یک ساختمان هوشمند امکانات بینظیری را در اختیار کاربران آن قرار میدهد. کنترل تمام اتفاقات در منزل اعم از روشنایی، باز یا بسته بودن پردهها، نظارت دائمی روی ساختمان، امنیت بالا، ایمنی حداکثری، کنترل مصرف برق و انرژی تنها بخشی از امکانات یک ساختمان هوشمند است. اما هوشمندسازی ساختمانها چگونه انجام میگردد؟
طراحی ساختمانها
یک ساختمان در ابتدا و پیش از ساخت از یک طرح اولیه تشکیل میشود. طرح اولیه از فاز صفر ساختمانسازی یعنی مطالعات اولیه شروع میشود. فاز صفر به بررسی تمام عوامل موثر بر ساختمان میپردازد و یکی از مهمترین بخشهای فرایند طراحی میباشد.
مهندسین معمار با توجه به عوامل مختلفی نظیر نوع کاربری، ملاحظات شهرسازی و معماری منطقه، زمینه و درخواست کارفرما طرحهای ابتدایی را بر روی کاغذ یا نرمافزارهای ترسیم سه بعدی پیاده میکنند. این فاز از طراحی که فاز یک نام دارد با پیشرفت کار به طرحهای اجرایی تبدیل میگردند. طرحهای اجرایی با همکاری مهندسین عمران برای بررسی سازهای و مهندسین مکانیک و برق برای تاسیسات انجام میشود. این بخش از طراحی فاز دو نام دارد.
در این میان، یکپارچهسازی اصول هوشمندسازی از همان مراحل اولیه طراحی، نقشی تعیینکننده در کارایی و اقتصادیبودن سیستمهای هوشمند دارد. اگرچه امروزه فناوریهای بیسیم امکان اجرای پس از ساخت را فراهم کردهاند، اما حضور تیم مشاور هوشمندسازی در فاز صفر و فاز یک، امکان تعبیه زیرساختهای لازم را فراهم میآورد. این همکاری چند رشتهای از ابتدای پروژه، هزینههای بعدی را کاهش میدهد و امکان طراحی یک سیستم یکپارچه را فراهم میکند که با رشد نیازهای کاربر همگام است.
در فاز دو، یعنی مرحله تهیه طرحهای اجرایی، هماهنگی بین تیمهای مختلف باید به گونهای باشد که جایگاه تجهیزات هوشمند به درستی در نقشهها منعکس شود. حتی جزئیاتی مانند ارتفاع پریزهای هوشمند، محل نصب تابلوهای لمسی یا جهتگیری پنجرههای هوشمند برای بهینهسازی نور طبیعی و کاهش بار انرژی، باید با دقت برنامهریزی شوند. این سطح از همکاری چندرشتهای، نشاندهنده تحولی در فرآیند طراحی ساختمان است: از یک رویکرد خطی و جزیرهای به سمت یک فرآیند یکپارچه و همزمان که در آن هوشمندی به عنوان یک لایه بنیادین، در تمام ابعاد طراحی نفوذ کرده است.
طراحی مدرن ساختمان دیگر تنها به ابعاد فیزیکی و زیباییشناختی محدود نمیشود؛ بلکه به عنوان بستری برای ادغام فناوری، پایداری و رفاه انسانی در نظر گرفته میشود. ساختمانی که از ابتدا با چشمانداز هوشمند طراحی شده باشد، در طول عمر خود انعطافپذیری بیشتری دارد و میتواند به عنوان بخشی از یک شهر هوشمند، در شبکههای انرژی، امنیت و مدیریت بحران مشارکت فعال داشته باشد. بنابراین، هوشمندسازی نباید به چشم یک مورد اضافی در پایان پروژه دیده شود، بلکه باید از اولین خط طراحی، در قلب فرآیند ساختوساز جای گیرد.
اجرای ساختمان
پس از اتمام فازهای مختلف طراحی، نقشههای ساختمانی به نهادهای مرتبط ارسال میشود و در صورت تایید این نهادها، فاز اجرایی ساختمان شروع میشود. هوشمندسازی ساختمان میتواند در فازهای اولیه طراحی در نظر گرفته شود. در ساختمانهایی که از ابتدا به صورت هوشمند طراحی میشوند میتوان امکانات فوقالعاده پیشرفتهای نظیر نمای هوشمند و سیستمهای انرژی پاک را لحاظ نمود. همچنین میتوان با استفاده از تحلیلهای مختلف ساختمان را به صورتی طراحی کرد که کمترین میزان مصرف انرژی را داشته باشد.
