ما هي المكونات الرئيسية للمبنى الذكي؟

تحت العلامة التجارية، يتكون المبنى الذكي من خمس طبقات وظيفية. الأجهزة الميدانية تستشعر وتتصرف، تحت سيطرة أنظمة التشغيل الآلي للمبنى. الشبكات تحمل المعلومات. يربط التكامل نظامًا بآخر، ومن خلال نموذج البيانات، يعطي المعلومات معنى يمكن للبرنامج استخدامه. التطبيقات تحولها إلى قرارات. أما الطبقة الخامسة فهي التي تتركها الكتيبات: الأشخاص والعقود والعمليات التي تحافظ على استمرارية كل شيء بعد التسليم.

فكر فيها كوظائف يجب تسليمها. قد يغطي المنتج الواحد عدة طبقات، وقد تشمل الطبقة الواحدة عدة موردين. يصف الموجز الجيد ما يجب أن تحققه كل وظيفة ويترك للتصميم تحديد عدد المنتجات التي تحتاجها.

الأجهزة الميدانية وأجهزة التحكم

أجهزة الاستشعار والمشغّلات

تراقب المستشعرات ظروفًا مثل درجة الحرارة والرطوبة وثاني أكسيد الكربون والإشغال والطاقة وتدفق المياه وحالة المعدات. تغير المحركات شيئًا ما: الصمامات، والمخمدات، ومحركات الأقراص، والمرحلات، ومحركات الإضاءة.

يعتمد كل تطبيق أعلاه على هذه الطبقة، لذلك يجب أن تكون المواصفات دقيقة فيما يتعلق بنطاق القياس والدقة للاستخدام المقصود، وفترات المعايرة والاستبدال، ومواقع التركيب ومصدر الطاقة. بالنسبة للأجهزة اللاسلكية، يجب أيضًا تحديد عمر البطارية ومن سيستبدل البطاريات. يكون تطبيق التحليلات جيدًا بقدر جودة المستشعر الذي يغذيه، وينتج مستشعر الغرفة الذي تم وضعه بشكل سيء بيانات تبدو واثقة لكنها مضللة.

أجهزة التحكم والأتمتة

تطبق وحدات التحكم تسلسلات التحكم: فهي تقرأ المدخلات وتطبق المنطق وتخرج المخرجات. في معظم المباني التجارية، يعني هذا نظام إدارة المبنى (BMS)، والذي يُطلق عليه أحيانًا نظام التشغيل الآلي للمبنى (BAS)، إلى جانب وحدات التحكم المخصصة للإضاءة والمصاعد والوصول والحرائق والمعدات التخصصية.

القرارات الحاسمة هنا هي الوظائف التي يجب تشغيلها محليًا في وحدة التحكم ومواصلة العمل في حالة فشل الشبكة أو الخادم، وأي التسلسلات مطلوبة، ومن يملك منطق التحكم بعد التسليم. تحتفظ أنظمة سلامة الحياة بضوابطها المعتمدة، ويجب أن تكون واجهاتها مع الأنظمة الأخرى محدودة ومصممة بشكل متعمد.

الشبكات والاتصال

تحمل الشبكة المعلومات بين الأجهزة ووحدات التحكم والخوادم والخدمات الخارجية. وقد يجمع بين الكابلات الهيكلية والطاقة عبر الإيثرنت والحافلات الميدانية التسلسلية وشبكة Wi-Fi واللاسلكية منخفضة الطاقة مثل LoRaWAN.

ليست كل حركة المرور متساوية. إن العداد الذي يرسل قراءة كل 15 دقيقة والأمر إلى مخمد الدخان لهما متطلبات مختلفة تمامًا، ولهذا السبب يجب أن يبدأ التصميم من جدول زمني لنقطة النهاية وأنظمة مقسمة وفقًا للمخاطر والملكية. تحتاج المحولات المهمة إلى المرونة والطاقة الاحتياطية، ويجب تعيين شخص ما كمسؤول عن الشبكة.

