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ビルディングオートメーションシステム（BAS ）は、ビルディングマネジメントシステム（BMS）またはビルディングエネルギーマネジメントシステム（BEMS ）とも呼ばれ、建物の空調設備（暖房、換気、冷房）、電気設備、照明、遮光、入退室管理システム、セキュリティシステム、およびその他の関連システムを自動で集中制御するシステムです。ビルディングオートメーションの目的としては、居住者の快適性の向上、建物システムの効率的な運用、エネルギー消費量の削減、運用・保守コストの削減、セキュリティの強化などが挙げられます。
BAS（ビルディングオートメーションシステム）の機能には、建物内の温度を規定の範囲内に維持したり、在室状況に応じて照明を調整したり、機器の性能や故障を監視したり、建物の保守担当者に故障警報を発したりする機能が含まれます。BASは、制御されていない建物と比較して、建物のエネルギーコストとメンテナンスコストを削減する効果があります。2000年以降に建設された商業施設、公共施設、工業施設のほとんどにはBASが導入されており、それ以前の建物にも後付けでBASを設置できます。
BASによって制御される建物は、「インテリジェントビル」[ 1 ] 、 「スマートビル」、または（住宅の場合は）スマートホームと呼ばれることが多い。商業ビルや工業ビルでは、これまで堅牢で実績のあるプロトコル（BACnetなど）が使われてきた一方、住宅では独自のプロトコル（X-10など）が使われてきた。
無線センサーネットワークとモノのインターネットの出現により、ますます多くのスマートビルディングが、ローカルセンサー、アクチュエータ、および処理デバイスを相互接続するために、Zigbee、Bluetooth Low Energy、LoRaなどの低電力無線通信技術を使用するようになっています。[ 2 ]
ほぼすべての多層グリーンビルディングは、エネルギー、空気、水の節約特性に対応するため、ビルディングオートメーションシステム（BAS）を搭載するように設計されています。電気機器の需要応答はBASの典型的な機能であり、高気密・高断熱の建物に必要な高度な換気および湿度監視も同様です。ほとんどのグリーンビルディングでは、可能な限り多くの低電力DC機器を使用しています。正味エネルギー消費をゼロにすることを目的としたパッシブハウス設計であっても、熱回収、日よけ、換気、機器の使用スケジュール管理には、通常BASが必要となります。
ビル管理システムは、大規模な機械設備、空調設備、電気設備を備えた大規模プロジェクトで最も一般的に導入されています。BMSに接続されたシステムは、通常、建物のエネルギー使用量の40%を占めます。照明を含めると、この数字は70%近くになります。BMSシステムは、エネルギー需要を管理する上で重要なコンポーネントです。BMSシステムが不適切に構成されていると、建物のエネルギー使用量の20%、つまり米国全体のエネルギー使用量の約8%を占めると考えられています。[ 3 ] [ 4 ]
BMSシステムは、建物の内部環境を制御するだけでなく、アクセス制御（回転式改札機や出入口ドアなど、建物への出入りを許可する人を制御するシステム）や、監視カメラ（CCTV）やモーションセンサーなどの他のセキュリティシステムと連携することもあります。火災報知システムやエレベーターも、監視のためにBMSと連携されることがあります。火災が検知された場合、火災報知盤のみが換気システムのダンパーを閉じて煙の拡散を阻止し、空調機を停止させ、排煙ファンを起動させ、すべてのエレベーターを1階に降ろして停止させ、人が使用できないようにすることができます。
建物管理システムには、地震から建物を守るための災害対応メカニズム（免震など）も組み込まれています。近年では、企業や政府は、洪水地帯や海面上昇の危険にさらされている沿岸地域に対して同様の解決策を見つけようと取り組んでいます。自己調整型浮体環境は、ワシントン州のSR 520や日本のメガフロートなど、コンクリート橋や滑走路を浮かせるために使用されている既存の技術を活用しています。[ 5 ]
