معماری هوشمند ساختمان

[spow 44,195]

معماری هوشمند ساختمان

مقدمه

در سال 1970، ورود كامپيوتر و تكنولوژي ارتباطات راه دور، زندگي بشر را متحول كرد. اين تغيير و تحول حتي از نظريه‌‌اي كه خود، جلودار اين تكنولوژي بود، پيشي گرفت. از سال 1990، زندگي فردي و اجتماعي افراد، با ورود كامپيوتر و ارتباطات راه دور و در نتيجه بي‌معني شدن فاصله‌ها، تغييرات بسياري كرد. فضاها و مكانهاي فيزيكي و تعاريفشان، درست همانند چهره انسان، در طول زمان دچار تغيير شده‌اند. براي مثال اتاقهاي ملاقات و کنفرانس شكل مجازي به خود گرفته اند. چرا كه بسياري از عناصر و اجزاء فيزيكي آنها، جاي خود را به كامپيوتر داده‌اند. اين اتفاق درست همان چيزي است كه مي‌توان نامش را وحدت ميان توانايي‌هاي كامپيوتر و دنياي فيزيكي ما دانست. در هم آميختن دنياي فيزيكي ما با كامپيوتر اين امكان را فراهم مي‌آورد تا دنياي بدست آمده با ذهني كامپيوتري بيانديشد. كامپيوتر اين توانايي را دارد كه اطلاعات را درياف كند (input) و آنها را با كامپيوترها و ماشين‌هاي ديگر رد و بدل كند. همچنين كامپيوتر مي‌تواند به راحتي كارهايي نظير، پويش اطلاعات، محاسبه، نتيجه‌گيري (output) را در مدت زمان كوتاهي انجام دهد. گويي كامپيوترها هم مي‌تواند بيانديشند، اما سريعتر از انسانها.

امروزه ساختمانها خود گونه ای از تکنولوژی هستند. آنها خود را با تكنولوژي وفق مي‌دهند و از آن بهره مي‌گيرند. ساختمانها به عنوان يك سازه به محض اينكه توانايي كامپيوتر را در اختيار بگيرند، هوشمند خواهند شد. نخستين بناي هوشمند از تكنولوژي در جهت مهيا ساختن محيطي امن و راحت و انرژي زا استفاده كرد. ايده يك ساختمان هوشمند، ارتباط و پيوستگي ميان دسترسي، نوردهي، امنيت، نظارت، مديريت و ارتباط راه دور را پيش رو قرار مي‌دهد. عامل يكپارچگي، اين توانايي را به سيستمها مي‌دهد تا بتوانند اطلاعات را ميان خود رد و بدل كنند. تبادل اطلاعات ميان اين سيستم‌ها باعث مي‌شود كه خروجي اطلاعات كه همان نتيجه نهايي است، بدون ايجاد هر گونه اختلال، انجام شود. از سوي ديگر سيستمهاي خروجي اطلاعات و يا تصميم گيرنده‌هاي نهايي، سيستم‌هايي هستند پاسخگو، كه پاسخي مناسب براي اطلاعات ارسالی كه از منابع گوناگون به سيستم وارد مي‌شوند، مهيا مي‌كنند. خروجي‌هاي اطلاعات( output ) و سيستم‌هاي تصميم گيرنده ، اصلي‌ترين و ضروري‌ترين مولفه در اين نوع معماري كه به نام معماري پاسخگو شناخته مي‌شود، هستند.

