Edificios Inteligentes – Un ecosistema favorable para el IoT

Edificios Inteligentes –  Un ecosistema favorable para el IoT

La trilogía compuesta por el Internet de las cosas, la computación en la nube y el poder de la analítica han estado transformando muchos aspectos de nuestras vidas y negocios, a saber, las ciudades, la salud, el transporte, la agricultura, el hogar, la manufactura y los servicios públicos han sido los principales beneficiarios de este paradigma de rápido surgimiento.

Mientras que los dispositivos de consumo como Fitbit, Google Home y Amazon Alexa, se llevan la atención de los medios de comunicación masivos, los edificios comerciales se han convertido silenciosamente en un paradigma de gestión denominado Software Defined Buildings (SDB) o Edificaciones definidas por Software. Al hacerlo, no solo están reduciendo los costos operacionales del edificio, sino que también fomentan ciudades más inteligentes, mejorando la seguridad y la comodidad para los ocupantes de la edificación. Como tal, se han convertido en un segmento de mercado importante en el espacio del IoT. Los edificios inteligentes o Smart Building, un ecosistema favorable para el IoT.

Antes de ahondar en los detalles de los edificios inteligentes, aquí está un poco de contexto en por qué los edificios están recibiendo la atención de los proveedores de TI últimamente.

• Según el DOE, en los Estados Unidos hay cerca de 4.8 millones de edificios comerciales y 350.000 instalaciones industriales, que en conjunto representan aproximadamente la mitad del consumo total de energía del país.
• El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente estimó que los edificios consumen el 40% de la energía mundial, el 25% del agua mundial, el 40% de los recursos mundiales y el 60% de la electricidad mundial.
• Informe del 2014 sobre el agua y la energía de la ONU muestra que invertir USD$170 mil millones anualmente en eficiencia energética en todo el mundo podría producir ahorros de energía de hasta USD$900.000 Millones por año y cada USD$ 1 adicional gastado en eficiencia energética en aparatos eléctricos y edificios evita más de USD$2. En promedio, en las inversiones en el suministro de energía.
• Green Energy Ensemble estimó que los edificios inteligentes ahorran un 30% de agua, un 40% de energía y reducen los costos operativos de construcción hasta un 30%.
• El Consejo Mundial de Edificios Verdes estimó que el 90% de los costos típicos de construcción están asociados con los salarios y beneficios del personal. Con edificios inteligentes, algunos de estos costos pueden reducirse mediante la automatización.

Valga decir que la necesidad de abordar las ineficiencias y reducir el costo de operación de los edificios comerciales no es sólo un buen sentido comercial, sino también un buen sentido con el medio ambiente y un buen sentido de seguridad. Iniciativas del Gobierno de los Estados Unidos como el Botón Verde y la Iniciativa de Mejores Edificios están impulsando alianzas público-privadas y ayudando a impulsar la adopción de tecnología para mejorar el perfil de eficiencia y la impresión de energía / recursos de los edificios. Hasta hace poco, la mayoría de las eficiencias en los edificios se enfocaban en las certificaciones LEED hacia edificios más verdes. Sin embargo con el Internet de las Cosas, los edificios inteligentes pueden agregar mucho más valor más allá de solo  verdes.  Los edificios impulsados por el internet de las cosas ​​ofrecen muchas más beneficios y características únicas de alto valor que los sistemas de automatización / gestión de edificios actuales puedan ofrecer. La siguiente imagen ilustra esto más adelante.

Edificios verdes vs Edificios inteligentes (Fuente: RIU)

Dada la relevancia global y la economía de los edificios inteligentes, este espacio se está convirtiendo rápidamente en la «aplicación asesina» de IoT.

