金彩虹, 楊艷琴, 柳長波

[1.泰科(北京)安裝工程有限公司 上海分公司, 上海 200233;2.霍尼韋爾(天津)有限公司 上海分公司, 上海 200051;3.高申工程咨詢(上海)有限公司, 上海 200050]

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BA云平臺現(xiàn)狀分析

金彩虹1, 楊艷琴2, 柳長波3

[1.泰科(北京)安裝工程有限公司 上海分公司, 上海 200233;2.霍尼韋爾(天津)有限公司 上海分公司, 上海 200051;3.高申工程咨詢(上海)有限公司, 上海 200050]

云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷發(fā)展,推動弱電系統(tǒng)不斷發(fā)展。列舉了市面上各類廠商推出的BA云平臺,介紹了云平臺與BA系統(tǒng)的互動,結(jié)合工程實例分析了霍尼韋爾Attune咨詢服務(wù)方案,可減少高達(dá)20%的公用事業(yè)費與運營成本。闡述了目前各廠商BA產(chǎn)品的優(yōu)劣勢,并對未來進(jìn)行了展望,以期為弱電工程師提供幫助。

大數(shù)據(jù); 智能建筑; BA云平臺; Attune咨詢服務(wù)方案

0 引 言

BA云平臺不同于單個建筑體或建筑群的BA系統(tǒng),它管理著連接到云平臺的眾多BA系統(tǒng),通過收集建筑信息、BA系統(tǒng)數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)等建筑相關(guān)數(shù)據(jù),進(jìn)行系統(tǒng)現(xiàn)狀診斷、節(jié)能分析、優(yōu)化建議等,在云平臺上達(dá)到對設(shè)施、安全、能源、運營的統(tǒng)一管理[1-3]。

1 BA云平臺

1.1 霍尼韋爾Attune咨詢服務(wù)

Attune咨詢服務(wù)利用云計算分析技術(shù),提供來自全球運營中心的支持及來自能源和設(shè)備專家的服務(wù),可以減少高達(dá)20%的公用事業(yè)費與運營成本。

Attune咨詢服務(wù)方案提供的三個級別的服務(wù),可為客戶提供能源和運行兩方面的從簡到繁的服務(wù),如圖1所示。

圖1 Attune咨詢服務(wù)

(1) 運營識別級別。運營識別級別針對運行的BAS,從系統(tǒng)收集信息并且以簡單易行的方式展示信息,借此監(jiān)控BAS,發(fā)現(xiàn)適用高峰時段和區(qū)域、偏差及異常狀況,并獲得解決問題的方案。

運營識別級別提供三類方案:能源方案-能耗儀表盤、能源方案-大廳標(biāo)牌、運營方案。前兩種都是能耗顯示系統(tǒng),運營方案是一種高端網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和故障排除系統(tǒng),提供遠(yuǎn)程故障排除,必要時技術(shù)人員提供一對一咨詢服務(wù)。

(2) 運營提升級別。運營提升級別可提出有關(guān)升級改造和更換的選項,提供能源方案和運營方案。能源方案每月對BAS進(jìn)行能源分析,并提供改進(jìn)建議,主動、定期地進(jìn)行BAS分析,遠(yuǎn)程巡查控制器時間、趨勢和設(shè)置,改進(jìn)BAS運行。

(3) 運營優(yōu)化級別。運營優(yōu)化級別是一個持續(xù)的運行程序,通過實時檢查設(shè)備、系統(tǒng)和運營,確保BAS長期的效率優(yōu)化。運營優(yōu)化級別提供能源方案和運營方案。能源方案通過能源評估、問題鑒定、設(shè)備升級以及實時監(jiān)控、測量和檢驗,保證設(shè)備運行優(yōu)化且節(jié)能。運營方案致力于減少過多的成本和不必要的能耗,幫助客戶進(jìn)行設(shè)備使用壽命的預(yù)算。

1.2 施耐德電氣Building Analytics

Building Analytics通過云端軟件對運行的BAS數(shù)據(jù)采集,進(jìn)行錯誤檢測與診斷、遠(yuǎn)程監(jiān)視與分析、節(jié)能建議、報告和運維服務(wù)。該軟件可定期出客戶報告,優(yōu)化建議,計算回報周期等。

