Ngày nay, tự động hóa tòa nhà đã phát triển đáng kể ngoài các hệ thống điều khiển HVAC và hệ thống chiếu sáng. Mặc dù khái niệm Tòa nhà thông minh và Thành phố của các tòa nhà thông minh đã xuất hiện được một thời gian, với sự xuất hiện của IoT và một thế hệ thiết bị thông minh tiên tiến mới, “thông minh” đã mang một ý nghĩa hoàn toàn mới đối với việc tự động hóa tòa nhà.

Ứng dụng của IoT trong nhà thông minh thế nào?

Các tòa nhà ở mọi quy mô và chức năng, dân cư hay thương mại, đang trở thành hệ sinh thái thông minh được kết nối, trong đó các hệ thống giám sát, duy trì, điều khiển nhiều hệ thống, nhiều thiết bị hơn, không chỉ khí hậu và chiếu sang như quá khứ.

Các thiết bị điện thông minh sẽ làm được nhiều việc hơn là chỉ thu thập dữ liệu. Hệ thống cũng sẽ tổng hợp, phân tích và truyền dữ liệu sang máy tính biên, nơi các công cụ phân tích dự đoán tiên tiến sẽ cho phép các cấp độ kiểm soát và bảo mật mới, đồng thời cải thiện đáng kể trải nghiệm người dùng tổng thể. Các hệ thống mới này sẽ thông minh hơn, tự học hỏi, sáng tạo và có độ tinh vi cao.

Đối với các chủ sở hữu vận hành trên một loạt các tòa nhà dân cư, thương mại và công nghiệp, chi phí bổ sung các công nghệ tòa nhà thông minh có thể từ hàng trăm nghìn đến hàng triệu đô la. Đối với nhiều công ty, mức giá quá cao, phần lớn là do phần mềm và thiết bị xây dựng đóng, tùy chỉnh và độc quyền mà chỉ nhà sản xuất ban đầu mới có thể nâng cấp.

Cho đến gần đây, điều này đã dẫn đến việc thiếu các giải pháp hiệu quả về chi phí khiến các OEM và nhà tích hợp hệ thống không thể cung cấp các hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (BMS) giá cả phải chăng cho một thị trường có nhu cầu lớn về chúng.

Thông thường, chủ sở hữu-nhà điều hành tòa nhà quy mô vừa và nhỏ không có quyền truy cập tự động vào dữ liệu trong cơ sở của họ, gây khó khăn cho việc tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí bảo trì và cải thiện quản lý hiệu suất tài sản tổng thể (APM) cho tòa nhà của họ.

Ngày nay, một giải pháp thay thế với chi phí thấp hơn là sử dụng các công nghệ IoT, bao gồm các cảm biến chi phí thấp, trên các cổng tiền đề, hệ thống điều khiển phân tán và phân tích trên đám mây.

Xây dựng Smart Building và Smart City từ công nghệ IoT

BMS thế hệ tiếp theo chạy trên IoT

Hiện tại, các tòa nhà thương mại, không gian văn phòng, không gian bán lẻ và các cơ sở giáo dục chiếm một phần lớn năng lượng tiêu thụ của đất nước. Ngay cả việc cải thiện một chút hiệu quả năng lượng cho lĩnh vực này cũng sẽ giúp tiết kiệm chi phí đáng kể cho các chủ sở hữu vận hành và cho nhu cầu năng lượng ở cấp độ quốc gia.

Hầu hết các BMS ngày nay đều tương tự như một hệ thống kiểm soát giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) được sử dụng trong công nghiệp. BMS giám sát và kiểm soát một loạt các hệ thống tòa nhà.

Chúng bao gồm hệ thống sưởi, thông gió, điều hòa không khí (HVAC), chiếu sáng và các hệ thống riêng biệt khác như thang máy, phòng cháy chữa cháy, an toàn, an ninh và kiểm soát ra vào tòa nhà.

Thông thường, BMS hỗ trợ giao diện người dùng cho phép người vận hành lập trình hệ thống và duy trì các điểm đặt, tạo cảnh báo về các điều kiện bất thường và thực thi các tập lệnh được lập trình trước, tương tự như bộ điều khiển logic khả trình (PLC) được sử dụng trong các cơ sở công nghiệp.

