Sposób wykorzystania gotowych rozwiązań do szybszego opracowywania zaawansowanych projektów monitorowania obecności

Monitorowanie obecności odgrywa kluczową rolę w automatyce budynków, opiece zdrowotnej, bezpieczeństwie i ochronie. Chociaż deweloperzy mogą poskładać odpowiednie rozwiązania do zliczania osób spośród dostępnych komponentów i opracować odpowiednie algorytmy, może to być czasochłonne i kosztowne. W obliczu zwiększonych oczekiwań w zakresie szybszego dostarczania rozwiązań z bardziej wyrafinowanymi i aktualnymi możliwościami i funkcjami, w tym obsługą wymogów zachowania dystansu społecznego, potrzebne jest prostsze i szybsze podejście.

W niniejszym artykule omówiono monitorowanie obecności i to, dlaczego stało się ono tak istotną funkcją. Następnie przedstawiono i opisano sposób rozpoczęcia korzystania z kompleksowego zestawu do liczenia osób firmy Analog Devices. Korzystając z tego zestawu, projektanci mogą spełnić różnorodne wymagania dotyczące rozszerzającej się listy zaawansowanych aplikacji opartych na funkcji monitorowania obecności.

Dlaczego monitorowanie obecności ma znaczenie

Możliwość monitorowania liczby osób, ich lokalizacji oraz ich przemieszczania się w budynku znajduje coraz większą rolę w wielu zastosowaniach. W zautomatyzowanych systemach zarządzania budynkiem (BMS) możliwość śledzenia wykorzystania pomieszczeń i przemieszczania się użytkowników pozostaje podstawą do pełnego wykorzystania zalet biur, sal konferencyjnych i innych wspólnych obszarów. Podczas pandemii ta możliwość pomaga zapewnić zachowanie bezpiecznej odległości między osobami w budynku.

Nawet gdy ludzie wracają do budynków biurowych, możliwość monitorowania obecności w pomieszczeniach pomaga firmom ograniczyć marnowanie energii na zazwyczaj dużej nieużywanej powierzchni w budynkach. Wskaźniki obecności w biurach, które już w 2019 r. wynosiły tylko około 68% [a], gwałtownie spadły podczas pandemii, wracając do zaledwie około 32% w połowie 2021 r. [b].

Poza optymalizacją wykorzystania przestrzeni w budynku i ułatwieniem zachowania dystansu społecznego, aktywny pomiar obecności stał się niezbędny do ograniczenia zużycia energii. Według Światowej Rady Budownictwa Ekologicznego [1] budynki i budownictwo przyczyniają się do 39% całej emisji dwutlenku węgla na świecie. Dokładniej mówiąc, energia wykorzystywana do oświetlania, ogrzewania i chłodzenia budynków odpowiada za 28% światowej emisji dwutlenku węgla. (Pozostałe 11% dotyczy kosztów emisji dwutlenku węgla w całym cyklu życia budynku w odniesieniu do materiałów i konstrukcji).

Poziom emisji dwutlenku węgla związanej z budynkami utrzymywał się na stałym poziomie przez większość ostatniej dekady, natomiast wzrósł do rekordowego poziomu w 2019 r. ze względu na zwiększone zapotrzebowanie na energię spowodowane bardziej ekstremalnymi warunkami pogodowymi. W rzeczywistości rok 2019 okazał się najgorętszym rokiem od 2016 roku, kiedy to nastąpiła kumulacja globalnych wzorców pogodowych i rosnących temperatur na całym świecie, która przyczyniła się do „idealnej burzy” niezwykle ciepłej pogody.

Ten trend na cieplejszą pogodę trwa nadal, a rok 2020 okazał się cieplejszy niż rok 2019. W rezultacie trzy najcieplejsze lata w historii obejmują obecnie rok 2016 (1.), 2020 (2.) i 2019 (3.), według amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (NOAA) [2]. Trend ten trwa nadal, a lipiec 2021 roku ogłoszono najgorętszym miesiącem na świecie spośród wszystkich odkąd prowadzi się pomiary [3]. W związku z tym, że cztery miesiące poprzedzające lipiec znalazły się w pierwszej dziesiątce najcieplejszych miesięcy w historii [4], NOAA przewiduje, że rok 2021 prawdopodobnie stanie się jednym z 10 najcieplejszych lat, jakie kiedykolwiek zarejestrowano na kuli ziemskiej.