Building Analytics的“Analytics” 代表錯誤檢測與診斷,自動錯誤檢測與診斷,基于監(jiān)視的持續(xù)調(diào)試。

Building Analytics可以通過云端發(fā)現(xiàn)診斷運行的BA系統(tǒng)。典型的BA運行問題包括同時制冷和制熱、手動超馳、過度加熱、冷機效率曲線、短循環(huán)、漏水閥門和壞風(fēng)閥、改變控制回路設(shè)定值的機會、重置靜壓機會、次節(jié)能控制、占用時間表、過度的區(qū)域溫度設(shè)定點。

1.3 SkyFoundry公司SkySpark軟件

SkySpark軟件自動分析建筑能耗數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù),并查找問題、錯誤,提出改進(jìn)建議。

SkySpark軟件可編輯,允許BA專家建立規(guī)則,根據(jù)專家的專業(yè)知識和對智能化系統(tǒng)的了解,從眾多的運行數(shù)據(jù)中獲取所需的信息。SkySpark軟件也有內(nèi)置的分析功能庫,可幫助用戶查找故障。

1.4 美國Iconics公司軟件

目前Iconics公司并沒有推出一套成熟的BA云平臺。但從Iconics官網(wǎng)的某項目案例看,采用企業(yè)級數(shù)據(jù)庫Hyper Historian可進(jìn)行數(shù)百萬級的數(shù)據(jù)存儲,通過GENESIS64應(yīng)用服務(wù)器實現(xiàn)應(yīng)用層的業(yè)務(wù)設(shè)計,并對實時與報警數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理,最終實現(xiàn)在海量Web和移動客戶端進(jìn)行展現(xiàn)和交互。

2 云平臺與BA系統(tǒng)

2.1 云平臺與BA系統(tǒng)互動

BA云平臺與BA系統(tǒng)互動示意如圖2所示。

(1) 數(shù)據(jù)收集。云平臺實時收集接入云端的BA系統(tǒng)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)包括以下幾類:

① 建筑信息,包括建筑地理位置、建造日期、建筑面積、所在行業(yè)、建筑用途、空調(diào)形式、主要機電設(shè)備信息等。

② BA系統(tǒng)的一般信息,包括品牌、軟件平臺、系統(tǒng)規(guī)模等。

③ BA系統(tǒng)的具體信息,包括各類點的值、點的狀態(tài)、系統(tǒng)硬件及通信信息、系統(tǒng)事件和報警信息、點的歷史數(shù)據(jù)及各類能耗數(shù)據(jù)。

④ 能耗數(shù)據(jù),包括水、電、煤氣/天然氣、油等能耗數(shù)據(jù),來源于現(xiàn)場智能表具或賬單。

(2) 數(shù)據(jù)分析。收集到的數(shù)據(jù)因各個BA系統(tǒng)不同而呈多樣化,必須經(jīng)過分類整理。整理后的數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)分析法進(jìn)行分析。

① 收集數(shù)據(jù)后,應(yīng)用數(shù)據(jù)分析BA軟件平臺的性能,如穩(wěn)健型、精確度、出錯率等,以圖表、矩陣圖、樹狀圖及各類報告的形式輸出。

② 分析BA硬件狀況,包括服務(wù)器、DDC控制器的硬件運行狀態(tài)、通信狀態(tài)及各類前端設(shè)備的硬件診斷。當(dāng)前端設(shè)備呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)與周邊環(huán)境的數(shù)據(jù)不相符合時,可以判定前端設(shè)備故障;當(dāng)BA軟件與某DDC之間發(fā)生通信故障時,DDC回復(fù)相關(guān)數(shù)據(jù),分析可能是DDC后備電池故障或DDC固件與上位機不匹配。

當(dāng)空調(diào)機組的冷水閥和熱水閥同時打開,而空調(diào)機組不處于制冷除濕工況時,水閥可能處于故障狀態(tài),也可能是反饋信號不真實地反映閥門開啟狀態(tài)。

③ 通過各個BA點值判斷BA控制程序狀況。當(dāng)室內(nèi)溫度點與溫度設(shè)定值或空調(diào)送風(fēng)溫度偏差持續(xù)加大時,控制邏輯缺乏閉環(huán)控制,也可能是溫度傳感器失真或安裝位置不正確。