アナログ入力は、可変測定値を読み取るために使用されます。例としては、温度、湿度、圧力センサーがあり、これらはサーミスタ、4～20mA、0～10V、白金抵抗温度計（抵抗温度検出器）、またはワイヤレスセンサーである可能性があります。
デジタル入力は、機器のオン/オフ状態を示します。デジタル入力の例としては、ドア接点スイッチ、電流スイッチ、空気流量スイッチ、無電圧リレー接点（ドライ接点）などがあります。デジタル入力は、一定期間にわたってパルス数をカウントするパルス入力にもなり得ます。例えば、タービン流量計は、流量データをパルスの周波数として入力に送信します。
非侵入型負荷監視[ 6 ]は、デジタルセンサーとアルゴリズムを利用して回路の電気的または磁気的特性から機器やその他の負荷を検出するソフトウェアです。ただし、アナログ手段でイベントを検出します。これらは運用コストが非常に高く、識別だけでなく、起動時の過渡現象、回線または機器の故障などを検出するのにも役立ちます[ 7 ] [ 8 ]。
在室センサーは、空間内の人の存在、人数、場合によっては位置を検出し、照明、空調、エネルギー管理の需要制御システムを可能にします。従来の例としては、パッシブ赤外線（PIR）、超音波、CO2ベースの検出器がありますが、高度なシステムでは、低解像度の熱画像またはエリアセンサーを使用して、識別可能な画像をキャプチャすることなくゾーンレベルの精度を提供し、プライバシーコンプライアンス（ GDPRなど）を確保します。[ 9 ]これらのセンサーは、アナログの熱シグネチャまたはデジタルカウントを出力し、 BACnetやワイヤレスIoTネットワークなどのプロトコルを介してビル管理システムと統合され、正確な換気と照明制御によりエネルギー使用量を最大40%削減します。[ 10 ]
アナログ出力は、可変周波数ドライブ、IP（電流-空気圧）変換器、バルブやダンパーアクチュエータなどのデバイスの速度や位置を制御します。例えば、温水バルブを25%開いて設定値を維持する場合や、可変周波数ドライブでモーターをゆっくりと回転させて急激な始動を防ぐ場合などが挙げられます。
デジタル出力は、リレーやスイッチの開閉、および指令に基づく負荷の駆動に使用されます。例えば、光電センサーが外が暗いことを検知したときに駐車場の照明を点灯させる場合などが挙げられます。また、出力に24VDC/ACを流してバルブを駆動することでバルブを開く場合もデジタル出力に使用されます。アナログ出力は、一定期間にわたって一定の周波数のパルスを出力するパルス型出力となる場合もあります。例えば、エネルギーメーターがkWhを計算し、それに応じて一定の周波数のパルスを出力する場合などが挙げられます。
コントローラは基本的に、入出力機能を備えた小型の専用コンピュータです。これらのコントローラは、建物内で一般的に使用される機器を制御したり、コントローラのサブネットワークを制御したりするために、さまざまなサイズと機能を備えています。
入力部により、コントローラは温度、湿度、圧力、電流、風量などの重要な要素を読み取ることができます。出力部により、コントローラはスレーブデバイスやシステム内の他の部分にコマンド信号や制御信号を送信できます。入力と出力はデジタルまたはアナログのいずれかです。デジタル出力は、メーカーによってはディスクリート出力と呼ばれることもあります。
ビルオートメーションに使用されるコントローラは、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）、システム／ネットワークコントローラ、および端末ユニットコントローラの3つのカテゴリに分類できます。ただし、サードパーティ製システム（例えば、独立型空調システム）を中央ビルオートメーションシステムに統合するための追加デバイスが存在する場合もあります。
端末ユニットコントローラは通常、照明や、パッケージ型屋上ユニット、ヒートポンプ、VAVボックス、ファンコイルユニットなどの比較的シンプルな機器の制御に適しています。設置業者は通常、制御対象機器に最適な、あらかじめプログラムされた設定の中から1つを選択するだけでよく、新たな制御ロジックを作成する必要はありません。
