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RSi
> EDIFICIOS INTELIGENTES
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Introducción
El hecho de que una serie de controladores puedan mejorar ciertas tareas rutinarias
u optimar una serie de procesos no es nada nuevo, a pesar de que las técnicas
actuales consiguen resultados sorprendentes. Normalmente, los manuales descriptivos
de un edificio inteligente constan de una multitud de datos técnicos que se basan
en que unas determinadas entradas de información, basadas en sensores de todo
tipo, sirven para que un programa informático produzca una determinada acción
(previamente establecida por el usuario) que suele consistir en activar o desactivar
determinados dispositivos.
Algunos Mitos
Los edificios que
estén dotados de las instalaciones que le son propias, como son la climatización,
seguridad o ascensores, debidamente gestionadas por un sistema sofisticado con
un control integrado y centralizado, no son de por sí inteligentes, sino automatizados.
Un edificio no es un ente aislado, sino que se interrelaciona con un entorno.
Sólo se pueden construir edificios inteligentes si su diseño es el apropiado y
el área donde se ubica dispone de las características adecuadas para cumplir los
objetivos previstos.
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Los dispositivos físicos que controlan el sistema, es decir sensores, efectores,
transportadores de información, etc. no constituyen el apartado principal del
edificio, sino que es el diseño lógico, fundamentalmente con apoyo informático,
el verdadero elemento decisivo.
Los dispositivos sólo pueden entrar en dos categorías: adecuados o inadecuados
para los objetivos previstos. Su única propiedad se refiere a las limitaciones
que imponen, pero no a su calidad. Un ejemplo muy claro ha ocurrido con la técnica
de instalar fibra óptica en las comunicaciones, mencionándolo como argumento comercial:
sin duda es ventajosa, pero no es más que un medio de transmitir información.
¿Cuándo un edificio es inteligente?
Nuestra respuesta favorita es que la inteligencia de un edificio empieza cuando,una
vez automatizado, es dotado de sistemas que contienen aplicaciones de alto nivel
que gestionan dicha automatización y proporcionan unos servicios avanzados.Una
definición más técnica sería: aquel que incorpora unos sistemas de información
en todo el edificio, ofreciendo unos servicios avanzados de la actividad y de
telecomunicaciones, con control automatizado, comprobación (monitorización), gestión
y mantenimiento de los distintos subsistemas o servicios del edificio, de forma
óptima e integrada, local y remota, diseñados con suficiente flexibilidad como
para que sea sencillo y económicamente rentable la implantación de futuros sistemas.
Dependiendo de la calidad y el número de los servicios ofrecidos así tendremos
un determinado nivel de inteligencia. Estos servicios podrían ser clasificados
en las siguientes áreas: servicios básicos del sistema, soporte a la actividad,
telecomunicaciones, interrelaciones con el entorno y servicios complementarios.
¿Por qué un edificio inteligente?
Los beneficios que proporciona un edificio inteligente pueden diferenciarse
según el punto de vista del usuario o habitante del edificio y el del promotor
del mismo. Si el edificio tiene un uso comercial, las pequeñas empresas tienen
la oportunidad de acceder a servicios comunes que, por su coste, no podrían implementarlos
de forma individual. De hecho, supone una importante ventaja el que puedan acceder
a ciertos servicios dentro de una gama muy amplia sólo de forma ocasional.En cualquier
caso, el usuario no tiene que preocuparse de aquellos aspectos que se encuentren
relacionados con la infraestructura y sólo debe pensar en su negocio o actividad.
Pero el promotor es el que obtiene una ventaja inmediata de la oferta de estos
servicios: además de vender un producto que resulta imprescindible para algunos
clientes y beneficioso para todos, diferencia su edificio de otros muchos, aumentando
los beneficios de la inversión realizada.
Elementos conceptuales
Un edificio inteligente tiene tres elementos conceptuales: flexibilidad del
edificio, integración de servicios y diseño.
El primer elemento, la flexibilidad del edificio es patrimonio casi exclusivo
del arquitecto que lo diseña. Se trata de conseguir un diseño arquitectónico con
capacidad para que en un futuro sea posible incorporar nuevos servicios, a la
vez que, en el presente, sea posible efectuar redistribuciones sin perder el nivel
de servicios existentes. Sabemos que el edificio va a durar muchos más años que
los sistemas actuales que proporcionan los servicios, por lo que el arma fundamental
sólo puede ser una: la sobredimensión.
