Využití IoT při preventivní údržbě budov

Preventivní údržba patří mezi nejdůležitější činnosti při provozu a správě jakékoliv budovy. Její správné a včasné provádění prodlužuje životnost technologií instalovaných v budovách, snižuje jejich provozní náklady a pravděpodobnost náhlé neočekávané poruchy.

Použití nejrůznějších IoT senzorů či přímo online připojení provozních technologií umožňuje sledovat spotřebu elektrické energie, plynu, tepla, chladu, nejrůznější teploty, tlaky, či kvalitu vzduchu, vody. To se většinou děje skrze BMS – Building Management System, který se tak stává dispečinkem pro monitoring a nastavování provozních parametrů jednotlivých technologií budov.

Od BMS k preventivní údržbě

Téměř žádná budova nemá pouze jeden BMS systém. Všechny BMS systémy ale mají jednu vlastnost společnou: nejsou určeny k dlouhodobému zpracování a vyhodnocování provozních parametrů. Bez nich ale nelze preventivní údržbu provádět v nejideálnější chvíli. Aby to možné bylo, je zapotřebí všechna data generovaná provozními systémy dále zpracovat. A k tomu je zapotřebí:

• Vytvoření datového skladu s provozními hodnotami
• Využití provozních dat v Asset management systému
• Vyhodnocování v rámci Business Inteligence (BI)

Obecně se dá říct, že data generovaná v rámci provozních technologií se převádí pro další zpracování do systémů provozovaných v rámci systémů IT světa.

Datový sklad

Nejen pro preventivní údržbu je důležité znát historii provozních hodnot. To je základem k efektivnímu řízení provozních nákladů a správným kvalifikovaným rozhodnutím. Datový sklad je místem pro trvalé ukládání všech provozních hodnot v pravidelném časovém intervalu. S těmito hodnotami pak pracují další informační systémy.

Asset Management System

Jedná se o systém, ve kterém je řízen životní cyklus každého assetu, do kterého patří i plánování a záznam o provádění preventivní údržby. Každý asset má předepsané povinné plány preventivní údržby a rozmezí optimálních provozních hodnot. Propojení těchto informací s historií a online stavem provozních parametrů umožňuje naplánovat údržbu tehdy, pokud se hodnoty přibližují definovaným limitním hodnotám. Díky tomu lze provést preventivní údržbu přesně v době, která je pro daný asset ideální jak z pohledu životnosti, tak vzhledem k vynakládaný nákladům. Třeba vadná chladící jednotka klimatizace tak bude opravena včas před tím, než přestane fungovat, a to v době, kdy standardně není klimatizace využívána. Tento způsob současně umožňuje posun od preventivní k prediktivní údržbě, která není plánována a prováděna ve fixních časových intervalech, ale dynamicky na základě provozních hodnot.

IoT čidla a jejich komunikace

Oblast IoT čidel je dnes asi nejširší oblastí IoT s obrovským množstvím různých senzorů a možnostmi sběru dat. Na druhou stranu je však třeba říci, že pokud budeme hledat opravdu seriózní průmyslové řešení, budeme odkázání hlavně na senzory připojené na sériové sběrnice a trvale napájené.

V posledních několika letech se ale naštěstí objevily i technologie, které umožňují provoz čidel, která jsou na napájení nezávislá a mohou poskytovat data ze senzorů po dobu několika let bez nutnosti dobíjení baterií. V této oblasti se prosazují zejména dvě technologie komunikace: LoRa (umožňující výstavbu vlastní komunikační sítě na volné frekvenci 868 MHz) a NB-IoT (řešení mobilních operátorů).

LoRa je vhodná pro lokality kde ještě mobilní operátoři technologii NB-IoT nenasadili. Jakmile je však NB-IoT dostupné, je právě tato technologie preferovanou volbou pro stabilní a bezpečnou komunikaci mezi čidly a servery, které data z nich zpracovávají.

