с 01.01.1989 по настоящее время
г. Москва и Московская область, Россия
Россия
УДК 004.94 Компьютерное моделирование
В статье обсуждается вопрос развития информационных систем жилищно-коммунального хозяйства РФ с точки зрения учета и анализа данных потребления ресурсов. Объектом исследования являются «умные» многоквартирные дома. Предметом исследования являются информационные платформы, информационные системы и отдельные программные разработки для мониторинга потребления ресурсов в многоквартирных домах. Отмечено, что цифровизация жилищно-коммунального хозяйства только начинается и в основном относится к новому строительству. Есть потенциал для использования цифровых сервисов для управления «умным» многоквартирным домом, в том числе для организации телеметрии. Выделены три уровня развития цифровых сервисов для управления ресурсами. Представлен перечень основных цифровых платформ, поддерживающих функцию телеметрии в многоквартирных домах. Обсуждаются возможности интеграции различных автоматизированных информационных систем. Отмечается, что аналитическая обработка информации жилищно-коммунального хозяйства ориентирована на традиционные задачи управляющих компаний, такие как формирование статистики и отчетности по потреблению ресурсов. Предлагается уделить внимание методам машинного обучения и интеллектуальным технологиям анализа больших данных.
цифровизация жилищно-коммунального хозяйства, управление многоквартирным домом, телеметрия данных, цифровые сервисы, информационные системы
Введение
Жилищно-коммунальное хозяйство является неотъемлемой частью отрасли строительства, в которой необходимо обеспечить управление жизненным циклом объекта строительства, включая его проектирование, строительство и эксплуатацию. Строительство и ЖКХ включены в перечень приоритетных отраслей экономики РФ для повышения цифровой зрелости и цифровой трансформации. Целью цифровой трансформации ЖКХ РФ является повышение эффективности работы управляющих и ресурсоснабжающих организаций, повышение открытости и прозрачности их деятельности, формирование обоснованных тарифов на ресурсы и услуги, улучшение контроля за всеми процессами эксплуатации.
Основными задачами в области цифровой трансформации строительной отрасли, городского и жилищно-коммунального хозяйства РФ на период до 2030 года являются формирование цифровых данных в форме, обеспечивающей их обработку в информационных системах, применение сквозных цифровых технологий для автоматического и интеллектуального анализа этих данных на основе отечественных решений, а также вовлечение граждан в систему управления объектами собственности, в том числе многоквартирными домами.
В качестве средств повышения эффективности жилищной политики можно выделить использование цифровых приборов учета потребления ресурсов с использованием информационных систем управления, оцифровку эксплуатационных данных для их анализа и сравнения, увеличение открытости информации, развитие набора цифровых услуг и сервисов для эксплуатирующих и ресурсоснабжающих организаций, а также граждан.
Цель данного исследования определить уровень развития и применения информационных систем, связанных с мониторингом потребления ресурсов в ЖКХ. Объектом исследования являются «умные» многоквартирные дома. Предметом исследования являются цифровые платформы и программные продукты для регистрации и анализа данных телеметрии потребления ресурсов.
Материалы и методы
Метод исследования – анализ уровня развития информационных систем учета и анализа данных жилищно-коммунального хозяйства многоквартирных домов, определение основных факторов, которые влияют на цифровизацию МКД. Использована информация из нормативно-правовых документов, с сайтов компаний-разработчиков цифровых платформ и информационных систем, из реестра Роспатента, а также из научных публикаций в РИНЦ за период с 2015 года по настоящее время. Основное внимание в данном исследовании уделяется цифровым решениям, которые помогают учитывать потребление ресурсов в МКД.
