To pierwsze takie otwarte laboratorium w Europie. Krakowskie DLJM Lab będzie kompleksową infrastrukturą do badania automatyki budynkowej. Wylęgarnią innowacji, ale też miejscem doskonalenia i weryfikacji już funkcjonujących na rynku produktów. Producenci sprawdzą tam wykorzystywane podzespoły, zarządcy obiektów – przeanalizują opcje usprawnienia software’u stosowanych systemów. O szczegółach przedsięwzięcia rozmawiałam z jego pomysłodawcami – prezesem Dariuszem Mizińskim i dr. inż. Marcinem Pawlikiem z DLJM System.
Rynek automatyki szybko się rozwija. Z jednej strony branża widzi potrzebę otwarcia i ujednolicenia protokołów komunikacyjnych, ale z drugiej modele biznesowe sprawiają, że pojawiające się wciąż na rynku systemy to rozwiązania firmowe. Największy potencjał rozwojowy jest więc zamknięty w laboratoriach producenckich. To ma się jednak zmienić.
Od kilku miesięcy w Krakowie powstaje laboratorium naszpikowane najnowszymi technologiami budynkowymi, nieustępujące pod względem wyposażenia firmowym ośrodkom badawczym z Europy Zachodniej.
– Nasze laboratorium będzie otwarte dla wszystkich – zarówno naukowców, jak i wynalazców oraz przedsiębiorców – zapewnia prezes Miziński. – Myślimy przede wszystkim o małych i średnich firmach, w których często rodzą się nowatorskie pomysły, ale których nie stać na stworzenie zaplecza badawczo-rozwojowego. Uczelnie będą natomiast prowadziły badania naukowe, co – mamy nadzieję – przyczyni się do rozwoju całej dziedziny.
W DLJM Lab będzie można badać sprzęt – od urządzeń grzewczo-chłodzących przez sterujące aż po nowatorskie algorytmy.
Algorytmy z elementami sztucznej inteligencji (AI)
Algorytmy, a szczególnie jeden ich rodzaj – tzw. algorytmy samouczące – będą jednym ze sztandarowych obszarów badawczych powstającego w Krakowie laboratorium. W przeciwieństwie do stosowanych obecnie, które najczęściej bazują na podejmowaniu decyzji na podstawie danych wprowadzonych przez programistów i ręcznie dodanych przez użytkowników, algorytmy samouczące samodzielnie analizują napływające do i z systemu informacje i na ich podstawie podejmują optymalne decyzje w czasie rzeczywistym, bez ingerencji użytkownika.
– Dzięki mechanizmowi sztucznej inteligencji sterowniki wyposażone w nasze algorytmy, po wstępnym zadaniu danych wyjściowych, będą same dopasowywały się do szczegółowych parametrów pomieszczenia i uczyły reagowania na sytuacje niestandardowe – wyjaśnia dr inż. Pawlik.
Przyjęcie takiej filozofii działania sterowników i sieciowego systemu automatyki przyniesie 3 rodzaje korzyści.
Po pierwsze, to przyspieszy i uprości proces optymalizacji programowania i integracji funkcjonalności automatyki, który obecnie trwa od pół roku do roku.
– Wyobraźmy sobie hotel ze 100 pokojami. Montujemy 100 razy dany sterownik. Nie jesteśmy w stanie sprawdzić, czy wszystkie pracują odpowiednio. Każdy pokój ma bowiem trochę inną charakterystykę: jeden jest trochę większy, inny – narożny, jeszcze inny przylega do klatki schodowej. Przy zastosowaniu algorytmów samouczących każdy pokój sam się „doreguluje” – tłumaczy specjalista.
Po drugie, lepsze dopasowanie sterowania do pomieszczeń przyniesie większy komfort i bezpieczeństwo. Po trzecie, algorytmy samouczące podniosą efektywność energetyczną budynku. W jakim stopniu? – Zgodnie z naszymi wyliczeniami, umożliwią osiągnięcie do 15% dodatkowych oszczędności energii w porównaniu ze standardową automatyką. Ile dokładnie dla poszczególnych urządzeń – to będziemy sprawdzać w laboratorium – zapewnia dr inż. Pawlik.
Lepsze „płytki”
DLJM System opracowało już algorytmy samouczące o różnej mocy obliczeniowej. Dzięki nowatorskiemu urządzeniu – interfejsowi do komunikacji czujników pomiarowych z magistralą I2C – będzie w stanie badać pracę m.in. sterowników i dopasowywać do nich algorytmy o odpowiedniej złożoności.
Wdrożenie oprogramowania wykorzystującego te algorytmy to konkretna propozycja dla firm, które chcą wprowadzić na rynek nowy, bardziej konkurencyjny produkt.
– Usprawnienie oprogramowania to najtańszy sposób na podniesienie efektywności urządzenia. Nie musimy do tego stosować lepszej jakości materiałów, nie musimy kupować dodatkowych urządzeń, po prostu wymieniamy jeden zestaw algorytmów na drugi – zaznacza Dariusz Miziński, prezes spółki DLJM System. Potwierdzenie zużycia energii urządzeń przebadane w rzeczywistym budynku pomoże pozyskać zaufanie klientów.
Z tej usługi będą mogli korzystać producenci: osprzętu elektrycznego, sterowników, termostatów, ale też central wentylacyjnych, pomp, kolektorów słonecznych czy kotłów gazowych.
Wylęgarnia innowacji
Ale testowanie oprogramowania to nie wszystko. Laboratorium stanie się też miejscem inkubacji nowych rozwiązań.
