اصطلاح هوشمند به‌طور فزاینده‌ای در صنعت ساختمان شنیده می‌شود. ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی هوشمند، فناوری را در خدمت مردم قرار داده‌اند تا محیط‌های ایمن، راحت‌تر و سازنده‌تر ایجاد کنند. به کمک دستگاه‌های اینترنت اشیا، داده‌ها از عناصر و مناطق مختلف ساختمان جمع‌آوری، پردازش و تجزیه‌وتحلیل می‌شود تا امکان دستیابی به کنترل خودکار و عملکرد بلادرنگ را فراهم کند. به علاوه، این فناوری، بهره‌وری انرژی، قابلیت استفاده، ایمنی و قابلیت دسترسی به ساختمان را افزایش می‌دهد.

اهداف ساختمان‌های هوشمند

یک ساختمان هوشمند را می‌توان مترادف با پایداری در نظر گرفت که بخشی از مفهوم شهر هوشمند و به نوبه خود تکمیل‌کننده آن است. هر دو مفهوم به دنبال دستیابی به کنترل متمرکزی هستند که اثرات مخرب زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد و کیفیت زندگی شهروندان را بهبود می‌بخشد. در حال حاضر، بسیاری از شرکت‌ها و نهادهای عمومی به دنبال بهینه‌سازی منابع خود برای دستیابی به عملکرد بهتر، علاوه بر کمک به توسعه پایدار و کاهش انتشار کربن هستند که به لطف سیستم‌های کنترل هوشمند و تکنیک‌های اتوماسیون، می‌توان ساختمان‌هایی با ویژگی کاهش مصرف انرژی، استفاده مسئولانه از منابع، کاهش اثرات زیست‌محیطی و ایمنی ساکنان و کاربران را توسعه داد. پیش‌بینی موارد تعمیر و نگهداری، امکان استفاده کارآمد از محل کار، افزایش راحتی و تضمین سلامت جسمی و روحی ساکنان، از جمله اهدافی است که در طراحی این ساختمان‌ها در نظر گرفته می‌شود.

ویژگی‌های ساختمان‌های هوشمند

ساختمان‌های هوشمند مبتنی بر استفاده از حسگرها و آشکارسازهایی هستند که داده‌ها را به یک سیستم مدیریت مرکزی منتقل می‌کنند و در آنجا برای تجسم، تجزیه‌وتحلیل و بهبود عملکرد در زمان واقعی از آن داده‌ها استفاده می‌کنند. همه ساختمان‌های هوشمند دارای ویژگی‌های مشترکی از جمله کنترل منابع، ظرفیت، مصرف انرژی، دما و کیفیت هوا هستند، اما ممکن است از نظر کیفی و کمی با هم تفاوت داشته باشند.

تعمیرات قابل پیش‌بینی: تمام داده‌های به دست آمده از حسگرهای مانیتورینگ توسط نرم‌افزاری که قادر به پیش‌بینی بهینه‌سازی منابع است تفسیر می‌شوند. یک ساختمان سنتی ممکن است نقص‌هایی داشته باشد که مورد توجه قرار نگیرد، اما به‌لطف سیستم‌های کنترل پیشرفته، می‌توان بلافاصله از حوادث مطلع شد و از مشکلات بعدی جلوگیری کرد.

کارایی زیست‌ محیطی: ساختمان‌های هوشمند بناهایی هستند که با استفاده از مصالح و سیستم‌های بهینه‌سازی شده برای دستیابی به حداکثر کارایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی طراحی و ساخته می‌شوند.

آسایش: از طریق سیستم‌های HVAC (گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع)، میزان رطوبت، تصفیه هوا و دمای ساختمان‌ها مدیریت می‌شود تا شرایط ایده‌آلی برای سکونت ایجاد شود و کاربران شاهد بهبود رفاه، عملکرد کاری و سلامت خود باشند.