El edificio debe ser concebido como un ente adaptable a nuevas demandas de los
usuarios, del cual sólo se ha entregado una de sus posibles configuraciones. Una
posible subdivisión de un edificio podría ser la siguiente: su caparazón, que
comprende los elementos estructurales; los servicios, que comprenden las infraestructuras
básicas tales como la calefacción, aire acondicionado, iluminación, energía eléctrica,
ascensores, etc. y los equipos asociados a cada uno de los servicios, incluyendo
sensores, actuadores, equipos de control, etc.; los escenarios que comprenden
elementos de diseño superficial como paredes, techos, cubiertas de suelos, luminarias,
... y finalmente los decorados. Dicho lo anterior, definimos edificio flexible
aquel en el que cada una de estas cuatro componentes es independiente de las demás,
donde un cambio en una de ellas no afecta a las otras.
El segundo elemento, la integración de servicios, puede realizarse a dos
niveles. Para empezar, se busca la integración del control, gestión y mantenimiento
de todos los sistemas y servicios del edificio, pero también, en la medida que
sea posible, se pretende una integración de las infraestructuras del cableado
(único soporte físico para varias señales de varios sistemas).
El tercero y último elemento, el diseño, tiene una importancia altísima
para que todo lo demás funcione. A pesar de que estamos ante un elemento muy relacionado
con la arquitectura, el diseño interior habría que dotarlo de una mezcla de ergonomía
(estudio de datos biológicos y tecnológicos aplicados a problemas de mutua adaptación
entre el hombre y la máquina) y planificación del espacio. Conseguimos un diseño
a través del cual se logra proporcionar un ambiente de trabajo confortable en
un entorno altamente tecnificado. Un edificio inteligente debe tener un diseño
ergonómico.
Integración de servicios
Para empezar, tenemos que realizar una división distinguiendo entre: servicios
de automatización del edificio (control, optimación y mantenimiento de elementos
de ingeniería), servicios de automatización de la actividad (transmisión, almacenamiento
y procesamiento de información útil), servicios de telecomunicaciones (redes de
voz y datos) y servicios de planificación ambiental.
A su vez, los servicios de automatización del edificio pueden subdividirse en
sistemas básicos de soporte de la actividad (ver cuadro 1),
que son aquellas instalaciones o sistemas de ingeniería básicos del edificio,
con el objetivo de asegurar unas condiciones idóneas a nivel económico y proporcionar
un conjunto de servicios adecuados para desarrollar la actividad; sistemas de
seguridad, (ver cuadro 2) que incluyen servicios de protección
de bienes e información y de vidas humanas en caso de emergencias, y sistemas
de gestión energética, donde se controla el gasto de energía con miras a optimar
los recursos y obtener un ahorro económico, ya sea directamente por ahorro de
energía o indirectamente, derivado de las ventajas consecuentes del mantenimiento
de un sistema integrado. Básicamente, el sistema de gestión energética (ver sus
aplicaciones máscomunes en el cuadro 3) está dotado de una serie
de sensores distribuidos (luminosidad, humedad relativa, temperaturas medias,
de áreas específicas y exteriores, demanda eléctrica, estado de bombas y ventiladores,
etc.), una serie de alarmas preestablecidas, activables al sobrepasar un determinado
valor, unos ficheros histéricos de seguimiento y, eventualmente, un sistema pseudo
racional que integre toda la información y proponga o ejecute decisiones que optimen
el rendimiento del sistema.
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CUADRO
1.
Servicios básicos de soporte de la actividad
Suministros: agua,
gas, electricidad Climatización (aire acondicionado, calefacción, venti- lación)
Iluminación (interior y exterior) Controles de aparcamientos Ascensores y montacargas,
Control horario (entradas, salidas, presencias...) Conductos de presión para limpieza.
Automatización
de la actividad
Los servicios de automatización de la actividad son dependientes, obviamente,
del tipo de actividad a desarrollar. En una oficina se trata de mejorar la productividad,
lo que debe tener una relación directa con el objetivo de todo negocio: ganar
más dinero.Los puntos donde debe incidir mayoritariamente la automatización residen
en el acceso a la información, por un lado y a servicios especiales por otro.
