Inteligentny biurowiec, który „słyszy” kaszel i widzi ryzyko epidemii

Kto powiedział, iż smart biurowiec ma tylko oszczędzać energię i sterować klimatyzacją? Polska spółka Eco5tech rozwija system, który idzie krok dalej: na podstawie wzorców użytkowania przestrzeni, analizuje obłożenie stref i przejścia między nimi, monitoruje warunki środowiskowe i – w krótkich interwałach czasowych – ocenia, gdzie w biurze może rosnąć ryzyko rozprzestrzeniania się drobnoustrojów. Efektem prac jest system DetEP – cyfrowy „radar epidemiologiczny” dla budynków użytkowych, który można zintegrować z istniejącą infrastrukturą BMS (nowoczesny system zarządzania budynkami). Za merytoryczne założenia naukowe projektu odpowiadają dr hab. inż. Dariusz Całus oraz dr hab. inż. Piotr Domanowski, autorzy modeli opisujących zachowanie użytkowników i ryzyko transmisji patogenów w budynku. W DetEP działa warstwa analityczna, która buduje strefowo-czasowy model użytkowania budynku i na tej podstawie wyznacza mapę ekspozycji/ryzyka dla poszczególnych stref. Smart biurowiec, który rozumie ruch ludzi Klasyczny BMS widzi budynek przez pryzmat temperatury, dostępności pomieszczeń czy zużycia energii. DetEP, rozwijany przez Eco5tech, dodaje do tego nową warstwę: strefowo-czasowy model użytkowania budynku (obłożenie stref, przejścia między strefami i współobecność osób w miejscu i czasie). Cyfrowo odwzorowany budynek zostaje podzielony na strefy poddawane analizie z różnym układem parametrów (open space’y, sale spotkań, kuchnie, windy), a system korzysta m.in. z: danych z czujników obecności i sygnałów infrastruktury budynkowej, harmonogramów dnia (praca, spotkania, przerwy), modeli przejść między strefami opartych na łańcuchach Markowa informacji o czynnościach dezynfekcyjnych. DetEP może wykorzystywać dostępne sygnały (np. czujniki środowiskowe, liczniki wejść/wyjść, monitoring wizyjny, a tam gdzie to możliwe – także zdarzenia z kontroli dostępu), jednak do analizy przepływów nie wymaga identyfikacji konkretnych osób. Interesuje go obraz statystyczny: ile osób przebywa w strefie, jak długo oraz jak obłożenie zmienia się w czasie. Na tej podstawie w ramach DetEP powstaje i jest aktualizowany cyfrowy model użytkowania budynku w czasie: mapa obłożenia stref oraz typowych przejść między nimi. DetEP rozpoznaje, kiedy i gdzie pojawiają się piki zagęszczenia, gdzie tworzą się wąskie gardła (np. kolejki), a które przestrzenie pozostają niewykorzystane. To fundament do kolejnego kroku: oceny ryzyka rozprzestrzeniania się drobnoustrojów w czasie i przestrzeni budynku. Od kaszlu do mapy ryzyka – co monitoruje budynek? DetEP łączy kilka klas danych w jeden obraz sytuacji epidemiologicznej biurowca: 1) Dane środowiskowe z czujników temperatura, wilgotność, ciśnienie, oświetlenie, CO₂, CO, pyły zawieszone, otwarcie okien i drzwi, praca wentylacji. Dzięki temu smart biurowiec widzi, gdzie następuje kulminacja niekorzystnych czynników i w których strefach warto ograniczać zagęszczenie osób lub czasowo wyłączać je z użytkowania. 2) Obecność i mobilność użytkowników System nie śledzi konkretnych osób – interesuje go statystyczny ruch i współobecność w strefach: ile osób weszło i wyszło z danej strefy, ile osób przebywa w pomieszczeniu oraz jak często pojawiają się piki obłożenia. Analiza jest prowadzona na poziomie stref i agregatów (obłożenie, przepływy, czas współobecności), a nie na poziomie indywidualnych tras osób. 3) Dźwięk: kaszel, kichanie Charakterystycznym elementem rozwiązania Eco5tech jest prototypowy podsystem inteligentnej analizy dźwięku. Czujniki w wybranych przestrzeniach rejestrują szum tła, a oprogramowanie – poprzez algorytmy detekcji i analizy oparte na uczeniu maszynowym – rozpoznaje zdarzenia akustyczne takie jak kaszel i kichanie. W praktyce DetEP monitoruje częstość występowania tych zdarzeń w konkretnym miejscu i czasie, traktując podwyższoną częstotliwość jako sygnał ostrzegawczy. Jak smart biurowiec przewiduje rozprzestrzenianie się drobnoustrojów? Sercem systemu jest zbiór algorytmów opracowanych w ramach projektu, które w krótkich interwałach czasowych (np. co kilka minut) aktualizują ocenę obciążenia i ryzyka dla stref biurowca. W praktyce działa to tak: Piki obłożenia i wąskie gardła System identyfikuje miejsca, w których ludzie najczęściej się mijają, stoją blisko siebie lub tworzą kolejki – np. przy windach, w kuchni, w małych salkach. To właśnie tam ryzyko transmisji rośnie najszybciej. Obliczanie ekspozycji i prezentacja na mapie Algorytm przelicza obłożenie stref w czasie oraz aktualne warunki środowiskowe, wyznaczając wskaźnik ekspozycji/ryzyka dla poszczególnych stref. Wyniki prezentowane są na interaktywnej mapie budynku wraz z odczytami z czujników. Zamiast „suchych” tabel zarządcy na planie widzą, które miejsca są bezpieczne, gdzie sytuacja zaczyna się pogarszać i gdzie warto gwałtownie zareagować – np. zwiększyć wentylację lub ograniczyć liczbę osób w danej strefie. Co robi budynek, gdy „widzi” podwyższone ryzyko? DetEP może pełnić rolę systemu wspierającego decyzje operacyjne, a po integracji z automatyką budynkową – również inicjować działania. Po wykryciu podwyższonego ryzyka w danej strefie system może m.in.: rekomendować zwiększenie intensywności wentylacji lub przekazać polecenie do systemu HVAC, sugerować czasowe ograniczenie liczby osób w sali lub strefie, generować powiadomienia dla facility managera, zasilać dashboard HR/HS&E, wspierając decyzje o pracy hybrydowej, rotacji zespołów czy reorganizacji pięter. Bezpieczeństwo danych to podstawa System może działać na serwerze zainstalowanym w infrastrukturze budynku bez użycia środowiska chmurowego. Dzięki temu dane pozostają w organizacji, a polityki bezpieczeństwa i dostępów mogą być zgodne z wewnętrznymi wymaganiami firmy. Smart office po pandemii: mniej lęku, więcej danych Pandemia COVID-19 pokazała, iż decyzje o zamykaniu biur, rotacji załogi czy pracy hybrydowej często były podejmowane „na ślepo”, na podstawie ogólnych wskaźników zakażeń w kraju czy mieście. System opracowany przez Eco5tech przenosi zarządzanie ryzykiem na poziom konkretnego budynku. Zamiast pytać: „Czy w mieście X rośnie liczba zakażeń?”, zarządca może pytać: „Jakie jest w tej chwili obciążenie i ryzyko w naszym biurowcu – na piętrach i w konkretnych strefach?”. To otwiera drogę do: bardziej precyzyjnych decyzji operacyjnych, lepszego wykorzystania powierzchni biurowej, budowy przewagi konkurencyjnej – biuro, które realnie dba o bezpieczeństwo zdrowotne, jest atrakcyjniejsze dla najemców i pracowników. Informacja o projekcie Opracowanie stanowi Raport z przeprowadzonych prac w ramach projektu nr RPKP.01.02.01-04-0012/20 pn. „Opracowanie innowacyjnego systemu analizy epidemiologicznej w budynkach”. Projekt został współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Województwa Kujawsko-Pomorskiego na lata 2014–2020, oś priorytetowa 1 „Wzmocnienie innowacyjności i konkurencyjności gospodarki regionu”, Działanie 1.2 „Promowanie inwestycji przedsiębiorstw w badania i innowacje”, Poddziałania 1.2.1 „Wsparcie procesów badawczo-rozwojowych”. Za opracowanie założeń merytorycznych i modeli matematycznych systemu odpowiadają dr hab. inż. Dariusz Całus, profesor Uczelni, Politechnika Częstochowska ([email protected]) oraz dr hab. inż. Piotr Domanowski, prof. Uczelni, Politechnika Bydgoska ([email protected]), współpracujący z Eco5tech przy realizacji projektu.