اجرای یک ساختمان هوشمند مستلزم هماهنگی دقیق بین تیمهای اجرایی، از جمله پیمانکاران سازه، نصابان برق و مکانیک، و متخصصان فناوری اطلاعات است. در این فرآیند، زیرساختهای مورد نیاز سیستمهای هوشمند باید همزمان با سایر امور ساختمانی پیادهسازی شوند. این همزمانی از تخریبهای بعدی جلوگیری میکند و کیفیت و پایداری سیستمهای هوشمند را به طور چشمگیری افزایش میدهد. برای مثال، نصب لولههای مخصوص برای شیرهای برقی گاز و آب در مرحله بتنریزی یا تعبیه کانالهای ارتباطی در دیوارها، تنها در صورتی امکانپذیر است که هوشمندسازی از ابتدا در برنامه اجرایی لحاظ شده باشد.
یکی از ویژگیهای کلیدی ساختمانهای هوشمند در مرحله اجرا، تمرکز بر یکپارچگی سیستمهاست. به جای نصب جداگانه سیستمهای نورپردازی هوشمند، تهویه هوشمند، امنیت هوشمند و ایمنی هوشمند، در ساختمانهای هوشمند تمام این اجزا بر روی یک پلتفرم مرکزی ادغام میشوند. این یکپارچگی در اجرا مستلزم استانداردهای مشترک، پروتکلهای ارتباطی ساختمان هوشمند سازگار (مانند Zigbee، Z-Wave یا KNX) و برنامهریزی دقیق زمانبندی کارها باشد. حتی انتخاب نوع مصالح میتواند در این فاز، بر عملکرد سیستمهای هوشمند تاثیر بگذارد.
اجرای یک ساختمان هوشمند تنها به نصب تجهیزات محدود نمیشود، بلکه فرآیندی پویا است که با تستهای عملکردی، راهاندازی نرمافزاری و آموزش کاربر همراه است. پس از تکمیل ساخت، سیستمها باید در شرایط واقعی شبیهسازی شده و سناریوهای مختلف، تست شوند تا از عملکرد صحیح آنها اطمینان حاصل گردد. این مرحله، پلی بین طراحی و تجربه واقعی کاربر است و نشان میدهد که هوشمندسازی ساختمان یک هدف نهایی نیست، بلکه آغاز یک رابطه هوشمند بین انسان و فضای زندگیاش است.
طراحی هوشمند
یک ساختمان طراحی شده با مبانی هوشمندسازی، میتواند در جنبههای مختلفی کمکدهنده کاربران آن باشد. انرژی خود را مدیریت کند، نمای آن با توجه به شرایط محیطی تغییر یابد. با توجه به نوع کاربری سناریوهای مختلف را در تمام محیطها به اجرا بگذارد. امروزه در کشورهای پیشرفته جهان ساختمانها با استفاده از تکنولوژی هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی میتوانند سناریوهای خود را تکمیل کنند. ساختمان با توجه به نوع استفاده از آن تغییر مییابد. این تغییرات میتواند از تغییر در سناریوهای نورپردازی و حتی تغییر در نما یا اجزای صلب آن صورت پذیرد. ساختمانها فکر میکنند و با توجه به نیاز کاربران مختلف تغییر یافته و خود را شرایط جدید وفق میدهند.
برجهای دو قلوی البحر که در کشور امارات واقع شدهاند، یکی از شاخصترین آثار معماری هستند که در آن از تکنولوژیهای هوشمندسازی استفاده شده است. نمود عینی و بیرونی هوشمندسازی در این ساختمان نمای متحرک آن است. نمایی تشکیل شده از شش ضلعیهای که هر کدام به شش مثلث متساویالاضلاع تقسیم شدهاند. این مثلثها با توجه به میزان دریافت نور در ساعات مختلف باز یا بسته میشوند و نور ورودی را کنترل میکنند. نمای هوشمند این برجها با توحه به شرایط اقلیمی منطقه طراحی شده تا میزان دریافت انرژی از نمای آنها کنترل شود. برجهای البحر در ۲۹ طبقه اجرا گشتهاند و در زمره ساختمانهای بلند هوشمند دستهبندی میشوند.
شروع مرحله ساخت
با اتمام فرایند طراحی ساختمان وارد فاز اجرایی میگردد. اجرای تمام ساختمانها با ساخت یک فونداسیون شروع میشود. فونداسیون یا پی یک ساختمان با توجه به تعداد طبقات، جنس خاک منطقه و طرح پارکینگ اجرا میگردد.