Globalnie, w krajowych strategiach ograniczania wpływających na klimat emisji dwutlenku węgla, bardziej efektywne wykorzystanie energii w budynkach traktuje się jako kluczowe. Mniejsze zużycie energii przynosi firmom bezpośrednie korzyści pod kątem wyników finansowych, a także w samopoczucia pracowników.

Pomimo rosnącego znaczenia podstawowych danych o obecności dla minimalizowania zużycia energii, większość firm polega na danych z kart dostępu lub obserwacji wizualnej - żaden z tych sposobów nie jest w stanie dostarczyć dokładnych, aktualnych informacji o wykorzystaniu pomieszczenia, niezbędnych do efektywnego zarządzania energią w budynku. Potrzebne są bardziej efektywne środki wykrywania obecności.

Wdrażanie rozwiązania programowego opartego na przerwaniach

Zaprojektowanie i wdrożenie zautomatyzowanego rozwiązania do wykrywania obecności wymaga specjalistycznej wiedzy w wielu obszarach, aby połączyć czujniki, energooszczędne procesory i łączność z dokładnymi algorytmami zliczania osób w pełne aplikacje, zdolne do natychmiastowej reakcji, gdy ludzie wchodzą do pomieszczeń i z nich wychodzą. Prace rozwojowe i wsparcie wymagają czasu i zasobów. Firma Analog Devices oferuje prostszą drogę: ADSW4000 EagleEye to kompletna, oparta na czujnikach wizyjnych 2D, gotowa platforma o niskiej mocy i małej szerokości pasma, zaprojektowana specjalnie do dostarczania aktualnych danych w celu optymalizacji wykorzystania przestrzeni i minimalizacji zużycia energii.

Zestaw zawiera zastrzeżony algorytm People Count firmy Analog Devices działający na cyfrowych procesorach sygnałowych (DSP) Blackfin serii ADSP-BF707firmy Analog Devices. Zestaw ADSW4000 EagleEye dostarcza dane dotyczące wykorzystania oddzielnych przestrzeni wewnętrznych, umożliwiając firmom zbilansowanie wykorzystania powierzchni biurowej i zużycia energii w celu uzyskania maksymalnej optymalizacji.

Ponieważ zestaw przeprowadza analizę obrazu i zlicza osoby wyłącznie na procesorze Blackfin, algorytm EagleEye gwarantuje, że wszystkie obrazy pozostają w procesorze ADSW4000, więc żadne informacje umożliwiające identyfikację nigdy nie opuszczają platformy, co jest zgodne z rosnącą liczbą ogólnoświatowych przepisów dotyczących prywatności. W rzeczywistości wyniki generowane przez procesor Blackfin są ograniczone do pakietu danych zawierającego liczbę osób w monitorowanym regionie zainteresowania (ROI), ich lokalizację x,y w tym regionie oraz informację, czy są w ruchu.

Aby przyspieszyć rozwój aplikacji wysokiego poziomu do monitorowania obecności, firma Analog Devices zintegrowała platformę ADSW4000 EagleEye People Count w zestawie próbnym EagleEye EVAL-ADSW4000KTZ. Ten zestaw próbny, stanowiący gotową do użycia implementację algorytmu EagleEye typu czujnik-chmura, umożliwia użytkownikom natychmiastowe wdrożenie funkcji monitorowania obecności za pomocą dostępnej aplikacji i internetowego pulpitu nawigacyjnego w chmurze. Zestaw może także służyć jako podstawa do budowy niestandardowych systemów, umożliwiając deweloperom skupienie się na aplikacjach wyższego poziomu, a nie na szczegółach wdrażania własnych metod liczenia osób.