夏に向けて、暖房・換気・空調（HVAC）システムを確実にフル稼働させることは、住宅や商業ビルの機能にとって最も重要です。HVACは温度と空気の質を調整し、全体的な快適さとエネルギー管理において重要な役割を果たします。しかし、これらのシステムは、特に夏には、涼しい室内温度を維持するためにHVACシステムが残業するため、消耗しやすいものでもあります。
人工知能（AI）の技術革新により、HVACの故障を検知・予防する新たな方法が導入され、予防的なメンテナンスとシステムの信頼性向上が可能になった。この記事では、HVACの故障を予測するためにAIをどのように適用できるか、現在の課題と将来の機会、そして予測的HVACメンテナンスの将来を定義する企業について探る。
AIによるHVACメンテナンスの改善
高度なレベルでは、AIをHVACシステムからの履歴データとリアルタイムデータの分析に適用することで、潜在的な故障についての洞察を提供するパターンと異常を特定することができる。これは、エッジインテリジェンスを収集・分析するためにHVACシステムに直接設置されるスマートセンサーなどのIoTデバイスによって可能になる。
洗練されたスマートセンサーは、温度、圧力、湿度、音、エネルギー消費などの環境要因に基づいて、システムの動作の微妙な変化を検出し、潜在的な問題を特定することができます。AIは、請負業者や住宅所有者に、問題が発生するのをただ待つのではなく、事前に対策を講じる力を与えます。これにより、修理費用を大幅に削減し、システムの寿命を延ばし、サービスの中断をなくすことができます。
AIはまた、予防的メンテナンスにも利用できる。例えば、コンプレッサーの故障が原因でHVACシステムが停滞し始めたとする。その場合、AIは運転パラメーターの調整やコンプレッサーの交換スケジュールなど、特定のアクションを推奨し、故障を軽減または予防することができる。
HVAC予知保全の例
予知保全技術は、AIを利用してコストのかかる修理や業務機能の遅延を防ぐセンサーやソフトウェアを通じて、すでに統合されている。これらは、このイノベーションをリードしている実際の企業の一部である：
クールオートメーション
CoolAutomation1は、直感的なクラウドベースのアプリケーションとCloudBoxと呼ばれるIoT対応エッジデバイスで構成されるHVAC予知保全ソリューションを提供している。このソリューションはプラグアンドプレイで、運転中に発生する可能性のある故障や異常をプッシュ通知する特定のパラメーターセットでトレーニングすることができるため、メンテナンスチームはシステムの問題を事前に解決し、システム故障への悪化を防ぐことができる。
アチューン
Attune2資産 状態監視（ACM）プラットフォーム は、ビル全体に配置されたワイヤレスセンサーを使用して、温度、湿度、空気の質、エネルギー消費量などのさまざまなパラメータに関するリアルタイムデータを収集する。このソリューションは異常を検知し、HVACの潜在的な故障を予測する。ビルディング・オートメーション・システム（BAS）が更新されていない古いビルでも、クラウドに接続する仮想BASを使って同じデータを取得するAttuneの代替改修オプションにより、ACMプラットフォームの恩恵を受けることができる。
トラン
革新的な気候技術を開発するフォーチュン100企業のTraneTecnologies3は、携帯型振動解析ツールを使って予知保全を実施しています。これらの携帯型ツールは振動を収集し、機械学習を使ってほぼリアルタイムで異常を診断・特定します。また、問題になる前に、差し迫ったシステム故障の原因となる潜在的な漏れを聞くこともできます。
HVAC予知保全の現在の課題
しかし、HVACメンテナンスの革新にもかかわらず、HVACシステムの予知保全をより効果的で信頼性の高いものにするには、まだいくつかの課題がある。
エネルギー消費
多くのバッテリー駆動のIoT機器と同様に、AI搭載センサーも大きな処理能力を必要とする。IoTデバイス用の超低消費電力半導体は、センサーをより効率的に動作させ、バッテリー寿命を延ばすことを可能にする。より低いエネルギーレベルで高い計算能力を発揮することで、より高度なAIアプリケーションや最適化が容易になります。
ネットワーク・リライアンス
膨大な量のデータを分析するために、通常、機器はデータをクラウドに送信して処理する。そのためには、中央のサーバーに生データを送信するためのインターネットへの接続が必要となる。エッジでのコンピューティングは、センサーが効果的に動作するために継続的な接続に依存する必要がないように、デバイス上での処理と保存を可能にする。
遅延と帯域幅
予知保全は、HVACシステムデータのリアルタイム監視に依存しています。データ伝送の遅延や帯域幅の制限により、センサーデータの配信が遅れ、デバイスが故障を正確に予測する能力が低下する可能性がある。ローカルAI処理は、分析のためにデータを送信する必要がないため、この課題を大幅に軽減します。
AIが拓く空調の未来
モノのインターネット（IoT）は、HVACの性能を向上させ、故障コストを削減し、エネルギー利用を最大化する機会を開いた。AIの革新により、システムのエラーを予測し、故障を完全に回避するためにメンテナンスが必要な部品を特定することがこれまで以上に容易になった。適切なテクノロジーにより、請負業者と住宅所有者は、運用をコントロールし、快適さと価値を最大化することができる。
AIがますます高度化するにつれて、予知保全は、住宅と商業施設の両方で空調機器の寿命と効率を最大化するために不可欠なツールになるだろう。
Ambiqの貢献
リアルタイムの予知保全など、複雑なAI計算をデバイス上で実行し、電力バジェットを消耗させない技術を実現することは、強力なマイクロコントローラーで解決できる独自の課題です。Ambiqは、オンデバイスインテリジェンスと比類のないエネルギー効率でバッテリー駆動デバイスを実現する、さまざまなシステムオンチップ（SoC）ソリューションを提供しています。Ambiqのその他の用途については、こちらをご覧ください。
参考文献
