O que são edifícios inteligentes?

Aproveitando os avanços nas tecnologias da Internet das Coisas (IoT) e da inteligência artificial (IA), as plataformas de edifícios inteligentes automatizam processos manuais, otimizam o desempenho dos edifícios, aumentam o conforto e ajudam a reduzir os custos de energia.

O termo "edifício inteligente" começou a aparecer na década de 2000 para descrever como a ascensão da infraestrutura em rede (e, posteriormente, o uso de dispositivos de IoT) estava impactando o design de edifícios comerciais.

Embora essas tecnologias ainda sejam a base dos edifícios inteligentes atuais, elas evoluíram para incorporar novos recursos que estão principalmente associadas a algoritmos de aprendizado de máquina (ML). Os algoritmos de ML são conjuntos de regras que permitem que os sistemas de IA reconheçam padrões em dados de treinamento e usem esses padrões para fazer previsões precisas sobre novos dados.

À medida que as tecnologias de rede, IoT, IA e aprendizado de máquina (ML) continuam evoluindo, a demanda por edifícios inteligentes que possam utilizar os avanços mais recentes continua crescendo. De acordo com um relatório recente, o mercado global de edifícios inteligentes deve aumentar em USD 76,8 bilhões nos próximos 5 anos. Esse aumento significa uma taxa composta de crescimento anual (CAGR) de 11,3%.¹

Os edifícios inteligentes dependem de uma sofisticada rede de dispositivos e sensores que podem automatizar tarefas manuais, simplificar processos e ajudar as equipes a reduzir o uso de energia e os custos operacionais. Veja a seguir uma análise mais detalhada dos componentes e elementos de design que sustentam as funcionalidades de edifícios inteligentes.

• Redes: as redes, também conhecidas como redes de computadores, permitem os recursos de comunicação e compartilhamento de dados dos quais os edifícios inteligentes dependem. Normalmente, os edifícios inteligentes usam uma única rede centralizada para migrar dados em tempo real entre sistemas, aplicações e dispositivos como smartphones, PCs e sistemas de gerenciamento.

• Building Management Systems (BMS): sistemas de gerenciamento de edifícios são sistemas de controle que centralizam aspectos do gerenciamento de edifícios, como iluminação, manutenção, ar condicionado e segurança em uma plataforma de software. Em edifícios inteligentes, o BMS é fundamental para simplificação e automação eficaz dos processos que tornam os edifícios inteligentes tão valiosos. O BMS ajuda os gerentes a coordenar e controlar vários subsistemas em um edifício a partir de uma interface intuitiva.

• Building Automation Systems (BAS): os sistemas de automação predial, conhecidos como BAS, são softwares semelhantes ao BMS, mas mais focados nos recursos essenciais da automação. Contando recursos avançados de IA e ML, os BAS estão transformando processos tradicionais e manuais de operações prediais, como aquecimento, manutenção e ventilação, em tarefas totalmente automatizadas e altamente eficientes executadas por software.

• Dispositivos da Internet das Coisas (IoT): dispositivos IoT são dispositivos físicos, equipados com sensores, software e conectividade de rede, que podem coletar dados e compartilhá-los pela internet. Em um edifício inteligente, os dispositivos de IoT ajudam plataformas de softwares como BMS e BAS a monitorar e controlar uma série de condições dentro do edifício, como temperatura, ocupação, qualidade do ar e uso de energia.

• Algoritmos de aprendizado de máquina: os algoritmos de aprendizado de máquina automatizam a análise de tendências a partir de dados de edifícios e ajudam os gestores a tomar decisões mais informadas sobre o uso de energia, ocupação e segurança.

• Ferramentas de cibersegurança: os edifícios inteligentes dependem consideravelmente da internet e de outras redes para transmitir informações sensíveis, uma característica que os torna alvos atraentes para cibercriminosos. As tecnologias avançadas de edifícios inteligentes de hoje em dia implementam uma série de ferramentas de cibersegurança , como firewalls, Intrusion Detection and Prevention Systems (IDPS) e Secure Communication Protocols (SCPs) para proteger dados sensíveis.

A arquitetura de edifícios inteligentes é uma prática de design que aproveita sistemas interconectados (ou camadas) que compartilham dados em tempo real por meio de redes, a fim de tornar edifícios modernos mais seguros e eficientes. O design de edifícios inteligentes incorpora cinco camadas principais: física, rede, dados, aplicação e usuário.

• Camada física: a camada física de um edifício inteligente é composta por componentes físicos como paredes, salas, portas, sistemas mecânicos e elétricos. Embora a camada física exija inputs manuais, os edifícios inteligentes modernos automatizam muitos de seus aspectos, como o controle sobre sistemas de climatização, iluminação e monitoramento de segurança.