④ 通過對能耗數(shù)據(jù)、建筑信息、BA信息的分析,判斷機電設(shè)備及BA系統(tǒng)運行狀況。根據(jù)空調(diào)負(fù)荷、供回水溫度值和能耗數(shù)據(jù),分析現(xiàn)有冷機群控方案是否最佳,是否需要優(yōu)化。將能耗數(shù)據(jù)與能耗基準(zhǔn)線進(jìn)行比較,如發(fā)現(xiàn)某時間段偏離較大,則分析該時間段內(nèi)設(shè)備用能情況。

(3) 應(yīng)用判斷。BA云平臺中有診斷數(shù)據(jù)庫,可應(yīng)用的診斷原則包括控制原則、算法和專家經(jīng)驗,其中專家經(jīng)驗應(yīng)根據(jù)項目情況個性化定制。

BA云平臺通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷最可能發(fā)生異常情況的原因。通過應(yīng)用診斷原則,查找BA系統(tǒng)的操作不足、設(shè)備故障和節(jié)能機會等。如制冷工況下某變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),多個房間溫度實測值一直高于溫度設(shè)定值,VAV風(fēng)閥開度一直處于最大值,變風(fēng)量空調(diào)機組送風(fēng)管靜壓值符合靜壓設(shè)定值,此時應(yīng)用診斷原則,建議重新調(diào)整靜壓設(shè)定值。

(4) 糾正和建議。根據(jù)診斷結(jié)果,云平臺通過抓取系統(tǒng)數(shù)據(jù)、界面等方式,通知用戶BA系統(tǒng)問題所在。同時云平臺利用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,給出預(yù)測性的建議,如對應(yīng)特殊季節(jié)的控制策略、設(shè)備預(yù)期維保建議、可嘗試的節(jié)能措施等。

云平臺與BAS互動步驟如圖3所示。

圖3 云平臺與BAS互動步驟

各步驟構(gòu)成了一個PDCA(Plan,Do,Check,Action)的循環(huán),通過不斷的檢測、優(yōu)化,保證BA系統(tǒng)在運行中保持良好的狀態(tài),達(dá)到建筑高效節(jié)能的目的。

2.2 云平臺給BA系統(tǒng)帶來的益處

云平臺的發(fā)展給建筑物的管理帶來了新的節(jié)能方式,從云平臺可以得出判斷BA系統(tǒng)的運行狀況,同時根據(jù)同類建筑的數(shù)據(jù),給BA系統(tǒng)的設(shè)備控制提供優(yōu)化建議和相應(yīng)的節(jié)能措施建議等。

(1) 云存儲。云平臺可將BA系統(tǒng)數(shù)據(jù)云端存儲,提供可靠的數(shù)據(jù)備份;對于某些小型系統(tǒng),可在本地不設(shè)置BA服務(wù)器軟件,云平臺直接管理DDC。

(2) 快速低成本的持續(xù)改進(jìn)。通過云平臺的數(shù)據(jù)分析,自動分析系統(tǒng)數(shù)據(jù),做出優(yōu)化決策。

(3) 資產(chǎn)管理。云平臺采集到建筑內(nèi)的機電設(shè)備和BA系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù),可以給出機電設(shè)備和BA系統(tǒng)的生命周期管理,如更換某性能下降的機電設(shè)備,提出檢修建議。

(4) 眾包。云平臺的出現(xiàn)給建筑管理帶來變革,如維保服務(wù)可以通過眾包方式提供,相似設(shè)備的控制邏輯可以分享給類似應(yīng)用,如建筑的節(jié)能驗證服務(wù)。

(5) 全面報告。云平臺定期收集各BA數(shù)據(jù),整理分析判斷后將相應(yīng)報告發(fā)給本地管理者及高層管理者。對于集團用戶,可將所有建筑運行深入分析,形成報告。

(6) 綜合管理。通過云平臺收集到的各建筑物內(nèi)設(shè)備的運行情況,設(shè)備運行管理人員可以從頂層進(jìn)行綜合分析,監(jiān)視建筑物內(nèi)各機電設(shè)備的即時運行狀態(tài),并對各機電設(shè)備進(jìn)行合理分配。

