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Établissement d'une norme de l'industrie du bâtiment intelligent – PassiveLogic

Établissement d'une norme de l'industrie du bâtiment intelligent - PassiveLogic


Le problème avec les «bâtiments intelligents» d’aujourd’hui est qu’ils ne sont pas réellement intelligents. Au mieux, ils sont simplement «connectés». Bien sûr, nous savons tous que cela est vrai, mais en tant qu'industrie, nous n'avons pas le vocabulaire nécessaire pour distinguer le niveau d'intelligence, et nous nous appuyons donc sur une terminologie ambiguë. Cela pose un problème sérieux alors que nous traçons le chemin qui va de l'héritage de la première révolution industrielle à notre arrivée inévitable dans des systèmes de construction entièrement autonomes.

Pourquoi le vocabulaire est important

Le terme «bâtiment intelligent» est utilisé depuis au moins les années 1990, pour faire référence à quelque chose de «plus» que la simple automatisation. Il est issu du lexique «intelligent» - smartphone, maison intelligente, réseau intelligent, villes intelligentes - invoqué lorsqu'un produit est plus une 4ème révolution industrielle qu'une 1ère.

Notre industrie - l’automatisation - a été conçue dans le cadre de la première révolution industrielle. La boucle de régulation de base, caractérisée par le thermostat à interrupteur au mercure, est toujours emblématique de l'ingéniosité de ce changement de paradigme du début du XIXe siècle. En fait, les principaux hommes d'État de notre industrie - Honeywell, Siemens, Johnson et Schneider - sont tous nés de cette première époque.

Mais au fur et à mesure que notre industrie évolue vers un monde diversifié de systèmes autonomes, d'intelligence artificielle et d'IoT distribué, une nouvelle terminologie est nécessaire. Comme peuvent en témoigner quiconque opérant dans le domaine des systèmes «plus intelligents», l’absence de lexique clair dans le secteur de la gestion technique du bâtiment devient un obstacle à la communication. Nous passons la première heure d'une réunion à établir ce que nous entendons par smart, à savoir, comment naviguer dans l'incrédulité, s'informer sur les nouvelles technologies et enfin trouver un terrain d'entente.

Comment pouvons-nous, en tant qu’industrie, apporter des éclaircissements, tracer la voie de l’avenir et faire la distinction entre les architectures technologiques - tout en communiquant avec nos clients, nos investisseurs et le grand public sur des bases qui se comprennent mutuellement?

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Norme sur les véhicules autonomes

D'autres industries ont déjà fait face à cela et nous pouvons emprunter de leur succès. Prévoyant un défi similaire, la Society of Automotive Engineers (SAE) s'est réunie en 2014 pour établir une taxonomie et une terminologie communes pour les systèmes de conduite autonome. Cette norme trace le chemin qui va de la technologie de véhicule conventionnelle de la première révolution industrielle à l’avenir des véhicules entièrement autonomes - avec des seuils définis pour chaque niveau d’autonomie, du niveau 0 au niveau 5. Avec des définitions claires décrivant la voie à suivre technologique, le marché des véhicules autonomes prospéré grâce au développement technologique, à l'évolution architecturale, à l'identité du client, aux investissements du marché et à la spéculation culturelle.

Dans l’industrie de la construction, nous n’avons pas à réinventer la roue. En fait, l'avenir des bâtiments autonomes ressemble davantage à un véhicule autonome qu'à un autre, et une grande partie de leur taxonomie existante s'applique au secteur de la construction.

Bâtiments autonomes

Que sont les bâtiments autonomes? Tout comme les véhicules autonomes sont le summum de la taxonomie standard des véhicules automatisés, les bâtiments entièrement autonomes sont le point final de la révolution des «bâtiments intelligents». À l'instar des véhicules autonomes, ces bâtiments de nouvelle génération «naviguent» en temps réel. Au lieu de naviguer dans une seule voiture sur une carte spatiale 2D, des bâtiments autonomes gèrent simultanément une "flotte" de sous-systèmes sur une carte temporelle multidimensionnelle.

Les bâtiments entièrement autonomes développent leurs propres séquences de contrôle à la volée en réponse aux conditions changeantes. Ils ne sont pas basés sur des séquences statiques, des points de réglage, des PID ou de simples machines à états. Ils comprennent leur propre physique sous-jacente et génèrent des chemins de contrôle continus. Ils peuvent introspecter la même physique et fournir des informations approfondies, des analyses ou, plus important encore, des analyses. Cette analyse peut, à son tour, être utilisée pour automatiser la mise en service et l'optimisation des systèmes. Les systèmes de bâtiments entièrement autonomes sont conscients des implications futures de leurs décisions de contrôle, leur permettant de naviguer autour des «collisions» du système ou de la «congestion» énergétique des heures avant qu’elles ne se produisent. Ce contrôle futur futur est uniquement possible parce que les bâtiments ont des horizons de prévision précis de plusieurs heures, voire de plusieurs jours, contrairement aux quelques secondes avec lesquelles les systèmes de véhicules doivent fonctionner.

Peut-être plus important encore, les bâtiments autonomes coopèrent. Les bâtiments étant les principaux éléments constitutifs des villes, vous ne pouvez évidemment pas avoir des villes intelligentes sans avoir des bâtiments vraiment intelligents. Les bâtiments autonomes agiront en tant qu'agents dans les réseaux d'énergie, achetant et vendant des contrats à terme sur l'énergie à l'aide de contrats intelligents, travaillant avec les services publics et les systèmes de district, et en fin de compte constituant le pivot des futurs réseaux peer-to-peer.

