Integrace stávajících systémů a IoT technologií je cestou k opravdu chytrým budovám

Pestrá paleta systémů v budovách

O technologiích Internetu věcí (IoT – Internet of Things) toho již bylo napsáno hodně a ještě i bude, protože nacházejí uplatnění v řadě rozličných oborů a scénářích použití. Ne jinak je tomu v souvislosti s provozem a údržbou budov. Zde nacházejí IoT technologie své uplatnění již několik let nejčastěji v oblasti sledování stavu prostředí (různá teplotní, vlhkostní, CO₂ čidla), sledování stavu zařízení budov (VZT a další), či pro dálkové odečty energií. Výhodou je relativní jednoduchost použití a cena.

V řadě větších budov najdeme také tradiční systémy Měření a Regulace (kromě českých zkratek MaRky a MaRy označovaných také jako BMS – Building Management Systems), sloužící vedle měření stavu prostředí a energií také k řízení technologií budovy. Svým principem se jedná o poměrně složitější a draží systémy, i když řada z nich umí využít i principů používaných u IoT – tedy především bezdrátový přenos informací a bateriové napájení.

Pro správu a údržbu budov z pohledu procesního pak řada provozovatelů či poskytovatelů služeb používá CAFM (Computer Aided Facility Management), tedy aplikace pro digitální podporu správy budov. Součástí je vedle pasportizace částí a vybavení budovy, také procesní řízení revizí, údržby, požadavků a dalších agend.

Vedle těchto systémů se poslední dobou začínají ve větší míře objevovat i aplikace sloužící nájemcům a jejich pracovníkům pro zjednodušení „pobytu“ v budově. Aplikace nabízejí rezervaci pracovních, jednacích či parkovacích míst, navigaci v budově, přehled o stavu prostředí, vyžádání údržby či úklidu a další různé informační služby.

V neposlední řadě se pak v oblasti provozu budov začínají více objevovat i pokusy o využití Informačního modelu budovy, známého pod označením BIM (Building Information Management/Modeling). Tato v podstatě databáze informací o budově, jejích částech i vybavení, slouží v průběhu celého životního cyklu budovy. Tedy od návrhu, přes stavbu a po provoz.

Pochopitelně toto nejsou všechny systémy, se kterými se v budovách můžeme setkat (budou zde požární, zabezpečovací, kamerové a další systémy). Nicméně i tak už jen tento vzorek ukazuje na kolika rozličných místech můžeme informace o budově najít. Často jsou pak informace duplicitní, nepropojené, neudržované a někdy až protichůdné (právě díky tomu, že nezvládáme udržovat informace ve více systémech). Současně s různými systémy pracují různí lidé, nebo i společnosti, a to k harmonizaci dat i zjednodušení práce nepřispívá. Navíc se vůbec nevyužívají potenciální synergie mezi těmito systémy a aplikacemi.

Různí uživatelé, různé potřeby

Kromě toho, že máme v budovách různé systémy, setkáme se také s různými potřebami řady skupin uživatelů. Od majitele budovy, který sleduje vytíženost a výnosy budovy, přes provozovatele, který řeší stav a provozní agendy s cílem efektivního provozu, až po pracovníky či obyvatele využívající daný prostor. I tyto skupiny využívají, či by chtěly využívat různé z dříve uvedených systémů s cílem mít k dispozici potřebné informace a případně umět kontrolovat své prostředí a procesy. Toto nám komplexitu celého prostředí ještě více zesložiťuje.

Cestou je integrace

Každý z uvedených systémů (a pochopitelně i ty nezmíněné) obsahuje vlastní data o budově, technologiích a samozřejmě spoustu provozních dat. Tato data nejsou většinou nijak propojena a stejně tak nebývají propojeny ani procesy. Například detekce potenciální poruchy klimatizace indikovaná v systému MaR, či IoT čidlem v samostatné aplikaci, není zachycena v CAFM nástroji pro další zpracování údržbou, natož aby byla reflektována v BIM systému následná případná výměna. Stejně tak přístup k datům z BIM, BMS/MaR není běžně umožněn nájemcům a uživatelům budovy a buď tedy k takovým datům nemají vůbec přístup, nebo si je zajišťují duplicitními (typicky IoT) systémy.

Tímto oddělením různých systémů se provozovatelé i uživatelé budov, ať již se jedná o rezidenční a kancelářské budovy, výrobní haly, sklady či například obchodní centra, ochuzují o možnost kombinovat různá data i procesy. I díky tomu mohou být některá rozhodnutí méně kvalifikovaná, případně procesy pomalejší a méně efektivní.