مرحله بعدی در ساخت یک ساختمان، اجرای طبقات آن است. طبقات یک ساختمان باید دقیقا طبق نقشههای اجرایی و با دقت بسیار زیاد اجرا گردند. یک ساختمان خوب باید از مرحله طراحی تا اجرای نهایی جزئیات با نظارتهای دقیق ساخته شود.
پس از اتمام ساخت طبقات نوبت به کشیدن دیوارهای داخلی و جداکننده است. هوشمندسازی ساختمان اگر در مراحل پیش از اجرا در نظر گرفته شده باشد، این دیوارها با توجه به میزان نورگیری مناسب کاربری هر فضا طراحی و اجرا میگردند.
مرحله بعدی ساخت، اجرای تاسیسات مختلفی نظیر لولهکشیهای آب، رد کردن داکتها و برقکشی عمومی ساختمان است.
هوشمندسازی ساختمان با نسل قبل این تکنولوژی
در سیستمهای قدیمی هوشمندسازی، شرکت ارائهدهنده خدمات اتوماسیون ساختمان میبایست در این مرحله وارد کار اجرایی میشد. در سیستمهای قدیمی هوشمندسازی ساختمان موسوم به BMS، در کنار کابلهای عمومی برقی که در هر واحد اجرا میشدند، یک رشته کابل دیتا قرار میگرفت، به این معنی که برای هر پریز و یا کلید برق موجود در خانه باید یک کابل دیتا قرار میگرفت. این کابلها نهایتا به یک پردازنده مرکزی نسبتا بزرگ متصل میشدند. این پردازندهها که ابعاد بزرگی داشته و مخفی کردن آنها یکی از مهمترین چالشهای ساختمانهای هوشمند بود وظیفه کنترل اطلاعات و اتوماسیون را داشتند. پردازنده مرکزی توسط تیم هوشمندسازی ساختمان برنامهنویسی میشد و تنها از چند سناریو محدود پشتیبانی میکرد.
در سیستم BMS تمام واحدهای یک ساختمان میبایست با هم هوشمند میشدند. به این معنی که یا سازنده و مجری طرح موافق هوشمند کردن تمام ساختمان بود و یا هیچ یک از واحدها نمیتوانستند به صورت مستقل هوشمند شوند.
از دیگر مشکلات سیستمهای قدیمی هوشمندسازی ساختمان، عدم دسترسی به کابلها بود که در صورت بروز هرگونه ایراد مشکلات فراوانی را به وجود میآورد. خرابی هر یک از کابلها باعث میشد برای درست کردن آن نیاز به تخریب دیوار باشد. کابلهای دیتا معمولا عمر متوسطی دارند و با گذشت زمان و با توجه به شرایط قرارگیری آنها در بازههای پنج تا هشت ساله نیاز به تعویض پیدا مینمایند.
نسل دوم هوشمندسازی ساختمان
در نسل دوم خدمات هوشمندسازی ساختمان، کابلهای دیتا از مرحله اجرای یک ساختمان هوشمند حذف شدهاند. همانگونه که دیگر برای اتصال به اینترنت نیازی به اتصال کابل به کامپیوترها و لپتاپها نیست و این وسایل از طریق اتصال بیسیم به اینترنت و شبکه جهانی وب متصل میشوند، در نسل دوم ساختمانهای هوشمند نیز اجزای مختلف از طریق این نوع از اتصال به یکدیگر متصل میشوند. در این سیستم پردازنده مرکزی حذف شده و جای خود را به فضاهای ابری داده است. فضاهای ابری وظیفه پردازش و ذخیره اطلاعات را بر عهده گرفتهاند. در واقع این سیستم مبتنی بر اینترنت اشیا میباشد.
با حذف پردازنده مرکزی مشکل مخفی کردن و اتصالی قطعات آن نیز برطرف شده و ساختمان هوشمند نسل دوم در برابر حوادث مختلف ناشی از اتصالی برق ایمن گشته است. مزیت دیگر ساختمان هوشمند نسل دوم این است که در هر مرحلهای از طراحی، اجرا و حتی در حین استفاده از ساختمان قابل اجرا میباشد.
این تحول فناوری، دسترسی به هوشمندسازی را برای طیف گستردهتری از ساختمانها ممکن ساخته است؛ زیرا دیگر نیازی به تخریب دیوارها، بازکردن سقفها یا اجرای کانالهای پیچیده سیمکشی وجود ندارد. تجهیزات نسل دوم، مانند سنسورهای بیسیم دما، شیرهای هوشمند آب و گاز، پریزهای کنترلی و دوربینهای امنیتی، با نصب ساده و اتصال به شبکه وایفای یا پروتکلهای کممصرف مانند Zigbee یا Z-Wave، در عرض چند ساعت میتوانند یک محیط را به فضایی هوشمند تبدیل کنند.