Pourquoi les bâtiments autonomes sont-ils importants? Les bâtiments sont la plus grande infrastructure contrôlée de l’économie mondiale. Ils sont aussi les plus complexes. Un bâtiment commercial typique comporte des milliers de capteurs et des centaines de points de contrôle. Lorsque nous ajoutons des dynamiques complexes telles que l'occupation, la météo et la variance des équipements, une simple analyse d'états montre que le bâtiment typique a des trillions d'états possibles. C’est bien au-delà de la complexité des autres industries et des limites de l’approche statique d’aujourd’hui, basée sur des formes d’automates finis - qui reposent sur la programmation de séquences, les PID et les consignes.

Taxonomie pour les bâtiments intelligents

Nous proposons de commencer avec 6 niveaux d’autonomie orthogonaux à la norme SAE sur les véhicules autonomes. En plus de cet ensemble de base, nous proposons d’ajouter 3 niveaux supplémentaires pour tenir compte de la plus grande autonomie que les bâtiments peuvent atteindre, du fait que leurs systèmes de contrôle et d’automatisation sont assemblés sur site, sans limitation de l’uniformité des voitures construite en usine. Ces 3 niveaux supplémentaires représentent les systèmes qui guident leur propre installation (à savoir, l’auto-assemblage), les systèmes d’auto-mise en service et les systèmes d’auto-réseau.

Notre taxonomie proposée - comprenant les niveaux 6 à 8 qui vont au-delà de la norme pour les véhicules autonomes - est définie ci-dessous.

Développer un langage pour discuter de l'avenir de notre industrie, des systèmes de contrôle et des bâtiments avec lesquels nous interagissons nous préparera à tracer la voie vers des bâtiments vraiment «intelligents».

Niveau 0 - Autonomie
Point de consigne conventionnel ou commande proportionnelle. C'est directement analogue au régulateur de vitesse. C'est l'approche historique de l'industrie.

Niveau 1 - Points de réglage adaptatifs
A ce niveau, le système ajuste de manière adaptative les points de consigne de séquences manuelles, de points de consigne et / ou de contrôle PID statiques. Ceci est directement analogue au régulateur de vitesse adaptatif d’une automobile, où les points de consigne d’un schéma de contrôle fixe sont ajustés pendant le fonctionnement. Pour les bâtiments, cela se fait souvent hors site, dans le nuage, en moins qu'en temps réel.

Niveau 2 - Aide à la génération de séquence
A ce niveau, en plus des points de consigne adaptatifs, le système de contrôle aide à générer les séquences du système. Les séquences sont toujours statiques, bien qu'elles puissent couvrir un espace d'états plus grand que la programmation de contrôle conventionnelle. Ceci est analogue à l’aide au conducteur sur le marché des véhicules.

Niveau 3 - Séquences adaptatives
À ce niveau, en plus de la génération de séquence automatisée, le système peut adapter ses séquences de contrôle en cours de fonctionnement. C’est moins que le séquençage en temps réel, souvent mis à jour à partir du cloud. Ceci est analogue au niveau d'automatisation conditionnelle SAE.

Niveau 4 - Séquençage en temps réel
A ce niveau, le système n'utilise plus de points de consigne ni de contrôle réactif proportionnel. Au lieu de cela, le contrôle de construction utilise des chemins continus. Les séquences sont générées en temps réel, à la limite. Le contrôle du cloud ne convient plus en raison des besoins résilients en temps réel du système. Ceci est analogue au niveau d'automatisation élevé SAE.

Niveau 5 - Autonomie complète
Les bâtiments qui s'auto-optimisent à l'aide d'un séquençage adaptatif en temps réel comparent les résultats futurs de différents systèmes de contrôle. Ils analysent en détail leur propre fonctionnement, analysent automatiquement le comportement du bâtiment et s'adaptent en permanence à leur environnement. Ce niveau est analogue aux véhicules totalement autonomes.

Niveau 6 - Installation auto-guidée
Ce niveau utilise l'intelligence sous-jacente de l'autonomie de niveau 5 et l'introspection de sa propre physique et de son interconnectivité pour guider l'installateur tout au long du processus d'installation, en évaluant les erreurs et en fournissant des garanties d'installation basées sur les objectifs de conception du système et / ou les plans d'ingénierie.

Niveau 7 - Mise en service automatique
Ce niveau utilise la propre compréhension du système du bâtiment et de la physique du système mécanique pour l’auto-mise en service, la validation de l’interconnexion des interactions entre équipements et capteurs de zone et l’automatisation de la cartographie par points. Le niveau 7 d’autonomie permet de garantir le système en matière d’architecture, d’ingénierie ou de conception énergétique.

Niveau 8 - Interaction entre homologues
Ces bâtiments entièrement autonomes peuvent agir en tant qu'agents temps réel dans les réseaux de villes intelligentes. Avec une interface commune et une devise de contrat intelligente à auto-validation, les bâtiments peuvent fonctionner en tant qu'acteurs du marché libre pour le compte de leurs propriétaires. Ces bâtiments entièrement autonomes permettent une réponse à la demande en temps réel, des systèmes énergétiques de quartier et des réseaux décentralisés d'égal à égal.

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