1. ГИС ЖКХ
Государственная информационная система ЖКХ была введена в эксплуатацию еще в 2016 году и с тех пор совершенствуется. С 2021 года ее организатором является Министерство строительства и ЖКХ РФ, соответственно, данная информационная система является одним из инструментов цифровой трансформации ЖКХ. Информационная система содержит данные об объектах недвижимости, включая их технические характеристики и состояние, информацию о перечне услуг по управлению жилым фондом, о поставляемых ресурсах и их ценах. Кроме того, информационная система содержит сведения об объектах инженерной и коммунальной инфраструктуры, в том числе об объектах теплоснабжения, водоснабжения, водоотведения, газоснабжения, электроснабжения многоквартирных домов, а также о наличии приборов учета поставляемых ресурсов. В состав ГИС ЖКХ входят системы контроля, аналитики и прогнозирования.
Информация в ГИС ЖКХ поступает от различных поставщиков (управляющих организаций, ресурсных организаций, ЖСК и ТСЖ), в том числе с использованием имеющихся у них информационных систем. В ряде субъектов РФ созданы и работают собственные ИС ЖКХ, организованные на различных платформах. Архитектура типовой информационной системы ЖКХ включает сервисы работы с потребителями услуг ЖКХ, сервисы ведения паспортов зданий и их обслуживания, сервисы учета потребления энергоресурсов, а также расчетно-финансовые сервисы, сервисы аналитики и статистического учета работы ЖКХ. Вся информация собирается в организованных на разных уровнях управления хранилищах данных.
2. Цифровой многоквартирный дом
Цифровые сервисы в управлении многоквартирными домами включают в себя информационные системы и приложения, предназначенные для обслуживания, снабжения ресурсами, мониторинга и контроля процессов здания, а также для взаимодействия большого количества организаций между собой и с гражданами (жильцами многоквартирных домов).
Развитие цифровых сервисов для учета потребления ресурсов связаны с технологиями интернета вещей. В мире к 2025 году будет использоваться более 75 млрд устройств, подключенных к интернету вещей. Большое количество инвестиций вложено в развитие технологий «умного города» и «умного дома», в том числе для разработки программного обеспечения. По-прежнему будут очень востребованы технологии обработки больших данных. Для взаимодействия с гражданами большое внимание будет уделено разработке и применению чат-ботов. В России соответствующие цифровые сервисы развиваются с некоторым запозданием. «Цифровые решения в ЖКХ используют менее 10% управляющих организаций, в основном в крупных городах» [1].
Потенциал и условия развития цифровых сервисов в России есть. Ощутимый прогресс в части цифровизации заметен в отношении создания «умных» систем мониторинга технических систем здания. Building Management System (BMS) или система управления зданием включает в себя сеть и программное обеспечение, которые взаимодействуют с системами отопления, вентиляции, кондиционирования, освещения, пожарной безопасности, безопасности здания.
Для поддержки российских разработчиков информационных систем в 2022 году была создана Автономная некоммерческая организация содействия развитию цифровизации многоквартирных домов «Умный многоквартирный дом». Одной из задач организации является интеграция организаций-застройщиков, телекоммуникационных компаний, разработчиков программных продуктов и производителей устройств учета и контроля. Подготовлен проект «Концепции цифровизации многоквартирных домов на территории Российской Федерации». В 2023 году утверждена «Перспективная программа стандартизации в области умных домов, зданий и сооружений» на период до 2030 года [2]. Отмечено, что в число основных задач программы входят разработка требований к цифровой платформе автоматизированной системы управления зданиями, требований к стандартам цифрового здания, интеллектуальных систем и устройств, а также требований к обмену данными.
Разработка и внедрение информационных систем может оказать огромное влияние на различные процессы ЖКХ, начиная с конкуренции в сфере ЖКУ, заканчивая формированием более гибкой государственной политики для повышения уровня жизни граждан [3]. Необходимо автоматизировать систему управления и процессы анализа результатов, а также подготовки прогнозов и прогнозных моделей, в том числе с применением экспертных систем [4].
