اینترنت اشیاء(Internet of Things or IOT) و مدیریت نگهداری تاسیسات ساختمان (۱)

 

نوشته : Prabhu Ramachandran و Maarten Boks

ترجمه : حسین منفرداصل ، مدیر دپارتمان انرژی شرکت طراحان پایا زیست سپید(SEPID)

 

مهندسین تاسیسات ساختمان چگونه باید از IOT برای ایجاد ارزش افزوده در ساختمان استفاده کنند؟

          اینترنت اشیا یا Internet of Things ، به معنی اتصال هر شی ، دستگاه یا سیستمی به اینترنت و تبادل داده ها بدون دخالت انسان است. این یکی از سریعترین فناوریهای در حال رشد در جهان است که کم کم در اطراف ما در تجهیزات ، لوازم و سیستمها پدیدار می شود و بالطبع در صنعت تاسیسات ساختمان نیز راه خود را پیدا می کند.

           وقتی افراد ، اصطلاح اینترنت اشیاء (IoT)را می شنوند ، به خصوص آنهایی که با سیستمهای تاسیساتی ساختمان سر و کار داشته باشد ، غالباً یک جادوگر مدرن را تصور می کنند که ماهرانه می تواند با اتوماسیون فرایندها ، اتصال نقاط کنترلی به هم و خواندن وردی همه دستگاهها و تجهیزات را مسخ خود کرده و کنترل نماید . واقعیت این است که این تصورات با اصل ماجرا چندان تفاوتی ندارد.

           ما مهندسین تاسیسات مجبوریم با توجه به تکامل هر روزه IoT ، از قدرت آن به بهترین نحو استفاده کنیم. با انفجار صنعت اتوماسیون، سنسورها و سیستمهای مدیریت ساختمان (BMS) به عنوان یکی از اجزا ساختمان، مهندسین طراح و پیمانکاران تاسیسات ساختمان ناچار هستند به تدریج با مواردی غیر از نقشه های مکانیکی و برقی نیز آشنا شده و آنها را طراحی و نصب نمایند.

اینترنت اشیاء ، ضرورت یا انتخاب ؟          

در ساختمانهای لوکس امروز ،از سیستمهای مدیریت ساختمان (BMS) استفاده می شود اگرچه اغلب این سیستمها ، بیشتر از آنکه سیستم مدیریت ساختمان باشند ، سیستمهای اتوماتیک کنترل تجهیزات داخل واحدهای ساختمان مانند روشنایی ، پرده ها یا فن کویلها هستد و نمی توان آنها را به عنوان سامانه ای که تمامی بخشهای ساختمان را مدیریت می کنند نامید .          

در حالیکه اغلب این سیستمها به صورت سیمی و آنالوگ کار می کنند دنیای جدید اینترنت اشیا به کمک ابزارهای جدید مانند کنترلرهای قدرتمند ، کنتورهای هوشمند و حسگرهای بی سیم ، تجهیزات را بهتر و سریعتر به شبکه های ثبت و تحلیل داده ها متصل می کنند. این امر کار را برای متخصصین تاسیسات پیچیده تر کرده است زیرا آنها با تعداد زیادی داده مربوط به دستگاههای متعدد روبرو هستند و برای بهبود عملکرد دستگاهها و سیستمها باید بتوانند با استفاده از حجم بزرگی از داده ها ، برنامه های تحلیلی طراحی کنند .          

درحالیکه روند رشد اینترنت اشیا به طور پیوسته ادامه دارد و به تدریج اینترنت اشیاء جای خود را به عنوان یک سیستم هوشمند کنترل و مدیریت تاسیسات ساختمان باز می کند، خود تجهیزات و سیستمهای تاسیساتی نیز در حال تحول هستند ، که این می تواند سرآغاز دوره ” فراتر از اینترنت اشیاء “ باشد . به عنوان مثال نسلهای جدید لامپ های روشنایی خود به سنسورهای شمارش افراد نیز مجهز خواهند شد یا دقت و کارایی دوربین ها دو برابر شده و اکنون می توانند تراکم جمعیت و همچنین جهت و سرعت حرکت افراد را نیز حس کنند. سیستم عامل های مدرن ، سبک ، بی سیم و حسگرها تبدیل به تجهیزاتی عادی در ساختمانها می شوند. یکی از عوامل اصلی این پیشرفت و تکامل در تجهیزات در کشورهای توسعه یافته ، فشار بازار برای افزایش کارایی در استفاده از فضاهای داخل ساختمان است . خریداران به دنبال راحتی بیشتر و دوری از دغدغه های عملکرد ساختمان و استفاده بهینه از فضای داخلی هستند و علاقه ندارند سیستمهای هوشمند ساختمان و تجهیزات IoT برای راحتی آنها ، بخش بزرگی از فضای مفید ساختمان را اشغال نمایند. آنها تمایل ندارند خود را درگیر تجهیزات و سیستمهای پیچیده ساختمان نمایند.          

