Architektura IoT dawno przestała być tylko nowinką technologiczną. Coraz częściej jest elementem celowo uwzględnianym w dużych inwestycjach ze względu na wygodę i oszczędności, które oferuje. Z myślą o tych korzyściach zaprojektowaliśmy IDO IoT Watermeter – rozwiązanie dla inteligentnych budynków.
| Wszędzie tam, gdzie zasoby dzielone są na wiele niezależnie zajmowanych lokali (czyli np. lokalizacjach Airbnb, wspólnotach mieszkaniowych czy mieszkaniach obsługiwanych przez agencje nieruchomości), zarządzanie zużyciem wody do tej pory wymagało ręcznego spisywania liczników. Wiąże się to z dodatkowymi problemami związanymi z nieobecnościami lokatorów, wielokrotnym odwiedzaniem tych samych budynków przez techników, dostępem do wodomierzy itd. Wykrywanie awarii w tym przypadku również jest utrudnione – nieszczelne rury mogą generować duże koszty niezauważone przez długi czas. Dopiero wyraźnie większe wskazania liczników (a co za tym idzie – większy rachunek) mogą skłonić do poszukiwania źródła problemu. Bezpowrotnie utracone w ten sposób zasoby bezpośrednio przyczyniają się do pogłębiania m.in. kryzysu klimatycznego i nierówności ekonomicznych. W IDO Electronics postanowiliśmy zmienić ten stan rzeczy. |  |
Czym jest IDO IoT Watermeter?
Kiedy rozpoczynaliśmy pracę nad projektem, naszym celem było przede wszystkim:
- ułatwienie kontroli zużycia zasobów i administracji budynkami;
- wczesne ostrzeganie o zagrożeniach;
- ograniczenie marnotrawienia zasobów.
Miesiące pracy specjalistów od elektroniki, baz danych i sztucznej inteligencji zaowocowały powstaniem IDO IoT Watermeter, czyli inteligentnego systemu zarządzania zasobami w smart-budynkach. Jego architektura jest typowa dla urządzeń IoT i składają się na nią:
- urządzenia z modułem komunikacji sieciowej – wodomierze,
- bramki łączące urządzenia z chmurą danych,
- chmura przetwarzająca i przechowująca dane,
- końcowa warstwa aplikacji służąca do fakturowania i monitorowania zużycia.
Opisany niżej proces szczegółowo wyjaśnia działanie zestawu narzędzi składającego się na IDO IoT Allocator.
1. Przygotowanie infrastruktury
Zanim pierwsze dane zostaną przesłane do systemu, należy przygotować indywidualną dla omawianej sieci infrastrukturę. Będzie ona różna dla pojedynczych lokali w rozproszonych lokalizacjach (np. budynków, którymi opiekują się agencje) oraz położonych w tym samym budynku (np. biura), ale podstawowe elementy składowe pozostają takie same. Niezbędne są:
-
- liczniki wody pracujące w nielicencjonowanym (co wiąże się z brakiem dodatkowych opłat) paśmie 868 MHz. Standardy, jakie można wykorzystać to np.:
- ZigBee – użyteczny szczególnie tam, gdzie szczególnie ważne jest bezpieczeństwo (np. w biurach i urzędach odwiedzanych codziennie przez wiele obcych osób) lub gdzie dostęp do urządzeń jest utrudniony, więc długi czas pracy (nawet do kilku lat) na zwykłych bateriach jest nadrzędny.
- liczniki wody pracujące w nielicencjonowanym (co wiąże się z brakiem dodatkowych opłat) paśmie 868 MHz. Standardy, jakie można wykorzystać to np.:
-
-
- LoRa – podobnie jak ZigBee, charakteryzuje się ekstremalnie niskim zużyciem energii (do 20 lat na standardowych bateriach) oraz dużym zasięgiem (do 5 km w mieście).
-
-
- bramka IoT. Zazwyczaj wystarczy jedna bramka na budynek, ale ze względu na niską przepustowość związaną z wykorzystywanymi standardami (np. LoRa – 20b/s-41 Kb/s), możliwe jest proste dołączanie kolejnych bramek tam, gdzie transfer byłby ograniczający przy danej wielkości pakietów (np. w wielorodzinnych blokach).
