Los sensores neuromórficos están trayendo una revolución silenciosa a los sistemas HVAC. Estos sensores simulan principios de detección biológica y pueden detectar continuamente cambios dinámicos en el medio ambiente con un consumo de energía extremadamente bajo. Inyectan inteligencia y eficiencia sin precedentes en el control tradicional de temperatura y humedad. No sólo son recolectores de datos, sino también comprensivos del entorno. Predicen la demanda identificando patrones, optimizando así el uso de energía y mejorando el confort interior. Esto significa que los sistemas HVAC están evolucionando de respuestas pasivas a detección y adaptación activas.
Cómo los sensores neuromórficos detectan cambios en entornos HVAC
La clave de los sensores neuromórficos es su modo de trabajo basado en eventos, que es diferente del muestreo periódico de los sensores tradicionales. Sólo generan señales cuando detectan cambios en el entorno como gradientes de temperatura, cambios repentinos de luz o cambios en el movimiento humano. Por ejemplo, existe una cámara neuromórfica basada en la visión que, al igual que la retina del ojo humano, puede emitir de forma asincrónica solo los píxeles de los objetos en movimiento en la escena y luego rastrear la ubicación y las actividades de las personas en el interior en tiempo real.
Este método de detección aporta ventajas obvias. Evita la aparición de una gran cantidad de datos redundantes y reduce en gran medida la carga de transmisión y procesamiento de datos. Para los sistemas HVAC, esto significa que pueden determinar con mayor precisión si una habitación está "realmente ocupada" o "falsamente ocupada" (como un cambio causado únicamente por el movimiento de la luz solar) y luego tomar decisiones más apropiadas sobre el suministro de aire o el control de la temperatura, lograr un suministro bajo demanda y evitar el desperdicio de energía.
¿Cuáles son las aplicaciones de la visión neuromórfica en HVAC?
En términos de recuento de personas y seguimiento de actividad, los sensores visuales neuromórficos tienen un gran potencial. Las cámaras tradicionales tienen problemas de privacidad y una enorme cantidad de datos. Las cámaras neuromórficas generan un "flujo de eventos" escaso que no contiene textura detallada ni información facial. Puede contar con precisión la cantidad de personas que ingresan a un área determinada mientras protege la privacidad y también puede determinar la intensidad de sus actividades, como sentarse tranquilamente o caminar.
Con esta información, el sistema HVAC puede lograr un control regional refinado. Por ejemplo, en una gran oficina abierta, el sistema puede reunir recursos de ajuste de temperatura y flujo de aire en tiempo real en el área real de la estación de trabajo donde se encuentra el personal, en lugar de cubrir todo el espacio de manera uniforme. En el caso de una sala de conferencias, el sistema puede activar el modo de enfriamiento fuerte con anticipación cuando detecta que hay gente reunida, y cambiar rápidamente al estado de ahorro de energía después de que la gente se dispersa.
Cómo los sensores neuromórficos permiten ahorrar energía en HVAC
La clave para ahorrar energía es reducir operaciones innecesarias. Los sensores neuromórficos utilizan sus capacidades precisas de "detección de eventos" para cambiar fundamentalmente la lógica de control de HVAC. El sistema ya no depende de horarios fijos preestablecidos ni de información aproximada de la temperatura regional, sino que ajusta la salida del equipo en función de las condiciones reales de uso del espacio que cambian dinámicamente.
Específicamente, puede eliminar efectivamente el "consumo vacío". Por ejemplo, cuando el edificio se encuentra en horas de menor actividad, o en habitaciones no reservadas, una vez que se determina que no hay nadie allí, el sistema puede reducir inmediatamente la velocidad del ventilador al valor mínimo, o apagar completamente el dispositivo de suministro de aire en esa zona. Combinado con la detección de eventos como la intensidad de la luz solar y la apertura de ventanas, el sistema puede equilibrar de manera más inteligente la ganancia de calor natural y las necesidades de enfriamiento para evitar una compensación excesiva. De esta manera, se pueden lograr importantes resultados de ahorro de energía y se espera reducir el consumo de energía del aire acondicionado en algunas áreas en más del 20%.
