من مفهوم المدينة الذكية, ليس من الصعب أن نجد أن المرافق الكهربائية الذكية والمباني الذكية تلعب دورًا مهمًا في حياة الإنسان. مع التطور المستمر للبيانات الضخمة, حوسبة سحابية, و تقنيات إنترنت الأشياء, لقد أتاح تطوير "المباني الذكية" فرصة ممتازة. اليوم, المباني الذكية تحقق الذكاء والرقمنة. علاقتها ب المدن الذكية أصبح لا ينفصلان أكثر فأكثر.
1. ما هو المبنى الذكي?
يجب ألا تهدف حلول التصميم المعماري الحديث إلى حماية البيئة فحسب. بالإضافة إلى توفير المأوى والدفء, يتضمن تصميم المبنى الجديد تقنية رقمية توفر مجموعة واسعة من الوظائف التي يمكن أن تساعد شاغلي المبنى على تحسين جودة المبنى بيئة المعيشة الداخلية. تفيد تقنية البناء الذكي هذه التكاليف الإجمالية وتعزز استخدام الطاقة.
ومع معدل نمو متوقع قدره 23% بواسطة 2024, إن صعود تكنولوجيا البناء الذكي واضح. التحكم عن بعد وقدرات الطاقة المنخفضة من خلال أجهزة إنترنت الأشياء حاسمة في تطورها. فضلاً عن ذلك, يجب تركيب أجهزة استشعار إنترنت الأشياء في المباني الجديدة القائمة.
يمكن لتقنيات البناء الذكية توفير البيانات ذات الصلة للمحللين الذين يمكنهم استخدام هذه البيانات لتحسين أداء المبنى. ويمكن أيضًا نقل هذه البيانات إلى الأجهزة, إثارة الاستجابات التلقائية من أنظمة الأمان وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. فضلاً عن ذلك, تركيب أجهزة استشعار إنترنت الأشياء يمكنه مراقبة المبنى تلقائيًا, بحيث يمكن الاستفادة من العمالة البشرية, وسيرسل المستشعر إنذارًا في الوقت المناسب عندما يتم غزو المبنى بواسطة أشياء أو أشخاص مجهولين.
المباني الذكية لا تسهل حياة الإنسان فحسب، بل تقلل أيضًا بشكل كبير من تكاليف العمالة وإهدار الموارد, مما يفضي إلى خلق ظروف معيشية أكثر استدامة. يمكن لأجهزة إنترنت الأشياء مراقبة إشغال الغرف في المبنى وضبط أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) وإخراج الطاقة في وجود الأشخاص, تحقيق الاستخدام الرشيد للموارد وتعزيز التنمية المستدامة للمدن الذكية.
2. ما هو نظام البناء الذكي?
يعمل نظام إدارة المباني الذكي على تحسين مزيج هياكل البناء, أنظمة, خدمات, والإدارة وفقا للحالة الفعلية واحتياجات المستخدم. التركيز على مفهوم المباني الذكية, فهو يوفر للمستخدمين تخصيصًا فعالاً, بيئة بناء مريحة. إنها تطبق مفهوم الحياة الخضراء ذات التقنية العالية والرعاية الطبية الذكية وتجعل من المباني الذكية المفتاح لتحسين القدرة الاستيعابية للمدينة وفتح الباب للمستقبل..
تعتمد على تقنية BIM, فقد دمجت الحوسبة السحابية, البيانات الكبيرة, الإنترنت عبر الهاتف النقال, إنترنت الأشياء إنترنت الأشياء, منظمة العفو الدولية, FM, والتطبيقات التقنية الأخرى, وطوّرت منصة ذكية لإدارة تشغيل وصيانة المباني تعتمد على BIM وIoT لتطبيقات البناء الذكية.
3. ما هي تقنية إنترنت الأشياء للمباني الذكية؟?
وتشمل التطورات وراء تطوير المباني الذكية:
01. نظام مترابط
يمكن لأجهزة استشعار إنترنت الأشياء في المباني الذكية التواصل مع بعضها البعض. يمكن تمرير البيانات التي اكتشفتها أجهزة الاستشعار من خلال النظام المترابط, ثم يتم إرسالها إلى موقع مركزي للتحليل.
