IT Systems 5/2022 GIS - geografické informační systémy 4. 7. 2022 10:12

Jak efektivně zvládnout navigaci uvnitř budov a objektů s daty GIS, CAFM a BIM

Téměř všichni jsme si s postupem času zvykli na využití navigace nejen při cestování v autě, ale i při sportu či volnočasových aktivitách v přírodě. Stávající technologie venkovní navigace, která se stala běžnou součástí našich životů a považujeme ji za samozřejmost, je však těžko využitelná v uzavřených prostorech - budovách, skladech či halách. S vývojem IoT technologií, informačních systémů a především s významným posunem v rozsahu a kvalitě dat o budovách či jiných stavebních objektech, je nyní možné efektivně podpořit navigační úlohy i ve vnitřních prostorách.

Díky absenci přímého výhledu na navigační družice je nutné nahradit tyto vysílače vnitřními IoT zařízeními známými pod názvem „beacon“. Přestože nemusí být náklady související s pořízením potřebného hardware v případě rozsáhlých areálů nízké, v posledních letech došlo díky boomu IoT zařízení k výraznému poklesu koncových cen. Potřebné technologie jsou tedy dostupné k běžnému komerčnímu využití.

Z datového pohledu je vhodné využít velmi podrobné podklady o stavebních objektech, ideálně z prostředí BIM. Zde je potřeba pracovat na úrovni konkrétních místností, jejich vybavení a umístění personálu či služeb. Důležitou součástí je softwarové řešení, které slouží k pořizování a modifikaci mapových podkladů, ale i jako apli­kač­ní vrstva. Její stěžejní komponentu představuje navigační mobilní aplikace – uživatelské prostředí pro naše klienty. Nyní se podíváme podrobněji, co vše je potřeba pro implementaci interiérové navigace.

Jak je to s podrobnými 3D daty?

Při typických implementacích technických informačních systémů jsou data o technické infrastruktuře a sítích vedena v technických evidencích GIS. Navigační a geoanalytické úlohy jsou typické pro geoinformační řešení, nicméně zde obvykle nenalezneme požadovanou míru detailu z pohledu modelů budov. Podkladová a často i agendová data o budovách, halách a terminálech bývají uložena v systémech pro správu majetku, tedy CAFM. Detailní informace o budovách, místnostech, vybavení a obsazení je první nutné přes integrace přenést ze systémů CAFM na stranu GIS. Cílem datové integrace je získání kompletního digitálního dvojčete, a tedy 3D modelů budov a stavebních objektů včetně jejich vlastností.

Zde je třeba poznamenat, že při integraci mezi GIS a CAFM dochází často u starších staveb či objektů k nekonzistencím z pohledu míry detailu, objevují se také četné chyby v datech, které je třeba před samotnou tvorbou 3D navigační sítě dát do pořádku.

V tomto směru je mocným pomocníkem metoda BIM pro informační modelování budov. Aktuálně vidíme, že většina větších společností se již aktivně snaží o implementaci principů BIM, primárně pro oblast nových staveb. Výstupy z BIM jsou ideálním podkladem pro tvorbu 3D datového modelu a vnitřní navigační sítě.

Obr. 1: Detail podkladových dat ve 3D v souladu s metodikou BIM pro vnitřní navigaci v budově.

IoT technologie a zařízení v akci

Poslední dekáda byla pro doménu IoT ve znamení prudkého rozvoje. Aktuálně je v celosvětovém měřítku připojeno téměř 13 miliard IoT zařízení. Technologická část pro vnitřní navigaci zahrnuje především hardware - přístupové body, vysílače (beacon) a případně elektronické „tagy“ pro sledování pohybu majetku. Poslední generace bezdrátových navigačních vysílačů využívá výhradně technologii BLE (Bluetooth Low Energy), která umožňuje provoz řadu let bez nutnosti výměny baterií. Vysílače mající dosah až několik desítek metrů je vhodné rozmístit v prostoru dle doporučení výrobce, avšak je nutné brát v potaz, že některé materiály (voda, ocel, dřevo) mohou negativně ovlivnit dosah zařízení.

Ve větších implementacích je vhodné řešit tyto hardwarové kompo­nen­ty některou z moderních technologických platforem, které jsou nabízeny formou SaaS. Konfigurace a správa beaconů pak probíhá přes webové rozhraní. Důležitým prvkem u hardwarové části je mož­nost integrace skrze např. REST API a SDK pro vývoj vlastních inte­grač­ních služeb směrem k budoucímu systému pro vnitřní navigaci.

Softwarové řešení až na prvním místě

Vlastní aplikační softwarové řešení pro vnitřní navigaci představuje klíčovou část, a to hned v několika úrovních.