• Rede: a camada de rede de um edifício inteligente é composta por componentes de infraestrutura de TI que permitem o compartilhamento de dados em tempo real entre usuários e dispositivos. Os exemplos incluem componentes de rede com e sem fio, como cabos Ethernet, roteadores Wi-Fi e protocolos que melhoram a segurança da rede.

• Dados: a camada de dados em um edifício inteligente é onde os dados são coletados, armazenados, gerenciados e processados. As práticas de edge computing permitem que os dados sejam processados mais perto de sua origem, em vez de um data center, enquanto plataformas baseadas na nuvem são usadas para armazenamento e análise.

• Aplicação: a camada de aplicação suporta funções essenciais de edifícios inteligentes, como fornecimento de insights, aprimoramento de processos e automação de tarefas. As funcionalidades de BMS e BAM são integradas à camada de aplicação, permitindo recursos como manutenção preditiva, controle de conforto e monitoramento em tempo real das condições do edifício.

• Interface do usuário: a camada de interface do usuário em um edifício inteligente é onde os gestores prediais e as equipes de operações monitoram dados em tempo real sobre o consumo de energia, a qualidade do ar e a utilização do espaço. As interfaces de usuário geralmente são plataformas de software que exibem informações em um dashboard e permitem que as equipes escolham quais aspectos operacionais do gerenciamento de edifícios desejam automatizar.

Por meio do uso extensivo da IoT e da tecnologia de automação, os edifícios inteligentes ajudam as empresas a otimizar processos, reduzir o uso de energia e reduzir os custos associados à gestão predial. Veja alguns dos benefícios mais importantes de edifícios inteligentes em nível corporativo.

Os edifícios inteligentes aumentam a eficiência energética para as empresas, ajudando a otimizar o aquecimento, a iluminação e o controle da qualidade do ar. Por meio da conexão de HVAC, sistemas de iluminação e sensores de ocupação, os sistemas de edifícios inteligentes podem detectar automaticamente quais espaços em um edifício estão sendo usados. Eles também podem ajustar a temperatura e a iluminação nessas salas para conservar recursos.

Essa abordagem ajuda grandes empresas a se tornarem mais eficientes em termos de energia e a reduzirem custos e desperdícios, para que possam alcançar suas metas de sustentabilidade. De acordo com um relatório recente, os edifícios representam 30% do consumo global de energia e mais da metade da eletricidade utilizada.² O design de edifícios inteligentes ajuda a mitigar esse problema.

Com sistemas automatizados de aquecimento, resfriamento e qualidade do ar, os edifícios inteligentes ajudam a criar um ambiente de trabalho confortável para todos os funcionários. As modernas plataformas de edifícios inteligentes permitem que os usuários personalizem suas preferências em termos de temperatura, iluminação e fluxo de ar dentro de uma sala individual. Essa abordagem altamente personalizável permite que as condições dos ambientes sejam alteradas de acordo com as necessidades dos ocupantes.

Ao aproveitar dados em tempo real, alguns dos sistemas mais avançados conseguem ajustar o fluxo de ar e os sistemas de filtragem para manter os níveis de CO2 e partículas em níveis saudáveis. Esses sistemas também podem ajustar a iluminação dos ambientes para que ela imite a luz natural de uma forma que favoreça o ritmo circadiano do usuário.

Os edifícios inteligentes oferecem aos gerentes de instalação uma visão unificada das operações, permitindo que identifiquem problemas e lidem com eles de forma proativa. No passado, os gerentes de instalações praticavam a manutenção reativa, em que os componentes falhavam antes de serem reparados. Porém, com os dados em tempo real e os recursos de monitoramento automatizado das modernas plataformas de edifícios inteligentes, eles praticam a manutenção preditiva.

A manutenção preditiva, o uso de dados em tempo real para identificar e lidar com problemas de manutenção antes que os componentes falhem, aumenta os ciclos de vida dos ativos e ajuda as organizações a evitar downtimes dispendiosos.

Os recursos de automação das plataformas atuais de edifícios inteligentes ajudam as organizações a reduzir os custos operacionais e de energia, além de identificar oportunidades para melhorar os processos. Os sistemas de gerenciamento de edifícios e de energia coletam e analisam dados históricos para que os gerentes possam otimizar o uso de energia com base na época do ano ou do dia, na ocupação e em outros fatores.

Sistemas automatizados controlam sistemas de iluminação e HVAC que reduzem o desperdício de energia quando os espaços estão desocupados, a necessidade de trabalho manual e o custo geral dos procedimentos de manutenção.

