تكامل أجهزة الاستشعار المضادة للطاقة البدنية والمتجازة للطاقة البدنية (VOC) لإدارة المباني الذكية

Understanding IoT and VOC Sensors in Modern Building Management

ويعيد تقارب أجهزة الاستشعار التابعة للشركة الدولية للسواتل وأجهزة الاستشعار التابعة للمركبات العضوية فولاتيل تحديد شكلها لطريقة رصد المرافق ومراقبتها وتحقيقها الأمثل، ويشير هذا الساتل إلى شبكة من الأجهزة المادية المحتوية على أجهزة إلكترونية وبرامجيات ووصلية تمكنها من جمع وتبادل البيانات، وفي إدارة المباني، يشمل هذا النوع من المواد كل شيء من أجهزة التنظيف اليدوية ونظم التنظيف الخفيف المستمر.

وعندما تدمج برامجيات التوحيد القياسي مع أجهزة الاستشعار التابعة لمراكز التشغيل المحلية، يكتسب مشغلو المباني نظرة دينامية وجامدة للظروف البيئية، ويتيح هذا التكامل إجراء تعديلات آلية لعمليات التهوية والاختلاط والهوية استنادا إلى بيانات نوعية الهواء الفعلية بدلا من الجداول الزمنية المحددة، ونتيجة لذلك، يلبي بذكاء أنماط شغل المواد ومصادر التلوث، ويحسن بشكل كبير أداء الراحات والصحة والطاقة.

كيف يُمكن أن يُمكن أن يُستشعر

دور التوحيد في بناء التلقائية

وعادة ما تتواصل أجهزة التأشيرات في المباني الذكية على البروتوكولات اللاسلكية مثل ويف، أو زيغبي، أو لو راواون، وترسل البيانات إلى منصة مركزية قائمة على الغيوم أو خادم حافة محلية، وتجمع هذه المنصة المعلومات من آلاف أجهزة الاستشعار، وتطبق القواعد ونماذج التعلم الآلات، وتصدر أوامر إنذارات إلى المبدعين - أجهزة التنقيب، والوصات، ونظم الصيانة المتباينة - التي تتحكم في المباني.

VOC Sensor Technology and Selection

وتستعمل أجهزة الاستشعار الحديثة للسفن العاملة في الهواء إما الكشف عن التألق أو تكنولوجيا الموصلات شبه الموصلية ذات أكسيد المعادن، حيث تستخدم أجهزة الاستشعار التابعة للبيوت الضوء فوق البنفسج في أشعة الغاز المخففة، وتنتج حساسية عالية من الجودة مقارنة بالتركيز، وتعتمد أجهزة الاستشعار التابعة للأجهزة على التغيرات في المقاومة الكهربائية عندما تتفاعل الجزيئات الغازية مع طبقة من أكسيد المعادن المسخن، وتتوفر في نفس الوقت رصدا مستمرا مع أوقات الاستجابة السريعة.

الفوائد الأساسية لإدماج مادة التأشيرات المميتة مع أجهزة الاستشعار التابعة للمركبات

ارتفاع نوعية الهواء داخل الهواء وصحة الراكبين

ويمكن أن يؤدي الرصد المستمر للفيكات المسببة للتلوث إلى تحديد مصادر التلوث بصورة استباقية، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تؤدي مستويات النهضة الرسمية المرتفعة من الأثاث أو الخزانة الجديدة إلى زيادات فورية في التهوية قبل أن يتعرض الشاغلون للصداع أو تهيج العين أو الارتباك التنفسي، وتبين الدراسات أن سوء نوعية الهواء الداخلي يمكن أن يقلل من وظيفة الإدراك بنسبة تصل إلى 30 في المائة من الاكتشاف (انظر:

كفاءة الطاقة من خلال الاستخدام المراقب للطلب

وتطبق نظم تهوية البناء التقليدية على جداول ثابتة أو على أساس ثاني أكسيد الكربون، وتضيف أجهزة استشعار التحلل الضوئي بعداً بالغ الأهمية: فهي تميز بين ثاني أكسيد الكربون المولدة عن فترة شغل مقبولة والملوثات الكيميائية الضارة، وهذا يتيح لنظام HVAC زيادة المتناول الجوي الخارجي فقط عند الحاجة إلى تطهير المركبات العضوية الثابتة بدلاً من تشغيل المراوح في كامل القدرة باستمرار.

صيانة البيانات وبصر العمليات

(أ) يمكن أن تحدد برامج [المسح الضوئي] التي تُستخدم فيها بيانات التحلل الذاتي أنماطاً مرتبطة بتدهور المعدات، وعلى سبيل المثال، قد تشير الزيادة التدريجية في معاملات التحلل في غرفة آلية إلى تسرب التبريد أو تقلص الختم، ويمكن أن تُدرج التحليلات الجاهزة قبل حدوث انهيار في التكلفة، وبالمثل، يمكن أن تكون الآثار في معاملات التنظيف ذات الوجهة الدنيا(10).