اين بخش تحقيقي است كلي و عمومي از معماري هوشمند و بر روي اين مسئله به بحث مي‌پردازد كه چه زماني يك «معماري پاسخگو» و «معماري حركتي» تبديل به معماري هوشمند مي‌شوند. - تعاريف ساختمانهاي هوشمند مفهوم ساختمان هوشمند معرف نوعي بده و بستان و تبادل قوي و بدون نقص اطلاعات ميان بخش‌هاي مختلف ساختمان است. اصطلاح «بخش‌های ساختمان»، همه اجزايي را كه در اداره كردن ساختمان نقش ايفاء مي‌كنند را در بر مي‌گيرد. بخش‌هايي نظير HVAC، بخش‌هاي مكانيكي، ساختماني، كنترل دسترسي، امنيتي، مديريتي، نوردهي، نگهداري و تعميرات، شبكه محلي و مديريت انرژي. ساختمان‌ هوشمند يعني كنترل و مديريت اجزاء يك بنا توسط كاربراني كه از توانايي‌هاي كامپيوتر استفاده مي‌كنند تا نيازها را برآورده سازند. نيازهايي كه ممكن است شامل كارآمدي، سودمندي و ذخيره انرژي، سرگرمي، ايجاد شعف و شادي، آسايش، بازگشت سرمايه و كم كردن هزينه‌هاي زندگي باشد. بنابراين لزومي ندارد كه تعريف يك ساختمان هوشمند را به موفقيت‌ها و اهداف بسيار ويژه وآرمانی ربط داد. چرا كه تعريف اين موفقيتها و اهداف از موقعيتي به موقعيت ديگر تغيير مي‌كند و نزد افراد گوناگون، تعاريف گوناگون دارد. يك ساختمان هوشمند بايد داراي عملكرد يكساني باشد تا اين توانايي را داشته باشد كه نيازهاي مختلف و گوناگون را پاسخ گويد.

دانشمندان لغت «ساختمان هوشمند» را اينگونه تعريف كرده‌اند: «بنايي كه در آن از آخرين تكنولوژي‌ها استفاده شده باشد». با اين تعريف مشخص است كه آنها به بنايي هوشمند مي‌گويند كه داراي بروزترين سيستمهاي ساختماني باشد. اگر چه نوآوري و ابداع در ساختمانهاي هوشمند بسيار مهم است اما اين به آن معني نيست كه لزوماً تبادل اطلاعات و يكپارچگي سيستم‌هاي ساختمان موجب مي‌شود كه آنرا هوشمند بناميم.

سمپوزيوم بين المللي معماري در سال 1985 در تورنتو تصريح كرد كه: «يك ساختمان هوشمند آميزه‌اي است از ابداعات (خواه اين ابداعات تكنولوژيك باشد خواه خير) به همراه مديريتي بدون نقص كه در اين راستا و با داشتن اين دو ويژگي سرمايه صرف شده تا حد زيادي باز گردد. اين تعريف علاوه بر لزوم وجود ابداع و نوآوري و استفاده از تكنولوژي اين موضوع را نيز يادآوري مي‌كند كه يكي از اهداف ساخت ساختمانهای هوشمند، اينست كه ساختمانهایي ساخته شوند كه هر چه بيشتر سرمايه‌اي را كه در ساخت و ساز صرف شده است برگردانند. ممكن است اينگونه به نظر برسد كه اين اهداف تنها در ساخت ساختمانهاي تجاري و اداري مدنظر قرار داده مي‌شود اما در ساخت خانه‌هاي مسكوني به آنها توجه نمي‌شود. مگر اينكه اين اهداف در راستاي توجه به آسايش و راحتي مردم و توجه به استفاده بهينه و بهره‌برداري تمام و كمال از سرمايه، مورد توجه قرار گيرند. به علاوه اهداف ديگري كه در ساخت بناهاي تجاري و اداري مورد توجه است، در تعريف بالا ذكر نشده است. ارائه تعريف براي بناهاي هوشمند بر مبناي ذكر اهداف ضروري در تعريف EIBG (گروه سازنده ساختمانهاي هوشمند در اروپا)¹ به وضوح مشاهده مي‌شود كه مي‌گويد: «يك بناي هوشمند، بنايي است كه كارآيي و راندمان ساكنانش را افزايش داده و امكان مديريت موثر را بر اساس مقتضيات خاص و با كمترين هزينه فراهم آورد». راندمان و سودمندي تا حدودي غيرقابل لمس و نامحسوس هستند. که تنها با نگاهي به عملكرد گذشته و مقايسه آن با عملكرد جديد، تا حدودي می توان به اين دو مفهوم دست يافت. همچنين پايين آوردن هزينه‌ها (راندمان و سودمندي) از جمله اهدافي است كه بايد توسط سيستم‌هاي كنترل كننده مورد توجه قرار گيرد.