در جایی که متخصصین سنتی تاسیسات ساختمان ، به دنبال مقابله با دنیای جدید IoT هستند ، مهندسان پیشرو در حال حاضر به دنبال چیزی فراتر از IoT هستند و در جستجوی روشهایی برای متمایز کردن خود در عین افزودن ارزش به سبد مشتری هستند. اما آنها نیز درک می کنند که در آینده نزدیک ، سیستم های مدرن قطعاً نیاز به همزیستی با راه حل های سنتی دارند و در حال برنامه ریزی برای چگونگی ادغام این روشها در پیشنهادهای سنتی خود به صاحبان ساختمان هستند و گزینه های منحصر به فردی را به پیشنهادهای قبلی خود اضافه می كنند.          

در نهایت هدف این است که با پیشنهاد آخرین و بهترین مزایای IoT به مشتریان ، در مرحله طراحی مفهومی، ساخت یا حتی در نوسازی ساختمانهای موجود ، ارزش افزوده بیشتری را به مشتریان خود تحویل دهیم. 

جادوی IoT چیست ؟          

دنیای IoT امروزی در ساختمان ها می تواند شامل یک سیستم روشنایی هوشمند ، دوربین های هوشمند، تعداد زیادی سنسور سیمی یا بی سیم ، کنتور ، اتوماسیون و سایر دستگاه های IoT باشد. این، برای صاحبان ساختمان و مهندسین تاسیسات چه معنایی در پی خواهد داشت ؟ پاسخ این است که داده ها، حسگرها، و سیستم عاملهای پرشماری لازم است مدیریت شوند. به عنوان مثال ، یک سیستم BMS دارای یک پلت فرم روشنایی مدرن است که به آن متصل است و می تواند تعداد افراد یک اتاق را حس کند. اما بعد؟ این داده ها به ما چه می گوید؟ و چگونه می توانیم آن داده ها را به اطلاعاتی تبدیل کنیم که ضمن بهبود کارایی ساختمان و سیستمهایش، یک تجربه لذت بخش را برای ساکنین ایجاد کند؟          

در حالی که متخصصان تاسیسات وقتی از سیستم های روشنایی مبتنی بر سنسور یا دستگاه های IoT استفاده می کنند، مورد توجه مشتری ها قرار می گیرند ، ارائه ارزش واقعی از همه اجزای مختلف سیستم هوشمند ساختمان یک چالش مداوم است. آنچه آنها اغلب فراموش می کنند یکپارچگی بین سیستمهای هوشمند سنتی و IoT مدرن در یک بستر واحد برای ایجاد ارزش افزوده ی بیشتر است. اما چگونه همه قطعات پازل را به هم گره بزنیم و نتیجه آنرا حس کنیم؟          

امروزه برای اینکه ساختمانی نماد “ساختمان برتر” را داشته باشد نیاز به دنیای IoT با داده های سنگین اما متفاوت دارد تا با یک بستر داده گسترده برای ایجاد تصویری بزرگ که در آن همه سیستمها با یکدیگر پیوند دارند یک ساختمان، یکپارچه شود و بتواند به همراه تجارب لذت بخش برای ساکنین و ارزش افزوده بالا ، عملکرد بهینه و پایداری به معنی واقعی را به ارمغان بیاورد.          

