المعلوماتية > إنترنت الأشياء
ما الذي ينقص منزلك ليصبح كالبناء الذكي؟
على الرغم من بساطة بعض أعمالنا اليومية "الروتينية"؛ ولكن يوجد بعض الإهمال والاستهتار بأدائها، فعلى سبيل المثال؛ نغفل أحيانًا عن إطفاء الإنارة إن لم نكن بحاجتها، أو ننسى مواعيد الأدوية ومراجعة الأطباء، أو قد ننسى الانتباه لبعض الأمور التي قد تسبب حرائق قبل الخروج من المنزل. ولكن؛ في السنوات الأخيرة عُمِل على الأبنية الذكية (Smart Building) التي تعمل -إلى حدٍّ ما- على تحسين جودة الحياة داخل الأسرة في نواحٍ مختلفة بطريقة تفاعلية ومستقلة.
إنّ مصطلح "مبنى ذكي Smart Building" شائعُ الاستخدام لتعريف المباني المجهّزة بنظام خاص ينجز بعض العمليات الذكية وفقًا للظروف؛ إذ إنّ تكامل أنظمة البناء مع الحساسات المدمجة، والمشغلات (actuators)، والحواسيب الصغيرة (microcomputers)، أو المتحكمات الصغرية (microcontrollers) يسمح بأن يتصل بعضها ببعض عن طريق وحدة التحكم في المبنى، إضافة إلى أنها تساعد على تحسين نوعية الحياة اليومية، وتخفيض التكاليف، وزيادة الأمن (1).
يستخدم المبنى الذكي شبكة عناوين منطقية (Internet Protocol (IP بنيةً أساسيةً لتوفير التقارب بين جميع خدمات هندسة المباني، فالإنترنت تدمج الخدمات جميعها داخل المبنى. ونظرًا إلى التقدم التكنولوجي وبروتوكولات شبكات IP وشبكات Ethernet؛ كانت القدرة على تشغيل مجموعة من الخدمات في شبكة واحدة متكاملة، ومن ثم يصبح المبنى بحاجة إلى تنسيق أقل ويجعل إدارته أسهل؛ إذ إنّه سيكون بالإمكان -بواسطة إنترنت الأشياء (Internet of things (IoT- تشغيل الأجهزة ومعالجة البيانات التي أُنشِئت بواسطة الحساسات لدعمِ التحكم وللتشغيل المثالي للمبنى في الزمن الحقيقي (2).
يرتبط مفهوم المباني الذكية بالزيادة في دمج التكنولوجيا المتقدمة للمباني؛ إذ يمكن تشغيل أنظمة المباني بأكملها عن بعد والتحكم بها من أجل الراحة، واستخدام الطاقة بطريقة فعالة. ومن المقبول على نطاق واسع أن استخدام التقنيات الجديدة هو شرط أساسي لتحقيق وجود المباني الذكية، ولكن؛ لا يقتصر ذلك على نشر الحساسات، وهندسة البيانات الكبيرة والتحليلات، والحوسبة السحابية، وتطوير هندسة البرمجيات، وخوارزميات التفاعل بين الإنسان والحاسوب، وما إلى ذلك من التقنيات؛ بل تطوير
إنترنت الأشياء (IoT) (3)، فقد انتقل التركيز في السنوات الأخيرة إلى دمج أنظمة المباني جميعها عبر أنظمة إدارة المباني المركزية (Building Management System (BMS لتوفير نهج أكثر ذكاءً لإدارة المرافق والسلامة والتحكم بالطاقة في أنظمة إدارة المباني (5)؛ إذ تجمع BMS البياناتِ من المبنى وتزوّد أوامر التحكم إلى التقنية المناسبة (4)، علمًا أنّ أحد تحديات المباني الذكية هو التعامل مع شبكة معقدة من المَهمات في مختلف جوانب المبنى، ولكن حصل تقدم كبير نحو الأهداف بسبب استخدام إنترنت الأشياء (3).
