wprowadzenie [IoT in Building Management]

Ta strona jest tylko do odczytu. Możesz wyświetlić źródła tej strony ale nie możesz ich zmienić.
===== Wprowadzenie =====
==== Zakres tematyczny opracowania ====

Niniejsze opracowanie podejmuje problematykę integracji technologii Internetu Rzeczy **(Internet of Things – IoT)** w nowoczesnej inżynierii budynkowej oraz systemach zarządzania obiektami **(Building Management System – BMS)**. Zakres merytoryczny pracy obejmuje analizę ewolucji budynków od struktur pasywnych do systemów wysoce interaktywnych, które dzięki gęstej sieci sensorów i aktuatorów są w stanie w czasie rzeczywistym optymalizować swoje parametry operacyjne. W pracy szczególną uwagę poświęcono synergii między warstwą sprzętową (urządzenia końcowe) a warstwą analityczną (algorytmy przetwarzania danych), wskazując na kluczową rolę interoperacyjności protokołów komunikacyjnych w tworzeniu spójnego ekosystemu inteligentnego budynku. Analizie poddano również wpływ tych rozwiązań na efektywność energetyczną, bezpieczeństwo mienia oraz komfort psychofizyczny użytkowników końcowych.

{{ galeria:iotbuild.png?nolink&800 |}}

==== Wyjaśnienie pojęcia Internetu Rzeczy w budownictwie ====

> **Internet Rzeczy (//Internet of Things//, IoT)** - jest terminem, który został zdefiniowany w 1999 roku przez Kevina Ashtona, pierwotnie w odniesieniu do systemów RFID, jednak współczesna definicja (oparta na standardach IEEE oraz ISO/IEC) jest znacznie szersza. W kontekście budownictwa definiuje się jako sieć fizycznych obiektów — czujników, siłowników i urządzeń — połączonych z siecią, które gromadzą i wymieniają dane w celu optymalizacji funkcjonowania obiektu. Systemy te wykraczają poza tradycyjną automatykę budynkową (BMS), oferując głęboką integrację i analitykę w czasie rzeczywistym.

Warto jednak zaznaczyć, że definicja ta ewoluuje. Jak zauważa Z. Kęsek, współczesne rozumienie inteligentnego budynku wykracza poza samą technologię – jest to dążenie do architektury, która dzięki inteligencji wtapia się w środowisko naturalne, a nie tylko steruje urządzeniami. „Idea smart, inteligentnej przestrzeni polega na wdrożeniu w sposób innowacyjny technologii informatycznych w różnych aspektach życie człowieka. Jest zintegrowanym działaniem inteligentnego człowieka na rzecz jego własnego rozwoju oraz urzeczywistnieniem idei architektury neutralnie wpisującej się w środowisko przyrodnicze.” (( Kęsek Zbigniew, Inteligentny budynek – inteligentny budowniczy, Kraków 2016, s. 130. ))

Kluczowym elementem tej definicji jest przejście od „budynku zautomatyzowanego” do „budynku inteligentnego”. Podczas gdy automatyka klasyczna opierała się na sztywnych algorytmach (np. włącz światło, gdy wykryjesz ruch), IoT wprowadza warstwę analityczną opartą na danych historycznych i predykcji. Inteligentny system zarządzania budynkiem wykorzystuje IoT do tworzenia tzw. „cyfrowego bliźniaka” (Digital Twin) obiektu, co pozwala na symulowanie różnych scenariuszy eksploatacyjnych i wybór najbardziej efektywnego z nich. Jak definiuje to twórca koncepcji, Michael Grieves:„Cyfrowy Bliźniak to zestaw wirtualnych konstruktów informacyjnych, które w pełni opisują potencjalny lub rzeczywisty produkt fizyczny, od poziomu mikro atomowego aż po poziom makro geometryczny.” (( Grieves Michael, Vickers John, Digital Twin: Mitigating Unpredictable, Undesirable Emergent Behavior in Complex Systems, Nowy Jork 2017, s. 94. ))

**Systemy te charakteryzują się trzema fundamentalnymi cechami:**
  - **Wszechobecność (Ubiquity):** Czujniki są zintegrowane bezpośrednio z elementami konstrukcyjnymi i instalacyjnymi.
  - **Kontekstowość:** Urządzenia rozumieją kontekst otoczenia (np. wiedzą, że wyższa temperatura w pomieszczeniu wynika z nagłego nasłonecznienia, a nie awarii klimatyzacji).
  - **Skalowalność:** Możliwość dołączania tysięcy nowych punktów pomiarowych bez konieczności przebudowy głównej infrastruktury sieciowej.

\\
=== Porównanie systemów ===
<WRAP center 60%>
^ Cecha ^ Tradycyjny BMS ^ Nowoczesne IoT ^
| **Komunikacja** | Przewodowa, zamknięta | Bezprzewodowa, otwarta (MQTT) |
| **Analityka** | Brak / Podstawowa | Zaawansowana (AI/ML) |
| **Koszty wdrożenia** | Wysokie | Skalowalne (od niskich) |
</WRAP>

==== Przykłady w dziedzinie i stan obecny ====
Obecnie implementacja IoT w budynkach wykracza poza proste sterowanie temperaturą. Do najbardziej reprezentatywnych przykładów należą:

  * **Inteligentne systemy oświetlenia:** Wykorzystują czujniki natężenia światła zewnętrznego oraz zegary astronomiczne, aby dostosować barwę i jasność oświetlenia wewnętrznego do rytmu dobowego człowieka (tzw. daylight harvesting), co bezpośrednio wpływa na wydajność pracy w biurowcach i pozwala zmniejszyć użycie energii.
  * **Zintegrowane systemy HVAC (Heating, Ventilation, Air Conditioning):** Systemy te pobierają dane z kalendarzy rezerwacji sali konferencyjnych i liczników osób, aby schłodzić lub ogrzać konkretne pomieszczenie tylko wtedy, gdy jest to faktycznie potrzebne, eliminując marnotrawstwo energii w pustych strefach.
  * **Inteligentne systemy bezpieczeństwa pożarowego:** W przeciwieństwie do tradycyjnych czujek dymu, systemy IoT potrafią wskazać dokładną ścieżkę rozprzestrzeniania się ognia i dynamicznie zmieniać podświetlenie dróg ewakuacyjnych, kierując ludzi w bezpieczne miejsce.
  * **Monitorowanie stanu konstrukcji (Structural Health Monitoring):** Zastosowanie czujników tensometrycznych i akcelerometrów w kluczowych węzłach konstrukcyjnych budynków wysokościowych pozwala na wykrywanie mikrouszkodzeń zmęczeniowych materiału po silnych wiatrach lub wstrząsach sejsmicznych.
  * **Predykcyjne utrzymanie ruchu (Predictive Maintenance):** Czujniki drgań i temperatury w windach czy pompach, które przewidują awarię przed jej wystąpieniem.