امنیت بالا: از طریق ادغام هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا، برنامه‌های خودمدیریتی با قابلیت کنترل دستگاه‌ها و سیستم‌های امنیتی پیشرفته توسعه یافته‌اند. دسترسی‌های ساختمان در همه زمان‌ها، با گزارش‌های لحظه‌ای متصل به سیستم مرکزی نظارت می‌شود که اطلاعات و تجزیه‌وتحلیل مورد نیاز برای پیشگیری و کاهش آسیب‌پذیری را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، هنگامی که یک سیگنال آتش‌نشانی فعال می‌شود، همراه با تعداد دفعاتی که آلارم‌های کاذب ایجاد شده است، تجزیه‌وتحلیل می‌شود و از طریق سیستم نظارت تصویری به صورت بصری بررسی می‌شود.

دسترسی از راه دور: هرچند سیستمی که از یک ساختمان هوشمند استفاده می‌کند از طریق شبکه‌های داخلی کار می‌کند، اما با اتصال اینترنت جهانی نیز امکان دسترسی به داده‌ها را از هر نقطه و در هر زمان فراهم می‌شود. به این ترتیب مدیریت و کنترل را می‌توان از راه دور با استفاده از یک کاربر و دسترسی ایمن به پلتفرم مدیریت به سادگی با داشتن اتصال به اینترنت انجام داد.

در ادامه، هوشمندترین ساختمان‌های جهان معرفی می‌شوند.

The Edge، آمستردام

ساختمان The Edge واقع در هلند، آنقدر هوشمند است که می‌داند ساکنانش کجا زندگی می‌کنند، با چه وسیله‌ای تردد می‌کنند و حتی قهوه‌شان را چگونه می‌خورند. یک داشبورد مرکزی با تقریباً 28 هزار سنسور، همه امور ساختمان را ردیابی می‌کند، از مصرف انرژی گرفته تا زمانی که منابع نیاز به شارژ شدن دارند و به این ترتیب آن را به یکی از هوشمندترین ساختمان‌های جهان تبدیل کرده است. این ساختمان مدرن و پیچیده به یک ارتباط تقریباً یکپارچه بین زیرساخت‌ها و کاربران دست یافته است و زندگی اداری روزانه کل تیم را تسهیل می‌کند. The Edge سطح ظرفیت اتاق‌های جلسه، میزهای کار و حتی گاراژ پارکینگ را تحت کنترل دارد و کاربران از یک اپلیکیشن استفاده می‌کنند که برنامه‌هایشان را بررسی، موقعیت همکارانشان را تعیین، میز یا فضای مورد نیاز را برایشان رزرو می‌کند و وقتی به ساختمان می‌رسند آن‌ها را به محل پارک هدایت می‌کند. علاوه بر این، کارکنان می‌توانند سطح نور و رطوبت را در تأسیسات تنظیم کنند. سنسورهای سرویس بهداشتی مستقیماً با کارکنان نظافتی در ارتباط هستند و در صورت نیاز به ضدعفونی به آنها اطلاع رسانی می‌کنند.

طراحی‌های هوشمند جریان هوا، آب باران احیاشده، پنل‌های خورشیدی، محل‌های شارژ خودروهای الکتریکی و پارک دوچرخه، کلید پایداری The Edge هستند. انرژی 15 طبقه این ساختمان از پنل‌های خورشیدی تأمین و با نصب پرده‌های هوشمند، مصرف انرژی تا حد امکان بهینه می‌شود. باشگاه بدنسازی این ساختمان به گونه‌ای طراحی شده است که نیروی حاصل از تمرینات را مهار کرده و آن را به شبکه باز می‌گرداند. این ساختمان به اندازه‌ای هوشمند است که تمام بخش‌ها و المان‌هایی که استفاده نمی‌شوند را خاموش می‌کند تا هزینه‌های انرژی را به شدت کاهش دهد.