Цифровые решения должны быть адаптированы для разных типов жилых объектов, в соответствии с их возрастом, инженерными системами, с учетом климатических, сейсмических и культурных региональных особенностей. Более 100 млн человек населения России (74%), проживает в многоквартирных домах, что включает около 2 млрд. кв. м жилья. Набор систем и цифровых устройств в многоквартирном доме включает приборы учета потребления ресурсов (общедомовые и внутриквартирные), датчики работоспособности оборудования, системы видеонаблюдения, контроля и управления доступом, сетевую инфраструктуру обмена информацией, а также средства хранения и анализа данных. К этому перечню можно добавить квартирную автоматизацию, встроенные и автономные умные устройства для управления бытовыми приборами и системами. В строящемся жилье можно использовать более пятидесяти различных, в том числе встроенных, технических систем.
Очевидно, что для существующих и строящихся МКД возможности по их цифровизации различаются. Существующие здания позволяют дополнительно устанавливать только внешнюю инженерную обвязку, такую как умные приборы учета, камеры видеонаблюдения, умные шлагбаумы и домофоны.
На сегодняшний день оснащенность квартирными приборами учета потребления электроэнергии, холодной и горячей воды на территории России составляет 80, 62 и 58 % соответственно (рис.1). Далеко не все приборы передают данные в автоматическом режиме.
Для целей цифровизации МКД и автоматического учета потребления ресурсов требования к застройщикам, эксплуатирующим и ресурсоснабжающим организациям должны включать модернизацию приборов учета, использование программных решений и цифровых платформ для приема и обработки данных с этих приборов, а также интеграцию с ГИС ЖКХ. Цифровая платформа должна объединять различные информационные системы. Программные решения для управляющих компаний должны помогать в управлении МКД и его технической эксплуатации. Взаимодействие информационных систем с пользователями может осуществляться с применением мобильных устройств и web-интерфейсов. Передача данных должна проводиться на всех этапах учета и анализа потребления ресурсов в течение всего жизненного цикла МКД.
Рис. 1. Оснащение квартир в МКД приборами учета ресурсов [5]
«Эффективное внедрение «умного» МКД возможно только в комплексе с цифровизацией деятельности управляющих компаний и ресурсоснабжающих организаций с включением в этот процесс жителей» [6]. Цифровизация жилых зданий должна учитывать интересы жителей МКД для решения их повседневных задач и жизненных ситуаций [7]. Должны разрабатываться программные решения для взаимодействия жильцов с управляющей компанией и другими структурами ЖКХ. Часть задач на себя берет информационная система «Госуслуги.Дом», часть задач решается региональными информационными системами, например порталом городских услуг г. Москвы. Собственная информационная система может быть разработана по заданию застройщика или управляющей компании.
Цифровые экосистемы управляющих компаний в жилых комплексах часто представлены в виде мобильных приложений, в которые встроены разные вспомогательные сервисы для жителей. Электронные сервисы, как правило, позволяют гражданам внести показания приборов учета, оплатить ЖКУ, узнать о задолженности, узнать о субсидиях и льготах, написать обращение или жалобу.
Аналитическая обработка информации ЖКХ ориентирована на формирование статистики потребления ресурсов, на контроль оплаты жилищных и коммунальных услуг, в том числе на контроль задолженности граждан и организаций. Кроме того, проводится анализ сведений о начисленных и предоставленных субсидиях и льготах и анализ сведений об исполнении государственных, региональных и муниципальных программ в сфере ЖКХ.
Развитие технологий приведет к постепенному переходу от статистики потребления к интеллектуальным системам учета ресурсов и дистанционному управлению системами тепло-, водо-, электроснабжения за счет получения и анализа актуальных данных о состоянии сетей с сенсоров и датчиков [8].
По мнению компании «Лаборатория цифровизации жилья» «в России как минимум 20% домов в стадии строительства реализуются девелоперами, внедряющими цифровые решения, а в Москве — 70%. Первые цифровые дома с масштабируемыми решениями появятся примерно к 2025 году. Около 1-2 лет потребуется на реализацию цифровых решений на существующих объектах. Таким образом, можно рассчитывать на заметные темпы цифровизации «старого фонда» начиная приблизительно с 2027 года.» [9].
Результаты
Выделены три уровня развития цифровых сервисов для «умного МКД»: платформенные решения, интеграция специализированных информационных систем, создание программного обеспечения для решения отдельных задач аналитики данных.