همچنین، با استفاده از پردازش ابری، سیستمهای نسل دوم قابلیت یادگیری و تطبیق با رفتار کاربران را دارند. دادههای جمعآوریشده از سنسورها به شکل مداوم در فضای ابری تحلیل میشوند و الگوهای مصرف، ترجیحات حرارتی یا حتی زمانهای خروج و ورود ساکنان شناسایی میگردند. بر این اساس، سیستم میتواند به صورت خودکار تصمیمگیری کند. این سطح از شخصیسازی در سیستمهای قدیمی با پردازندههای محلی به دلیل محدودیت منابع پردازشی غیرممکن بود.
نسل دوم هوشمندسازی انعطافپذیری و مقیاسپذیری بیشتری فراهم میکند و ایمنی و پایداری سیستم را نیز ارتقا داده است. در صورت خرابی یک قطعه یا قطع برق در یک بخش از ساختمان، سایر اجزا همچنان از طریق ابر فعال باقی میمانند و امکان کنترل از راه دور حفظ میشود. همچنین، بهروزرسانیهای نرمافزاری به صورت خودکار و رایگان انجام میشوند و کاربر همواره از آخرین امکانات ایمنی و رفاهی بهرهمند میشود. به این ترتیب، ساختمان هوشمند نسل دوم دیگر یک سیستم ثابت و بسته نیست، بلکه موجودی زنده، یادگیرنده و همیشه در حال بهبود است.
مراحل هوشمندسازی ساختمان در نسل دوم
در ابتدای فرایند هوشمندسازی ساختمان با نسل دوم این تکنولوژی، کارشناسان به برداشت اصولی واحد میپردازند، با برداشت پلان، ساختمان مدلسازی شده و تحلیلهای مختلف انرژی دریافتی و مصرفی، نور و شرایط آسایش محیطی به نگاه جامعی از ساختمان دست پیدا مینمایند. سپس با توجه به خواستهها و بودجه در نظر گرفته شده از طرف کارفرما و همچنین مصاحبه با کاربران به ارائه بهترین سناریو هوشمندسازی با توجه به نیازها و شرایط محیطی میپردازند.
مرحله بعدی از فرایند هوشمندسازی ساختمان با نسل دوم، تامین قطعات مورد نیاز است. این قطعات از بهترین و معروفترین شرکتهای جهانی فعال در حوزه اینترنت اشیا تهیه میگردد. این قطعات به وسیله کارشناسان آیتی و برنامهنویس و الکترونیک شرکت شخصیسازی شده و از طریق اتصالات بیسیم با یکدیگر هماهنگ میشوند.
تمام این مراحل در ساختمان اصلی شرکت انجام پذیرفته و در نهایت هوشمندسازی ساختمان وارد فاز نهایی میشود. در فاز نهایی این فرایند، کارشناسان ما در کمترین زمان، با توجه به خدمات درخواستی (سه ساعت تا سه روز) هوشمندسازی ساختمان شما را تکمیل مینمایند. یک نرمافزار مرکزی برای شما نصب میشود و آموزش کامل استفاده از این نرمافزار به شما ارائه خواهد شد.
پس از هوشمندسازی ساختمان، شما میتوانید با استفاده از این نرمافزار تمامی اجزای خانه خود را کنترل نمایید. ساختمان شما یک ساختمان پیشرفته است که از قفل در تا پنجرههای آن به خواست شما فعالیت میکنند.
مزایای نسل دوم هوشمندسازی ساختمان
هوشمندسازی ساختمان با نسل دوم بدون تخریب یا تغییر در هیچ یک از اجزای ساختمانی اتفاق میافتد. پس از انجام مراحل هوشمندسازی، ساختمان شما به صورت رایگان بیمه خواهد شد و خدمات پس از فروش و گارانتی شرکت را خواهید داشت. همچنین در صورت نیاز، دفترچه انرژی ساختمان نیز برای شما تهیه میشود. این دفترچه شامل مدلهای نرمافزاری میزان دریافت و مصرف انرژی ساختمان در فصول مختلف میباشد که با استفاده از آن میتوانید بهترین شکل استفاده از ساختمان را دریابید.
هوشمندسازی ساختمان با نسل دوم این تکنولوژی مزیتهای فراوانی دارد. یک خانه هوشمند یک نیاز برای انسان عضر حاضر است تا با استفاده از آن بتواند به مدیریت زمان و مصرف انرژی بپردازد و دغدغههای اولیه زندگی را به تکنولوژی بسپارد.