02. أجهزة الاستشعار
في سيناريو إنترنت الأشياء, أجهزة الاستشعار موجودة في كل مكان وهي أجزاء مهمة من إنترنت الأشياء. أجهزة الاستشعار هي منتجات تكنولوجية تستخدم لاكتشاف التغيرات البيئية والاستجابة لها. عندما يتصل الإنترنت بجهاز استشعار تقليدي, يمكن مشاركة البيانات التي اكتشفها المستشعر مع الإنترنت وأنظمة الإدارة. أجهزة استشعار إنترنت الأشياء مثل أجهزة استشعار الضغط, أجهزة استشعار الرطوبة, مجسات درجة الحرارة, وما إلى ذلك وهلم جرا. يمكن لجهاز الاستشعار أيضًا اكتشاف العديد من العوامل البيئية الخطيرة في المبنى, مثل ثاني أكسيد الكربون, إلخ.
03. حلول الأتمتة
يمكن لبرامج الأتمتة نقل البيانات التشغيلية من أجهزة الاستشعار, ومن ثم نقل البيانات إلى قرارات تلقائية, على سبيل المثال, يمكن أن يبرر الهدر غير المعقول في عمليات الإنتاج. تستخدم الأتمتة على نطاق واسع في المؤسسات والمصانع لتبسيط العمليات, مثل تقليل استهلاك الطاقة عن طريق تحويل المصادر التقليدية إلى مصادر الطاقة المتجددة.
04. البيانات الكبيرة
يمكن ترجمة البيانات الضخمة في الوقت الفعلي التي تكتشفها أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار إلى قرارات في الوقت المناسب من قبل المحللين, وبالتالي تقليل النفايات والتكلفة. يمكن لبرامج التعلم الآلي الاستفادة بشكل أكبر من هذه البيانات للصيانة التنبؤية.
4. ما هي أمثلة تطبيقات البناء الذكي?
01. التطبيق في المنزل الذكي
استنادًا إلى أنظمة الأمان والهواتف الذكية, ال المنزل الذكي هو نظام تطبيق منزلي لتحسين راحة الحياة, الذي يدرك أتمتة وذكاء الحياة المنزلية.
الهواتف الذكية, كمحطات إعلامية لا يمكن فصلها تقريبًا عن الناس, تلعب دورا هاما في حياة الناس. من خلال الهواتف المحمولة, يمكن تنظيم الأجهزة المنزلية لتقليل استهلاك الطاقة والمشاكل غير الضرورية. في نفس الوقت, يمكنه تلقي معلومات مباشرة حول التغييرات في بيئة المعيشة المنزلية لتحسين الوقاية والسيطرة.
02. التطبيق في الحفاظ على الطاقة
إن تطوير المباني الحديثة بطبيعة الحال لا يمكن أن يفتقر إلى الوعي باللون الأخضر, الحماية البيئية والبيئية, وفي نفس الوقت, من الضروري تعزيز تطوير الأشكال الموفرة للطاقة. في المباني الذكية, يمكن تركيب أجهزة استشعار لاسلكية للكشف عن استخدام الطاقة الداخلية المختلفة في الوقت الفعلي. إن ضبط استخدام الطاقة وفقًا لتغير القيمة يمكن أن يضمن تقليل استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة استخدام الموارد.
على سبيل المثال, يمكن تركيب الإضاءة التي يتم التحكم فيها بالضوء في الغرف والسلالم. وهذا أيضًا تطبيق لأجهزة الاستشعار. يمكن تشغيل وإطفاء الأضواء وفقًا لتغيرات الطقس في الصباح والمساء, والتي يمكن أن تسهل حياة الناس وتقلل من استهلاك الطاقة.
03. التطبيق في أنظمة السلامة العامة
يتضمن نظام السلامة العامة ثلاثة أجزاء مهمة: إنذار حريق, الوقاية من تكنولوجيا السلامة, ونظام ربط الطوارئ. خلال تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء, تم رفع مستوى تطبيق النظام إلى مستوى جديد.
من حيث المراقبة والإدارة, يتم استخدام تقنيتي شبكة استشعار صريف الألياف وشبكة الاستشعار اللاسلكية بشكل أساسي. أولاً, يمكن تطبيق المستشعر السابق على مواد البناء الهندسي. يتمتع بقدرة استشعار قوية ويمكنه اكتشاف المعلمات والخصائص الدقيقة.
في المباني الذكية, نظام الطاقة في حالة عمل قوية نسبيًا, ويمكن تركيب أجهزة استشعار شبكية من الألياف في المواضع الرئيسية لنظام الطاقة. تهدف المراقبة في الوقت الحقيقي لنظام الطاقة من خلال أجهزة الاستشعار إلى تجنب حرق الخط والتأثير على مصدر الطاقة العادي. يمكن أيضًا استخدام المستشعر للكشف عن الهياكل الهندسية, تحليل مشاكل الجودة الداخلية لنظام الطاقة, وتحسين احتياطات السلامة للمباني.