الامتثال التنظيمي والتصديق على البناء الأخضر

وتزيد الولايات القضائية الكثيرة من تشديد معايير جودة الهواء داخل المباني، وتزداد الحاجة إلى رصد مستمر لمدارس التوليد في الهواء داخل المباني، وتبسّط عملية الإبلاغ عن الامتثال في نظم تكنولوجيا المعلومات، وذلك عن طريق توليد سجلات مراجعة الحسابات، ووضع خرائط للاتجاهات، وتنبيهات بشأن تجاوزات العتبات، ويمكن لمالكي المباني أن يبرهنوا على التقيد بمعيار " ASHRAE Standard 62.1 " ، أو المبادئ التوجيهية للجودة الهواء في الأماكن المغلقة، دون بيانات.

استراتيجيات التنفيذ من أجل التكامل الناجح

وضع الاستشعار والكثافة

ويتطلب الرصد الفعال للسفن المزودة بأجهزة الاستشعار الاستراتيجية في ارتفاع التنفس (1-1.5 متر فوق سطح الأرض) في المناطق التي يحتمل أن تكون فيها مصادر الانبعاثات أكبر من غيرها، حيث أن المناطق المرتفعة الارتفاع، وغرف النسخ، وغرف الكسر، والمناطق المتاخمة لمرآب السيارات هي مواقع ذات أولوية، كما أن كثافة جهاز الاستشعار لكل متر مربع يتراوح بين 200 و300 متر مربع هي نموذجية بالنسبة لمكاتب الطائرات المفتوحة، ولكن المختبرات أو مناطق التصنيع قد تتطلب تهدئة.

الهيكل الشبكي وإدارة البيانات

وعادة ما تنقل أجهزة الاستشعار التابعة للشركة بيانات تستخدم بروتوكولات لاسلكية منخفضة (مثلا، لوروا وانغ، أو خيط، أو ميدش) إلى بوابة تقدم المعلومات إلى منصة إيوت، ويجب أن تُعالج بيانات عالية التردد (مثلا، قراءة واحدة كل 1-5 دقيقة) وتخزن السجلات التاريخية لمدة 90 يوما على الأقل لدعم تحليل النطاقات.

قواعد التشغيل الآلي ولوحات التغذية

Def clear thresholds for action: for example, if total VOC level exceeds 500 ppb for more than 10 minutes, increase outdoor air damper position to 80% and send a notification to the facility manager. More advanced systems can correlate VOC data with occupancy sensors to modulate ventilation based on actual pollutant load rather than simple counts. Use a hysteress bandfe

بروتوكولات المعايرة والصيانة

ويُستدل من أجهزة الاستشعار التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية بمرور الوقت بسبب شيخوخة عنصر الاستشعار والتلوث من الجسيمات المحمولة جواً، ويُوصى بوضع جدول زمني منتظم للمقاييس باستخدام معايير الغاز المصدق عليها (مثلاً، الإيزوبيوتيلين) لضمان الدقة، أما بالنسبة لأجهزة الاستشعار التابعة للأجهزة المحمولة، فيتم التوصية بمقياس صفري كل ستة أشهر؛ وقد تحتاج أجهزة الاستشعار التابعة للأجهزة الاستشعار إلى تنظيف للمصابيح كل ثلاثة أشهر ستة أشهر.

التحديات وكيفية التغلب عليها

خصوصية البيانات والأمن

ويولد الرصد المستمر لنوعية الهواء بيانات يمكن أن تكشف عن أنماط الشغل أو عادات العمل أو المعلومات الصحية، ويجب على مالكي المباني تنفيذ ضوابط الدخول، والتسمية، ووضع سياسات واضحة لإدارة البيانات، وتفادي تخزين المعلومات التي يمكن تحديدها شخصيا ما لم يكن ذلك ضروريا، واستخدام تقسيم الشبكة لعزل أجهزة IoT على شبكة متخصّصة، والقيام بانتظام بمراجعة سجلات الدخول إلى نظام، والامتثال للوائح مثل نظام الإبلاغ عن النتائج أو إدارة موارد الصندوق حيثما ينطبق ذلك.

الحساسية والانتقائية

ويستجيب العديد من أجهزة الاستشعار المنخفضة التكلفة لأجهزة الاستشعار بالأشعة فوق البنفسجية، وكذلك للرطوبة ودرجة الحرارة والغازات المتباينة، مما قد يؤدي إلى إنذارات كاذبة أو أحداث مفقودة، ويخفف من ذلك باستخدام أجهزة الاستشعار ذات الأجر المتكامل في درجات الحرارة/الدرجة، وبإدخال بيانات VOC مع معايير أخرى (CO2، PM2.5) لتوثيق القراءات.