– Są osoby pełne pomysłów na innowacyjne sterowanie czy nawet cały system, ale nie mają możliwości, boją się prowadzić badania na szeroką skalę – tłumaczy prezes Miziński. – Laboratorium będzie się zajmowało prototypowaniem idei. Można to nazwać: „od pomysłu do przemysłu”. Ktoś przychodzi z pomysłem, a wychodzi z gotowym prototypem do wdrożenia. Prowadzimy wstępne badania, a jeśli pomysł się sprawdza, to trwają dalsze testy w pełnej skali. Zapewniamy wszystko: od dobrania algorytmów, sprzętu do budowy, zaprojektowania sprzętu po wykonanie obudowy i przygotowanie plików do urządzeń obróbczych. Klient wychodzi z naszego laboratorium z gotowym prototypem wraz z dokumentacją i swoje dalsze kroki kieruje do firmy wykonawczej.
Klientami w tym obszarze mogą być indywidualni pomysłodawcy, ale też jednostki naukowo-badawcze.
Porównywanie różnych metod sterowania obiektami, urządzeniami i podsystemami występującymi w budynkach, pomiar potrzeb cieplnych człowieka w pomieszczeniach, badanie stopnia nagrzewania pokoi w zależności od kąta nachylenia żaluzji – to przykładowe tematy badawcze, które będzie można zgłębić w laboratorium.
– Badania i rozwój są konieczne, jeśli zależy nam na konkurencyjności polskiej gospodarki. Dlatego w programach unijnych na lata 2014–2020 przeznaczono na ten cel 30% więcej środków niż poprzednio. Korzystać z nich mają nie tylko uczelnie, ale przede wszystkim biznes. Nasze laboratorium to idealny poligon dla tych, którzy chcą opracowywać innowacje – podkreśla prezes DLJM System.
Laboratorium od zaplecza
Skąd wziął się pomysł na stworzenie laboratorium?
– Po analizie rynku stwierdziliśmy, że wszystkie laboratoria dotyczące efektywności energetycznej zajmują się głównie materiałami budowlanymi i urządzeniami OZE, ale nikt nie wpadł na to, żeby badać automatykę i algorytmy sterujące tymi urządzeniami – powiedział prezes Miziński. – Zdecydowaliśmy się więc na świadczenie tego rodzaju innowacyjnych usług – dodał.
W czasie przygotowywania projektu analizowano dostępną już, jak i dopiero powstającą infrastrukturę laboratoryjną – zarówno w regionie, w kraju, jak i zagranicą. Toczyły się rozmowy z Polskim Instytutem Budownictwa Pasywnego i Energii Odnawialnej oraz Laboratorium Edukacyjno-Badawczym Odnawialnych Źródeł Energii AGH w Miękini, z którymi DLJM System współpracuje.
Profesorowie Akademii Górniczo-Hutniczej Ryszard Tadeusiewicz i Jerzy Mikulik konsultowali projekt architektoniczny i projekty branżowe, podpowiadając, jakie są potrzeby badawcze i jak do nich dostosować zagospodarowanie pomieszczeń i ich wyposażenie. Wszystko po to, by stworzyć naprawdę unikatową infrastrukturę.
Efektem prac jest budowa bogato wyposażonego budynku DLJM Lab, która ruszyła tego lata.
Zastosowano tam wiele rozwiązań, które pozwolą temu budynkowi spełniać standardy obiektu niskoenergetycznego. To m.in. 2 pompy ciepła (z poziomym i pionowym kolektorem), 2 gruntowe wymienniki ciepła, rekuperator i kolektory słoneczne. Po raz pierwszy zostaną tu także zainstalowane prototypowe żaluzje fasadowe zintegrowane z fotowoltaiką (tzw. fotoogniwa BIPV – ang. Building Integrated Photovoltaics). Część fasad pokryje szkło budowlane o zmiennym zamgleniu, które dzięki ciekłym kryształom może zmieniać się z przeziernego w matowe. Projekt zakłada też wdrożenie systemu gospodarki wodą szarą, a działanie urządzeń będzie sterowane i monitorowane przez zintegrowany system zarządzania budynkiem BMS.
Integracja zarządzania
Wskazania ponad 1200 sensorów zamontowanych w gruncie, ścianach i wewnątrz obiektu staną się podstawą sterowania budynkiem. System BMS zintegruje podsystemy:
■ teleinformatyczny,
■ zasilania i sterowania energią elektryczną (w tym źródłami odnawialnymi),
■ bezpieczeństwa obiektu,
■ zarządzania i sterowania komfortem.
Zapewni przesył informacji pomiędzy podsystemami oraz dystrybucję zadań. Ponadto dzięki pełnej wymianie informacji i sterowań będzie możliwa realizacja dowolnie skomplikowanych algorytmów sterowniczych.
Baza badawcza
Dokładne opomiarowanie to baza do badań. Celom badawczym będzie też podporządkowane zagospodarowanie obiektu. Na pięciu kondygnacjach zostaną odtworzone warunki przestrzeni o różnym przeznaczeniu: modelowe mieszkanie składające się z pokoju, sypialni, kuchni, łazienki i korytarza, pokój hotelowy z łazienką, kino i pokój konferencyjny. Nieznaczną przestrzeń zajmą biura na powierzchni open space, a parter – wielofunkcyjna sala laboratoryjno-wykładowa. Będą tam usytuowane stanowiska szkoleniowe wyposażone w zestawy narzędzi do wykonywania hardware’u do sterowników oraz programowania i testowania urządzeń. Planuje się prowadzić tam wykłady oraz warsztaty dla studentów i doktorantów.
Budowa laboratorium została dofinansowana ze środków publicznych. Projekt „Innowacyjna usługa wsparcia procesu produkcji urządzeń i systemów inteligentnego budownictwa”, jako wysoce nowatorski, otrzymał prawie 10 mln zł dofinansowania z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.