Řešením je vzájemná integrace těchto systémů. Pokud propojíme různé, specializované, systémy, dokážeme získat více, než kdybychom se snažili vše dostat do jednoho systému. Takovéto snahy totiž obvykle končí nedotažené a to i s vynaložením velkého množství času i financí. Nechme tedy jednotlivé systémy dělat to, na jsou zaměřené, ale propojme je.

Příklady přínosů integrace systémů v rámci budov:

• Konzistentnost dat: informace v různých systémech o budově jsou sladěná a eliminují se chyby způsobné špatnými daty o ní (například stejné označení prvků budovy)
• Data nejsou duplicitně získávána: není potřeba získávat data z prostředí či technologií více způsoby a pro každý systém zvlášť (například informace o stavu prostředí nebo spotřebě mohou využívat jak MaR, tak BIM, CAFM či uživatelské systémy)
• Data jsou dostupná uživatelům napříč systémy: například je možné zpřístupnit vybraná data z MaR systému Office manažerům, kteří využívají jiný systém a do MaR nemají přístup. Případně data o prostředí získaná ze systému pro řízení zasedacích místností mohou být využita v MaR.
• Procesy v rámci provozu a údržby budovy mohou navazovat a využívat data z různých systémů: například na základě dat z MaR či IoT čidel může být spuštěn proces údržby konkrétního zařízení. Tento proces je řízen CAFM systémem a informace o výměně zařízení je následně zanesena do BIM nástroje. Bez nutnosti data přepisovat ručně.

Jak systémy mezi sebou propojit

Možností jak systémy mezi sebou integrovat je řada a je pochopitelně důležité zvolit odpovídající variantu, která vyhovuje konkrétnímu prostředí a použitým systémům. Mezi nejčastější dvě varianty integrace systémů mezi sebou (v případě, že se jedná o více než 2 systémy) se řadí:

1. Vytvoření centrální databáze (datového skladu), na kterou se jednotlivé systémy napojují
2. Zajištění přirozené výměny informací mezi systémy dle definovaných toků a scénářů prostřednictvím centrálního „brokera“

První varianta je výhodná tam, kde dokážeme udělat dobrou analýzu datových modelů a následně vytvořit centrální datový sklad s napojením na jednotlivé systémy. Veškerá relevantní data jsou tak z jednotlivých systémů synchronizována do centrálního úložiště a odsud pak buď na vyžádání, nebo automaticky synchronizována do ostatních systémů, případně okolní systémy na tato data online přistupují. Klíčovým přínosem této varianty je zajištění jednoho místa, kde jsou uložena veškerá data. Nevýhodou je právě již zmíněná relativní náročnost na správné nastavení datové struktury.

Druhou variantou je místo integrace všech dat mezi systémy, propojení procesů a výměna jen klíčových dat. V tomto případě se v centrálním systému konfigurují procesy, které reagují na aktivity v jednotlivých systémech. Příkladem může být situace, kdy IoT senzor zjistí zvýšenou koncentraci CO₂ v jednací místnosti – centrální integračně orchestrační komponenta na to reaguje a dle definovaného procesu aktivuje větrání prostřednictvím MaR/BMS systému a do CAFM zadává pokyn úklidové službě na úklid místnosti. Podobně při zjištění nestandardní spotřeby elektřiny v rámci MaR a současně zvýšené vibrace klimatizační jednotky díky IoT senzoru, je na místo vyslána údržba prostřednictvím CAFM a v případě výměny zařízení je tato informace přepsána do BIM modelu budovy. Mezi výhody tohoto přístupu patří rychlejší nasazení a flexibilita. Na druhou stranu je potřeba kvalitně nastavit procesy a tyto průběžně udržovat.

Kromě těchto dvou konceptů pro integraci jednotlivých systémů v budovách pochopitelně existující i další, či různé jejich kombinace. Výběr nejvhodnější varianty je pochopitelně složitější. V některém z dalších článků se podíváme více do detailu na praktických příkladech.

Jak začít

Tak jako u jakékoliv digitální transformace, je ideální začít definicí potřeb jednotlivých zájmových skupin (vlastní, provozovatel, nájemce, uživatel) a to jak v krátkodobém, tak minimálně střednědobém horizontu. Dalším krokem je inventura stávajících systémů v budově. Následně je ideální vytvořit cílovou architekturu řešení pro chytrou budovu. A právě její součástí musí být i dobře rozmyšlená koncepce výměny dat mezi systémy, včetně provázání procesů.

Tento článek má za cíl otevřít téma a diskusi o propojení IoT a ostatních systémů v chytrých budovách – ať již se jedná o nově postavené moderní budovy, nebo budovy dodatečně modernizované. V dalších článcích se budeme věnovat konkrétním příkladům integrace a využití IoT.