Интеллектуальные здания:

масштабируемые структурированные сети, Интернет вещей и энергоэффективность

Rawlson O’Neil King, директор по коммуникациям, Continental Automated Buildings Association (CABA)

Интеллектуальное здание

По мере смены исторических этапов развития и применения информационных технологий эволюционировало и определение интеллектуального здания. За последние два десятилетия была проделана большая работа по формированию концепции интеллектуального здания. Несмотря на отсутствие единодушия в принятии стандартного определения интеллектуального здания, существуют общие черты, которые характеризуют концепцию. Как правило, интеллектуальные технологии обладают способностью объединять и координировать работу систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, освещения, систем безопасности и других ключевых инженерных систем здания. Используя программное обеспечение (ПО) системы автоматизации зданий, собственники и службы эксплуатации могут контролировать режимы работы всего инженерного оборудования. Технологии интеллектуального здания эффективно функционируют в качестве центра управления или централизованной операционной системы для здания. Элементы интеллектуального здания возникли в 1980-х и 1990-х годах в результате революционных изменений в области информационных технологий.

Масштабируемые структурированные сети

Объединив множество информационных технологических систем для обслуживания унифицированных типовых конфигураций, интеллектуальные технологии для зданий используют масштабируемые структурированные сети.

Масштабируемое структурирование – это технический подход, расширяющий сети путем включения широкого спектра технологий в высокоинтегрированную сеть транзакционных отношений. Первое и второе поколение технологий интеллектуального здания делали попытки создать такую логическую связь, но только новейшее поколение интерактивных технологий сегодняшнего дня продемонстрировало полный потенциал масштабируемых структурированных сетей. Этот потенциал объясняется растущей, повсеместной интеграцией технологий интернет-протокола (IP) в системы автоматизации зданий. С появлением технологий IP системы автоматизации зданий теперь предлагают услуги, обеспечивающие высокий уровень оптимизации и автоматизации в коммерческих и промышленных зданиях.

Интернет вещей

В настоящее время потенциал масштабируемых структурированных сетей усилился благодаря появлению Интернета вещей (Internet of Things – IoT). IoT – сценарий, в котором объекты в сети снабжены уникальными идентификаторами и передача данных осуществляется без взаимодействия между человеком и человеком или человеком и компьютером. Подход IoT, продолжение эволюции систем «машина машине» (machine-to-machine – M2M), можно, по-видимому, считать окончательным выражением платформы масштабируемых структурированных сетей, поскольку он устанавливает совокупность взаимосвязанных, самоосознающих устройств, которые могут автоматически и экономически эффективно контролировать инженерные системы зданий с небольшой долей прямого управления. Протоколы IoT могут отдавать приказы находящимся в сети «вещам», или физическим объектам, в которые встроены датчики, и связываться с оборудованием, таким как, например, системы противопожарной и охранной сигнализации, системы инженерного оборудования зданий, освещения и т. п., что позволяет не только осуществлять непосредственную мгновенную связь между системами, но и собирать, обмениваться и анализировать данные, в результате чего оптимизируется энергоресурсопотребление здания.

Таким образом, IoT в контексте искусственной среды может дополнить ее, создавая управляющие данные для более эффективной сходимости технологий в рамках унифицированных типовых конфигураций. Такие управляющие данные называются Big Data, и их использование в интеллектуальных системах зданий потенциально представляет собой повышение эффективности применения внедряемых IoT. Комбинация IoT и Big Data позволяет создать новый набор энергоэффективных строительных технологий.

Энергоэффективность

Введение контроля над системами энергопотребления и инженерного оборудования зданий позволяет осуществлять функциональный контроль и обеспечивает энергоэффективность зданий. Основной целью IoT является возможность наблюдения за осуществлением в здании обычных технологичных процессов с последующим получением оперативных данных, необходимых для повышения эффективности, снижения затрат и улучшения использования пространства, как для владельцев, так и для арендаторов.

Системы IoT, предназначенные для снижения потребления энергии, могут быть установлены как при проектировании и вводе в эксплуатацию, так и в течение эксплуатации. Системы управления зданием, интегрированные в более широкие системы IoT, могут служить для автоматизации процессов получения коммунальных услуг, включая освещение, отопление и охлаждение. Для этого необходимы:

• датчики дистанционного мониторинга и измерения;
• автоматизация элементов зданий: например, установка автоматически закрываемых жалюзи;
• поддержка технологий по производству энергии, таких как солнечная фотоэлектрическая система.

Технологии IoT могут способствовать повышению осведомленности об энергетических потерях и снизить их уровень, что особенно актуально в коммерческих зданиях в развитых странах.

Технология IoT может свести к минимуму потребление энергии, поддерживая взаимосвязь между датчиками, устройствами и оборудованием, и обеспечить оптимальное энергопотребление зданий. Системы Big Data могут быть расширены в IoT-системах, что обеспечит глубокую аналитику о конструкциях зданий.

Лица, ответственные за здание, часто не знают о величине потребления им энергии, а технология IoT предоставит полную информацию, что позволит скорректировать деятельность и оптимизировать энергопотребление. Энергетические компании также могут присоединиться к системам IoT и Big Data, чтобы отслеживать отклонения от наиболее высоких уровней энергоэффективности.

Новые технологии IoT также могут помочь внедрению новых технологий и способствовать развитию зданий с нулевым энергетическим балансом NZEB. Системы мониторинга и управления находятся в непосредственной связи со зданием и обеспечивают эффективное управление потреблением энергии. Здания NZEB оснащаются системами, предназначенными для значительного снижения энергетических нагрузок в течение всего года, так что потребность здания в энергии можно на 100 % покрыть благодаря возобновляемым источникам энергии, установленным на месте. Здания с нулевым потреблением ископаемого топлива (Zero net energy buildings – ZNE) представляют собой современную тенденцию, ответ на новые интегрированные системы IoT, проводящие политику в области энергоэффективности и сокращения выбросов углерода, а также воплощают в себе интерес к созданию экологически чистой и устойчивой среды обитания.

Таким образом, появление IoT облегчает разработку лучших инструментов по энергоэффективности для зданий.

Статья приведена в сокращенном варианте. Полный текст статьи об этапах развития технологий интелектуального здания, начиная с 1980-х годов по настоящее время, доступен подписчикам в PDF-версии данного номера журнала