Wykwalifikowany technik sczytuje i przekazuje do systemu informacje zebrane przez bramki z urządzeń lub też tam, gdzie jest możliwość podłączenia bramki do sieci, dane mogą być transferowane przez Internet bezpośrednio na serwer w chmurze.
2. Przetwarzanie w chmurze
Strumień danych spływających z bramek jest następnie składowany w klastrach bazodanowych na chmurze AWS. Zdarzenia generowane przez bramki są rejestrowane w magistrali zdarzeń, a stamtąd przesyłane do systemu fakturowo-analitycznego (patrz: dalej). System analizuje informacje i zwraca je do magistrali, skąd mogą zostać pobrane przez użytkownika np. w formie wykresu zużycia zasobów.
Takie podejście charakteryzuje się wieloma zaletami:
- Pozwala na zachowanie autonomiczności usług.
- Daje duże możliwości skalowania i optymalizacji kosztów rozwiązania. Przejście na architekturę Software as Service pozwala na naliczanie opłat tylko wtedy, gdy zasoby są używane. Pozwala to na zmniejszenie kosztów całego przedsięwzięcia i optymalizuje działanie systemu w przypadku cyklicznego obciążenia zasobów.
Przykładem może być np. dołączenie kolejnej spółdzielni mieszkaniowej do systemu. Nie musimy zajmować się uruchamianiem kolejnych serwerów. W przypadku zmniejszenia obciążenia systemu – koszty utrzymania również spadną bez konieczności wprowadzania zmian w konfiguracji. - Zapewnia łatwość fakturowania dla klienta – w poprzednim przykładzie klient otrzymał fakturę za przetworzenie określonej ilości danych. Możliwe jest też fakturowanie np. po liczbie aktywnych bramek. W każdym z tych przypadków, podsumowanie zużytych zasobów jest proste i przejrzyste dla obu stron. Klient w każdym momencie może sprawdzić dotychczasowy oraz prognozowany stan i dopasować swoje plany do budżetu.
3. Obróbka i analiza danych
Dane uzyskane w wyniku obróbki przekazywane są następnie do systemu fakturowo-analitycznego IDO IoT Watermeter. Narzędzie to pełni dwojaką funkcję:
- Monitoruje zużycie mediów, a na jego podstawie cyklicznie generuje faktury dla korzystających z nich podmiotów zgodnie z taryfą i przesyła je upoważnionym osobom. Dzięki automatyzacji procesu wyeliminowane zostają błędy wynikające z niedopatrzeń, np. pominięcie faktury, błędy w adresowaniu itp.
- Dane pobrane z serwera są analizowane przez sieć neuronową. Na podstawie danych historycznych wyznaczane jest przewidywane zużycie i trendy. Jeśli prognoza przekroczy wartości spodziewane, system wyśle do użytkownika bezpośredniego powiadomienie (poprzez mail, SMS lub w aplikacji). W ten sposób ewentualne awarie skutkujące marnowaniem zasobów mogą być wykryte szybciej i precyzyjnie lokalizowane. Na przykład:
-
- Zużycie wody w całym budynku nieznacznie wzrosło, indywidualny wskaźnik w lokalu rejestruje większe zużycie. Problem powoduje przeciekająca uszczelka w kranie. Powiadomienie o usterce dostanie użytkownik lokalu.
- Zużycie wody dla całego budynku gwałtownie wzrosło, ale indywidualne wskaźniki nie zarejestrują większego zużycia. Prawdopodobnie problemem jest przeciekająca rura doprowadzająca wodę do całego budynku. Powiadomienie o usterce dostanie gospodarz budynku.
W systemie wykorzystano bibliotekę TensorFlow, dzięki czemu osiągnęliśmy szereg korzyści:
 |
|
- Funkcje sieci neuronowej (AI) rozpoznają dane i odpowiadają za prawidłową administrację i wysyłkę faktur.
- Elementy odpowiadające za uczenie maszynowe (machine learning, ML) z usystematyzowanych danych wyciągają prawidłowości i pozwalają na prognozowanie zużycia w przyszłości, a także informowanie o odstępstwach od reguły.
Wysłanie faktur i przygotowanie prognozy zużycia mediów kończy proces działania IDO IoT Watermeter.