تمام سناریوهای هوشمندسازی اعم از نورپردازی هوشمند، سیستمهای تهویه هوشمند، امنیت و ایمنی هوشمند، آبیاری هوشمند، سیستمهای برق و انرژی هوشمند و لوازم خانگی هوشمند در زمره خدمات نسل دوم سیستمهای هوشمندسازی ساختمان است. همچنین قابلیت کنترل تمام اجزای هوشمند با دستیار صوتی نیز میتواند برای خانه هوشمند شما اضافه گردد.
این رویکرد بدون نیاز به تخریب، علاوه بر ساختمانهای جدید، برای مالکان خانههای قدیمی یا مستجرانی که امکان دخالت در ساختار فیزیکی ساختمان را ندارند هم انقلابی در دسترسی به فناوریهای رفاهی محسوب میشود. با نصب تجهیزاتی مانند پریزهای هوشمند، کلیدهای بیسیم، سنسورهای حرکتی و شیرهای کنترلی، هر فضایی در عرض چند ساعت میتواند به بخشی از یک اکوسیستم هوشمند تبدیل شود. این سهولت اجرا، همراه با پشتیبانی فنی مداوم و گارانتی بلندمدت، اعتماد کاربران را جلب کرده و هوشمندسازی را به یک استاندارد مدرن برای زندگی تبدیل کرده است.
دفترچه انرژی ساختمان نیز یکی از نوآوریهای کلیدی در این سیستم محسوب میشود. این گزارش هوشمند میزان مصرف برق، گاز و آب را به صورت فصلی و ساعتی نمایش میدهد و با تحلیل دادهها، الگوهای هدررفت انرژی را شناسایی کرده و پیشنهادات عملی برای بهینهسازی ارائه میدهد. برای مثال، ممکن است مشخص شود که در ساعات خاصی از روز، دستگاههایی به صورت پشتزمینه فعال هستند یا سیستم گرمایش در حین غیاب ساکنان در حال کار است. چنین بینشهایی به کاربر کمک میکند تا هزینههای خود را کاهش دهد و سهم خود را در کاهش مصرف منابع طبیعی و حفظ محیط زیست افزایش دهد.
نتیجهگیری
با بررسی جامع فرآیند هوشمندسازی ساختمان از مراحل اولیه طراحی تا اجرای نهایی و بهرهبرداری، مشخص میشود که خانههای و ساختمانهای هوشمند دیگر یک انتخاب تجملی نیستند، بلکه پاسخی ضروری به نیازهای امروزه در حوزههای رفاه، ایمنی، کارایی انرژی و پایداری هستند. از آسایش محیطی مبتنی بر کنترل هوشمند دما، رطوبت و جریان هوا گرفته تا سیستمهای ایمنی پیشگیرانه در برابر نشت گاز، آتشسوزی و نشت آب، فناوریهای نوین توانستهاند کیفیت زندگی را ارتقا دهند و جان و مال ساکنان را در برابر خطرات پنهان محافظت کنند.
ظهور نسل دوم هوشمندسازی ساختمان، با حذف وابستگی به کابلکشیهای پیچیده و پردازندههای مرکزی، دروازههای دسترسی به این فناوری را به طور چشمگیری گشوده است. امروزه، بدون نیاز به تخریب، تغییر در ساختار ساختمان یا هزینههای سنگین، هر خانهای میتواند در عرض چند ساعت به فضایی هوشمند تبدیل شود.
این انعطافپذیری، همراه با امکان کنترل از راه دور، یکپارچهسازی با دستیارهای صوتی و پردازش ابری، هوشمندسازی را به یک راهحل جامع و مقرونبهصرفه برای عموم جامعه تبدیل کرده است. علاوه بر آن، خدماتی مانند بیمه رایگان، گارانتی طولانیمدت و تهیه دفترچه انرژی، اعتماد کاربران را تقویت کرده و سرمایهگذاری بر روی این فناوری را هم از نظر اقتصادی و هم از نظر ایمنی، بسیار بهصرفه جلوه داده است.
در نهایت، هوشمندسازی ساختمان تنها به فناوری محدود نمیشود؛ بلکه نمادی از نگاهی جدید به زندگی است. در دنیایی که سرعت و پیچیدگی زندگی روزافزون است، سیستمهای هوشمند به ما این امکان را میدهند که دغدغههای روزمره را به فناوری بسپاریم و تمرکز خود را بر زندگی معنادار و تعاملات انسانی معطوف کنیم. ساختمان هوشمند فضایی برای سکونت و همراهی هوشمند، پاسخگو و مسئولیتپذیر است که در هر لحظه برای رفاه و ایمنی ما تلاش میکند.