5. حلول البناء الذكية
01. بناء نموذج BIM لكامل قطعة المبنى
إن جوهر إنشاء نموذج BIM والحفاظ عليه هو تلخيص جميع المعلومات الهندسية الإنشائية لكل فريق مشروع من خلال منصة BIM, القضاء على جزيرة المعلومات في المشروع, والسماح للمديرين بفهم الوضع الأساسي للمشروع بأكمله في الوقت الحقيقي.
يمكن لتطبيق BIM تحسين الكيان الهندسي. في مرحلة البناء, يمكن لموظفي البناء استخدام نموذج BIM للتجول وتحسين السهو في النموذج. يتم استخدام وظائف فحص الاصطدام وتصحيح الأخطاء المدمجة في نظام BIM لاكتشاف أخطاء التصميم وتجنب الحوادث الهندسية إلى أقصى حد.
يقوم نظام BIM بإنشاء منصة معلوماتية تعتمد على نموذج معلومات BIM وتعمل جميع الأطراف المشاركة في مرحلة البناء من خلال منصة المعلومات. تنسيق البيانات الخاص بمنصة المعلومات موحد ويتمتع بتوافقية عالية لجميع الأطراف للحصول على نفس المعلومات, وبالتالي تقليل عدم تناسق المعلومات.
يمكن لتقنية BIM استخدام تقنية محاكاة البناء الخاصة بها لمحاكاة كل مشروع في مرحلة البناء واستخدام نتائج المحاكاة لتحسين عملية البناء. تتم محاكاة عملية البناء من خلال تغيير العوامل البيئية الخارجية, ومن المتوقع تأثير البيئة الخارجية على البناء, وذلك لمنع هذه المواقف المحتملة مقدما
عندما تكون هناك أخطاء تحدث, يمكن لنموذج BIM إنشاء الروابط والاستجابة للإنذار في الوقت المناسب.
أيضًا, يمكن تحقيق وصف شامل للموارد في المنطقة, مثل العدد الحالي من المركبات, عدد الموظفين, إلخ.
02. نظام تكييف الهواء للمبنى الذكي
● يمكّنك فحص التجوال داخل غرفة مكيف الهواء من معرفة تخطيط المساحة الداخلية للغرفة وحالة التشغيل في الوقت الفعلي للأجهزة المقابلة;
● عرض في الوقت الحقيقي للكاميرا في غرفة الكمبيوتر; زيادة وترتيب جميع أنواع أجهزة الاستشعار; إنذار في الوقت الحقيقي من المواقف غير الطبيعية;
● يتم إنشاء نموذج سجل الفحص تلقائيًا, ويتم إرسال معلومات التفتيش عن طريق البريد الإلكتروني تلقائيا;
● يتم عرض حالة التشغيل في الوقت الحقيقي وحالة التشغيل التاريخية;
●تحليل مقارن شامل لإحصائيات استهلاك الطاقة وتشغيل تكييف الهواء.
03. نظام إمدادات المياه والصرف الصحي للمبنى الذكي
● التحقق من التوزيع المكاني للمعدات وتوجيه خطوط الأنابيب بناءً على نموذج BIM;
● تحقيق التشغيل التلقائي لتوفير الطاقة للنظام الكهروميكانيكي;
● المراقبة المركزية لجميع أعطال مضخة المياه ومعلومات إنذار تجمع المياه غير الطبيعية;
●عرض حالة تشغيل المعدات الهامة, الجدول الزمني للتشغيل, وظروف التشغيل التلقائية;
● سيتم تلخيص جميع أنواع إحصائيات بيانات مراقبة العمليات.
04. نظام التحكم في مجموعة آلة التبريد للمبنى الذكي
● التحقق من التوزيع المكاني لمعدات التحكم في العمل الجماعي للتبريد وتوجيه خطوط الأنابيب بناءً على نموذج BIM,
● مراقبة مركزية لمعلومات الإنذار غير الطبيعية لجميع معدات التحكم في مجموعة المبردات;
●عرض حالة تشغيل المعدات الهامة, الجدول الزمني للتشغيل, وظروف التشغيل التلقائية;
● التجوال المشهد الحقيقي, فهم شامل لتخطيط مساحة غرفة التحكم لمجموعة آلات التبريد;
● يتم تلخيص جميع أنواع إحصائيات بيانات مراقبة التشغيل ودمجها مع استهلاك الطاقة والبيانات ذات الصلة لتحليل العمل الجماعي في مجال التبريد وتوفير الطاقة.
6. مميزات البناء الذكي
01. زيادة الإنتاجية
توفر الأنظمة الذكية جودة هواء داخلي أكثر نظافة وأمانًا, تمكين العمال من الحصول على بيئة أكثر راحة, والمساعدة على زيادة إنتاجية العمال وإبداعهم.