特別對于某些集團用戶,通過云平臺匯總各地建筑信息,分析各建筑運行數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù),可對各站點的運行管理、節(jié)能管理等提供綜合管理和績效評定的基礎(chǔ)。位于偏遠(yuǎn)地區(qū)或小型BA系統(tǒng),也可納入集中化持續(xù)的管理。

3 實際案例

Attune咨詢服務(wù)典型構(gòu)架如圖4所示。

圖4 Attune咨詢服務(wù)典型構(gòu)架

某建筑項目建筑面積約為465 m2,采用Attune咨詢服務(wù)方案。對項目進(jìn)行需求分析,包括利益分析、ROI投資回報分析、IT連接的認(rèn)可,再起草計劃書,通過與業(yè)主確認(rèn)監(jiān)控點位、服務(wù)需求、報告模式,制定運營優(yōu)化級別的服務(wù)方案。

該建筑項目使用的EBI系統(tǒng)已投入多年,此次除了增加必須的現(xiàn)場表具外,還升級了原有EBI版本。云平臺通過網(wǎng)絡(luò)集成EBI數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后,出具報告。

客戶通過登錄云平臺查詢其權(quán)限下建筑信息,在建筑能耗頁面顯示了能耗的所有信息。

(1) 樓宇信息(含建筑照片、建筑名、地址、郵編)。

(2) 樓宇檔案(含建筑名、建筑面積、類型、不同時段能耗費率、上班時間、下班時間等)。

(3) 儀表盤(含實時的能耗數(shù)據(jù),以及與昨日能耗的環(huán)比變化率)。

(4) 總成本(每平方米能耗費,以及與之前時間段的能耗比)。

(5) 趨勢(可選擇日、周、月、年曲線)。

(6) 天氣情況(含溫/濕度、風(fēng)向等)。

(7) CO2排放足跡(含本時段的目標(biāo)值和偏差值)。

(8) 能源使用指數(shù)。

能耗儀表盤展示水電燃?xì)獾饶芎臄?shù)據(jù),提供分部門或樓層的能耗消費情況、能耗基準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較及運營方案分析等。在客戶沒有或很少能源專家的情況下,提供易于執(zhí)行、易于使用和基本分析的工具。

大廳展示牌將設(shè)備顯示的數(shù)據(jù)展示給客戶,并且教客戶更有效地使用可持續(xù)能源,如能耗統(tǒng)計、與前期數(shù)據(jù)比較、碳排放數(shù)據(jù)、太陽能數(shù)據(jù)。

某項目大廳儀表盤界面如圖5所示。

圖5 某項目大廳儀表盤界面

運營提升級別的能源方案每月對BAS進(jìn)行能源分析,并提供改進(jìn)建議,運營方案主動、定期進(jìn)行BAS分析,遠(yuǎn)程巡查控制器時間、趨勢、設(shè)置,改進(jìn)BAS運行。

運營優(yōu)化級別的能源方案通過能源評估、問題鑒定、設(shè)備升級以及實時監(jiān)控、測量、檢驗,保證設(shè)備優(yōu)化運行。運營優(yōu)化級別的運營方案致力于減少過多的成本和不必要的能耗,幫助客戶安排設(shè)備使用壽命的預(yù)算。

運營優(yōu)化級別可分析判斷出運營或BAS系統(tǒng)的問題,找出節(jié)能機會。運營方面的問題包括運營日程的次序變化、日程安排變化及夜間模式設(shè)定點的變化、手動重置;BAS系統(tǒng)問題可能包括同時制冷與制熱(無除濕情況下)、低效的控制策略、設(shè)備故障、傳感器失靈等。

該項目通過認(rèn)知-提升-優(yōu)化三級別的Attune咨詢服務(wù),降低能耗與運營成本,減少緊急維修?；诖髷?shù)據(jù)的預(yù)測運營預(yù)算,提高成本效率;通過預(yù)先動作,減少設(shè)備故障,降低停工引起的風(fēng)險,增加客戶滿意度;提高BAS改進(jìn)的可靠性。大數(shù)據(jù)分析給出更符合客戶需求的報告,幫助工程師發(fā)現(xiàn)問題;利用專家?guī)?實現(xiàn)快速響應(yīng),主動服務(wù)。