在室状況は、ビルオートメーションシステムの2つ以上の動作モードのうちの1つです。その他の一般的なモードとしては、無人時、朝の暖房、夜間の温度低下などがあります。
在室状況は通常、時間帯スケジュールに基づいて判断されます。在室状況モードでは、BAS（ビルディングオートメーションシステム）は快適な室内環境と適切な照明を提供することを目指し、多くの場合、ゾーン制御によって、建物の片側の利用者と反対側の利用者が異なるサーモスタット（または異なるシステム、あるいはサブシステム）を使用できるようにします。
ゾーン内の温度センサーがコントローラーにフィードバック情報を送信し、必要に応じて暖房または冷房を行うことができる。
有効にすると、モーニングウォームアップ（MWU）モードは、入居前に実行されます。モーニングウォームアップ中、BASは入居開始時刻に合わせて建物の温度を設定値に調整しようとします。BASは、MWUを最適化するために、屋外の状況や過去のデータなどを考慮することがよくあります。これは最適化された起動とも呼ばれます。
建物によっては、照明や空調を作動させるために人感センサーを利用している。しかし、室内が十分に涼しく、あるいは暖かくなるまでに長い時間がかかる可能性があるため、人感センサーによって直接空調が作動することはあまりない。
照明は、時間帯、または在室センサー、光センサー、タイマーに基づいて、ビルオートメーションまたは照明制御システムを使用してオン、オフ、または調光できます。 [ 11 ]典型的な例としては、最後に動きが感知されてから30分間、空間の照明を点灯させることが挙げられます。建物の外に設置された光電セルは、暗さや時間帯を感知し、外側のオフィスや駐車場の照明を調整できます。
照明もデマンドレスポンスに適した分野であり、多くの制御システムには、デマンドレスポンスのインセンティブや節約効果を活用するために、照明を暗くしたり消灯したりする機能が備わっている。
最新の建物では、照明制御はフィールドバスであるDALI（デジタルアドレス指定照明インターフェース）に基づいて行うことができます。DALIバラストを搭載したランプは、完全に調光可能です。DALIは、DALI照明器具のランプやバラストの故障を検知し、故障を信号で知らせることもできます。
日よけとガラスは建物システムの重要な構成要素であり、居住者の視覚的、音響的、および熱的快適性に影響を与え、居住者に屋外の景色を提供します。[ 12 ]自動日よけおよびガラスシステムは、太陽熱取得とグレアを制御するためのソリューションです。[ 13 ]これは、外部または内部の日よけ装置（ブラインドやシェードなど）またはガラス自体を制御するためにテクノロジーを使用することを指します。このシステムは、さまざまな変化する屋外データ（太陽光、風など）と変化する室内環境（温度、照度、居住者の要求など）に対してアクティブかつ迅速に反応します。建物の日よけおよびガラスシステムは、省エネルギーと快適性の両方の観点から、熱と照明の改善に貢献できます。
動的な遮光装置は、屋外の状況、採光要求、太陽の位置に応じて、建築環境への日照と太陽エネルギーの流入を制御することを可能にします。[ 14 ]一般的な製品には、ベネチアンブラインド、ローラーシェード、ルーバー、シャッターなどがあります。[ 15 ]これらはメンテナンスコストが低いため、主にガラスシステムの内側に設置されますが、外側や両方の組み合わせで使用することもできます。[ 16 ]
ほとんどの空調機は還気と外気を混合するため、温度・湿度調整の必要性が少なくなります。これにより、冷水や温水の使用量を減らすことでコストを削減できます（すべての空調機が冷水回路や温水回路を使用しているわけではありません）。建物の空気を健全に保つためには、ある程度の外気が必要です。健全な室内空気質（IAQ）を維持しながらエネルギー効率を最適化するために、デマンド制御（または制御）換気（DCV）は、測定された在室レベルに基づいて外気の量を調整します。