Intuicyjność i wygoda
| Chociaż za systemem IDO IoT Watermeter stoi zaawansowana technika i złożone algorytmy operacyjne, jego użytkowanie jest proste. IDO IoT Watermeter jest narzędziem, z którego chętnie korzystają nie tylko przeszkoleni właściciele budynków, ale również sami użytkownicy lokali. Zadbaliśmy o to, by interfejsy użytkownika były intuicyjne i czytelne, a nauka obsługi systemu wymagała tylko podstawowej znajomości obsługi komputera. Dzięki temu do grona użytkowników mogliśmy włączyć osoby często dyskryminowane przez rozwój technologii, jak np. osoby starsze czy uboższe, dla których oszczędności i kontrola indywidualnych wydatków mają szczególne znaczenie. |  |
Możliwości rozwoju
IDO Electronics jest firmą R&D, toteż wszystkie nasze rozwiązania przygotowujemy nie tylko zgodnie z obowiązującymi standardami, ale też dbamy o to, by wyprzedzać trendy. Nie inaczej jest z systemem IDO IoT Watermeter, dla którego przewidujemy następujące możliwości rozwoju:
Nowe typy urządzeń
IDO IoT Watermeter współpracuje z różnymi miernikami dostępnymi na rynku. Jedynym warunkiem jest praca na częstotliwości określonej na 868MHz. Przygotowuje to system na urządzenia, które producenci dopiero wprowadzą. Dotyczy to nie tylko mierników wody, ale i innych elementów, jakie wejdą w skład przyszłych rozwiązań przeznaczonych dla smart-budynków.
Model abonamentowy
Obecnie system działa w systemie post-paid, w którym użytkownikowi wystawiana jest faktura za już zużyte zasoby. Należność jest uiszczana dopiero po wykorzystaniu wody, co umożliwia nadużycia związane np. z niepłaceniem rachunków przez nieuczciwych lokatorów. Bardziej zaawansowane mierniki w zestawieniu z systemem IDO IoT Watermeter mogą być użyte do stworzenia modelu pre-paid, w którym użytkownik najpierw wykupuje abonament na określoną wartość usług, a dopiero potem zużywa zasoby. W tym przypadku nasz system pomoże zaplanować wydatki i poinformuje użytkownika o zbliżającym się limicie i konieczności doładowania konta.
Przewidywanie awarii
Wraz z rosnącą ilością zebranych i przeanalizowanych danych możliwa jest implementacja algorytmów przewidujących problemy z infrastrukturą. W momencie wykrycia zagrożenia awarią użytkownik (właściciel lokalu, budynku) zawczasu otrzyma powiadomienie, z którego dowie się, jaki element należy naprawić. Dzięki temu uniknie strat wywołanych usterką (np. zalania mieszkania) i ograniczy koszty naprawy sprzętu.
Podsumowanie
IDO IoT Watermeter jest rozwiązaniem, które odpowiada na wiele potrzeb jednocześnie:
- pozwala na wielopoziomową kontrolę zużycia zasobów, zarówno przez administratora, jak i użytkowników zasobów;
- ułatwia administrowanie budynkami, minimalizuje liczbę wizyt w terenie;
- pomaga wcześnie wykrywać awarie i zagrożenia;
- ogranicza marnotrawstwo i chroni środowisko.
Ze względu na swoją konstrukcję, system może być zainstalowany w nowych budynkach lub wystarczy przeprowadzić prostą modernizację istniejących systemów, także w bardzo starych domach, dzięki czemu IDO IoT Watermeter sprawdzi się świetnie w lokalizacjach takich jak:
- wspólnoty i spółdzielnie mieszkaniowe;
- lokale zarządzane przez agencje nieruchomości;
- lokale na wynajem krótkoterminowy;
- biura i lokale usługowe
IDO Electronics każdy przypadek rozpatruje indywidualnie, dostosowując elastycznie system do potrzeb i możliwości klienta oraz budynku, dzięki czemu nasi partnerzy osiągają maksymalną wygodę i oszczędności. Skontaktuj się z nami już dziś i zobacz, jakie możliwości oferuje Tobie IDO IoT Watermeter.
