English

Мощные вещи: как дома и города превратятся в подобие живого организма

05 ноября 2019

Одна из движущих сил Четвертой промышленной революции — появление киберфизических систем, способных превратить в подобие живого организма любые предприятия и даже целые города. «Нервные системы» из сенсоров, «умных» устройств и программных платформ, связанных между собой беспроводными сетями, собирают и обрабатывают информацию с городских осветительных систем, движущихся по дорогам автомобилей, промышленного оборудования. Самый большой интерес к этому направлению проявляют муниципалитеты городов и промышленные предприятия.

Рука на пульсе

«Отрасль IoT (Internet of Things, интернет вещей. — РБК) в России сильно сегментирована, — отмечает соучредитель компании «Коннективити» Александр Петров. — Есть отдельный мир промышленного интернета вещей, где свои требования, свои законы и технологии. С другой стороны, есть мир небольших инновационных компаний и стартап-подразделений крупных корпораций, которые стремятся использовать IoT для развития своего бизнеса и привлечения новых клиентов».

То, что технологии интернета вещей могут применяться в совершенно разных областях, подтверждает пример самой «Коннективити». За несколько лет компания разработала множество решений, которые связаны между собой только тем, что в них используются «умные» устройства. «Например, мы разработали систему мониторинга рыбных ресурсов в закрытых водоемах и прибрежных водах, — рассказывает Петров. — На якорях устанавливаются буи с эхолотом и необходимой электроникой. Прощупывая воду звуковыми волнами, буй передает данные о плотности среды вокруг него на берег. Так можно вычислить, сколько рыбы в водоеме».

Другой проект — система домашней вентиляции для офисов. «На стене размещается блок вентиляции с подогревом воздуха и фильтрами, в комнатах — датчики влажности и углекислого газа, — объясняет Петров. — Можно наблюдать за показаниями датчиков через смартфон и удаленно управлять работой системы». Наконец, компания создала сервис сбора данных электрокардиограмм, который позволяет врачу держать руку на пульсе пациента без необходимости регулярных встреч. Пациент с сердечно-сосудистым заболеванием носит на теле маленький ЭКГ-регистратор, который регулярно отправляет данные в «облако». Здесь они обрабатываются и визуализируются в личном веб-кабинете врача и мобильном приложении. Рекомендации доктор может давать также онлайн.

Согласно прогнозу Fortune Business Insights, к 2026 году объем мирового рынка интернета вещей превысит $1,1 трлн (для сравнения, в 2018 году он составлял $160 млрд). Быстрый рост рынка связан с повсеместным внедрением искусственного интеллекта (ИИ) и систем, использующих машинное обучение. Росту рынка также способствует все более широкое использование «умных» устройств, смартфонов, а также увеличение потребности в энергосбережении. При реализации оптимистического сценария развития рынка интернета вещей в России в 2022 году его объем может превысить 590 млрд руб., считает исследовательская компания «ГидМаркет».

Переходный этап

Представители компаний, с которыми поговорил РБК, сходятся во мнении, что наибольший интерес к интернету вещей имеют промышленные предприятия. Это неслучайно. «Здесь финансовая отдача от IoT-решений наиболее очевидна: внеплановая остановка агрегата или поточной линии может обойтись компании в десятки и сотни миллионов рублей, — говорит директор по развитию бизнеса компании «Тингеникс» Игорь Близнюков. — К примеру, завод по переработке сахарной свеклы в сезон должен работать по графику 24/7. Вовремя обнаруженный рост вибрации и температуры на узлах сушильных агрегатов позволяет своевременно провести техобслуживание и не допустить полной остановки производства».

К созданию вибродатчика, который может сэкономить солидные суммы, компанию подтолкнула поломка насоса, который откачивал канализационные стоки в поселке, где живет технический директор «Тингеникса». «После этой истории поселок стал нашим клиентом: оказалось, что если вовремя заменить маленькую деталь, то потом не надо менять весь насос», — поясняет Близнюков. По словам собеседника РБК, масштаб аварий на производстве может быть очень разным — от внеплановой остановки станка до выхода из строя критичного оборудования на ТЭЦ.