El acceso a la información implica un buen sistema estructural (red local), unas
bases de datos planificadas y unas excelentes comunicaciones en lo que se refiere
al flujo de la información. Estas comunicaciones no sólo son internas (nuevamente
red local) sino también externas: servicios telefónicos avanzados, conectividad
a otras redes, etc.Y aunque es un hecho que suele pasar desapercibido, la infommaci6n
debe guardarse de forma segura, por lo que también se automatizan los sistemas
de soporte (ver anexo: La información como activo estratégico. Seguridad y protección).Como
servicios especiales tenemos el programa (software) de soporte, que es aquel que
utilizamos para la actividad (autoedición, gestor de proyectos, procesadores de
textos, manipulación de datos, diseño gráfico, multimedia y un largo etcétera)
y otras automatizaciones basadas en impresión de calidad, reprografía, dictafonía,
escáneres y reconocedores ópticos, etc.
Telecomunicaciones
Tal vez uno de los aspectos más importantes de nuestro edificio va a ser el que
comprende las comunicaciones que va a mantener interna y externamente.En este
sentido los elementos más preocupantes, aunque en un principio no pudiera parecerlo
son los dichosos cables. Hagamos lo que hagamos, podemos tener en cuenta que antes
de que el edificio pierda su vida útil, nuestras previsiones van a quedar desbancadas.
Por ello, todos los elementos relacionados con las telecomunicaciones han de basarse
en la flexibilidad y, siempre que ello no dispare los costes, la sobredimensión.El
sistema de comunicaciones va a estar compuesto de tres elementos genéricos: la
centralita telefónica, las redes de transmisión interiores y los equipos de conexión
con las redes exteriores. Hoy en día, estos tres elementos están totalmente acaparados
por sistemas informáticos. El cuadro 4 nos muestra los servicios más habituales.
Objetivos informáticos de diseño
El cerebro que controla todo el edificio y sus servicios será un ordenador dotado
de un programa informático inteligente. Los objetivos primarios que deberían perseguirse
en el programa de control de un edificio inteligente son los siguientes: 1) el
manejo del control principal debe poder realizarse por un usuario con unos conocimientos
informáticos mínimos, aunque superiores a los de la maquinaria que compone el
sistema, de los que deben ser nulos; 2) los detalles de equipo (hardware) deben
ocultarse de forma que el usuario no pueda verlos en ningún momento; 3) la toma
de decisiones debe ser totalmente automática y si en algún momento se necesita
un operador humano, será el ordenador el que produzca una nota verbal o escrita
aconsejando el procedimiento a seguir; 4) la optimación de los recursos existentes
debe estar implícita en el sistema, así como un eventual aprendizaje ante situaciones
imprevistas. Como objetivo asociado tenemos al ahorro económico, ya sea porque
se optiman recursos energéticos o porque se reducen gastos de personal y la fiabilidad,
al eliminar el factor humano en ciertos procesos y al poder diseñar sistemas de
autocomprobación así como de rechazo de informaciones no contrastadas.
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CUADRO
2.
Servicios de seguridad
a) Seguridad patrimonial: Sistemas de alimentación ininterrumpida, grupos
electróg. Protección contra sabotaje y disfunciones Detectores de presencia Detectores
de vibraciones y de movimientos sísmicos Seguridad informática, salvaguarda, acceso
a información y encriptado de datos Detección de nivel de electricidad estática
y polvo Circuitos cerrados de televisión Vigilancia perimetral Vigilancia periférica
Control y bloqueo de accesos Vigilancia de locales y objetos Protección contra
intrusos Control / comprobación de rondas de vigilancia Comunicaciones de emergencia
Conexión con las fuerzas del orden, bomberos u otras Equipos de comprobación de
los sistemas anteriores y verifi- ción de alarmas;
b) Seguridad personal: Detección de incendios (humo y fuego) Detección
de escapes o fugas de gas Activación y/o comprobación de equipos contra propagación
de fuego Sistemas contra incendios (rociadores o sprinklers) Evacuación automática
de humo Alarmas diversas Señalización y megafonía de emergencia Telefonía de emergencia
(interna o externa) Conexión con fuerzas del orden, bomberos u otras. Equipos
de comprobación de los sistemas anteriores y verificación de alarmas.