アナログまたはデジタルの温度センサーは、空間や部屋、給気・還気ダクト、場合によっては外気中に設置されます。アクチュエータは、温水・冷水バルブ、外気ダンパー、還気ダンパーに設置されます。給気ファン（および該当する場合は還気ファン）は、時間帯、温度、建物内気圧、またはこれらの組み合わせに基づいて起動・停止されます。
最新のビルオートメーションシステムはすべて警報機能を備えています。潜在的に危険な状況[ 17 ]や費用のかかる状況を検知しても、問題を解決できる人に通知されなければ意味がありません。通知は、コンピュータ（電子メールまたはテキストメッセージ）、ポケットベル、携帯電話の音声通話、可聴警報、またはこれらのすべてで行うことができます。保険および賠償責任の観点から、すべてのシステムは、誰に、いつ、どのように通知したかのログを保持します。
警報は、直ちに誰かに通知する場合もあれば、警報の深刻度や緊急度が一定の閾値に達した場合にのみ通知する場合もあります。複数の建物がある施設では、一時的な停電 によって、停止した機器から数百または数千もの警報が発生する可能性があります。これらの警報は抑制し、より大規模な障害の兆候として認識する必要があります。一部の施設では、重大な警報がさまざまな間隔で自動的に再送信されるようにプログラムされています。たとえば、（バイパス状態の無停電電源装置の）繰り返し発生する重大な警報は、警報が解消されるまで、10分、30分、その後2～4時間ごとに鳴り響く場合があります。
セキュリティシステムは、ビルディングオートメーションシステムと連動させることができます。[ 17 ]在室センサーがある場合は、侵入警報としても使用できます。セキュリティシステムは意図的に妨害されることが多いため、少なくとも一部の検出器やカメラには、バッテリーバックアップと無線接続機能、および切断時に警報を発する機能が必要です。最新のシステムは通常、Power-over-Ethernet（パンチルトズームカメラやその他のデバイスを最大30～90ワットで動作させることができます）を使用して、このようなバッテリーを充電し、停電時のバックアップ通信など、真の無線アプリケーションのために無線ネットワークを自由に使えるようにします。
火災報知盤および関連する煙感知器システムは、通常、建物の自動化システムを上書きするように配線されています。例えば、煙感知器が作動すると、外気ダンパーがすべて閉じて建物内への空気の流入を防ぎ、排気システムが火災を隔離します。同様に、電気系統の故障検出システムは、作動する警報の数や影響を受ける人の数に関係なく、回路全体を遮断することができます。化石燃料燃焼装置にも独自のオーバーライド機能が備わっていることが多く、例えば、天然ガス供給ラインは、圧力低下が緩やかに検出された場合（漏洩を示す）、または建物の空気供給中に過剰なメタンが検出された場合に遮断されます。
ほとんどのビルオートメーションネットワークは、プライマリバスとセカンダリバスで構成されており、上位レベルのコントローラ（一般的にはビルオートメーション専用だが、汎用プログラマブルロジックコントローラの場合もある）と下位レベルのコントローラ、入出力デバイス、およびユーザーインターフェース（ヒューマンインターフェースデバイスとも呼ばれる）を接続します。ASHRAEのオープンプロトコルであるBACnetまたはオープンプロトコルであるLonTalkは、これらのデバイスの相互運用方法を規定しています。最新のシステムは、SNMPを使用してイベントを追跡しており、これはコンピュータネットワークの世界におけるSNMPベースのプロトコルの数十年にわたる歴史に基づいています。
デバイス間の物理的な接続は、従来、専用の光ファイバー、イーサネット、ARCNET、RS-232、RS-485、または低帯域幅の専用無線ネットワークによって提供されていました。現代のシステムは、IEEE 1905.1規格で規定され、 nVoy監査マークで検証されているような、標準ベースのマルチプロトコル異種ネットワークに依存しています。これらは通常、IPベースのネットワークのみに対応していますが、既存の配線を利用でき、AC回路上の電力線ネットワーク、低電力DC回路上のPower over Ethernet 、 LTEやIEEE 802.11n、IEEE 802.11acなどの高帯域幅無線ネットワークを統合し、多くの場合、建物固有の無線メッシュオープン標準であるZigbeeを使用してこれらを統合します。