02. توفير الطاقة
يمكن لأجهزة الاستشعار الذكية مراقبة وتنظيم الطاقة في المباني بناءً على استخدام الشاغلين ويمكنها اكتشاف المنتجات الإلكترونية كثيفة الاستهلاك للطاقة, مما يساعد على الحفاظ على استخدام الطاقة
تحليل أكثر دقة للبيانات
يمكن لأجهزة الاستشعار الذكية تحليل بيانات استهلاك الطاقة بدقة ويمكنها نقل البيانات إلى المحللين في الوقت المناسب للتخطيط لاستخدام الموارد. هذه البيانات مفيدة جدًا لخطة الإنتاج.
03. فعاله من حيث التكلفه
مبنى ذكي وتتميز المعدات بالذكاء والأتمتة, والتي يمكنها مراقبة استخدام الطاقة بشكل مستمر ومساعدة الشركات على تجنب تكاليف التشغيل المرتفعة. يمكن لأجهزة الاستشعار أيضًا مراقبة حالة المعدات وأدائها, كما يمكن أن يؤدي استخدام الكشف عن المعدات إلى استنتاج المعدات التي تحتاج إلى صيانة. يمكن لهذه المراقبة إطالة عمر المعدات وتقليل تكاليف الصيانة.
04. زيادة الأمن
حلت الكاميرات الذكية محل الكاميرات التقليدية في السنوات الأخيرة. من ناحية الأمن العام, تتكامل الكاميرات مع عناصر ذكية مختلفة حسب الاحتياجات. يمكن للكاميرا الذكية الموجودة في المبنى مراقبة دخول وخروج كل شخص, والتي يمكن أن تمنع الناس من التطفل بشكل غير قانوني على المبنى. في نفس الوقت, يمكن لأجهزة الاستشعار أيضًا اكتشاف المستويات غير الآمنة من المواد الكيميائية.
7. أمن المباني الذكية
يتضمن نظام السلامة العامة ثلاثة أجزاء مهمة: إنذار حريق, تكنولوجيا السلامة وقاية, ونظام ربط الطوارئ. من خلال تطبيق تكنولوجيا إنترنت الأشياء, تمت ترقية مستوى تطبيق النظام إلى مستوى جديد.
في المباني الذكية, نظام الطاقة في حالة عمل قوية نسبيًا, ويمكن تركيب أجهزة استشعار شبكية من الألياف في المواضع الرئيسية لنظام الطاقة. تهدف المراقبة في الوقت الحقيقي لنظام الطاقة من خلال أجهزة الاستشعار إلى تجنب حرق الخط والتأثير على مصدر الطاقة العادي. يمكن أيضًا استخدام المستشعر للكشف عن الهياكل الهندسية, تحليل مشاكل الجودة الداخلية لنظام الطاقة, وتحسين احتياطات السلامة للمباني.
8. الاتجاهات المستقبلية لعمارة المباني الذكية
المباني الذكية لديها مجموعة واسعة من آفاق التطبيق. جنبا إلى جنب مع مفهوم تصميم المباني الذكية وتطويرها في بلدي وخارجها, يتم بحث وتوقع اتجاه التطوير المستقبلي للمباني الذكية. اتجاهات التنمية المحددة هي كما يلي:
أولاً, سوف تخترق المباني الذكية صناعة تكنولوجيا المعلومات عبر الإنترنت تدريجياً في اتجاه التطوير المستقبلي. في عملية تصميم البناء, إلكترونيات, تكنولوجيا المعلومات, ذكاء, وينبغي تطبيق المواد الصناعية الجديدة بشكل مستمر في تصميم المباني الذكية.
ثانيًا, هناك كائنات إدارية مختلفة مثل المعدات, أنظمة, والعاملين في المباني الذكية, وهناك حاجة إلى تكنولوجيا إنترنت الأشياء لتحقيق التوصيل البيني والمشاركة عن بعد للمعدات ومعلومات النظام.
ثالث, يجب استخدام تكنولوجيا التحكم الذكي على نطاق واسع في المباني الذكية لحل مشاكل التحكم في الأنظمة المعقدة; من خلال الذكاء الاصطناعي والأنظمة المتخصصة, سلوك الناس, يتم إدراك ومحاكاة استراتيجيات التفكير والسلوك للحصول على تحكم دقيق في أشياء البناء.
الرابع, يجب أن تتمتع المباني الذكية بالقدرة على مشاركة موارد المعلومات العامة للمدينة, تقليل بناء النظام داخل المبنى, وتحقيق هدف التنمية المستدامة.