S NB-IoT k prediktivní údržbě

Co se týče oblastí využití, dnes se tato nezávislá čidla, která bývají označována jako LowPower, prosazují zejména v těchto oblastech:

1. jako doplnění stávajících HVAC technologií o nezávislý prvek pro kontrolu dat shromažďovaných přes sériové sběrnice (např. nezávislé čidlo teploty nebo kouře)
2. jako čidla, která jsou připojena na el. síť, ale energii nespotřebovávají, takže mohou fungovat i v případě výpadku elektrické energie (např. měření spotřeby elektřiny „na jističi“ s možností varovného hlášení v případě výpadku)
3. jako čidla, která jsou provozována zcela nezávisle na síti (např. poskytují údaje z nezávislých meteostanic umístěných na vzdálených místech pro přesnější vyhodnocení dat o růstu teploty pro řízení vytápění budov nebo vlhkostní čidla v plochých střechách).

Business Intelligence (BI)

V souvislosti s budovami by bylo lepší použít termín Buildings Intelligence. Obecně se ale jedná o propojování a následnou vizualizaci provozních dat, která spolu souvisí. To pracovníkům umožňuje vidět souvislosti, které by byly normálně těžko postřehnutelné. Na základě těchto vizualizací je pak možné identifikovat místa pro zlepšení a provádět kvalifikovaná rozhodnutí nejen o provádění údržby.

Typickým příkladem využití vizuálního znázornění provozních dat je průběh spotřeby elektrické energie. Pochopení závislosti spotřeby jednotlivých technologií na denní době, vnitřní, venkovní teplotě a povětrnostních podmínkách je základním předpokladem pro dosažení vyšší efektivity a snížení nákladů na vytápění či chlazení.

Spasí IoT údržbu budov?

Samotné použití internetu věcí preventivní údržbu nevyřeší. Ale umožní získávat provozní data v reálném čase, což je první a nezbytný krok k tomu, abychom preventivní – a do budoucna prediktivní – údržbu implementovali. Využití NB-IoT současně sníží počet nutných manuálních kontrol zařízení ze strany operátorů a správců. Na základě těchto dat je možné provést preventivní údržbu v optimálním čase. Efektivní vyhodnocování provozních dat z IoT vede ke snížení provozních nákladů budov a jejich technologií.

---

O autorech:

Martin Hanzal založil společnost pro vývoj softwaru SODAT. Svůj podíl v roce 2014 prodal a vzal na sebe novou životní výzvu. Přidal se manažerskému týmu luxusního letoviska Velaa Private Island Maldives. Díky hlubokým znalostem a zkušenostem s procesně orientovaným řízením a vedením týmů v roce 2015 povýšil na ředitele inženýrské sekce. Úplně změnil organizaci práce tohoto týmu a navrhl a implementoval svůj vlastní systém řízení údržby. Ten je založen na preventivní údržbě a pomohl jim dosáhnout ambiciózních cílů (snížení provozních nákladů budovy minimálně o 10 %, zvýšení výkonu technického týmu o 25 %, roční úspora energie o 17 %), a jeho tamní kolegové jej úspěšně používají dodnes.

Po třech letech z luxusního rezortu odešel a založil společnost MAINTICA, která i díky pomyšlenému softwaru pomáhá manažerům údržby snižovat spotřebu energie, zamezovat neočekávaným poruchám a vést svůj tým efektivněji.

Karel Krčmář je zakladatelem společnosti M2MC, která vyvinula unikátní prototypovací zařízení PGBoard. Do světa komunikací vstoupil počátkem milénia jako obchodní ředitel českého zastoupení nadnárodního operátora Telia International Carrier. V následujících letech se podílel na mezinárodních projektech, jako bylo založení a rozvoj společnosti pro sledování objektů pomocí mobilních technologií. Cenné zkušenosti získal i u největších hráčů IT světa Hewlett-Packard a IBM.

Právě v IBM, kde byl zodpovědný za divizi technologických služeb, se na základě výzkumu LowPower IoT sítí v centru v Curychu rozhodl přivést tuto technologii i do České republiky. Tato snaha byla nakonec naplněna založením vlastní společnosti, která v České republice vybudovala první mobilní IoT síť s technologií Sigfox. Po prodeji svého podílu ve firmě v roce 2017 se rozhodl pokračovat v rozvoji IoT spoluprací s mobilními operátory. Dnes jeho společnost M2M Communication (M2MC) umožňuje zájemcům o nejmodernější IoT komunikaci nejrychlejší cestu k propojení jejich zařízení a aplikací. Unikátní integrační platforma miotiq.com, kterou M2MC využívá, je nástrojem jak zařízení zprovoznit v řádu minut s velmi malými náklady – typicky v řádu jednotek EUR ročně.