コントローラー市場は、独自仕様のハードウェアが主流となっている。各社は特定の用途向けにコントローラーを開発している。中には、空調設備用のシンプルな屋上設置型ユニットのように、制御機能が限定的で相互運用性のない設計のものもある。ソフトウェアも、他社製品との連携は一般的に困難である。連携はZigbee/BACnet/LonTalkレベルでのみ可能である。
現在のシステムはアプリケーションレベルでの相互運用性を提供し、ユーザーは異なるメーカーのデバイスを自由に組み合わせることができ、他の互換性のあるビル制御システムとの統合も可能です。これらのシステムは通常、 SNMPに依存しており、SNMPは多様なコンピュータネットワークデバイスを単一の整合性のあるネットワークに統合するために長年使用されてきました。
モノのインターネットの機能と接続範囲が拡大するにつれて、ビルディングオートメーションシステムは、ハッカーやサイバー犯罪者がそのコンポーネントを攻撃できる脆弱性があることが繰り返し報告されています。[ 18 ] [ 19 ]建物は、ハッカーによって悪用され、その環境を測定または変更することができます。[ 20 ]センサーは監視（従業員の動きや居住者の習慣の監視など）を可能にし、アクチュエータは建物内でアクションを実行することを可能にします（侵入者のためにドアや窓を開けるなど）。いくつかのベンダーと委員会は、KNX、Zigbee、BACnet を含む製品と標準のセキュリティ機能を改善し始めました（最近の標準または標準ドラフトを参照）。しかし、研究者はビルディングオートメーションのセキュリティにいくつかの未解決の問題があると報告しています。[ 21 ] [ 22 ]
2019年11月11日、Gjoko KrsticとSipke Mellemaによる「I Own Your Building (Management System)」と題された132ページのセキュリティ研究論文が発表され、様々なベンダーの様々なBMSおよびアクセス制御ソリューションに影響を与える100以上の脆弱性について取り上げた。[ 23 ]
2025年11月24日、ABBグループの広く使用されている2つのBASコントローラーに影響を与える1000以上の脆弱性に対処した、Gjoko Krsticによる「Project Brainfog: Beyond the Facade - Exposing Smart Giants」と題された161ページのセキュリティ研究論文が発表された。[ 24 ]
部屋の自動化は、建物の自動化の一種であり、同様の目的を持っています。つまり、1つまたは複数のシステムを中央制御下に統合することですが、この場合は1つの部屋の中で行われます。
会議室自動化の最も一般的な例は、企業の役員会議室、プレゼンテーションルーム、講義室などです。これらの場所では、ビデオ会議機器、ビデオプロジェクター、照明制御システム、拡声システムなど、部屋の機能を定義する多数の機器を操作する必要があり、手動で操作すると非常に複雑になります。会議室自動化システムでは、各操作を制御する主要な手段としてタッチスクリーンを採用するのが一般的です。
2018年11月27日、Irvan Bastian Arief、Margaret Hamilton、Flora Salimによって、「CO2センサーデータの転送可能な時系列分解によるスケーラブルな室内占有率予測」と題する29ページの研究論文が発表されました。この論文では、二酸化炭素（CO2）センサーデータを活用して室内占有率を予測する新しいアプローチが紹介されており、任意の時点で室内にいる人数を推定することで、よりスマートなビルオートメーションが可能になります。[ 25 ]
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