Inteligentny budynek: wszystko w jednym

Z punktu widzenia informatyki tzw. inteligentne budynki opierają się w głównej mierze na integracji. W zasadzie wszystkiego z wszystkim, bo im więcej zintegrowanych systemów i rozwiązań, tym większe są możliwości uruchamiania kolejnych funkcji i użyteczności. W związku z tym każdy nowy budynek, który chcielibyśmy nazwać inteligentnym, to nowe wyzwania, nowe integracje, nowe rozwiązania zapewniające sprawną wymianę danych i komunikację między różnymi urządzeniami, systemami, aplikacjami. To też spore pole do działania dla integratorów, którzy chcieliby wchodzić na nowe obszary informatycznego i okołoinformatycznego biznesu.

W tym celu w pierwszej kolejności trzeba zapewnić integrację systemów IT z systemami automatyki sterującej działaniami różnych urządzeń. Gdy kilka samorządów lokalnych przymierzało się kilka lat temu do wprowadzenia systemów zarządzania energią w miejskich placówkach oświatowych, jednym z podstawowych wyzwań było zapewnienie sposobu przełożenia przetworzonych w systemie analitycznym wskazań z czujników temperatury w pomieszczeniach na funkcjonowanie automatyki sterującej pracą pieców grzewczych lub węzłów cieplnych. Dodatkowo systemy sterowania mogły uwzględniać informacje z planu pracy szkoły, dostosowując sposób ogrzewania pomieszczeń w zależności od tego, czy w klasie były przewidziane lekcje, czy też miała być pusta. 

Wraz z rozwojem technologii typu smart building możliwości połączeń różnych systemów i rozwiązań przybywa. W kilku najnowszych warszawskich biurowcach mechanizm obsługi wind pasażerskich pobiera informacje z systemu kontroli dostępu do obiektu. Do każdej karty wstępu odbitej na bramce wejściowej jest przypisywana jedna, konkretna winda. Tylko nią można wjechać na określone piętro, żadną inną. Ma to służyć m.in. usprawnieniu przemieszczania się ludzi w biurowcu przy jednoczesnej optymalizacji wykorzystania dostępnych urządzeń. W innych miejscach systemy rozpoznawania tablic rejestracyjnych wysyłają informację do urządzeń otwierających bramy wjazdowe do garażu, by umożliwić wjazd na firmowy parking uprawnionym pojazdom.

O daleko idących zastosowaniach inteligentnych rozwiązań można myśleć też w przypadku aplikacji na użytek domowy. To nie muszą być już tylko najpowszechniej dzisiaj stosowane systemy alarmowe czy aplikacje do sterowania piecem centralnego ogrzewania. Można też wyobrazić sobie sytuację, że podczas zbliżania się domownika informacje z systemu lokalizacji w jego samochodzie będą generować impuls do otwarcia bramy wjazdowej, włączenia oświetlenia w salonie lub ustawienia odpowiedniej temperatury w pomieszczeniach.

Tutaj, tak jak w przypadku całej branży ICT, barierą jest coraz częściej już tylko wyobraźnia i pomysłowość użytkownika czy twórcy nowej technologii. Dzisiaj już nikogo nie dziwi, że komenda ze smartfona może uruchamiać w sposób zdalny robota czyszczącego dywan czy uchylić okno w sypialni, by w upalny dzień przewietrzyć mieszkanie. Nowych inteligentnych rozwiązań i produktów dla domu będzie z pewnością przybywać, co z kolei otworzy nowe perspektywy działania dla resellerów.

Między systemami

O „inteligencji” budynku może świadczyć również możliwość komunikowania się systemów informatycznych między sobą. Z elektronicznego kalendarza pracownika może być pobierana informacja o zaplanowanych spotkaniach przez system rezerwacji sal konferencyjnych. O oznaczonej godzinie w pomieszczeniu będzie panować określona temperatura powietrza, a na desktopach pojawią się potrzebne do rozmowy dokumenty. W tworzeniu właściwych warunków otoczenia pracy mogą być pomocne nie tylko dane z czujników temperatury czy wilgotności. W niektórych obiektach publicznych czy biurowych już dzisiaj są stosowane pomiary zapełnienia pomieszczenia przez ludzi. W zależności od liczby przebywających w danym miejscu osób system dobiera odpowiednie ustawienia grzania, oświetlenia czy wentylacji. To pozwala lepiej, efektywniej zarządzać energią, mediami komunalnymi i innymi zasobami.

Dzisiaj w inteligentnych budynkach coraz trudniej o osobne, izolowane od siebie systemy czy infrastruktury z oddzielonym od siebie sterowaniem i nadzorem. Do zarządzania coraz bardziej złożonym środowiskiem smart buildingu są już powszechnie wykorzystywane zintegrowane systemy klasy BMS (Building Management Systems). Z ich poziomu można mieć dostęp do niemal wszystkich składników infrastruktury budynku. Przy czym integracji mogą podlegać tak różnorodne systemy, jak: zasilania, oświetlenia, ogrzewania, pogodowe, przeciwpożarowe, kontroli dostępu, alarmowe czy monitoringu wizyjnego. W każdym z nich mogą być na dodatek „zaszyte” różne składniki inteligentnych rozwiązań. Do tego w coraz większym zakresie funkcjonowaniem budynku i pracą jego poszczególnych funkcji można sterować za pomocą smartfona.

