スマートビルディング内ではどのようなAIが利用されているか？

2023-07-24

科学技術が日進月歩の勢いで発展するにつれ、建築物そのものの外観設計を重視するだけでなく、建材等級、スマート技術、さらには一般的な設計、エネルギーや環境保全の要求もますます高まっています。近年、経済部はスマートビルディングの新規技術の研究開発を重視して推し進め、国の政策によるサポートがあり、スマートビルディングの発展トレンドはますます鮮明となっています。スマートビルディングは、もはや概念的なスローガンだけではなく、私たちの日常生活のシーンにおいて実践されています。スマートビルディングの発展トレンドを見ると、スマートインターネット、省エネや環境保護、スマートセンサなどがあります。以下では、スマートビルディングとその応用技術について説明します。

スマートビルディングとは？

スマートビルディングとは、情報や科学技術を利用して、建築物をマッチングする環境と設備のことです。IoT、建築管理システム、AI、自動化、スマート化技術により、居住者やユーザにさらに快適で、高効率な居住品質を提供し、経済的利益のあるエネルギーと資源の利用を提供します。単なる建築物ではなく、空調温度を自動調節し、照明の明るさを調整し、さらには、水資源の消費や火災等の災害に対して警報を発する等の機能を備えており、各種各様の先進的なハイテクサービスを提供します。言ってみれば、建物全体に複数の管理者が配置されているようなものです。さらにこれらはインターネット、情報システム、そして必要な電子機器さえあれば、全て簡単に実現することができるのです。

スマートビルディングにはどのような技術がありますか？

スマートビルディングの概念は、1984年頃に登場しました。初のスマートビルディングであるCity Placeビルが米国のハートフォード市に誕生してから、全世界に「スマートビルディング」の理念が広まっていきました。各時代の科学技術の進化により、スマートビルディングは3つの段階に分けることができます。

自動化 - スマートビルディング発展の初期段階です。5Aの弱電システムを実践しており、通信の自動化(CA)、建築の自動化(BA)、オフィスの自動化(OA)、居住の自動化(HA)、安全防災の自動化(SA)があります。ただし、各システムは独立しているため、スマートビルディングマッチングシステムとは言えません。
情報化 - ネットワーク技術が普及してからというもの、建築も同様に情報化時代へと突入し、全体の規則とシステムのマッチング技術が成熟し始めました。2010年以降、具体的に実施されはじめ、スマートビルディングの情報連結、システムマッチングは大きな影響力を及ぼしました。
スマート化 - 自動化や情報化技術が生まれてから、スマートビルディングはヒューマニゼーションとスマート化の道を辿り始めました。すなわち、5A弱電システム、ネットワーク、プロパティマネージメント(Property Management, PM)を連携させ、ビルディングマネージメントシステム(Building Management System, BMS)を形成し始めたのです。そのうち、スマートビルディング推進の鍵となるのは、AI、IoT、5G、エッジコンピューティングなど、個々の重要技術の台頭にほかなりません。

中でも最も重要な技術として、AI、IoT、5G、ビッグデータなどがあります。モノとモノ、モノとヒトを含めたIoTの時代には、情報により交流することが可能となります。さらに、ビッグデータのデータベースが構築されると、AI技術により設備の検知能力が強化され、意思決定分析を自動で行うことができ、建築物の環境管理や設備の運転は最適化されます。ここで鍵となるのは、やはりネットワーク通信技術の進歩です。ユーザはスマートフォンやタブレットを介して3G、4G、5G、さらにWiFi通信に接続してIoTとつながり、建築システムとユーザとの間の相互接続が実現します。これにより、マン・マシンのコラボレーションとスマートビルディングの理念を実践できるようになります。

