Quali sono i componenti principali di un edificio intelligente?

Sotto il marchio, un edificio intelligente ha cinque livelli funzionali. I dispositivi di campo rilevano e agiscono, sotto il controllo dei sistemi di automazione dell'edificio. Le reti trasportano le informazioni. L'integrazione collega un sistema a un altro e, attraverso un modello di dati, fornisce alle informazioni un significato che il software può utilizzare. Le applicazioni lo trasformano in decisioni. Il quinto livello è quello tralasciato dalle brochure: le persone, i contratti e i processi che mantengono tutto funzionante dopo la consegna.

Pensateli come funzioni da svolgere. Un singolo prodotto può coprire diversi strati e uno strato può coinvolgere diversi fornitori. Un buon brief descrive ciò che ciascuna funzione deve raggiungere e lascia che sia il design a decidere quanti prodotti impiegare.

Dispositivi di campo e controllori

Sensori e attuatori

I sensori osservano condizioni quali temperatura, umidità, anidride carbonica, occupazione, energia, flusso d'acqua e stato delle apparecchiature. Gli attuatori cambiano qualcosa: valvole, serrande, azionamenti, relè e driver di illuminazione.

Ogni applicazione di cui sopra dipende da questo livello, quindi le specifiche devono essere precise riguardo all'intervallo di misurazione e alla precisione per l'uso previsto, gli intervalli di calibrazione e sostituzione, le posizioni di montaggio e la fonte di alimentazione. Per i dispositivi wireless bisogna stabilire anche la durata delle batterie e chi le sostituisce. Un'applicazione di analisi è valida tanto quanto il sensore che la alimenta, e un sensore di locale mal posizionato produce dati sicuri ma fuorvianti.

Controllori e automazione

I controller applicano sequenze di controllo: leggono gli input, applicano la logica e guidano le uscite. Nella maggior parte degli edifici commerciali ciò significa il sistema di gestione dell'edificio (BMS), a volte chiamato sistema di automazione degli edifici (BAS), insieme a controller dedicati per illuminazione, ascensori, accesso, antincendio e impianti specializzati.

Le decisioni critiche qui riguardano quali funzioni devono essere eseguite localmente in un controller e continuare a funzionare anche in caso di guasto della rete o di un server, quali sequenze sono richieste e chi possiede la logica di controllo dopo il passaggio di consegne. I sistemi di sicurezza della vita mantengono i propri controlli certificati e le loro interfacce con altri sistemi dovrebbero essere limitate e progettate deliberatamente.

Reti e connettività

La rete trasporta informazioni tra dispositivi, controller, server e servizi esterni. Può combinare cablaggio strutturato, Power over Ethernet, bus di campo seriali, Wi-Fi e wireless a basso consumo come LoRaWAN.

Non tutto il traffico è uguale. Un contatore che invia una lettura ogni 15 minuti e un comando a una serranda tagliafumo hanno requisiti molto diversi, motivo per cui la progettazione dovrebbe partire da una elenco degli endpoint e segmentare i sistemi in base al rischio e alla proprietà. Gli switch critici necessitano di resilienza e potenza di backup e qualcuno deve essere nominato amministratore della rete.

Integrazione e modello dei dati

Integrazione

L'integrazione sposta i dati e, ove autorizzato, i comandi tra sistemi, utilizzando protocolli come BACnet, Modbus, KNX, MQTT o API del fornitore, con gateway che effettuano la traduzione tra di loro.

Il "protocollo aperto" in una scheda tecnica non è una specifica dell'interfaccia. Ciò di cui il proprietario ha bisogno è una pianificazione dell'interfaccia che elenchi ciascuna connessione, i dati e i comandi che trasporta, il protocollo e la versione, le prestazioni previste, il comportamento in caso di guasto e il fornitore responsabile a ciascuna estremità.

Il modello dei dati

Questa è la parte che spesso manca. Un valore come “21.4” diventa utile solo quando il sistema sa che si tratta di una temperatura dell'aria di zona in gradi Celsius, misurata nell'ambiente 3.12, servita da un particolare ventilconvettore, in un particolare orario. Un modello semantico registra tali relazioni in una forma che il software può interrogare.

Brick, uno schema aperto che rappresenta attrezzature, punti e spazi come un grafo di entità collegate, è un modo per farlo. Project Haystack adotta un approccio basato sui tag e il Standard 223P proposto da ASHRAE affronta lo stesso problema. Scegliere uno schema è la parte facile. Lo sforzo sta nel mappare accuratamente ogni punto installato e mantenere il modello aggiornato man mano che le apparecchiature cambiano, quindi il contratto dovrebbe indicare la convenzione di denominazione, lo schema e la versione se richiesta, chi costruisce il modello, come viene convalidato e chi lo aggiorna dopo le modifiche.

Applicazioni

I dati vengono utilizzati nelle applicazioni: dashboard energetici, rilevamento e diagnostica dei guasti, gestione della manutenzione, prenotazione delle sale, app per gli inquilini e reporting del portafoglio.

Ognuno dovrebbe giustificarsi in termini chiari: chi lo usa, quale decisione supporta, quale azione segue e come viene controllato il successo. Una visualizzazione che nessuno esamina non è un miglioramento; si tratta di una licenza ricorrente e di un costo di manutenzione.

Operazioni, supporto e governance

I dispositivi subiscono deriva, le batterie si scaricano, i software necessitano di aggiornamenti e i contratti scadono. Ognuna di quelle realtà ha bisogno di un proprietario. Gli accordi di supporto dovrebbero stabilire obiettivi di risposta e ripristino, assegnare la responsabilità di aggiornamenti, backup e ripristino, controllare quali utenti e fornitori hanno accesso, formare ruoli specifici e garantire che l’accesso ai dati continui se un fornitore viene sostituito.

Come gli strati dipendono l'uno dall'altro

Gli strati formano una catena e un punto debole ovunque limita tutto ciò che sta sopra di esso. Un unico avviso mostra quanti collegamenti sono coinvolti.

Dove di solito le cose vanno male

Ogni elemento ha una debolezza caratteristica e ognuno ha una salvaguardia che il proprietario può scrivere nel contratto.

Specificando l'intero servizio

La disciplina che lega tutto questo è semplice da affermare. Per ogni caso d'uso, traccia la catena dal sensore all'azione e nomina il proprietario di ogni collegamento. Testare l'intera catena prima dell'accettazione, compreso cosa succede quando un collegamento fallisce. Solo allora decidi quali prodotti coprono quali strati.