معماری هوشمند ساختمان چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

در گذشته، واژه هوشمند به گوشی‌های موبایل مربوط می‌شد، اما با پیشرفت تکنولوژی، اکنون تمام تجهیزات زندگی روزمره به نوعی هوشمند شده‌اند. حال این تغییرات به ساختمان‌سازی و معماری نیز رسیده است و معماری هوشمند ساختمان به یک نیاز اساسی برای طراحی سازه‌های کارآمد و مدرن تبدیل شده است. در معماری هوشمند، سیستم‌ها و تکنولوژی‌های مختلفی برای افزایش بهره‌وری، راحتی و امنیت ساکنین به کار گرفته می‌شوند. ساختمان‌ها می‌توانند با استفاده از سنسورهای هوشمند، به طور خودکار دما و نور را تنظیم کنند یا از طریق سیستم‌های امنیتی پیشرفته، امنیت ساختمان را افزایش دهند. در این مقاله، به بررسی مفهوم معماری هوشمند، اجزای آن و مزایا و معایب این فناوری خواهیم پرداخت.

معماری هوشمند چیست؟

به طور ساده، معماری هوشمند به فراهم و طراحی کردن امکانات و زیرساخت‌های مورد نیاز برای اضافه کردن سیستم‌های هوشمند در جهت افزایش بازدهی، بهره‌وری و رفاه ساکنین آن ساختمان گفته می‌شود. اگرچه این اصطلاح ممکن است به ساخت‌و‌ساز یک ساختمان اشاره داشته باشد اما معماری هوشمند بر روی مرحله طراحی یک ساختمان تمرکز دارد و کمک می‌کند که ساختمان از سیستم‌های هوشمندی که در آینده استفاده می‌شود (مانند سنسورهای هوشمند) پشتیبانی و آمادگی لازم را داشته باشد.

خانه هوشمند چیست + معرفی امکانات اسمارت هوم (Smart Home)

نمونه‌هایی از معماری هوشمند در عصر حاضر:

ممکن است معماری سازه های هوشمند یک عبارت آینده‌نگرانه به نظر برسد اما نمونه‌های بسیاری از ساختمان‌های امروزی را می‌توان مشاهده کرد که این نوع معماری در آن به کار گرفته شده است و در حال استفاده است:

• سنسورهای درهای برقی و لامپ‌ها که به صورت خودکار با حرکت فعال یا غیر فعال می‌شوند.
• سنسور تشخیص‌دهنده آتش که با تشخیص دود ساکنین را از آتش سوزی مطلع می‌کند.
• سیستم چراغ‌های راهنمایی که با توجه به ترافیک موجود زمانبندی می‌شوند.
• سنسور تشخیص دما که به کمک آن سیستم های تهویه هوا کنترل می‌شود.

کاربردهای معماری هوشمند

همانطور که اشاره شد،این معماری توانسته گسترش خوبی در بین صنایع ساخت و ساز داشته باشد که در ادامه به مهمترین کاربردهای معماری هوشمند ساختمان می‌پردازیم:

خانه های هوشمند

هوشمند سازی خانه‌ها امروزه یکی از امتیازات مثبت در ارزش گذاری آن‌ها است. یک خانه هوشمند می‌تواند با استفاده از فناوری‌های پیشرفته در کنترل فاکتورهای مهمی مانند دما، تهویه هوا، نور و ایجاد حس امنیت در رفاه ساکنین کمک بسیاری کند. کنترل خانه‌های هوشمند می‌تواند با استفاده از دستیارهای صوتی (مانند Alexa) و یا هوش مصنوعی تنها با یک فرمان انجام شود.

مراکز تفریحی

یکی از عوامل مهم در موفقیت مراکز تفریحی، تجربه‌ای است که بازدیدکنندگان از آن‌ها به دست می‌آورند. به عنوان مثال، مراکز تجاری با استفاده از سیستم‌های نمایش هوشمند می‌توانند تجربه‌های جذابی همچون رقص آب، نمایش‌های تبلیغاتی هدفمند و راهنمایی‌های هوشمند در بخش‌های مختلف را برای بازدیدکنندگان ایجاد کنند و بدین ترتیب تجربه‌ای مثبت و ماندگار برای آن‌ها رقم بزنند.

مراکز صنعتی

معماری هوشمند در مراکز صنعتی با بهره‌گیری از سنسورهای حفاظتی که به‌طور مداوم محیط را تحت نظر دارند، از وقوع حوادث خطرناک مانند نشتی گاز یا دود جلوگیری می‌کند. این سیستم‌ها با تشخیص به موقع تهدیدات، ایمنی محیط را تضمین می‌کنند. همچنین، یکی از چالش‌های رایج در مراکز صنعتی، خرابی دستگاه‌ها است که با استفاده از سیستم‌های تعمیراتی پیشرفته، می‌توان از این مشکلات جلوگیری یا وقوع آن‌ها را پیش‌بینی کرد.