دفتر مرکزی بیئه، امارات

دفتر مرکزی Bee’ah از هوش مصنوعی برای تشخیص چهره، امنیت، تعمیرونگهداری پیش‌بینی‌شده، فناوری دوقلوی دیجیتال و تعاملات بدون تماس (ایده‌آل برای ایمن ماندن در طول یک بیماری همه‌گیر جهانی) استفاده می‌کند. یک نگهبان هوشمند که اولین در منطقه است، به بازدیدکنندگان و کارمندان کمک می‌کند تا ورود خود را اعلام، مکان‌های ملاقات موجود را پیدا و قرار ملاقات رزرو کنند و در ساختمان به‌راحتی مسیریابی کنند. علاوه بر این، دما و رطوبت در این ساختمان به صورت مداوم مانیتور می‌شود و استفاده بهینه از فضای موجود را تضمین می‌کند. بیئه، همچنین اپلیکیشنی را در اختیار کاربران قرار می‌دهد که مسیریابی، به‌روزرسانی‌های ترافیکی و مکان‌های پارک را برای آنها فراهم و تردد ساکنان را در راستای کاهش آلودگی هوا سازماندهی می‌کند.

Bullit Center، واشنگتن

ساختمان تجاری Bullit Center یکی از معروف‌ترین ساختمان‌های جهان است که به لطف رویکرد مؤثر آن با استفاده از هوش مصنوعی برای دستیابی به حداکثر پایداری اجرا شده است. این ساختمان هوشمند به‌گونه‌ای طراحی شده است که کارکنان آن در 92 درصد ساعات کاری خود از نور خورشید بهره‌مند شوند. برای رسیدن به این هدف، پنجره‌های هوشمند تشخیص نور خورشید تعبیه شده است که به صورت خودکار باز و بسته می‌شوند. نصب حسگرهای حرارتی در اتاق‌ها نیز از نکات کلیدی در بهینه‌سازی کنترل دما و آب‌وهوای ساختمان است. Bullit Center کنترل کامل تهویه، روشنایی، گرمایش و مصرف آب در سراسر ساختمان را در زمان واقعی و به صورت هوشمند انجام می‌دهد.

دفتر مرکزی Cisco، تورنتو

سیستم هوشمند ساختمان دفتر مرکزی سیسکو در تورنتو، افراد، فرآیندها، داده‌ها و دستگاه‌های اینترنت اشیا را در یک شبکه واحد به هم متصل می‌کنند. به این ترتیب هنگامی که کاربران به ساختمان می‌رسند، یک اپلیکیشن آنها را به فضای کاری دردسترس هدایت می‌کند (هیچ میز اختصاصی وجود ندارد). این اپلیکیشن ترجیحات کارمندان را برای دما، رطوبت و روشنایی محیط به حسگرهای اینترنت اشیا منتقل می‌کند تا کارمندان به محض رسیدن به محیط دردسترس، شرایط مساعدی برای شروع به فعالیت داشته باشند. برای تشویق همکاری، فضاهای ملاقات و سایر مکان‌های گردهمایی قابل تنظیم هستند و اتاق‌های کنفرانس دیوارهایی با قابلیت جمع شدن دارند تا در صورت زیاد بودن افراد حاضر، فضای اتاق را گسترش دهد. این ساختمان حتی دارای آسانسورهای هوشمندی است که با انتخاب اولویت، تعداد گردش‌های خالی را کاهش می‌دهد.

کریستال - لندن

این ساختمان که مرکز شهرهای شایسته (تیمی که به مطالعه و ایجاد شهرهای پایدار اختصاص دارد) را در خود جای داده است، در لیست بهترین ساختمان‌های هوشمند جهان قرار دارد. هدف اصلی این ساختمان دستیابی به حداکثر پایداری و خودکفایی است. از جمله بعضی از نوآوری‌های آن می‌توان به استفاده مجدد از آب باران، به کمک حسگرهای هوشمند نصب شده در پشت بام ساختمان اشاره کرد. علاوه بر این، The Crystalبرای کاهش مصرف انرژی، سنسورهای مؤثری دارد که نور کافی برای روشن یا خاموش کردن روشنایی در هر اتاق را تشخیص می‌دهد. نظارت هوشمند بر مصرف انرژی و آب در این ساختمان امکان کاهش هزینه‌های غیرضروری را فراهم می‌کند و با جمع‌آوری داده‌های ارزشمند، پیش‌بینی‌های هوشمندانه‌ای برای خدمات تعمیر و نگهداری از تأسیسات انجام می‌دهد.