Implementación física
Vamos a poner un ejemplo práctico de lo que sería la red de control. A un nivel
base, existen unos dispositivos que reciben el nombre de esclavos y que pueden
ser tanto ordenadores personales como autómatas programables o simples tarjetas
dotadas de microprocesador. Sólo depende de la misión que deban realizar, aunque
en ámbitos industriales lo más común es utilizar siempre autómatas de distintas
prestaciones. Reciben el nombre de esclavos porque están sujetos a la información
recibida de un ordenador central.
Esto no quiere decir que ciertas decisiones no las tomen directamente. Con el
fin de dar una organización a toda la maraña de dispositivos, definimos dentro
del esclavo los elementos, que pueden ser de tres tipos: sensores, actuadores
y enlaces.Los sensores son dispositivos que determinan el valor real de una magnitud.
El sensor físico tiene su correspondiente elemento sensor dentro del autómata,
cuya misión es traducir la magnitud obtenido en un valor digital.
Los actuadores tienen la misión de controlar una serie de dispositivos o maquinaria
externa. Habitualmente son simples interruptores que pueden actuar solos o en
grupo y en ocasiones necesitamos que las señales digitales sean convertidas en
otras analógicas. También puede ocurrir que el actuador controle una máquina compleja,
donde es necesario toda una transmisión de parámetros. Los enlaces son módulos
del programa que relacionan los sensores con los actuadores. Lo normal es que
la relación sea de uno a uno, pero en ciertos casos puede ocurrir que varios elementos
estén implicados.
Esta relación es, a efectos prácticos, un programa que se ejecuta permanentemente
y que toma ciertas acciones consistentes en recibir información de los sensores,
contrastarla con ciertos parámetros preestablecidos y, consecuentemente, controlar
los actuadores. A efectos del programa general de control, los enlaces son los
elementos más importantes puesto que es sobre ellos sobre los que se identifican
los procesos y se realiza el intercambio de información.
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CUADRO
3.
Aplicaciones
comunes de los sistemas de gestión energética
Climatización
por zonas
Control de temperatura y humedad Intercambio de calor entre zonas del edificio
y aprovechamiento del aire exterior. Aprovechamiento de acumuladores energéticos
(frío o calor) para desplazar el consumo a franjas horarias de menor coste (por
ejemplo: tarifa nocturna) Utilización eventual de fuentes de energías alternativas
(solar, viento...) Información estadística (análisis numérico o gráfico) de puntos
de consumo. Activación automática de iluminación (con horarios y detectores de
presencia). Control de circuitos de agua caliente. Control de ascensores y montacargas.
Agrupaciones y aplicaciones
Hasta el momento tenemos una serie de esclavos que son autónomos y que tienen
su programación propia. Estos esclavos son conectados de alguna manera a lo que
sería su maestro, conexión que puede hacerse con un simple cable multipunto 485,
o con cualquier otro sistema más sofisticado. En cualquier caso, no hay que recorrer
grandes distancias pues se trata de configurar una red con cierta jerarquía. Definimos
como Supervisor de Grupo a un ordenador de altas prestaciones (comparándolo con
los esclavos) cuya misión es coordinar un grupo de esclavos. En un edificio, una
buena solución sería establecer un supervisor en cada planta, mientras que en
un complejo residencial, podría haber un supervisor por casa. El supervisor envía
la información recibida al siguiente nivel, donde se encuentra el ordenador maestro.
En los ordenadores maestros se ejecutan las aplicaciones de más alto nivel, distinguiendo
entre un programa que hace de interfaz y otro que interactúa con el usuario.
Interfaz
Los diversos avances de la informática han permitido mejorar la relación entre
la máquina y el usuario, entre ellos varios elementos que formarán la base de
la siguiente generación de interfaz (por ejemplo: Windows 98) entre los que destacan
los iconos animados. Realmente la idea es muy simple: visualizar en pantalla películas
digitales. Supongamos que el sistema informático tiene que informar de una alarma
de incendio en una habitación. Existe una gran diferencia entre mostrar un mensaje,
cambiar un icono por otro o bien reflejar unas llamas en movimiento. Los resultados
son impactantes, absolutamente intuitivos y sin demasiada dificultad en su implementación
informática. Otros controles que han sido estandarizados son las vistas de árbol
con imágenes o las hojas de propiedades, con grandes ventajas a efectos de organización
visual de la información que va a ser representada. Además, pueden ser de gran
ayuda no sólo para el usuario final, sino también para los técnicos de control
y mantenimiento.