اما مهمتر از همه ، چنین بسترهای نرم افزاری می تواند به متخصصین تاسیسات ساختمان کمک کند تا در دوره “فراتر ازIoT” بتوانند تصمیم گیریهای مبتنی بر داده های سیستمهای مستقل را به صورت اثربخشی انجام دهند.با انفجار IoT ، تولید داده در سیستمهای حسگر و سنسورها ، گسترش بیشتری پیدا می کند و این موضوع وجود یک پلت فرم داده را که امکان ارتباط با سیستمهای سنتی BMS داشته باشد و کمک کند تمام این سیستمها به صورت یکپارچه کار کنند، ضروری می سازد. یک ابر بزرگ (Cloud) از داده ها می تواند تبدیل به معدن طلای ارزشمندی از اطلاعات گران قیمت شود که می تواند با استفاده از فن آوری های هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی (ML) به عنوان بخشی از همان بستر استخراج شود؛ و این تصمیم گیری مبتنی بر داده ها می تواند به متخصصان تاسیسات و صاحبان ساختمان کمک کند تا فراتر از کاربردهایی مانند کاهش مصرف انرژی ، به سطح بالاتری از خدمات نگهداری و عملکرد خودکار تاسیسات ساختمان دست پیدا کنند.          

به طور مثال چراغی را در نظر بگیرید که به شما می گوید پنج نفر در یک اتاق کنفرانس حضور دارند. چه خوب می شود اگر بتواند به طور خودکار یک یادداشت سریع هم برای خدمات خانه داری هتل ارسال نماید تا ۵ بطری آب را به اتاق تحویل دهد؛ و پس از پایان جلسه، شاید همین سنسورهای نوری ، بطور اتوماتیک موارد دیگری مانند نظافت اتاق ،جایگزین کردن وسایل پذیرایی اتاق کنفرانس ، نشانگرها و غیره را هماهنگ کنند. یا بعنوان مثال چراغ یا دوربین، همزمان تعداد افراد موجود در یک فضا و تنظیم دما را نیز بطور خودکار انجام دهند.          

اینها همه نمونه های کوچکی هستند از جادوی IoT که نشان می دهند با یک سیستم یکپارچه تعمیر و نگهداری چقدر این جادو می تواند برای طراحان، مهندسین تاسیسات و مدیران نگهداری ساختمان مفید باشد و به چه میزان می تواند در وقت و انرژی صرفه جویی نماید.

کاربردهای IoT : خانه های هوشمند          

در بازار ساخت و ساز کشورهای توسعه یافته ، کاربرد IoT کاملاً مشهود است و به سرعت در حال رشد است. ترموستاتهای هوشمند از سالها قبل مورد استفاده قرار گرفته اند و در سالهای اخیر با ایجاد برنامه های زمان بندی، می توان سیستمهای گرمایشی و سرمایشی را تنظیم کرد. در مقایسه با روشن کردن و خاموش کردن دستی هر رادیاتور ، این پیشرفت بسیار خوبی بود.          

با آمدن IoT، ما وارد یک بعدکاملاً جدیدمی شویم. محصولاتی مانند Evohome, Honeywell یا Google Nest می توانند برنامه های گرمایشی ما را شخصی سازی کنند. داشتن برنامه های روزانه برای روشن کردن گرمایش بسیار عالی است، اما اگر ناگهان برنامه های خود را تغییر دهیم و برای شام بیرون برویم، چه می شود؟ با استفاده از موقعیت جغرافیایی تلفن، ما می توانیم ماشه ای برای روشن کردن گرمایش ایجاد کنیم. بنابراین تا زمانی که تلفن شما به خانه نزدیک نباشد ، سیستم گرمایشی روشن نمی شود.

 کاربردهای IoT در صنعت تاسیسات ساختمان           

با توسعه IoT در سایر بخشهای حوزه ساختمان، به نظر می رسد این امر بر نحوه کار در صنعت تاسیسات مکانیکی و برقی ساختمان (MEP) نیز تأثیر بگذارد. بیایید نگاهی به کاربردهای IoT در دیگر بخشها بیندازیم و ببینیم که آیا این روشها را می توان در صنعت تاسیسات ساختمان نیز به کار برد یا خیر. 