برج Capital، سنگاپور

برج Capital که بیش از دو دهه پیش در سنگاپور ساخته شد، برای اولین بار امکان اتصال به اینترنت وای‌فای را در کل ساختمان ارائه کرد. از آن زمان، این ساختمان همواره به پیشرفت فناوری ادامه داده و سلامت کاربران و بهره‌وری انرژی را در اولویت قرار داده است. در سراسر این ساختمان روشنایی هوشمند نصب است و HVAC (گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع) آن دارای چرخه‌ای است که هوای خنک را برای حفظ دمای چیلر هوا بازیابی می‌کند و از این راه مقدار انرژی مصرفی را کاهش می‌دهد. حسگرهای اینترنت اشیا دمای هوا، رطوبت و سطح دی‌اکسیدکربن را ارزیابی می‌کنند تا ایمنی، راحتی و بهره‌وری کاربران را تضمین کنند. (مطالعات نشان می‌دهد که سطوح بالاتر دی اکسید کربن باعث اختلال در قدرت شناختی می‌شود.)

علاوه بر این، پارکینگ ساختمان مجهز به حسگرهایی است که میزان مونوکسیدکربن را اندازه‌گیری می‌کند و در صورت بالا رفتن از سطح مشخص، یک فن اگزوز فعال می‌شود تا این گاز خطرناک را خارج کند و کیفیت هوا را به سطح ایمن برساند، این امر خطرات سلامتی را کاهش می‌دهد.

Glumac، شانگهای

Glumac به عنوان یکی از پایدارترین و هوشمندترین ساختمان‌ها در آسیا شناخته شده است. شهر شانگهای به عنوان شهری با سطوح بالای آلودگی شناخته شده است به همین دلیل برای بهبود کیفیت شرایط کاربران، یک سیستم مانیتورینگ با سنسورهای اینترنت اشیا در ساختمان گلوماک نصب شده است که قادر به تجزیه‌وتحلیل سطح اکسیژن هر اتاق و فراهم کردن بهترین کیفیت هوا و حداکثر ظرفیت است. این ساختمان با استفاده از تأسیسات کم جریان، 63 درصد در مصرف آب صرفه‌جویی می‌کند و همچنین آب باران جمع‌آوری شده در سایر بخش‌ها مصرف می‌شود تا از این طریق انرژی مصرفی ساختمان را کاهش دهد. روشنایی محیط به صورت هوشمند و با توجه به نیازهای هر کاربر و فعالیت‌های مربوطه قابل تنظیم است.

برج خلیفه، دبی

برج خلیفه یکی از بلندترین ساختمان روی زمین و همچنین یکی از هوشمندترین‌ها است. این ساختمان نمادین با تمرکز بر فناوری و کارآیی حداکثری ساخته شده و دارای سنسورهای هوشمندی است که کیفیت هوا، میزان روشنایی و دما را بهینه می‌کنند. در واقع، این سیستم مدیریت مرکزی اجزای مکانیکی HVAC را ردیابی می‌کند و از داده‌های بلادرنگ برای شناسایی ناهنجاری‌ها و انجام اقدام مناسب استفاده می‌کند. پلتفرم اتوماسیون «مبتنی بر ابر» ساختمان، نمای واحدی از سیستم‌های ساختمان هوشمند ارائه می‌کند، داده‌ها و بینش‌های بلادرنگ را ارائه می‌دهد و از الگوریتم‌هایی برای اطمینان از انجام تعمیرات پیشگیرانه و همچنین پیشنهادات کاربران برای اقدامات پیش‌بینی‌کننده تعمیر و نگهداری استفاده می‌کند. با حرکت به سمت یک برنامه تعمیر و نگهداری مبتنی بر قابلیت اطمینان، مدیران تأسیسات می‌توانند قابلیت اطمینان دارایی‌ها را بهبود بخشند و زمان خرابی و هزینه‌ها را کاهش دهند.