Kolejnym ważnym obszarem wymiany danych między systemami i ich integracji jest wizualizacja w centrum sterowania informacji o budynku i stanie jego instalacji. To wcale niebanalne wyzwanie, by pokazać nie za dużo ani nie za mało oraz nie zasypać dyspozytora nadmiarem danych, a jednocześnie nie pominąć naprawdę istotnych z punktu widzenia bezpieczeństwa i sprawności funkcjonowania obiektu. To bardzo ważne, bo w efekcie chodzi przecież o bezpieczeństwo i komfort ludzi przebywających w budynku.

Z tej perspektywy istotne jest też zapewnienie dostępu do newralgicznych danych różnym służbom miejskim. Standardem jest podłączenie systemów obsługujących inteligentne budynki do systemów alarmowych straży pożarnej. Sygnał alarmowy o pożarze już wcześniej mógł być wysyłany do strażaków, jednak obecnie znacznie poszerzyły się możliwości dostępu do informacji potrzebnych na wypadek sytuacji kryzysowej. Wraz z powiadomieniem na elektronicznej mapie pojawia się automatycznie lokalizacja zagrożonego obiektu, a z bazy danych są pobierane informacje na temat użytych materiałów wykończeniowych, stopnia zagrożenia pożarowego, dostępności hydrantów z wodą itp. Podłączenie się do systemu BIM (Building Information Modeling) lub cyfrowych planów obiektu zwiększy ilość informacji możliwych do pozyskania na żądanie, np. o rozkładzie pomieszczeń oraz przebiegu tras 
komunikacyjnych.

„Inteligentne” mogą być także obiekty przemysłowe. Przykładowo, magazyny fabryczne przestają pełnić tylko pasywną funkcję przestrzeni do składowania towarów. Zamieniają się w systemy wspomagające zarządzanie przepływem przychodzących i wychodzących produktów. W związku z tym, że coraz więcej wyrobów jest wytwarzanych zgodnie z koncepcją przemysłu 4.0, na konkretne zamówienie od klienta, zarządzanie łańcuchem dostaw staje się jednym z newralgicznych elementów procesu produkcyjnego. Do nowych wymogów muszą być dostosowane również magazyny. Stąd w ich działaniu coraz większa jest rola systemów wymiany informacji i automatyzacji całych obszarów obsługi przekazywanych do przechowywania towarów. Rośnie też obecność robotów, dronów, pojazdów bezzałogowych funkcjonujących w zintegrowanym systemie inteligentnego magazynu.

Za drogie i zbyt skomplikowane

W ofercie producentów i dostawców pojawia się coraz więcej rozwiązań z dziedziny inteligentnych budynków. To już nie są pomysły rodem z filmów science fiction i takie rozwiązania są nie tylko możliwe do wdrożenia, ale coraz powszechniej wykorzystywane. Może jeszcze nie wszędzie i nie nagminnie, niemniej w coraz większej liczbie miejsc. Zresztą nie tylko w obiektach przemysłowych czy biurowych, gdzie stają się niemalże standardem, lecz także w zastosowaniach na użytek prywatny. W tym przypadku barierą w ich upowszechnieniu są przede wszystkim ceny. Przeszkadza także brak wiedzy na temat spodziewanych korzyści oraz technicznych aspektów ich funkcjonowania. To otwiera kolejne pola do działania dla resellerów i integratorów. 

Według danych Oferteo.pl co trzeci nowo budowany w 2019 r. dom w Polsce korzysta z rozwiązań typu smart home. W tym okresie zdecydowało się na ich wdrożenie 32 proc. inwestorów, podczas gdy rok wcześniej było ich 23 proc. W ubiegłym roku najczęściej instalowano inteligentne alarmy, sterowanie ogrzewaniem i czujniki tlenku węgla. Z tego samego badania wynika, że w sumie 36 proc. badanych zrezygnowało z wdrożenia rozwiązań smart home ze względu na zbyt duże koszty. Podobna grupa, a więc 34 proc. klientów, uważa, że nie są im potrzebne. Wyraźnie mniej, bo 21 proc. uczestników badania, przyznało, że nie zainteresowało się nowymi technologiami dla domu, gdyż się na nich nie zna, a 2 proc. uważa je za zbyt skomplikowane. 

Zdaniem specjalistów Strategy Analytics wydatki na sprzęt i usługi związane z inteligentnym domem będą jednak ogólnie stale rosły i w 2023 r. osiągną w skali globalnej poziom 157 mld dol. Wzrost zainteresowania tymi rozwiązaniami będzie wynikał z rosnącej świadomości użytkowników oraz spadających cen sprzętu i usług.