1. Цифровые платформы
Цифровые платформы «умного» МКД включают в себя программно-аппаратную часть, средства сбора данных, а также средства серверного или облачного хранения данных. Функционал платформ должен обеспечивать телеметрию (на основе приборов учета ресурсов), контроль и управление доступом (на основе СКУД, домофонии и видеонаблюдения), управление умной квартирой, интеграцию с внешними системами (для обмена данными, в том числе с ГИС ЖКХ) и настройку интерфейсов для различных пользователей.
Телеметрия обеспечивает снятие показаний с приборов учета, дистанционное управление оборудованием, мониторинг состояния приборов и оборудования, интеграцию с внешними службами. Ниже приведен перечень наиболее известных и востребованных цифровых платформ, поддерживающих функцию телеметрии в МКД.
Таблица 1.
Цифровые платформы для «умных» МКД
|
Название платформы |
Цифровые сервисы |
|
IoT-платформа Ujin (от Юникорн) |
Управление инженерной инфраструктурой умных домов. Управление квартирой и бытовыми приборами. Мониторинг потребления ресурсов в режиме реального времени. Автоматическая передача показаний приборов учета. История расхода ресурсов по данным индивидуальных приборов учета. Графики потребления ресурсов. Расчет оплаты и учет состояния лицевых счетов. |
|
Интеграционная платформа Alphalogic Alphaopen (от Alphalogic) |
Eправления инженерно-техническими системами зданий. Единая точка доступа ко всей инженерно-технической инфраструктуре. Сбор данных с приборов и систем учета в реальном времени. Визуализация графиков потребления ресурсов: вода, электроэнергия, тепло. |
|
Маркетплейс Rubetek (от Rubetek) |
Широкий рад IoT оборудования, автоматизация сбора данных телеметрии с приборов квартирного и общедомового учета. Возможность передачи данных в облако. Интеграция с сервисами Госуслуги, moc.ru, 1C (от 1С-Рарус) |
|
IoT-платформа Iridi Server (от Международной компании Iridi) |
Платформа для интеграции средств квартирной автоматизации для управления инженерными системами. Управление, мониторинг и диспетчеризация МКД. Контроль внутриквартирного освещения, климата, контроль протечек, автоматический учет потребления энергии. |
|
Ростелеком Ключ (от Ростелеком) |
Экосистема умных сервисов, в том числе просмотр показаний индивидуальных и общедомовых приборов учета, просмотр истории и статистики потребления по периодам, по квартирам. Аналитика потребления, история операций. |
|
IoT-платформа SmartUnity (от Intelvision) |
IoT/SCADA платформа для диспетчеризации и автоматизации зданий. Может работать как напрямую с приборами учёта, так и агрегировать данные из специализированных автоматизированных систем управления ресурсами. Модуль телеметрии энергоресурсов учитывает электроснабжение, водоснабжение, отопление. Модуль мониторинга позволяет создавать сводные экраны для визуализации данных любых типов. Модуль «Цифровой двойник» позволяет работать с 3D цифровой информационной моделью здания. |
|
Умное ЖКХ (Умное ЖКХ) |
Универсальная интеграционная платформа для оборудования умного дома (датчики, управление электро-, водо-, теплоснабжением). Телеметрия приборов учета реализована в режиме единого окна. Возможно анализировать суточное, недельное и месячное потребление ресурсов. |
|
Маркетплейс из мини-приложений Doma.ai (от Doma.ai) |
Онлайн-платформа позволяет вести реестр объектов управления, получать информацию о платежах, следить за инженерными коммуникациями. Реестр приборов учета. Автоматическое получение данных мониторинга. История данных с приборов учета, статистика и анализ собираемость платежей. |
2. Интеграция информационных систем
Возможен подход к цифровизации управления МКД на основе интеграции нескольких специализированных автоматизированных информационных систем. Функционал этих систем можно разделить на цифровизацию деятельности управляющих компаний, автоматизацию расчетов по ЖКУ и соответствующих платежей, мониторинг поставляемых в МКД ресурсов, коммуникацию с жильцами, контроль качества поставляемых услуг ЖКХ.