Z pohledu správce systému při první implementaci vnitřní navigace pomůže vhodný software s pořizováním, editací či přebíráním pasportních dat budov a stavebních objektů. Důležité je nastavení automatické aktualizační linky tak, aby podkladová data pro interiérovou navigaci byla vždy aktuální a v souladu se systémy GIS/CAFM a standardy BIM. Právě pravidelná, automatická datová synchronizace mezi vnitřní navigací a ostatními systémy je důležitá z pohledu dlouhodobé udržitelnosti řešení - s minimální potřebou úprav a zásahů.

Dle typu organizace se liší, ve kterém systému jsou uložena kmenová data o budovách a stavebních objektech. Lze však s jistotou konstatovat, že prostředí BIM (jedno či více konkrétních řešení) bude základním podkladem pro vnitřní navigaci.

Uživatel většinou uvidí pouze jednu část, a to mobilní aplikaci pro vnitřní navigaci. Případně se potká s aplikačním prostředím v interaktivních informačních kioscích. Vzhledem k velmi rozmanitému typu uživatelské základny představuje přívětivost a jednoduchost práce s mobilní navigační aplikací naprosto klíčový požadavek.

Obr. 2: Využití podrobných pasportních dat budov pro rezervaci místa v areálu univerzity.

V budově již nezabloudí ani vaši zákazníci

Ať již bude vnitřní navigace nasazena v obchodních centrech, na letištích, na nádražích, v nemocnicích, v rozsáhlých průmyslových areálech či kampusech, vždy lidem pomůže bleskově se zorientovat a ušetřit čas při hledání konkrétní kanceláře či nabízené služby. Možnost využití navigačních služeb jistě ocení osoby se sníženou schopností pohybu. Vnitřní navigace má z pohledu uživatelského zážitku jasný pozitivní dopad do image společnosti, která svým zákazníkům takovou službu nabídne.

Důležitou součástí také bývá propojení na systémy řízení bezpečnosti. Především pak v případě mimořádných událostí, jako jsou požáry, povodně nebo teroristické útoky. Všude tady poskytuje systém vnitřní navigace podklady (ideálně formou mapových služeb) pro krizové řízení. Skrze kampaně a notifikace přímo na mobilní zařízení uživatelů je možné účinně koordinovat zvládnutí mimořádné události a díky rychlé evakuaci např. chránit lidské životy.

Získaná data z pohybu osob v budovách či areálech lze efektivně využít dále, např. pro účely geomarketingu. Z generovaných dat zjistíme, kde se lidé pohybují nebo ve kterých místech se nejvíce zdržují. Údaje lze dlouhodobě sbírat a vytvářet statistiky o pohybu. Z těchto geolokačních dat lze vycházet při plánování rozmístění konkrétních služeb a plánování nájmů obchodním společnostem.

Ve spojení s agendami BOZP a údržbou se funkce vnitřní navigace uplatní při sestavování údržbových plánů, pochůzek, ale i pro plánování práce údržbových čet v rozsáhlých areálech. Další možnosti využití vnitřní navigace jsou již nad rámec tohoto článku, ale i z krátkého výčtu výše je patrná vysoká přidaná hodnota tohoto řešení.

Řešení Esri Indoors pro navigaci uvnitř budov a objektů

Společnost Unicorn Systems je implementačním partnerem společnosti Esri a jedním z předních dodavatelů geoinformačních řešení ve Střední Evropě. V oblasti vnitřní navigace Unicorn nabízí komplexní řešení, od znalosti technologie, pořizování a správy geodat, po implementaci těch největších softwarových řešení.

Jádro našeho řešení pro vnitřní navigaci je založeno na produktu ArcGIS Indoors, které implementujeme do prostředí zákazníka a integrujeme na řadu okolních IS. V rámci implementace využíváme našich rozsáhlých zkušeností v oblasti geoinformačních systémů GIS, systémů pro správu majetku (CAFM) i standardů BIM pro informační modelování budov.

Obr. 3: Architektura nasazení ArcGIS Indoors z platformy Esri.

Typický implementační scénář vnitřní navigace začínáme úvodní studií, která zhodnotí připravenost zákazníka z pohledu dostupných dat, stávajících procesů a HW/SW prostředí. Na úvodní seznámení navazují úlohy související s iniciálním naplněním grafického pasportu a negrafických popisných informací pro budovy nebo areály, následovány implementací samotného řešení Indoors a instalací potřebného hardware. Dalším krokem v procesu je konfigurace geoanalytických úloh a integrace řešení na procesní agendy systémy ve stávajícím IT landscape. Po řádném otestování proběhne zpřístupnění finální aplikace jak externím, tak interním uživatelům.