شهر هوشمند

هوشمندسازی شهرها را می‌توان یکی از بزرگ‌ترین کاربردهای معماری هوشمند به شمار آورد. در یک شهر هوشمند، با راه‌اندازی مراکز خدماتی غیرحضوری و خودگردان و همچنین مدیریت سیستم‌های روزمره مانند کنترل روشنایی معابر در ساعات مختلف شبانه‌روز و سیستم‌های هوشمند مدیریت ترافیک، رفاه شهروندان در تمامی ساعات شبانه‌روز تأمین می‌شود.

سیستم BMS ساختمان (سیستم خانه هوشمند BMS) چیست؟

اجزای اصلی معماری هوشمند ساختمان

به طور کلی، اجزای معماری هوشمند ساختمان به 4 دسته اصلی تقسیم می شوند:

• سنسورهای IoT (اینترنت اشیاء): سنسورهای IoT با اندازه‌گیری متغیرهایی مانند دما، تعداد افراد حاضر در یک مکان، شدت نور و کیفیت هوا و ذخیره‌سازی آن‌ها در شبکه، این امکان را فراهم می‌کنند که در هر زمان که لازم باشد، به این اطلاعات دسترسی داشته باشیم.
• نرم‌افزار‌های تحلیل داده: با کمک اطلاعات ذخیره شده توسط سنسورهای IoT، نرم‌افزارهای تحلیل داده شروع به جمع‌بندی و تحلیل اطلاعات می‌کنند و آن‌ها را به شکل قابل‌فهمی تبدیل می‌کنند.                         
• رابط کاربری: رابط کاربری به ساکنین این امکان را می‌دهد که سیستم‌ها را کنترل کنند. عواملی مانند زبان و توانایی نمایش اطلاعات ضروری به‌طور همزمان نیز از اجزای مهم یک رابط کاربری به شمار می‌آیند.  
• اتصالات: حفظ ارتباط در معماری هوشمند از اهمیت زیادی برخوردار است، زیرا در صورت عدم برقراری ارتباط میان اجزای سیستم، عملکرد صحیح آن‌ها دچار اختلال خواهد شد؛ به همین دلیل ضروری است که روش‌های مختلفی برای اتصال فراهم شود تا در صورت بروز مشکل در یکی از این روش‌ها، از قطع کامل ارتباط جلوگیری شود.       

ویژگی‌های تجهیزات مورد استفاده در معماری هوشمند

انتخاب مصالح در هر نوع معماری نقش بسیار مهمی دارد و معماری هوشمند نیز از این قاعده مستثنی نیست. در معماری سنتی، اصلی‌ترین معیار برای ارزیابی کیفیت، امنیت و استحکام مصالح به کار رفته است. اما مصالح هوشمند در معماری هوشمند ساختمان، علاوه بر رعایت استانداردهای معمول باید ویژگی‌های خاصی داشته باشند که با توجه به نوع استفاده، به موارد زیر می‌توان اشاره کرد:

• قابلیت اتصال‌پذیری گسترده: سیستم‌های هوشمند برای عملکرد صحیح به انتقال مداوم اطلاعات نیاز دارند. در صورت بروز اختلال در اتصال، ممکن است سیستم‌های مورد استفاده در ساختمان با مشکل روبه‌رو شده و به‌طور بهینه عمل نکنند.

• سلامت ساکنین ساختمان: یکی از اهداف اصلی معماری هوشمند، ارتقاء رفاه ساکنین ساختمان است. عوامل مهمی مانند دما و کیفیت هوا تأثیر زیادی بر سلامت ساکنان دارند و استفاده از سنسورهایی برای کنترل این دو عامل، امری ضروری و حیاتی محسوب می‌شود.

• امنیت: مصالح به کار رفته در معماری هوشمند ساختمان علاوه بر داشتن استحکام بالا، باید توانایی اطلاع‌رسانی به ساکنین در برابر تهدیدات احتمالی را داشته باشند و در صورت امکان اقدامات لازم برای رفع تهدیدات را انجام دهند. تهدیداتی مانند زلزله، امکان تماس با شماره‌های اضطراری و جلوگیری از ورود افراد غیرمجاز با تشخیص و اقدام به موقع، می‌توانند به راحتی مدیریت شوند.