التكامل ونموذج البيانات

تكامل

يقوم التكامل بنقل البيانات، والأوامر، حيثما يسمح بذلك، بين الأنظمة، باستخدام بروتوكولات مثل BACnet أو Modbus أو KNX أو MQTT أو واجهات برمجة التطبيقات (API) الخاصة بالمورّد، مع بوابات تترجم فيما بينها.

"البروتوكول المفتوح" الموجود في ورقة البيانات ليس أحد مواصفات الواجهة. ما يحتاجه المالك هو جدول واجهة يسرد كل اتصال، والبيانات والأوامر التي يحملها، والبروتوكول والإصدار، والأداء المتوقع، والسلوك عند الفشل والمورد المسؤول في كل نهاية.

نموذج البيانات

هذا هو الجزء الذي غالبا ما يكون مفقودا. تصبح قيمة مثل "21.4" مفيدة فقط عندما يعرف النظام أنها درجة حرارة هواء المنطقة بالدرجات المئوية، مقاسة في الغرفة 3.12، والتي تخدمها وحدة ملف مروحة معينة، في وقت معين. يسجل النموذج الدلالي تلك العلاقات في نموذج يمكن للبرنامج الاستعلام عنه.

يعد Brick، وهو مخطط مفتوح يمثل المعدات والنقاط والمساحات كرسم بياني للكيانات المرتبطة، إحدى الطرق للقيام بذلك. يتخذ مشروع Haystack نهجًا قائمًا على العلامات، ويعالج معيار ASHRAE 223P المقترح نفس المشكلة. اختيار المخطط هو الجزء السهل. يكمن الجهد في تعيين كل نقطة مثبتة بدقة والحفاظ على النموذج محدثًا مع تغير المعدات، لذلك يجب أن ينص العقد على اصطلاح التسمية والمخطط والإصدار إذا كان ذلك مطلوبًا، ومن يبني النموذج، وكيف يتم التحقق من صحته ومن يقوم بتحديثه بعد التعديلات.

التطبيقات

التطبيقات هي المكان الذي يتم فيه استخدام البيانات: لوحات معلومات الطاقة، واكتشاف الأخطاء وتشخيصها، وإدارة الصيانة، وحجز الغرف، وتطبيقات المستأجر، وتقارير المحفظة.

ويجب على كل واحدة منها أن تبرر نفسها بعبارات واضحة: من يستخدمها، وما هو القرار الذي تدعمه، وما الإجراء الذي يتبعه، وكيف يتم التحقق من النجاح. التصور الذي لا يراجعه أحد ليس تحسنا؛ إنها تكلفة ترخيص وصيانة متكررة.

العمليات والدعم والحوكمة

تنجرف الأجهزة، وتنفد البطاريات، وتحتاج البرامج إلى التحديث، وتنتهي العقود. كل من تلك الحقائق تحتاج إلى مالك. يجب أن تحدد ترتيبات الدعم أهداف الاستجابة والاستعادة، وتعيين مسؤولية التحديثات والنسخ الاحتياطي والاسترداد، والتحكم في المستخدمين والموردين الذين يمكنهم الوصول، وتدريب الأدوار المحددة وضمان استمرار الوصول إلى البيانات في حالة استبدال المورد.

كيف تعتمد الطبقات على بعضها البعض

تشكل الطبقات سلسلة، والضعف في أي مكان يحد من كل شيء فوقها. يظهر تنبيه واحد عدد الروابط المتضمنة.

حيث تسوء الأمور عادةً

كل عنصر لديه نقطة ضعف مميزة، ولكل منها ضمانة يمكن للمالك كتابتها في العقد.

تحديد الخدمة بأكملها

من السهل ذكر الانضباط الذي يربط هذا معًا. لكل حالة استخدام، تتبع السلسلة من المستشعر إلى الإجراء وقم بتسمية مالك كل رابط. اختبر السلسلة بأكملها قبل القبول، بما في ذلك ما يحدث عند فشل الارتباط. عندها فقط حدد المنتجات التي تغطي الطبقات.