يمكننا أن نبيّن بنية إنترنت الأشياء على غرار الطبقات كما يأتي (2):
- طبقة الحساسات sensing layer: يُحصَل فيها على بيانات الاتصال من أنواع مختلفة من الحساسات الفيزيائية التي تراقب بارامترات البيئة المحيطة، كذلك تتضمن هذه الطبقة المشغلات التي يمكن التحكم بها لتوفير الطاقة.
- طبقة الشبكة network layer: تتضمن الشبكات الأساسية التي توفر قدرة نقل البيانات، وتعمل صلةَ وصل بين طبقة الحساسات والطبقة الثالثة المسؤولة عن معالجة البيانات.
- طبقة برمجيات وسيطة middleware layer: هذه الطبقة بمثابة جسر بين البرنامج المضمّن الذي يعمل آليًّا، وخدمات البرمجيات الخلفية. وتوفر هذه الطبقة التشغيلَ البيني باستخدام بروتوكولات وواجهات برمجة موحدة، ولذلك؛ هي تُجري عمليةَ تحويل البيانات التي تُجمَع من تنسيقات البيانات المختلفة للتمثيل المشترك.
- طبقة اكتشاف المحتوى والدلالة context and semantic discovery layer: بمعنى أنّها المسؤولة عن اكتشاف المحتوى (المكوَّن من البيانات التي جُمِعت في طبقة البرمجيات الوسيطة) وتخزينه.
- طبقة المعالجة والمنطق processing and reasoning layer: هي مسؤولة عن معالجة المعلومات المستخرجة من البرامج الوسيطة، ثم اتخاذ القرارات وفقًا لنوع التطبيقات.
- طبقة التطبيقات applications layer: يمكن اختصار شرحها بالقول إنها التطبيقات والخدمات المُقدَّمة، فهي تقدم إطار عمل مع وصول مباشر إلى الوظائف الأساسية.
فضلًا عن ذلك، يجب تثبيت لوحات التحكم في المبنى للتحكم بالمساحات الداخلية الآلية ودعم واجهة بين الإنسان والآلة المحلية، فعلى سبيل المثال؛ في مبنى متعدد الطوابق يمكن أن يكون لكل طابق لوحة تحكم أتمتة العمليات؛ مثل التحكم بفتح النوافذ، والتحكم بتكييف الهواء لتحقيق درجة الحرارة المطلوبة، والتحكم بإغلاق/ فتح الستائر حسب كثافة الضوء المفضل قبل استخدام الإضاءة الاصطناعية.
في العقود الماضية؛ رُكِّز في قدر كبير من الأبحاث على ذكاء المباني والمجتمعات والمدن والبنى التحتية، وأحد الدوافع وراء هذه الأنشطة البحثية هو تطوير نهج لتوفير خدماتٍ موثوقة وكفاءةٍ في استخدام الطاقة دون المساس بمستوى الراحة والرضا لدى الأشخاص المستهدفين، وعلى الرغم من ذلك؛ لا يزال هذا الموضوع قيد البحث حتى الآن، على الرغم من أن الباحثين درسوا القضايا ذات الصلة من جوانب مختلفة (3).
برأيك؛ هل ستكون الأبنية الذكية حلًّا لتوفير الطاقة المستخدمة وزيادة الأمان والراحة؟
المصادر:
2- QOLOMANY B، AL-FUQAHA A، GUPTA A، BENHADDOU D، ALWAJIDI S، QADIR J et al. Leveraging Machine Learning and Big Data for Smart Buildings: A Comprehensive Survey [Internet]. Qatar National Library; 2019 [cited 15 February 2020]. Available from: هنا
3- Jiaa M، Komeilya A، Wangb Y، S. Srinivasan R. Adopting Internet of Things for the development of smart buildings: A review of enabling technologies and applications [Internet]. 2019 [cited 20 February 2020]. Available from: هنا
4- Akkaya K، Guvenc I، Aygun R، Pala N، Kadri A. IoT-based occupancy monitoring techniques for energy-efficient smart buildings [Internet]. IEEE; 2015 [cited 30 April 2020]. Available from: هنا
5- Clark G، Mehta P. Artificial intelligence and networking in integrated building management systems [Internet]. Elsevier B.V.; 1998 [cited 30 April 2020]. Available from: هنا;