4 各云平臺分析比較

目前,各類BA云平臺在技術(shù)上還有以下不足。

(1) 霍尼韋爾Attune只支持EBI平臺,且所有的日常報告都是手動生成的。

(2) 施耐德電氣Building Analytics宣稱可兼容所有廠家的BA系統(tǒng),但目前該產(chǎn)品不在國內(nèi)銷售實施。

(3) 西門子Infocenter解決方案通過Infocenter套件交付,是標(biāo)準(zhǔn)的平臺,包括核心信息管理功能和報告,診斷功能很弱,也不支持在線數(shù)據(jù)顯示。

(4) JCI的Panoptix有多個APP,但其診斷能力不清晰,市場應(yīng)用很少。西門子Infocenter和JCI的Panoptix甚至也不能算是云平臺。

(5) SkySpark軟件允許客戶建立規(guī)則,但本身不提供診斷庫,也無法判斷BA系統(tǒng)硬件級故障或BA系統(tǒng)軟件故障等。

(6) Iconics公司的產(chǎn)品還沒有單獨的BA云平臺產(chǎn)品,從官網(wǎng)介紹的案例看,僅為某個項目定制,即使可復(fù)制到其他項目,更像是針對客戶的私有云。

從上述平臺分析來看,以BA起家的廠家推出的BA平臺更注重BA系統(tǒng)、節(jié)能的分析,在數(shù)據(jù)處理上相對較弱;而軟件廠家的平臺更開放,但對于BA系統(tǒng)的運行稍欠缺,也無法實現(xiàn)對BA系統(tǒng)軟件或控制器等硬件級別的錯誤檢測及診斷。

在近十年內(nèi)信息技術(shù)、智能設(shè)備技術(shù)發(fā)展,市場上對智能建筑云平臺有一定的需求,但實際上BA云平臺在我國的實施應(yīng)用并不多,施耐德電氣Building Analytics目前沒有在我國市場推出。

5 結(jié) 語

現(xiàn)在的智能化系統(tǒng)大多支持Web Service和XML協(xié)議,智能建筑時刻產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),需管理這些數(shù)據(jù),并從海量的數(shù)據(jù)中發(fā)掘價值。BA云平臺的應(yīng)用,使人們開始重視智能建筑的大數(shù)據(jù)價值,分析現(xiàn)行智能建筑的運行規(guī)律和特點,以此總結(jié)更多的優(yōu)化控制策略、節(jié)能措施,并且通過優(yōu)化策略實施后進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證。

目前,BA云平臺在現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性、硬件級檢測、診斷庫豐富度等多方面都有制約。要打破這些瓶頸,要把信息技術(shù)的優(yōu)勢與BA、節(jié)能專家知識庫結(jié)合起來,用信息技術(shù)推動智能建筑技術(shù)的發(fā)展。只有涵蓋了各個BA系統(tǒng)的大數(shù)據(jù),并且在云端共享,對于用戶管理、操作、維護(hù)以及工程實施者才有意義。

[1] 宋煒煒.基于時空信息云平臺的空間大數(shù)據(jù)管理和高性能計算研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2015.

[2] 徐永.基于XEN的彈性云平臺的研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2010.

[3] 高聚銀.基于云平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

Status Analysis of BA Cloud Platform

JIN Caihong1, YANG Yanqin2, LIU Changbo3

[1.Tyco(Beijing) Installation Engineering Co., Ltd., Shanghai 200233, China;2.Shanghai Branch of Honeywell(Tianjin) Co., Ltd., Shanghai 200051, China;3.Gaoshen Engineering Consultants(Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200050, China]

With the continuous developments of Cloud computing,big data,mobile Internet technology,Internet of things ,weak current system also develops.This paper listed the BA cloud platforms of different manufactures. The interactions cloud platform and BA system were introduced.Combining by an actural project,Attune advisory services programme was analyzed,which can reduce 20% public utility charges and operating costs.Finally,the advantages and disadvantages of BA cloud platforms on the market were elaborated,and the future’s development was looked forward.

big data; intelligent building; BA cloud platform; Attune advisory services programme

金彩虹(1980—),女,工程師,從事樓宇自控、節(jié)能、安防方面的工作。

楊艷琴(1966—),女,工程師,從事樓宇自控方面的工作。

柳長波(1978—),男,工程師,從事建筑機電、項目管理等工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)08-0053-06

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.013

2016-06-08