В «Едином реестре» зарегистрированных отечественных программ для управления объектом эксплуатации с автоматизацией функций контроля водо-, энерго-, газопотребления представлены продукты Sodis building FM, ПРК «Водопотребление», ПРК «Энергосбыт» [10]. Эти программы работают в связке с очень популярной в строительстве технологией информационного моделирования зданий. Однако надо заметить, что перечисленные программы ориентированы на анализ состояния инженерного оборудования, на ведение и контроль договорной и расчётной деятельности с потребителями ресурсов. Информация для анализа доставляется из баз данных, сформированных другими средствами.
В качестве дополнительного решения для сбора данных и предоставления их различным службам предлагается выбрать систему автоматизации и диспетчеризации зданий, инженерных систем и территорий, например SCADA-систему SimpLight или АПК СКАУТ. Такие системы включают подсистемы телеметрии приборов учета ресурсов. Программное обеспечение позволяет через локальную сеть или Интернет получать доступ к текущим и архивным данным технологического процесса, поэтому можно следить за состоянием водоснабжения, вентиляции, электросетей и лифтов в жилых домах. Программа обеспечивает экспорт данных для последующего просмотра и математической обработки данных.
Можно интегрировать работу информационных систем управляющих компаний с автоматизированными системами ресурсообеспечивающих организаций, например с автоматизированной системой коммерческого учета, регулирования и диспетчеризации энергопотребления «АСКУРДЭ «НИИ ИТ-ЭСКО». Такие системы поддерживают автоматизацию процессов сбора, учета информации, регулирования энергоресурсов на основе телеметрии, контроль и управление поставками энергоресурсов, анализ аварийных ситуаций.
Информационные системы можно интегрировать с автоматизированными системами учета потребления ресурсов (АСУПР), например, системой индивидуального удаленного учета расхода воды, газа и электричества PROMODEM LOGGER на базе поквартирных GPRS / СМС / NB-IoT логгеров PROMODEM или с решением от МегаФона «Онлайн-мониторинг воды» для учета расхода воды на базе данных общедомового счетчика.
3. Программные разработки для решения отдельных задач сбора и аналитики данных
Представлен ряд программных разработок для создания информационных систем в сфере ЖКХ, в том числе с функциями обработки данных водопотребления. Разработки запатентованы.
Таблица 2.
Программы для сбора и аналитики данных потребления ресурсов
|
Информационная система «Новая Волна» Н/р 2018618435 |
Управление многоквартирными домами, обеспечивает приём, передачу данных, сбор информации, обмен данными, интеграцию с другими приложениями |
|
«Биллинговая расчетно-информационная система (БРИС ЖКХ)» Н/р 2017662143 |
Автоматизация расчетов с физическими и юридическими лицами за потребленные жилищно-коммунальных услуг, а также расчетов с поставщиками данных услуг. Организация хранения информации в единой базе данных; средство для просмотра и анализа информации. |
|
Univef SMART ЖКХ Н/р 2015617567
|
Контроль качества поставляемых энергоресурсов; сбор показаний, как непосредственно с приборов учета, так и с устройств сбора и передачи данных; оперативный мониторинг; уведомление диспетчерских служб; формирование достоверной отчетности по потреблениям. |
|
Норд-ЖКХ Н/р 2023611819 |
CRM-система с доступом через web-браузер и мобильное приложение; уведомление о статусе заявок; запись телефонных разговоров; база объектов; обработка данных по приборам учета |
|
АИС Электрон-ЖКУ Н/р 2016660826 |
ведение лицевых счетов; начисление платежей по коммунальным услугам с учетом показаний индивидуальных и коллективных приборов учета; корректировка начислений; автоматический перерасчет начислений за любой период при изменении тарифов, норм расхода. |
|
Расчет расхода воды в сутки с максимальным водопотреблением Н/р 2019618878 |
сбор данных (средний суточный расход воды); обработка результатов значений среднего суточного расхода воды; расчет расхода воды в сутки с максимальным водопотреблением |
|
Программа для расчета водопотребления «Энергоаудитор» Н/р 2020617570 |
автоматизация расчета водопотребления зданий различного назначения; ввод, редактирование и хранение информации об объектах водопотребления; расчет водопотребления единичными потребителями, зданиями в целом, а также группами зданий в средние сутки и в целом за год; расчет максимального расхода воды; расчет стоимости водопотребления; генерация отчетов по водопотреблению |
Обсуждение и выводы
Основными факторами, которые влияют на цифровизацию ЖКХ и развитие телеметрии «умного» МКД являются: наличие элементной базы приборов учета и датчиков; наличие IoT инфраструктуры для автоматической удаленной передачи данных; наличие информационных систем для получения, хранения и обработки цифровых данных; наличие методик обработки данных, в том числе интеллектуального анализа данных.