• مصرف انرژی: حفاظت از محیط زیست امروزه اهمیت زیادی پیدا کرده است و بحث‌های فراوانی در این زمینه انجام می‌شود. معماری هوشمند با هدف افزایش بهره‌وری، به ما کمک می‌کند تا در مصرف انرژی به نحو احسن صرفه‌جویی کنیم.

• امنیت سایبری: با پیشرفت و گسترش استفاده از تکنولوژی، خطراتی برای کاربران آن به وجود آمده است، به‌ویژه زمانی که این خطرات در محیط‌های کاری یا زندگی شخصی شما حضور داشته باشند. در معماری هوشمند، تبادل اطلاعات به‌طور مداوم در جریان است و حفاظت از این اطلاعات بخش حیاتی و ضروری در این سیستم‌ها به شمار می‌رود.

مزایا و معایب معماری هوشمند

اگرچه معماری هوشمند ممکن است نسبت به معماری سنتی هزینه بیشتری داشته باشد، اما سرمایه‌گذاری در این حوزه در بلندمدت بسیاری از هزینه‌های مرتبط با ساختمان را کاهش می‌دهد.

مزایا:

• هزینه کمتر انرژی مصرفی: با استفاده از سنسورهای IoT، امکان شناسایی تعداد افراد حاضر در یک ساختمان فراهم می‌شود و بر اساس جمعیت، میزان مصرف انرژی (مانند شدت نور و دما) به طور خودکار تنظیم می‌شود.
• هزینه کمتر نیرو کاری: با بهره‌گیری از معماری هوشمند، می‌توان چندین دستگاه را به طور همزمان از طریق یک رابط کاربری مرکزی کنترل کرد و دیگر نیازی به نیروی انسانی برای تنظیم و نظارت بر آن‌ها نیست.
• تأسیسات: تعمیرات و نگهداری دوره‌ای دستگاه‌های به کار رفته در معماری هوشمند ساختمان از الزامات ضروری به شمار می‌رود. در این نوع معماری، امکان شناسایی دقیق مشکلات و محل وقوع آن‌ها فراهم می‌شود که موجب صرفه‌جویی در زمان خواهد شد.
• انعطاف پذیری: معماری هوشمند با تحلیل الگوهای مصرف ساکنان یک ساختمان، قادر است در مواقع خاص مانند قطع برق، آمادگی لازم را فراهم کند.
• رفاه: سنسورها قابلیت تطبیق با اطلاعات دریافتی را دارند. بنابراین می‌توان از آن‌ها برای مراقبت و محافظت از گروه‌های حساس مانند سالمندان یا کودکان استفاده کرد تا با راهنمایی یا تسهیل برخی فعالیت‌ها، به بهبود رفاه آن‌ها کمک شود.

معایب

با تمام مزایای معماری هوشمند، چالش‌ها و سختی‌هایی نیز وجود دارد که می‌بایست در نظر داشت.

• امنیت سایبری: امنیت سایبری یکی از بزرگترین چالش‌های معماری هوشمند است. اجزای این معماری به طور مداوم در حال تبادل اطلاعات حساس هستند و دسترسی افراد غیرمجاز به این اطلاعات، خطر سوءاستفاده را به شدت افزایش می‌دهد.
• هزینه بالا: یکی از بزرگترین معایب معماری هوشمند، هزینه بالای تجهیزات مورد استفاده در آن است.
• یادگیری: ممکن است تمام ساکنان تسلط کافی برای کنترل دستگاه‌های مورد استفاده نداشته باشند و قادر به استفاده از آن‌ها نباشند.
• نیازمند اتصال پایدار: سنسورها برای ارسال و تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده در طول روز نیاز به اتصال پایدار دارند. در صورت عدم وجود اتصال پایدار، تمامی سنسورها و دستگاه‌ها متوقف خواهند شد.

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی معماری هوشمند ساختمان، کاربردها و مزایای آن پرداخته‌ایم. معماری هوشمند با نظارت و پایش مستقیم بر عوامل محیطی و تحلیل آن‌ها، فضایی بهینه‌تر برای ساکنان و افراد فراهم می‌آورد. اگرچه هوشمند سازی خانه‌ها و ساختمان‌ها نیازمند هزینه اولیه بالا است، اما سرمایه‌گذاری در این زمینه موجب صرفه‌جویی قابل توجه در مصرف منابع و کاهش هزینه‌های بلندمدت ساختمان‌ها می‌شود. علاوه بر این، هوشمند سازی ساختمان و سازه‌ها به حفظ و افزایش ارزش آن‌ها در آینده کمک می‌کند.

سوالات متداول