قابلية التشغيل البيني

وتشمل سوق التشغيل الآلي للمبنى العديد من بروتوكولات الملكية (BACnet، ومودبوس، وKNX، وDALI) ويجب أن تدعم برامجيات IoT أساليب التكامل المتعددة - نظم تطبيقات الإدارة السليمة بيئيا، أو MQTT، أو بوابة BACnet - لربط أجهزة الاستشعار بدائرة إدارة المباني القائمة.

اعتبارات التكاليف وتبرير مكتب خدمات المشاريع

ويشمل الاستثمار الأولي معدات الاستشعار، والبوابات، ورسوم الترخيص بالمنصات، وعمالة التركيب، وتكاليف التكامل، غير أن العائد على الاستثمار كبير: إذ أن وفورات الطاقة بنسبة تتراوح بين 20 و40 في المائة في البيوتادايين السداسي الكلور، وانخفاض تكاليف الرش والصيانة، وانخفاض المسؤولية عن الأمراض ذات الصلة بالمناهج الإدارية، واستحقاقات الإيجار المحتملة للمساحات الخضراء المصدق عليها، وينبغي أن يُعامل تحليل التكاليف في تجنب التغيّب المتصل بالصحة، الذي يُقدّم على أصحاب العمل بنظامي (Us).

الاتجاهات المستقبلية والاتجاهات الناشئة

الاستخبارات الفنية والتحليلات الجاهزة

وستتوقع نماذج التعلم من الآلات التي تم تدريبها على بيانات التقلبات المسببة للتوترات المسببة للتوترات التاريخية والمجسات حدوثها - على سبيل المثال، توقع حدوث ارتفاع في الديهيد في أعقاب أعمال ترميم الأرضية استنادا إلى جداول المشاريع، كما يمكن للمبادرة أيضا أن تحقق الحد الأمثل من نقاط التهوية بصورة دينامية للموازنة بين استخدام الطاقة ونوعية الهواء في المناطق المتعددة، وستؤدي رقائق السحب المدمجة في أجهزة الاستشعار إلى تحسين خصوصية

التكامل مع التغذية الناجعة القابلة للزراعة والمتفجرة

ويمكن للأجهزة الصحية المستقرة التي تتبع معدل القلب أو معدل التنفس أو نوعية الهواء المتصور أن تتغذى مرة أخرى في منصة إيوت، مما يخلق حلقة راحة شخصية، ويمكن للمحتسبين الإبلاغ عن الأعراض عن طريق جهاز متنقل، مما يتيح للنظام ربط الشكاوى الذاتية بقراءات التوليد في الوقت الحقيقي، وهذا النهج الذي يقوم على أساس الجنس البشري يحسن التشغيل الآلي ويزيد من الرضا عن الركب.

خفض التكاليف والتبني على نطاق أوسع

ومع أن أجهزة الاستشعار التي تستخدم في نظام الرصد المتعدد الأطراف تكون أرخص وأدق، فإن التكامل سيصبح مجديا اقتصاديا بالنسبة للمباني والمدارس والممتلكات السكنية الأصغر، ومن المتوقع أن تنمو السوق العالمية لأجهزة الاستشعار في مستوى المعيشة بما يزيد على 8 في المائة من نظام تقييم الأداء حتى عام 2030، مدفوعا بمطالب تنظيمية ووعي صحي، وتضع مجموعات من المواد المتعلقة بالتكامل بين أجهزة التوحيد والتعقيد في الأورام، ودرجة الحرارة، والرطوبة، وتركيب.

التوحيد والتوثيق

وستضع مجموعات صناعية مثل المعهد الدولي لمبنى WELL، وشبكة ريست برامج تصديق تشير إلى الرصد المستمر القائم على أساس التوحيد القياسي للبيانات، وستمكن نماذج البيانات الموحدة من وضع معايير مرجعية أسهل في جميع المباني والمدن، ومن المرجح أن تشمل سلسلة السنوات الخمس 2000 المقبلة [FLT:]ISO بشأن أداء المباني الذكية أحكاماً لرصد المعايير المحاسبية الدولية في الوقت الحقيقي.

خاتمة

إن إدماج منابر الأيوت مع أجهزة الاستشعار التابعة لمراكز VOC يمثل تحولاً في النموذج في إدارة المباني الذكية - من العمليات التفاعلية القائمة على الجدول الزمني إلى الاستخدام الأمثل للبيانات، ومن خلال الرصد المستمر لجودة الهواء داخل المباني والاستجابة لها، يمكن لمالكي المباني أن يحسنوا في الوقت نفسه الصحة، وأن يخفضوا استهلاك الطاقة، وأن يمدوا حياة المعدات، وأن يستوفوا المعايير التنظيمية الصارمة، وفي حين أن التحديات المتعلقة بالقابلية التكاليف، وقابلية التشغيل المتبادل، وخصوصية البيانات، تظل،