پیگیری پیشرفت در پروژه های ساختمانی بصورت زنده          

صنعتی که IoT تأثیر بسیاری بر آن داشته است (و هنوز هم ادامه دارد ) صنعت توزیع و پخش است. به لطف امکان اتصال تجهیزات فیزیکی به اینترنت و پردازش داده ها، دخالت انسان غیر ضروری می شود. مثلاً ردیابی سفارش را در نظر بگیرید. در گذشته ، شخصی ملزم به اسکن بارکدی در یک نقطه معین در فرایند کار بود تا شاهد تغییر وضعیت بسته باشد. با استفاده از برچسب های (RFID) مشتریان اکنون می توانند کالاهای خود را بدون دخالت انسان پیگیری کنند زیرا این برچسب ها می توانند به اینترنت متصل شده و داده های موقعیت مکانی خود را به اشتراک بگذارند. این امر باعث می شود که فرآیند ردیابی به طور کامل انجام شود.          

حوزه تاسیسات ساختمان چگونه می تواند از این اصول بهره برداری کند؟مساله اساسی که باید به آن توجه داشت آن است که تاسیسات ساختمان همچنان متکی به نقشه های اجرایی دو بعدی ساختمان است . این نقشه ها حاوی داده هایی هستند که اغلب نمی توان به دقت و صحت آنها اطمینان داشت .اگرچه “مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM)” به سرعت در حال رشد است ، اما BIM تنها الگویی است برای ارائه اطلاعات و نمی تواند اطلاعات را پردازش کند.بنابراین برای استفاده از قابلیتهای جدیدی مانند اینترنت اشیاء ، ابتدا باید فرایند طراحی تاسیسات و مدارک فنی تهیه شده در این فرایند را با نیازمندیهای جدید در عرصه فناوری تطبیق داد.  

فرایندهای ساخت خارج از پروژه          

یکی از کاربردهای جدید IoT، در فرایندهای ساخت خارج از پروژه شکل می گیرد. به طور مثال یک سیستم لوله کشی پیش ساخته را در نظر بگیرید. در حال حاضر می توان مشخصات فنی این مجموعه های پیش ساخته را با استفاده از اعداد و نقشه ها مشخص کرد. اما اگر در حالیکه این سیستم در خارج از پروژه در حال ساخت است تغییری در سایر بخشهای پروژه به وجود بیاید چه اتفاقی می افتد؟ چگونه می توان این تغییر را در مراحل ساخت سیستم اعمال کرد؟ و اگر چیزی نیاز به اصلاح دارد، چگونه می توان تیمهای اجرایی در سایت را در مورد این تغییرات مطلع کرد؟          

فناوری مورد استفاده در صنعت توزیع می تواند در اینجا راهگشا باشد. با علامت گذاری مجموعه های پیش ساخته با تراشه های RFID ، اسکن این تراشه ها به طور خودکار باعث می شود تا اطلاعات به روز و به طور مستقیم به شخص بگوید چه کاری انجام دهد. در کنار ارائه اطلاعات ، از این تراشه ها نیز می توان برای ردیابی قطعات به طور کلی استفاده کرد. دانستن اینکه آیا قطعات مورد نیاز در سایت موجود هستند، باعث افزایش راندمان در طی مراحل ساخت و ساز می شود و هزینه سفر و ساعات صرف شده در سایت را کاهش می دهد. فقط کافی است در مورد هزینه های آن فکر کنید که تیمهای اجرایی چه میزان از وقت خود را صرف تهیه قطعات جزئی در سایت خواهند کرد . این مساله می تواند حتی باعث اتلاف وقت سایر تیمهای اجرایی ساختمانی شود.        

این فقط یک قطعه کوچک از یک تصویر بزرگتر است. با برخورداری از امکان اتصال داده ها به طور مستقیم از محل پروژه به مدل سه بعدی، فرصت های بیشتری در دسترس قرار می گیرد. قابل تصور است که ما بتوانیم پیشرفت پروژه را بطور زنده در مدل سه بعدی مشاهده کنیم ، که باعث می شود برنامه ریزی پروژه به طور کلی کارآمدتر شود ، هزینه های خرابی را کاهش داده و تحلیل بهتری برای برنامه ریزی های آینده ارائه دهد.