¿Cuáles son las ventajas de los sensores neuromórficos frente a los sensores tradicionales?
La principal ventaja de los sensores neuromórficos, en comparación con los sensores tradicionales, es su consumo de energía extremadamente bajo. Con sus características impulsadas por eventos, casi no puede consumir energía en un entorno estático, lo que lo hace extremadamente adecuado para ser alimentado por baterías o utilizado para la implementación a largo plazo de nodos de IoT, reduciendo así los costos de mantenimiento. En segundo lugar, tiene una resolución temporal extremadamente alta y una latencia baja, y puede capturar pequeños cambios en el nivel de milisegundos, lo que crea la posibilidad de control en tiempo real.
La cantidad de datos que genera es extremadamente pequeña, lo que reduce el ancho de banda de la red y la presión sobre el procesador central, lo que hace posible la toma de decisiones inteligentes. Finalmente, en escenas con cambios complejos de luces y sombras o interferencias, su enfoque en información dinámica hace que su capacidad antiinterferencia sea más poderosa. Por ejemplo, no juzgará erróneamente el balanceo de las sombras de los árboles como actividades humanas, mejorando así la confiabilidad de las decisiones de control de HVAC.
¿A qué desafíos se enfrentan los sensores neuromórficos en HVAC?
Aunque las perspectivas son prometedoras, la aplicación a gran escala de sensores neuromórficos en el campo HVAC todavía enfrenta desafíos. Uno es el tema del costo. El costo actual de fabricación de este tipo de sensor es más alto que el de los sensores tradicionales maduros, lo que ha afectado su popularidad en proyectos más sensibles al precio. El segundo es la dificultad de integrarse con los sistemas existentes. La mayoría de los sistemas de automatización de edificios están diseñados en base a datos de muestreo periódicos, lo que requiere nuevos protocolos y algoritmos de interfaz para adaptarse a flujos de eventos asincrónicos.
Faltan estándares unificados y mejores prácticas bien comprobadas en un determinado campo. Todos los ingenieros y el personal de operación y mantenimiento necesitan aprender nuevos conceptos de diseño y métodos de depuración. La estabilidad a largo plazo del sensor y su robustez en diferentes entornos también requieren más pruebas de campo para su verificación, lo que requiere un proceso que debe acumular lenta y gradualmente confianza y aceptación en el mercado.
Cómo los futuros sistemas HVAC integrarán la detección neuromórfica
El futuro sistema HVAC evolucionará hacia una red distribuida de percepción y decisión. Los sensores neuromórficos son como "terminaciones nerviosas" en la red. Están distribuidos en cada rincón del espacio y continúan percibiendo ambientes y eventos sutiles. Esta información se procesará inicialmente en las puertas de enlace locales o regionales para formar instrucciones de control eficientes para accionar directamente terminales de volumen de aire variable, fan coils o persianas VAV cercanas.
Un organismo sensible y que respira será el estado final del edificio. Al mismo tiempo, minimizará el consumo de energía y garantizará el máximo confort. Esto se logra aprendiendo continuamente los patrones de uso de diferentes espacios, hábitos de comportamiento del personal y eventos climáticos externos, lo que permite que el sistema ajuste las estrategias operativas con anticipación, al igual que preenfriar la sala de conferencias con anticipación cuando una reunión está a punto de comenzar, o aumentar previamente el enfriamiento en áreas con fuerte sol occidental por la tarde según datos históricos. De esta forma, el sistema se volverá más adaptativo y predictivo.
¿En su opinión, en qué aspectos se reflejará el mayor valor aportado por los sensores neuromórficos en diferentes tipos de edificios como edificios de oficinas, escuelas, hospitales, etc.? Bienvenido a compartir sus ideas en el área de comentarios. Si cree que este artículo es inspirador, dale Me gusta para apoyarlo y compartirlo con más compañeros.
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