スマートビルディングの3段階

第1段階

自動化

第2段階

情報化

第3段階

スマート化

独立したサブシステム

通信の自動化 - CA

建築の自動化 - BA

オフィスの自動化 - OA

居住の自動化 - HA

安全防災の自動化 - SA

情報のマッチング

管理プラットフォーム

モノのインターネット - IoT

エッジコンピューティング

ビッグデータ分析

建築物情報モデル - BIM

スマートビルディングの利点

スマートビルディングによりもたらされる利点には、エネルギー効率の向上、生産力の強化、運営コストの低減等が挙げられます。2050年には世界人口の約65%が都市環境で暮らすようになり、2060年には世界の建築面積は倍増すると言われており、これはニューヨーク市の480倍の規模に相当します。国際エネルギー機関(IEA)によると、世界の40%のCO2排出は建築物からもたらされ、そのうち約50%のエネルギー消費は浪費によるものと推定されています。台湾内政部によると、スマートビルディングを同等規模の建築物と比較した場合、平均で少なくとも20%節電し、30%節水することが可能です。5つ星ホテルなどの商業建築物における電気代は総運営コストの約30%を占めています。つまり、スマートビルディングでは、グリーンエネルギーによって、エコフレンドリーとなるだけでなく、同時に企業やユーザのエネルギー効率、運営コストに対してもメリットがもたらされるのです。

スマートビルディングの実例

スマートビルディングの概念は海外から唱えられましたが、グリーンエネルギー、エネルギー効率、コスト管理等は、各企業、政府、個人が非常に重視している要素です。さらに、より身近な例として、新北市政府行政ビルがあります。このビルは2018年に全国で初めて公共機関の「スマートエネルギー管理センター」として誕生しました。2019年には全国に先駆けて「新北電聯網」に接続して、クラウド管理体制を確立し、ビッグデータのデータベースを構築しました。最終的にはBIM技術を導入し、ビル全体の平均温度、給水、排水、その他設備の状態（下図のとおり）をリアルタイムで確認できるだけでなく、いつでも自動で調整できるようになっています。これにより、新北市政府は「2019 TIBA AWARDS第3回台湾優良スマート建築およびシステム製品賞 - 既存改造カテゴリー金賞」、「2019経済部省エネルギーベンチマーク賞 - 金賞」、「第3回2022アジア太平洋地区優良スマートグリーン建築およびシステム製品賞APIGBA Awards」などの三大賞を獲得しました。

図：新北電聯網（資料の出典：新北市政府）

図：新北市政府行政ビル（資料の出典：新北市政府）

電力供給のスマートビルディングに対する重要性

電力供給は、建築におけるあらゆる電子設備や機械設備の基礎となります。スマートビルディングと過去の建築における最も大きな違いは、スマート化導入後、通常機能は相互にマッチングしなければならず、アーキテクチャがIoTに向かっているので、まず環境や設備の情報を取得し、さらにネットワーク通信設備を介してバックエンドプラットフォームにアップロードしなければならないという点です。機能はますます複雑化し、さらに厳しい環境に備え、それぞれの機能に対応した電源も必要となります。製品規格要件は以前より高くなっています。例えば、駐車場管理において、電源要求として、マッチング、広範な温度調節、通信、高出力、小型、モジュール化等の機能があります。

図：駐車場管理のシーンにおける対応した製品と機能の要件（資料の出典：FSP）

FSPスマートビルディングソリューション

IoTやスマートビルディングの時代が到来し、全漢のグリーン製品は永続的な経営にも貢献しています。スマートビルディング分野では、主に電子製品や科学技術の融合により、ユーザは、さらに便利かつ迅速に、各階の温度制御、節水、節電状態などの建築物の各動向や情報を取得できるようになりました。また、調整が自動化されることで、ユーザは快適かつ便利な生活空間を享受し、生活体験をより深めることができます。FSPの役目は、蓄電システム、UPS、スマート照明システム等を提供することです。ユーザはもちろん、私たちの地球にも貢献しています。実際にSmartCityマイクロサイトへアクセスしていただくと、FSPと新しいスマートビルディングを作ることができます。