Os edifícios inteligentes ajudam as organizações a monitorar de perto as emissões e o consumo de energia, para que possam acompanhar o progresso em direção às metas de sustentabilidade. Ao analisar os dados coletados por dispositivos de IoT, como termostatos inteligentes e sistemas HVAC, o BMS e o BAS oferecem aos stakeholders uma visão em tempo real do desempenho dos edifícios. Os dados em tempo real fornecidos pelos sistemas de IoT ajudam os stakeholders a fazer escolhas críticas sobre a modernização de prédios existentes com componentes mais eficientes em termos de energia.

E para as organizações globais que precisam cumprir as regulamentações em mais de um território, os edifícios inteligentes automatizam a conformidade por meio da coleta e do monitoramento de dados. Além disso, eles podem até gerar relatórios.

No âmbito empresarial, a tecnologia de edifícios inteligentes está transformando a forma como as empresas gerenciam seus edifícios comerciais e outras instalações. Aqui estão cinco casos de uso de edifícios inteligentes a serem considerados ao avaliar a tecnologia para as necessidades comerciais.

1. Análise de operações: as plataformas de edifícios inteligentes podem analisar os dados do edifício e ajudar as empresas a melhorar os principais processos operacionais. A coleta e análise de grandes volumes de dados obtidos por dispositivos IoT ajudam a acelerar insights sobre o funcionamento dos sistemas BMS e BAS e a identificar oportunidades de melhoria.
2. Segurança e proteção: BMS, BAS e outros sistemas de edifícios inteligentes ajudam as organizações a aprimorar as medidas de segurança e proteção de seus edifícios. Sistemas inteligentes e profundamente integrados monitoram e ajustam os controles de acesso, garantindo que somente pessoas autorizadas tenham acesso. Os sistemas de segurança com IA monitoram e detectam possíveis ameaças, podendo até automatizar respostas a emergências.
3. Monitoramento do consumo de energia em tempo real: edifícios inteligentes avançados e os sistemas que os alimentam podem automatizar muitos aspectos do consumo de energia. Os recursos automatizados de resposta à demanda podem até reduzir as cargas de energia durante os horários de pico de consumo e fornecer fontes renováveis para reduzir o impacto climático.
4. Gerenciamento de ocupação: muitas organizações que possuem e operam edifícios inteligentes instalam sensores de ocupação, que são dispositivos de IoT que fornecem uma imagem em tempo real de onde as pessoas estão localizadas no prédio. Esse processo permite que os gerentes das instalações tomem decisões mais bem informadas sobre como alocar recursos e obtenham insights valiosos sobre como os ocupantes estão interagindo com os espaços.
5. Monitoramento da qualidade do ar: os sensores de qualidade do ar em edifícios inteligentes ajudam os supervisores a monitorar e ajustar a qualidade do ar com base na ocupação e na necessidade. Sistemas avançados podem até fazer correlações entre esses fatores, informando como e quando fazer a manutenção de sistemas de climatização cuja manutenção é vital para a qualidade do ar.

Os avanços em IA e IoT tornaram os edifícios inteligentes mais autônomos e ágeis, uma tendência que não dá sinais de desaceleração. O crescimento da edge computing, da robótica e das redes IoT adicionou novos recursos, tornando as plataformas de edifícios inteligentes uma das aplicações mais avançadas disponíveis.

Veja a seguir três áreas que serão essenciais para o desenvolvimento contínuo do setor.

O desenvolvimento de sistemas de IA continua tendo um impacto profundo na tecnologia de edifícios inteligentes. Isso é feito transformando esses sistemas – de máquinas simples capazes de executar uma única tarefa em plataformas avançadas e multifacetadas que podem assumir múltiplas tarefas na busca de um único objetivo.

À medida que os sistemas de IA se tornam mais autônomos, as tarefas que eles podem realizar se tornam mais complexas, reduzindo ainda mais a necessidade de trabalho manual nas operações prediais.

Não apenas os edifícios estão se tornando mais inteligentes devido aos avanços tecnológicos, mas também cidades inteiras. À medida que essa evolução continua, espera-se que os distritos comerciais em áreas urbanas compartilhem redes e recursos, além de se tornarem ainda mais integrados do que atualmente.

É provável que, em breve, vários edifícios inteligentes compartilhem uma infraestrutura digital unificada que possa ser controlada a partir de uma única plataforma para otimizar processos, reduzir o consumo de energia e diminuir custos.

Os avanços nos recursos tecnológicos trazem maiores riscos, juntamente com o potencial de recompensas: à medida que os edifícios se tornam mais dependentes de tecnologias digitais, eles também se tornam mais vulneráveis a ataques cibernéticos.

Cibersegurança, a prática de proteger pessoas, sistemas e dados contra ataques cibernéticos, provavelmente se tornará uma prioridade ainda maior do que é agora para as organizações que investem em edifícios inteligentes.