Sonidos y voces
A pesar de que los tiempos de la alarma estridente han pasado, todavía es necesario
avisar de alguna manera al controlador despistado. Además de sonidos más o menos
sofisticados, otro aspecto auditivo es el de la síntesis de voz, es decir, que
el ordenador nos hable.
Objetivos deseables en un edificio inteligente: Manejo por personal no
cualificado y sin entrenamiento previo. Abstracción total de los equipos (hardware)
Integración de servicios. Optimación de recursos y aprendizaje. Ahorro económico.
Fiabilidad
La aplicación inmediata de la síntesis es la lectura de un texto dinámico o cambiante.
La notificación de eventos al usuario también es muy interesante, pues éste a
veces se haya ensimismado en otras actividades y no presta atención a lo que ocurre
en la pantalla. Lo mismo ocurre si consideramos la respuesta hablada como un excelente
canal de realimentación informativa, con lo cual tenemos la certeza de que estamos
haciendo lo correcto en todo momento. La voz del ordenador no sólo es escuchada
en la sala de control, sino que sus aplicaciones, en un edificio inteligente,
son muy variadas. Podemos citar la telefonía, donde se generan todo tipo de respuestas
automáticas y la megafonía para emitir avisos, como dos agrandes áreas de aplicación.
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CUADRO
4.
Servicios típicos del área de telecomunicaciones
Telefonía avanzada y gestionada por medios informáticos. Transmisión de datos
con otros centros. Fax, videotext, mensajería y correo electrónico, incluida voz,
Internet, Radio y televisión. Teleconferencia (mediante audio, vídeo u otros
sistemas) Comunicaciones vía satélite. Intercomunicadores (ajenos a la telefonía).
Megafonía interior Hilo musical. Radiobúsqueda o Radiocontrol. Acceso a servicios
públicos
Hablar y ser escuchado
Otro tema es el del reconocimiento de la voz, es decir, de las palabras que pronunciamos.
Hoy en día el reconocimiento de voz adolece de algunos inconvenientes. En primer
lugar es costoso, pues la calidad y seguridad que vamos a conseguir es proporcional
a la cantidad de tiempo de proceso y memoria del ordenador que vayan a ser invertidos
con esta finalidad. En segundo lugar, tasas de aciertos habituales son reducidas
drásticamente por factores tales como acentos o dialectos del hablante, particularidades
del tipo y situación del micrófono, y sonidos extraños, que interfieren el canal
de comunicación. Un proceso crítico no puede ser gobernado de forma tan irresponsable.Un
sector donde el reconocimiento de voz ha cosechado un gran éxito es en sistemas
de acceso telefónico, donde el que llama puede hacer una selección de opciones
simplemente contestando las preguntas, sustituyendo así a otro sistema, algo más
tradicional consistente en marcar una serie de tonos (DTMF).
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Conclusión
final
En los edificios inteligentes es necesario combinar muchas disciplinas para alcanzar
unos objetivos que a veces están en los limites de la tecnología existente. Sin
un diseño arquitectónico del edificio que parta desde sus orígenes o bien, a un
coste muchísimo mayor, que permita una reforma, la tarea es imposible. Por otro
lado, las técnicas informáticas acaparan cada vez más la gestión de los servicios
que han de ser soportados, de ahí, que un ordenador no sólo procesa información
en el sentido tradicional, sino que hace las veces de estación de comunicaciones,
vídeo, controlador, etc..Finalmente, lo que hoy en día se conoce como multimedia
en su extensión más amplia, no es un lujo más a tener en cuenta sino un pilar
base e imprescindible para una adecuada interfaz con el usuario. Y dada la popularidad
y altas prestaciones de este tipo de edificios, su rentabilidad suele estar asegurada,
con lo que en el futuro inmediato veremos más acentuada esta expansión.
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