تعمیر و نگهداری پیشگیرانه          

یکی از مهمترین کاربردهای IoT تهیه اطلاعات دقیق با اتصال دستگاه ها به اینترنت است. اگر همه دیگهای بخار، شیرآلات و سایر تجهیزات موجود در اتاق تجهیزات را به اینترنت وصل کنیم چه می شود؟ همه اطلاعات را می توان در یک مکان متمرکز کرد. مسئول نگهداری تاسیسات ، به جای اینکه مجبور شود تمام پرونده ها و یادداشت های شخصی خود را مرور کند، یک نمای کلی از اطلاعات اساسی را بدست می آورد؛ و به جای انجام تعمیرات واکنشی، اکنون می تواند وضعیت تجهیزات را پیش بینی کند. در صنعت دریایی، برنامه های IoT در حال حاضر برای انجام تعمیر و نگهداری پیش بینی کننده استفاده می شود و موجب صرفه جویی های کلان می شود.           در صنعت تاسیسات ساختمان، تمام داده های جمع آوری شده از تجهیزات در مدل سه بعدی قابل مشاهده است و این مدل درک کاملی از اطلاعات را ارائه می دهد. به عنوان مثال تجهیزات مهمی مانند پمپ های آبرسانی در یک بیمارستان را در نظر بگیرید. در گذشته ، ما باید تشخیص می دادیم که شیرآلات و سایر تجهیزات موجود در خط برای نگهداری این پمپ ها چه اهمیتی دارند. ما مجبور می شدیم گزارش های نگهداری را بررسی کنیم و اینها را با داده های موجود درباره عمر مفید همه تجهیزات بطور جداگانه مقایسه کنیم.          

اما اگر تمام اطلاعات در یک مکان موجود باشد چه می شود؟ در این صورت نرم افزار تحلیلی می تواند پیش بینی کند که شیری در حال خراب شدن است، آن را به صورت خط بحرانی شناسایی کرده و این اطلاعات را در مدل سه بعدی به ما نشان دهد. نه تنها می توانیم ببینیم چگونه این شیر به پمپ ها وصل می شود ، بلکه می توانیم اطلاعات مربوط به مدل را نیز بازیابی کنیم ، قطعات یدکی را سفارش دهیم و برنامه ریزی برای تعمیر و نگهداری داشته باشیم. همه اینها قبل از یک خرابی واقعی اتفاق می افتد.          

با شناسایی این خرابیهای احتمالی قبل از وقوع آنها، می توانید مبلغ زیادی صرفه جویی کنید؛ نه تنها از نظر هزینه جایگزینی بلکه از نظر خرابی و آسیب های احتمالی که در پایین دست خط لوله بروز خواهد کرد. 

آنچه باید بیاموزیم ؟          

به کمک BIM، در صنعت نصب و راه اندازی، تمام داده ها دریک مدل متمرکز مدیریت می شوند. این بدان معنی است که بخش بزرگی از زیرساختهای مورد نیاز IoT در حال حاضر وجود دارد. برای تولید ورودی و خروجی فقط باید چند سنسور و محرک اضافه شود. البته این سخت ترین کار است چرا که ما برای اجرای IoT نمی دانیم از کجا باید شروع می کنیم؟

صنایع دیگر همگی به اهمیت کاربرد IoT پی برده اند. مانند صنعت توزیع، جایی که تراشه های RFID برای صرفه جویی در وقت جایگزین اسکن دستی شده اند که با کاهش خطاهای انسانی ، دقت فرایندها را افزایش می دهند؛ یا در صنعت دریایی، جایی که خرابی ها هزینه زیادی را به همراه داشته است، با استفاده از IoT می توان به دنبال راه هایی برای پیش بینی خرابی ها بود. پس آنچه ما مهندسین تاسیسات ساختمان باید بیاموزیم چیست؟ بگذارید این سوال را دوباره تکرار کنیم: از کجا می توانیم بیشترین صرفه جویی را داشته باشیم؟ نه تنها صرفه جویی مالی در مصرف انرژی بلکه از محل کاهش هزینه های خرابی تجهیزات. اینجاست که باید با IoT آشنا شویم ، کاربردهای آنرا در تاسیسات ساختمان پیدا کنیم و با تحلیل داده های جمع آوری شده ، عملکرد همه اجزای تاسیسات را تحلیل کنیم.

     در قسمت بعدی این مقاله ، درباره ۹ مزیت IoT که صنعت تاسیسات ساختمان را متحول کرده است صحبت خواهیم کرد.

 

 

 

 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *