسات برق ساختمان موجب افزایش امنیت اموال، منابع، دارایی‌ها و افراد ساکن در ساختمان می شود که در نهایت هزینه اولیه را توجیه خواهد کرد. در واقع با هوشمندسازی ویلا، خانه، آپارتمان یا هر ساختمان دیگر انرژی مصرفی در این ساختمان‌ها بهینه خواهد شد.

یک شرکت هوشمندسازی می‌تواند به طور اختصاصی برای خانه شما یک سیستم خانه هوشمند طراحی و اجرا کند. این سیستم مزایای فوق‌العاده‌ای را برای شما به همراه خواهد داشت.

مزایای هوشمندسازی ساختمان

سیستم امنیتی و نظارتی: یک سیستم امنیتی را می‌توان باتوجه ‌به نیازهای کاربران، نوع دارایی‌های آنها و همچنین رفع آسیب‌پذیری‌های ساختمان به‌صورت سفارشی و شخصی‌سازی شده طراحی و اجرا کرد. ساکنین ساختمان از اینکه دارایی‌های آنها تحت نظارت و کنترل امنیتی خودشان داشته باشد رضایت کامل خواهند داشت.

در سیستم هوشمندسازی خانه می توان با استفاده از دوربینهای نظارتی، سیستمهای پلاک خوان، تجهیزات کنترل تردد (RFID) و بیومتریک (اثرانگشت)، دزدگیرهای حرفه ای و سنسورهای نشت دود و گاز، سطح امنیت ساختمان را به طور قابل ملاحظه ای افزایش داد.

کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها: نحوه عملکرد یک سیستم هوشمندسازی خانه سبب می‌شود تا مصرف انرژی برق و حتی گاز کاهش یابد. زمانیکه چراغها در صورت نیاز روشن یا خاموش شوند و یا سیستمهای سرمایش و گرمایش به صورت خودکار عمل کنند مطمئناً هزینه های برق کاهش چشمیگری خواهند داشت و طبق نظر کارشناسان این حوزه هزینه های اولیه با بهینه سازی مصرف انرژی به طور قطع جبران خواهند شد.

سازگاری با تجهیزات جدید و به روز: یک سیستم هوشمندسازی خانه با تغییرات و پیشرفت تکنولوژی سازگار است. به این معنا که در هر زمانی ساختمان شما نیاز به تکامل داشته باشد به‌راحتی می‌توانید تجهیزات و تکنولوژی جدید را با تجهیزات قدیمی ادغام کنید.

افزایش ارزش دارایی: یکی دیگر از مزایای اصلی هوشمندسازی افزایش ارزش ساختمان و دارایی شما است. به این معنا که با اجرای این سیستم در ساختمان، قیمت ملک افزایش خواهد یافت.

افزایش امنیت: سیستم هوشمندسازی امنیت اموال، ساکنان ساختمان و دارایی‌های تجاری مانند داده‌های فناوری اطلاعات و سایر منابع مهم را تامین می‌کند. برای نمونه یک سیستم هوشمندسازی آپارتمان کنترل ایمن آسانسورها و سایر قسمت‌های داخلی ساختمان را به شما می‌دهد.

با بهره‌گیری از یک سیستم امنیتی مناسب به شما این امکان داده می‌شود تا به‌خوبی مدیریت ساختمان را در دست گرفته و از ساختمان خود در برابر سرقت، خسارت، آسیب به اموال و دست‌کاری محافظت کنید.

سیستم روشنایی BAS از شبکه پیچیده‌ای از حسگرها استفاده می‌کند. این ویژگی در ساختمان‌های بسیار بزرگ مانند بیمارستان‌ها و هتل‌ها بسیار کاربردی است. شما می‌توانید سیستم روشنایی ساختمان را از طریق سیستم هوشمندسازی بیمارستان برنامه‌ریزی کنید. با این کار روشنایی اتاق‌ها به طور خودکار در زمان‌های تعیین شده در طی شبانه‌روزی تنظیم می‌شود. اغلب هوشمندسازی روشنایی شامل محیط بیرونی ساختمان، محوطه حیاط، پارکینگ و پیاده‌روها نیز می‌شود. در نهایت با استفاده از این سیستم و کنترل مصرف، عموماً شاهد حداقل ۳۰% صرفه‌جویی مخارج سالانه خواهید بود.

سیستم هوشمندسازی خانه از طریق سیستم تهویه مطبوع راحتی بیشتری را در محیط داخلی ساختمان شما فراهم می‌کند. بررسی کیفیت هوا و تشخیص گازهای سمی بخشی از سیستم هوشمندسازی هستند. تشخیص و مهار دود نیز از طریق این سیستم انجام می‌شود. به‌این‌ترتیب در صورت بروز آتش سوزی دود ایجاد شده به خارج از ساختمان شما هدایت می‌شود. در نهایت می‌توان گفت هوشمندسازی ساختمان نه‌تنها اموال و دارایی‌های ساکنین را محافظت می‌کند؛ بلکه در زمان‌های حساس سبب محافظت از جان و سلامتی آنها نیز می‌شود.

چالش‌های هوشمندسازی ساختمان

معمولاً نصب و اجرای یک سیستم هوشمندسازی تصمیم و فرآیندی هزینه‌بر است. همچنین سیستم هوشمندسازی بکار رفته در ساختمان‌های قدیمی اطلاعات محدودی را در اختیار کاربران قرار می‌دهند و لذا ارتقا این سیستم نیازمند بودجه قابل‌توجهی است. اما همانطور که قبلاً اشاره شد با بهینه سازی در مصرف انرژی این هزینه اولیه توجیه پذیر خواهد بود.

برنامه ریزی سیستم هوشمند و یا به تعبیر دقیق تر شرکت مجری هوشمندسازی از دیگر چالشهای سیستمهای هوشمند ساختمان می باشد. گاهی اوقات مالکان یک پروژه هوشمندسازی برندهای معتبر و با کیفیتی را تهیه کرده اند اما برنامه نویسی و اجرای سیستم هوشمند ضعیف بوده و لذا خروجی نهایی مورد پسند مشتریان قرار نمی گیرد. شرکت تیکو با بیش از ده سال سابقه درخشان در این حوزه و با داشتن مدارک بین المللی معتبر به خوبی توانسته است نگرانی های مشتریان خود را در این حوزه بر طرف نماید.

آخرین چالش اجرای سیستم هوشمندسازی خانه، سرعت بالای پیشرفت تکنولوژی است. مطمئناً یکی دو دهه پس از نصب، سیستم بکار رفته در ساختمان شما منسوخ خواهد شد؛ بنابراین دراین ‌رابطه مدیران یا سازندگان ساختمان نیازمند یک استراتژی مشخص هستند. بدین معنا که در زمان اجرای زیر ساخت سیستم هوشمند می توان با در نظر گرفتن برخی اقدامات اولیه زمینه را برای ارتقا و یا تعویض برخی از قسمتهای سیستم هوشمند فراهم ساخت. به عنوان مثال اجرای سیم کشی جامع در تاسیسات برق، پیش بینی فضای خالی در تابلوهای برق و ایجاد رایزرهای تاسیسات برق به این موضوع کمک شایانی خواهند کرد.

نتیجه‌گیری

بدون شک در آینده نه چندان دور در همه پروژه های ساختمانی از سیستم های هوشمند استفاده خواهد شد. سیستم هوشمندسازی خانه یک راه‌حل عالی برای کنترل متمرکز سیستم‌ها و تجهیزات موجود در ساختمان است. سیستم‌های مدرن در کنار افزایش آسایش و امنیت برای ساکنین به‌صورت مداوم عملکرد خود را بهبود داده و برای کاربران سناریوهای متعدد و جذاب بیشتری را اجرا خواهند کرد. بطوریکه اکثر اتفاقات و تصمیمات در سیستم هوشمند بدون دخالت انسان و صرفاً از طریق سنسورهای پرقدرت و قابل اطمینان هوشمند صورت خواهد گرفت.