La creación de un edificio inteligente

Como se muestra en la imagen inferior, en un edificio tradicional, cada uno de los sistemas operativos se gestiona por separado, principalmente a través de protocolos específicos del proveedor o a través de protocolos de comunicación como BACnet. Sin embargo, en un edificio inteligente las comunicaciones se gestionan a través de la estructura común de redes IP. En realidad, la mayoría de los edificios comerciales existentes emplean una mezcla de viejos y nuevos paradigmas. El uso de redes IP hace que sea mucho más eficaz en la gestión y orquestación de diversos aspectos del edificio y reduce el Costo Total de Propiedad o TCO.

Unified IP Networking en Edificios Inteligentes versus Legados (Fuente: TDIndustries)

A medida que las comunicaaciones evolucionan, los edificios tendrían la capacidad de ser seres altamente sensibles. Aquí hay algunos ejemplos de construcción de la sensibilidad.

• Mantenimiento – Varios sistemas del edificio, incluyendo fuego, humo, HVAC, elevadores, y otros requieren revisiones periódicas y mantenimiento. IoT puede ayudar a minimizar los controles manuales y los gastos generales de mantenimiento.
• Control de ambiente: capacidades como control de temperatura de grano fino, tinción automática de ventanas para una iluminación óptima podrían ayudar a mejorar el enfoque y la productividad de los estudiantes y los empleados.
• Basado en Ubicacion – Lugares de estacionamiento disponibles más cercanos, cubículos vacíos y salas de conferencias se pueden encontrar a través de servicios basados ​​en la ubicación en los edificios.
• Gestión de incidentes: desde la seguridad hasta los sistemas de edificios, los edificios inteligentes permiten una mejor clasificación y gestión de diversos tipos de incidentes. Un subconjunto de estos incidentes podría burbujearse en sistemas inteligentes de gestión de ciudades para el análisis macro y la coordinación efectiva de los recursos públicos.
• Basado en el propósito y la arquitectura del edificio, podría haber miles de estas combinaciones que están a la medida del edificio, algunos de ellos se sumergen en la infraestructura inteligente de la ciudad y los sistemas de gestión.

IoT habilitador de  Sistemas de Gestión de Edificios (Fuente: Navigant Research)

La interacción de edificios inteligentes y ciudades inteligentes

Los edificios con medidores conectados de energía, gas y agua ayudan a que la gestión de recursos sea mucho más efectiva y apoye la estrategia Smart City. Aquí están algunos ejemplos:

• Conservación de Energía- En los calurosos días de verano, la empresa de energía podría reducir la temperatura ambiente del edificio en unos pocos grados, reduciendo así la carga en la red. Esto se llama Demand Response en el lenguaje de utilidades. En California, las tres principales compañías eléctricas (SDG & E, SCE y PG & E), en colaboración con Honeywell, implementaron la respuesta automatizada a la demanda (ADR) y reportaron una reducción del 25% en el consumo máximo de electricidad.
• Conservación del Agua – Infosys reportó un ahorro de 40% en el consumo de agua aprovechando tecnologías inteligentes de sostenibilidad en sus campus. Los medidores inteligentes capacitan a las ciudades y propietarios para tener datos más profundos y precisos sobre el consumo de agua.
• Emergencias – Los edificios inteligentes permiten el apagado remoto de gas y electricidad, de modo que los primeros socorristas de emergencia puedan llegar al edificio de manera segura y rápida para salvar vidas. En el mismo sentido, los edificios con mapas internos electrónicos y el diseño de este permiten que los primeros auxilios lleguen a las áreas adecuadas de los edificios.
• Gestión de Residuos – Los basureros inteligentes ayudan a las ciudades a reducir el coste de la gestión de residuos mediante la optimización de las rutas de recogida y los tiempos, y la frecuencia.
• Estacionamiento – Ciudades como San Francisco han estado desplegando estacionamientos habilitados para IoT, que ahorran tiempo y molestias a la gente de tener que buscar el estacionamiento disponible. El estacionamiento inteligente mitiga la congestión del tráfico y las emisiones de los vehículos.