Платформенные решения позволяют получить комплекс цифровых сервисов «умного» МКД. Микросервисная архитектура цифровых платформ позволяет на их основе создать комплексную систему управления «умным МКД» с учетом требований заказчиков.
Интеграция информационных систем с разным функционалом (в том числе на основе API) повышает эффективность их использования. Интеграция информационных систем с SCADA-системами позволяет обеспечить автоматизированную телеметрию данных потребления ресурсов.
Аналитическая обработка информации ЖКХ ориентирована на традиционные задачи управляющих компаний, то есть формирование статистики и отчетности по потреблению ресурсов. Практически не видно использования методов и технологий искусственного интеллекта. В состав информационных систем «умного» МКД следует включать дополнительные программные разработки, ориентированные на глубокий анализ цифровых данных, составление расчетов и прогнозов. Особое внимание стоит уделить методам машинного обучения и интеллектуальным технологиям анализа больших данных.
Общий объем данных телеметрии создает ресурс для мониторинга и объективной оценки деятельности управляющих и сервисных компаний, для планирования и прогнозирования ЖКХ в целом.
1. Аналитический̆ отчет «Как строится российский proptech. Итоги 2022 года на proptech-рынке России на основании топ-50 крупнейших компаний», Smart Ranking (proptech-рынок 2022, Smart Ranking
2. Перспективная программа стандартизации в области умных домов, зданий и сооружений на 2023-2030 годы. URL: https://smartmkd.ru/company/docs/ППС_Умный_МКД_с_преамбулой_версия_для_использования.pdf
3. Волков А.А., Исхакова С.Г. Основные методы и подходы решения задачи внедрения информационных систем в сферу ЖКХ // Вестник УГУЭС. Наука, образование, экономика. Серия экономика. № 1 (11), 2015, стр. 139-142
4. Кокорев К.В. Применение подходов искусственного интеллекта в управлении жилищно-коммунальным хозяйством. В сборнике: Вызовы цифровой экономики: условия, ключевые институты, инфраструктура. сборник статей I Всероссийской научно-практической конференции. 2018. С. 132-139.
5. ГИС ЖКХ. URL: https://dom.gosuslugi.ru/#!/individual-meters
6. Концепция «Умный МКД». URL: https://lab-cifra.ru/concept
7. Сергеева Е. В., Салкин Д. А., Душутин С. С. Дополнительные услуги для населения в рамках Интегрированной информационной системы ЖКХ. В сборнике: XLVI Огарёвские чтения. Материалы научной конференции: 2018. С. 277-281.
8. Шувалов С.Ю. Умное энергосбережение как часть концепции смарт-ЖКХ. Энергосбережение. 2019. № 2. С. 25-29.
9. Потенциал рынка цифровизации эксплуатации и управления жилыми домами URL: https://lab-cifra.ru/marketpotential
10. Перечень российского программного обеспечения для субъектов градостроительной деятельности в соответствии с данными единого реестра российского программного обеспечения для ЭВМ. URL: https://minstroyrf.gov.ru/docs/143878/