Снижение ущерба от аварий — не единственное соображение. «IIoT (Industrial Internet of Things, промышленный интернет вещей. — РБК) позволяет оптимизировать производство за счет создания постоянно обновляемых «цифровых двойников» всех процессов и продуктов», — поясняет Александр Петров. Сенсоры постоянно собирают данные о состоянии оборудования и передают их «мозгу» — собственной или облачной программной платформе. Искусственный интеллект может руководить машинами, как дирижер оркестром: выбирать оптимальный график работы, распределять нагрузку между цехами, выстраивать более правильную логистику.

Некоторые из зарубежных компаний с помощью IIoT собираются перейти к полностью автоматическим заводам. Например, завод Siemens в немецком городке Амберг выполняет 75% процессов в полностью автоматическом режиме. В России крупные компании в основном пока тестируют технологии интернета вещей. Например, об успешных результатах тестирования IIoT-решений в сентябре объявил санкт-петербургский Кировский завод.

«Сейчас отрасль находится на переходном этапе, — считает Константин Плеханов, CEO компании Taiga IoT. — Большинство игроков опробовали различные технологии и переходят к их масштабным коммерческим внедрениям. Я считаю, что 2020 год будет годом крупных IoT-проектов».

Среди проблем, с которыми сталкиваются поставщики решений, Близнюков называет свойственный промышленным предприятиям длинный цикл продаж — он может длиться до двух лет, что, по его словам, очень много для такой динамичной отрасли, как интернет вещей. Кроме того, на рынке наблюдается нехватка квалифицированных кадров — в отличие от аналитики больших данных или решений искусственного интеллекта, тут нужны люди, которые разбирались бы и в «железе», и в ПО. «От кадрового дефицита страдают не только заказчики, но и интеграторы, которым зачастую приходится тратить много усилий, чтобы сделать то, что хочет клиент», — говорит Игорь Близнюков.

Одной из первых промышленных компаний, начавших интегрировать IoT-решения в свою продукцию, стал производитель спецтехники Caterpillar. Интересное решение родилось на стыке интернета вещей и технологий дополненной реальности (AR). Новые бульдозеры и экскаваторы оснащаются сенсорами, которые в реальном времени снимают информацию о состоянии важных узлов. Наведя камеру планшета на машину, оператор видит данные о том, сколько горючего осталось, какие детали нуждаются в замене и т.п.

Надежда на опору

Все более активными заказчиками IoT-решений становятся и муниципалитеты российских городов. Здесь они являются частью концепции «умного» города. Собирая информацию с многочисленных сенсоров и управляя городской инфраструктурой с помощью ИИ, можно серьезно снизить уровень ДТП, преступлений, улучшить транспортную ситуацию в мегаполисе и снизить бюджетные расходы.

Применение IoT в городской среде

«Умное» освещение. Автоматизированное регулирование освещения (в т.ч. диммирование) улиц и придомовых территорий с учетом погодных условий и интенсивности движения по фотоакустическим датчикам и сенсорам движения.

— Снижение расходов на освещение до 30-50%.

— Снижение расходов на эксплуатацию сети освещения до 30%.

«Умные» счетчики. С ними потребителям не нужно ежемесячно снимать и отправлять данные расхода электричества, тепла, газа и воды, а управляющим компаниям делать ежегодную поверку приборов — новые устройства автоматически передают показания. Компания «МегаФон» такое решение представила в 2017 году в Иннополисе на базе технологии NB-IoT. Специальные модули превращают один обычный счетчик или сразу несколько — в «умный». Такие устройства позволяют экономить ресурсы ЖКХ, работают без замены элементов питания до 10 лет и за счет технологии NB-IoT могут быть установлены в подвалах и других местах со слабым сигналом.

Вывоз мусора. Мониторинг наполняемости мусорных контейнеров для оптимизации графиков вывоза мусора: мусоровоз прибывает при наполнении контейнеров, что исключает отгрузку ненаполненных и переполнение контейнеров.

— Снижение расходов на вывоз мусора до 20%.

— Поддержание благоустроенности придомовых территорий.

Мониторинг коммунальной техники. Мониторинг передвижения и режима работы коммунальной и уборочной техники, контроль скорости и точности прохождения маршрута, контроль расходования топлива.

— Снижение расходов на ГСМ спецтехники до 10%.

— Повышение эффективности уборки города.

Мониторинг коммунальной инфраструктуры. Мониторинг показателей труб водо- и тепло- снабжения (температура, давление) для выявления несоответствий нормативам, устранения перегревов, предотвращения и своевременной ликвидации аварий.

— Снижение расходов на отопление до 20% за счет предотвращения перегревов (подачи отопления выше нормы).

Интеллектуальная транспортная система. Адаптивное управление транспортными потоками на основании динамической модели загруженности дорог.

— Повышение пропускной способности дорог до 30%.

«Умный» паркинг. Мониторинг парковочных мест, информирование водителей о наличии свободных мест, электронная оплата парковки.

— Повышение пропускной способности дорог до 10%.

Подключенный общественный транспорт. Оснащение транспорта доступом в интернет и устройствами мониторинга передвижения, информирование пассажиров о времени прибытия через мобильные приложения и электронные табло на остановках.

— Снижение времени ожидания транспорта до 30%.

Видеофиксация нарушений ПДД. Автоматизированное выставление штрафов.

— Снижение количества нарушений ПДД до 20%.

Поддержка работы экстренных служб. Распределение бригад на вызовы в зависимости от местоположения, дистанционные консультации.

— Увеличение скорости прибытия до 10-15%.

Мониторинг общественной безопасности. Мониторинг улиц по веб-камерам, технологии распознавания лиц.

— Снижение уровня уличной преступности до 10%.

Телемедицина. Электронная запись к врачу и дистанционная передача данных пациентом, дистанционные консультации.

— Снижение времени ожидания в медицинских учреждениях.

«Умные» школы. Электронные дневники и журналы, дистанционная покупка обедов, мониторинг посещаемости по электронным пропускам.

— Повышение уровня удовлетворенности образовательными услугами.

Источники: PwC, «МегаФон»

«Умная» инфраструктура позволяет экономить на наружном освещении до 60%», — приводит цифры Михаил Михелев, гендиректор компании «АйТи Умный город». В 2016 году компания полностью перестроила систему управления наружным освещением в Орле, а в прошлом году проводила модернизацию сети наружного освещения в московском районе Марьино. Специалисты разбили все жилые зоны на несколько групп («дворовая территория», «спортивные площадки», «детский сад и школа»), уровень освещенности в каждой из групп теперь меняется по отдельному графику.

По мнению главы компании, опора уличного светильника может стать одним из главных элементов новой городской инфраструктуры. Разработанная специалистами «АйТи Умный город» опора оснащена множеством устройств: датчиком состояния поверхности дороги, метеостанцией, модулем видеоаналитики, который позволяет фиксировать нарушения и анализировать дорожный трафик, экраном, отображающим различную информацию, тревожной кнопкой SOS. «Опоры расположены равномерно по городу, являются точками подключения электропитания и не в последнюю очередь за счет высоты служат удобными антивандальными площадками для размещения оборудования», — поясняет Михелев.

Среди других разработок — «умный» пешеходный переход, который компания установила в нескольких российских городах (например, в Березниках Пермского края). Такие светофоры останавливают движение, лишь когда переходом действительно собирается воспользоваться пешеход. Зафиксировав его приближение к переходу с помощью датчиков движения, светофор включает ярко мигающее табло. Кроме того, компания предлагает «умные» мусорные баки, которые передают программе данные о своей заполняемости, помогая оптимизировать график вывоза мусора.

Регионы в цифре

Национальная программа «Цифровая экономика» предусматривает, что «умные» города станут полигонами для испытания новейших технологий.

В федеральном масштабе технологии «умного» города развивает «МегаФон». В июне 2019 года компания представила цифровой двойник Кронштадта.

«Цифровой двойник» — это единая база данных с полной информацией обо всех сферах городской жизни. Она включает в себя данные об экологии, подаче газа, водоснабжении, загруженности дорог, электрификации, услугах здравоохранения и образования — от фото- и видеоинформации, поступающей с датчиков, до текстовых документов.

«Двойник» включает в себя 3D-копию города в масштабе 1:500, ее можно использовать для планирования развития территорий, оптимизации инфраструктуры, транспортной сети и для других целей.