Thật không may, nhiều tòa nhà ngày nay thiếu một BMS tích hợp đầy đủ, đòi hỏi người vận hành phải quản lý nhiều hệ thống độc lập. Ngoài ra, nhiều BMS ngày nay có xu hướng độc quyền, đắt tiền để triển khai, khó sửa đổi hoặc mở rộng.

Công nghệ IoT và tính mở thúc đẩy các hệ thống tòa nhà được kết nối thông minh

Sức mạnh của Internet mở ngày nay được duy trì bởi một loạt các công cụ và giải pháp đã được chứng minh về kết nối, quy mô, tích hợp và độ phức tạp. Khi các cảm biến kết nối thế giới vật lý của các tòa nhà và thiết bị với doanh nghiệp kỹ thuật số trở nên thông minh hơn, các giao thức internet tiêu chuẩn ngành (IP, HTTP, máy chủ web, nền tảng đám mây, v.v.) và các tính năng trừu tượng sẽ được phát huy để đơn giản hóa việc phát triển.

Các OEM của thiết bị vật lý cho HVAC, chiếu sáng, truy cập vật lý và điều khiển các hệ thống này đang đánh giá lợi ích của khái niệm digital twins- song sinh kỹ thuật số. Đây là nơi thế giới vật lý của các tòa nhà, thiết bị và cơ sở vật chất được kết nối với các mô hình 3D ảo.

Trong các đại diện kỹ thuật số này của các tòa nhà thông minh (và cuối cùng là toàn bộ thành phố thông minh), tất cả các khía cạnh của môi trường này có thể được giám sát, kiểm soát và tối ưu hóa để mang lại trải nghiệm người dùng tốt hơn. Cảm biến thông minh và thiết bị biên ở mức thấp nhất sẽ truyền dữ liệu thời gian thực, cung cấp dữ liệu cho các phân tích tiên đoán và mô tả nâng cao để đảm bảo hiệu quả tối ưu cho việc sử dụng năng lượng, kiểm soát môi trường và bảo mật.

Cũng giống như kiến ​​trúc và công nghệ IoT đang được áp dụng cho các hệ thống sản xuất và chế tạo, thế hệ tiếp theo của hệ thống quản lý tòa nhà sẽ được thúc đẩy bởi hệ sinh thái IoT của các cảm biến được kết nối thông minh, thiết bị biên, thiết bị, phân tích và kiến ​​trúc hệ thống. BMS định hướng IoT sẽ là một hệ sinh thái mở, kết nối rộng khắp của các tòa nhà, rộng hơn là các thành phố thông minh.

Yêu cầu hệ sinh thái BMS được kết nối thông minh

Sự phức tạp ngày càng tăng của quá trình chuyển đổi kỹ thuật số tổng thể đang diễn ra trên các ngành, doanh nghiệp, thành phố và xã hội nói chung đòi hỏi một phương pháp thiết kế hệ thống toàn diện.

Khi BMS chuyển sang hệ sinh thái được kết nối thông minh cho các tòa nhà và thành phố, điều quan trọng là phải đặt các hệ sinh thái này dựa trên kiến ​​trúc hệ thống IoT hợp lý. Kiến trúc IoT này sẽ có nhiều lớp và kết nối nhiều hệ thống kế thừa hiện có.

Khuyến nghị ứng dụng IoT trong nhà thông minh

Rõ ràng, các công nghệ IoT cho phép hệ sinh thái kết nối thông minh đang thúc đẩy thế hệ BMS tiếp theo và mở rộng để xây dựng các thành phố và cơ sở hạ tầng thông minh. Ngày nay, kiến trúc của các tòa nhà và thành phố thông minh bao gồm các dịch vụ đám mây, các công cụ phân tích nâng cao và các khái niệm như digita twins- cặp song sinh kỹ thuật số.

Chủ sở hữu các tòa nhà và cơ sở hạ tầng muốn tài sản của họ hoạt động hiệu quả, an toàn và mang đến cho người dùng và cư dân trải nghiệm người dùng tối ưu. Công nghệ IoT sẽ trở thành một phần không thể thiếu của BMS và tương lai của các tòa nhà, thành phố và cơ sở hạ tầng thông minh.