A medida que las ciudades y los edificios adoptan infraestructura y sistemas de gestión conectados, se podría prever una interacción más profunda entre estos dos ecosistemas.

Tecnologías que permiten edificios inteligentes

Como la mayoría de las revoluciones tecnológicas, ciertas combinaciones específicas de tecnologías madurando al nivel correcto, en el momento adecuado crean el punto de inflexión. Aquí hay algunos elementos tecnológicos clave que están impulsando la adopción de edificios inteligentes. Cada una de estas tecnologías ha existido por mucho tiempo. Sin embargo, la economía y la madurez tecnológica han llegado a la condición Goldilocks para hacer edificios inteligentes ahora.

• PoE y Switches – Power over Ethernet ha existido por un tiempo, pero hasta hace poco las potencias de estos eran bajas. Por lo tanto, sólo los dispositivos con bajos requerimientos de energía (como los teléfonos VOIP) funcionaban con PoE.
• Conectividad inalámbrica – Las tecnologías inalámbricas como LpWan, 4G LTE abren una variedad de opciones para la conectividad permanente. De hecho, se informa que Lpwan se centrará en gran medida en los casos de uso IoT. Cuando los contadores inteligentes para los servicios públicos se extendían, la conectividad inalámbrica era limitada. 4G LTE era todavía naciente. Por lo tanto, las empresas de servicios públicos aprovecharon las redes Mesh para conectar medidores a la infraestructura de la red.
• Dispositivos y sensores habilitados para IP – Muchos de los dispositivos y sensores para movimiento, temperatura, luz, cartografía térmica, humo, etc., se han convertido ahora en corriente principal; Y están disponibles en el punto del precio razonable para la adopción. Con PoE es más fácil conectarlos en una red y orquestar intrincados casos de uso de sentido y actuación entre ellos.
• Aprendizaje en la nube y de máquina – Con la economía de la computación en la nube, ahora es bastante factible realizar el aprendizaje automático en grandes conjuntos de datos a escala. La adopción generalizada de Aprendizaje Automático e Inteligencia Artificial continuará creciendo, llevando a una mayor conciencia para las operaciones de edificios, la seguridad y la gestión de recursos.

Desafíos:

Como hemos establecido hasta ahora, existe un valor multidimensional sustancial para la existencia de edificios inteligentes. Sin embargo, ponerlos en marcha es más fácil decirlo que hacerlo. Echemos un vistazo a algunos de los principales desafíos que los primeros adoptantes han enfrentado:

• Negocio Inmobiliario – En los Estados Unidos, los edificios comerciales se clasifican como Clase A, B, C y D. En segundo lugar, hay diferentes tipos de acuerdos de arrendamiento entre los propietarios de edificios y los inquilinos en términos de quién es dueño de los gastos de mantenimiento de edificios y operativos . Sobre la base de los detalles del tipo de edificio, la edad y los acuerdos de arrendamiento financiero, en muchos casos puede que no haya suficiente motivación para que los inquilinos o los propietarios inviertan en la conversión de un edificio existente en un edificio inteligente. Aprendí de los empresarios en este espacio que las idiosincrasias de los acuerdos de arrendamiento de edificios son un obstáculo importante para la venta de soluciones de construcción inteligente.
• Antiguo + Nuevo – Algunos de los viejos sistemas de control necesitan ser adaptados para poder hacer comunicación bidireccional. Los estándares y las mejores prácticas en IoT todavía están evolucionando. Aspectos como estos crean fricciones para la interoperabilidad de datos y seguridad.
• Habilidades de TI – Hasta ahora cada subsistema se gestiona como una unidad autónoma. Cuando todos los subsistemas operativos están en red IP, la logística y las permutaciones de interacción y dependencias entre varios sistemas se vuelven muy complejas. Los gerentes de edificios no están acostumbrados a este nivel de complejidad (sin ofender!). La mayoría de los edificios comerciales no tienen