از سويي ديگر در سال 1996، باب، تعريفي براي ساختمانهاي هوشمند ارائه كرد." ساختماني كه با بهره گرفتن از تكنولوژي مدرن اين امكان را فراهم آورد تا بتوان اجزاء و تجهيزات مختلف را به طور خودكار كنترل كرد". اين تعريف به خوبي نشانگر روند تبادل اطلاعات بين اجزاء كنترل كننده و اجزاء كنترل شونده، در ساختمانهاي هوشمند است. روند فرماندهي ساختمان در تعريف DEGW در سال 1998 ذكر شده است. اين تعريف بيان مي‌كند كه يك ساختمان هوشمند در برابر نيازهاي كاربران خود بسيار پاسخگوتر است و توانايي هماهنگي يا تكنولوژي جديد را دارد و مي‌تواند خود را با تغييرات سازماني ساختمان، هماهنگ كنند. اين تعريف يك مبحث بسيار مهم را درباره روند فرماندهي ساختمان دربرمي‌گيرد.

كلمه «پاسخگو» در اين تعريف بيانگر معناي «خروجي سيستم» است. كلمه «در برابر نيازهاي كاربران» معرف توانايي سيستم در شناخت و تشخيص «نيازها» به وسيله تحليل وروديهاي كاربران است. كلمه «هماهنگي» نشانگر توانايي سيتسم براي هماهنگ شدن است. خواه اين هماهنگي توسط خود سيستم انجام شود خواه به وسيله ديگران.

در سال 1988، معماری بنام «اتكين» تعريفي براي ساختمانهاي هوشمند ارائه كرد. او گفت: يك ساختمان هوشمند ساختماني است كه از وقايعي كه در درون و برون آن رخ مي‌دهد مطلع است و مي‌‌تواند در مواجهه با اين وقايع و براي بوجود آوردن محيطي دلچسب براي كاربرانش، موثرترين و بهترين تصميمات را در همان زمان بخصوص، اتخاذ كند. «اتكين» در تعريف خود علاوه بر توانايي کسب اطلاعات (input) و توانايي پاسخگويي (output) ، فاکتور زمان را نیز دخیل کرد.بر مبنای این تعریف همه تصمیمات سیستم در مواجهه با وقایع درون و برون ساختمان باید در زمان خاص خود اتخاذ شوند و اگر اين تصمیم گیری ها در زمان ديگري انجام شوند، ارزشمند نخواهند بود. كلمه «مطلع است» در تعريف «اتكين» به معناي اطلاعات دريافت شده (input) و وسايل ارتباطي است كه اطلاعات به وسيله آنها به سيستم كنترل وارد شده و جمع آوري مي‌شود. كلمه «تصميم مي‌گيرد» در اين تعريف بيانگرهمه انواع پاسخ‌هاست. مانند تصميم سیستم براي تعادل دماي درون بنا، هماهنگ فرم ساختمان كه همه اينها تحت عنوان «خروجي سيستم» (output) قرار مي‌گيرند.

تحولي كه در زمينه ارتباطات راه دور و همچنين علم الكترونيك رخ داد موجب گسترش تواناييهاي ساختمانهاي هوشمند شد. توانايي يادگيري در سيستم‌هاي يكپارچه كه شامل اصطلاح «هماهنگي» است و در تعريف DEGW ذكر شده است، موجب مي‌شود كه سيستم بتواند از تجربه‌هاي مشابه در موارد ديگر استفاده كند. تا با توجه به اين تجربه‌ها و آموزه‌ها بهترين تصميمات را اتخاذ كند. علاوه بر توانايي يادگيري سيستم، اطلاعاتي كه بين بخش‌هاي مختلف رد و بدل مي‌شود بايد در (BCS) که همان بخش كنترل ساختمان است ، مورد تحليل و پردازش قرار گيرند كه در حقيقت بخش BCS به منزله مغز ساختمان است.

با اين اوصاف، ويژگي‌هاي اصلي كه يك ساختمان در صورت دارا بودن به نام هوشمند خوانده می شود به قرار زير هستند.

1ـ ورودي سيستم كه وظيفه دريافت اطلاعات را به وسيله ابزارهاي دريافت كننده برعهده دارد.( input )

 

2ـ پردازش و تحليل داده هاي اطلاعاتي

3ـ خروجي سيستم كه در مواجهه با اطلاعات دريافت شده توسط ورودي سيستم، پس از پردازش آنها، اقدامات لازم را اتخاذ مي‌كند. ( output )

4ـ ملاحظات زماني كه موجب مي‌شود تا تصميمات اتخاذ شده در زمان مقرر رخ دهند.

5 ـ توانايي يادگيري.