Według wyników badania przeprowadzonego w ubiegłym roku na zlecenie polskiej firmy Fibaro 60 proc. spośród tych, którzy jeszcze nie mają systemów smart home, jest zainteresowanych ich wdrożeniem. Tym, co najbardziej przekonałoby ich do zakupu, jest wygoda (94 proc. odpowiedzi), w drugiej zaś kolejności oszczędności i poczucie bezpieczeństwa (po 92 proc.). Ich zdaniem najważniejsze funkcje inteligentnych systemów domowych to: ochrona przed włamaniem, sterowanie ogrzewaniem oraz ochrona przed zalaniem, pożarem i czadem. Z kolei dla tych, którzy już korzystają z rozwiązań smart home, najważniejsze są: wygoda (92 proc. odpowiedzi), podniesienie jakości życia (88 proc.) i poczucie bezpieczeństwa (83 proc.). 

Oczekiwania klientów na polskim rynku nie odbiegają specjalnie od motywacji zakupowych użytkowników w innych krajach. Z danych Strategy Analytics wynika, że w Europie Zachodniej największym zainteresowaniem będą cieszyły się rozwiązania do zdalnej kontroli, zarządzania energią oraz z dziedziny interaktywnych zabezpieczeń. Z kolei na rynku amerykańskim głównym wyznacznikiem przydatności rozwiązań smart home ma być zapewnienie bezpieczeństwa.

Razem czy osobno?

Rozwój rynku rozwiązań dla inteligentnych budynków będzie zależał w pewnym stopniu od czynników wpływających na bezpieczeństwo rozwiązań typu smart house i smart building. Innymi słowy od tego, jak producenci i dostawcy będą radzili sobie z wyzwaniami bezpieczeństwa. To, co z jednej strony jest błogosławieństwem takich rozwiązań, z drugiej – staje się też ich przekleństwem. Mowa o integracji systemów informatycznych (IT) z systemami automatyki przemysłowej (OT – operational technology). Dyskusja o tym, czy i w jakim stopniu integrować IT z OT, toczy się dzisiaj nie tylko w odniesieniu do zakładów przemysłowych i infrastruktury krytycznej, lecz także właśnie w kontekście zastosowań z obszaru inteligentnych budynków.

Możliwość zdalnego sterowania urządzeniami znajdującymi się w budynku niesie z sobą realne zagrożenia. Można, przykładowo, dokonać zalania mieszkania przez odkręcenie zaworów czy doprowadzenie do wybuchu kotła c.o. Z drugiej strony można przez fałszywe komunikaty wywołać panikę podczas wymuszonej ewakuacji biurowca, zamykając jednocześnie wyjścia ewakuacyjne. Hipotetycznie można też otworzyć zdalnie bramę garażową i wjechać pojazdem z niebezpiecznym ładunkiem. I choć skala potencjalnych skutków w przypadku pojedynczych domów mieszkalnych może być mniejsza niż w przypadku obiektów użyteczności publicznej czy biznesowej, to zarówno w jednym, jak i drugim przypadku trzeba brać je pod uwagę i szukać jak najskuteczniejszych sposobów zabezpieczenia się przed nimi. Stąd pomysł, ażeby w dużych obiektach nie ułatwiać potencjalnym atakującym zadania i nie łączyć systemów automatyki budynkowej z systemami informatycznymi, na dodatek podłączonymi do sieci.

Z drugiej strony uczestnicy tej rynkowej debaty zdają sobie sprawę, że coraz trudniej będzie to osiągnąć, gdyż postępujące procesy cyfryzacji nie omijają również rozwiązań z dziedziny automatyki przemysłowej. Do tego dochodzi trend postępującej integracji wszystkich rozwiązań w jednym, centralnym systemie sterowania, nadzoru i zarządzania. Trzeba więc szukać innych sposobów zabezpieczeń, równie skutecznych jak izolacja fizyczna, ale bazujących już bardziej na metodach znanych ze środowiska informatycznego. Tym bardziej, że zagrożenia dla smart house będą wynikać również z coraz szerszej i rozleglejszej integracji samych systemów informatycznych wykorzystywanych do wspomagania zarządzania i funkcjonowania inteligentnych budynków. 

W każdym razie cyberbezpieczeństwo będzie stawać się coraz istotniejszym elementem w tym obszarze. To kolejne potencjalne miejsce dla nowych aktywności firm z branży IT, szczególnie tych, które będą chciały wyspecjalizować się w ochronie tej grupy obiektów i ich użytkowników. Ze względu na specyfikę wyzwań, wynikających chociażby z integracji różnych środowisk, będzie potrzebne inne podejście do kwestii cyberbezpieczeństwa niż w tradycyjnych środowiskach informatycznych. Podstawowa jednak różnica, jak zauważają eksperci, jest taka, że chroniąc infrastrukturę i systemy smart buildingu, trzeba mieć na uwadze przede wszystkim zabezpieczenie życia i zdrowia ludzi, a nie tylko ochronę danych i zasobów technicznych, jak to się dzieje w przypadku systemów teleinformatycznych.