Другой пример проекта «МегаФона» в сфере интернета вещей — решение «Умное ЖКХ». Счетчики электричества, тепла, газа и воды с помощью модуля технологии NB-IoT самостоятельно передают информацию в управляющие компании. Это решение позволяет экономить энергоресурсы и получить прозрачные данные для расчетов. Кроме того, управляющим компаниям не нужно отправлять сотрудников для обхода квартир и сбора показаний приборов, а потребителям не надо в ручном режиме передавать данные ЖКХ. Такая система работает, например, в наукограде Иннополис в Татарстане.

Бездушный инспектор

Логистические компании (такие как американский оператор экспресс-доставки UPS) еще несколько лет назад взяли на вооружение устройства, позволяющие отслеживать передвижение грузов. Однако простое отслеживание движения транспорта — уже вчерашний день, считает руководитель по развитию компании «ГдеМои» Сергей Родичев. Устройства, которые предлагает компания, подключаются к бортовой сети автомобиля. «Благодаря этому система мониторинга может контролировать время работы транспорта и подсказывать диспетчеру дату нового ТО», — поясняет Родичев. По его словам, благодаря контролю расхода топлива с помощью датчиков можно обнаружить и воровство горючего. В целом экономия на обслуживании автопарка доходит до 50%.

На рынке постепенно растет спрос на оснащение спецтехники и легкового транспорта алкозамками, которые не допускают вождение транспортных средств в нетрезвом виде, отмечает Родичев. Водитель, садясь в автомобиль, должен выдохнуть воздух в специальный мундштук. Если в его дыхании обнаруживается алкоголь, автомобиль не сдвинется с места. Другие системы позволяют определить степень усталости водителя — например, по движению его зрачков.

При этом перспективы развития рынка «умных» устройств для автомобилей Сергей Родичев оценивает как неоднозначные: «С одной стороны, на рынке представлены передовые технологии и оборудование. С другой стороны, компании продолжают применять в основной массе простые и базовые решения». По словам руководителя по развитию «ГдеМои», получать выгоду от внедрения новых комплексных продуктов компаниям мешают саботаж и сопротивление со стороны сотрудников при внедрении технологий.

Дом в «облаке»

«Умный» дом — концепция, с которой, по сути, начался интернет вещей (идея такого дома была высказана еще в 1984 году) — в чем-то повторил судьбу VR-технологий: концепция была в моде в 1990-е, но воплощаться в востребованных потребителями устройствах начала лишь в последние несколько лет. Согласно прогнозу MarketsandMarkets, этот сегмент в ближайшие годы почти удвоится (с $76,6 млрд в 2018 году до 151,4 млрд в 2024-м).

Систему, благодаря которой может «поумнеть» самый обычный дом, предлагает, например, американская компания Qualcomm. Она позволяет удаленно следить за обстановкой в доме — сообщает о появлении шума, позволяет хозяину с работы дать указание роботу-пылесосу, чтобы тот убрался в квартире. Система открывает хозяевам дверь, распознав их лица с помощью веб-камеры.

Умные коровы

Перспективное направление интернета вещей — сельское хозяйство. «Фермеры — очень требовательные клиенты, — рассказывает РБК Ясир Хохар, основатель и CEO нидерландской компании Connecterra. — Им нужна технология, которая позволяет увеличить рентабельность инвестиций. Если они видят, что этого не происходит, они не будут ее использовать».

Главный продукт Connecterra — «умные» трекеры для коров, которые крепятся у животных на ошейнике. Они позволяют не только отслеживать местоположение коров во время выпаса, но и вовремя определить, не болеет ли животное, не забеременело ли оно. Программа анализирует температуру животного и его маршрут — например, если обычно в день корова проходит по пастбищу одно расстояние и вдруг становится намного менее активной, это говорит о том, что с ней что-то случилось.

Ясир Хохар, ранее занимавшийся в Microsoft сенсорами и машинным обучением, указывает на препятствие для развития IoT — качество интернет-соединения. «Это касается в первую очередь развивающихся стран с ограниченным доступом в Сеть, а также стран со строгим госрегулированием в сфере беспроводного соединения. И все же, я думаю, в ближайшие пять лет значительная часть предприятий в сельском хозяйстве — как и во многих других сферах — будет использовать интернет вещей», — резюмирует он.

Источник
Новости по теме
Москва следует мировым трендам Smart City
«Умный город» предложили сделать обязательным для всех муниципалитетов
В России жителей многоквартирных домов переведут на «умное ЖКХ»