云技術+BIM技術，突破傳統建筑的能源管理平臺
2017-06-12
隨著(zhu)信息技術(shu)和自控技術(shu)的發展，建筑領(ling)域對(dui)能源管理平臺(tai)的需求也不斷提高。通過應用云(yun)技術(shu)和BIM技術，傳統能源管理平臺在三維可視化及數據儲存和數據挖掘方面有了很大提高。結合云技術、BIM技術及能源管理平臺的特點，搭建了基于云架構的BIM三維能源管理平臺，并在實際項目中得到應用。該架構可以為能源管理平臺的后續發展提供參考。
云(yun)技術 BIM技術 能源管理平臺 架構
通過(guo)前期(qi)對大量(liang)實際項(xiang)目調研發現，目前能源管理平(ping)臺出(chu)現的問題(ti)主(zhu)要集中在如(ru)下幾個(ge)方面：
1）平臺的交互界面較差，物業人(ren)員的使用難度較高；
2）很(hen)多平臺僅(jin)僅(jin)對數據(ju)進行了采集(ji)和存儲，缺(que)少對存儲數據(ju)的挖掘；
3）平(ping)臺的設計與物業(ye)的需求存在偏差，不能完(wan)全滿足(zu)客戶需求。隨著云技術、BIM技術(shu)以(yi)及自(zi)控技術(shu)的發展，能源(yuan)管(guan)理平(ping)臺(tai)所(suo)暴露(lu)的以(yi)上(shang)問題，可以(yi)通過(guo)與上(shang)述技術(shu)結(jie)合進行一定(ding)程(cheng)度(du)解(jie)決。為此，本文介紹了云技術(shu)和BIM技術(shu)在(zai)能(neng)(neng)源管(guan)理(li)平臺中(zhong)的(de)應用，以期對能(neng)(neng)源管(guan)理(li)平臺的(de)發展提供參(can)考。
云技(ji)術(shu)的發展
云(yun)計算（CloudComputing）是一(yi)種(zhong)基于互(hu)聯網的(de)(de)新(xin)型計算(suan)模式(shi)，借(jie)助(zhu)這種(zhong)模式(shi)，計算(suan)機(ji)或者其它設備可以根據(ju)需求共享(xiang)信息或者軟硬件資(zi)源。簡單來說，云計算(suan)借(jie)助(zhu)網絡平臺(tai)將大(da)(da)型程序拆解成無數多的(de)(de)子(zi)(zi)程序，再通(tong)過龐大(da)(da)的(de)(de)多部服(fu)務器組建搜(sou)素(su)系統，將各子(zi)(zi)程序分析結(jie)果反饋給用(yong)戶。通(tong)過無數子(zi)(zi)程序以及(ji)服(fu)務器，可以在很短時(shi)間內(nei)處理龐大(da)(da)的(de)(de)計算(suan)信息，擁有類似超級(ji)電腦一(yi)樣的(de)(de)網絡計算(suan)能力(li)。
在建(jian)筑物(wu)中，每(mei)個設備、物(wu)體可(ke)(ke)采集的信息量(liang)巨大。隨(sui)著技術的進步，適應管(guan)理的需求，建(jian)筑物(wu)中可(ke)(ke)能被(bei)傳感器、數(shu)(shu)據采集裝置所(suo)包圍，數(shu)(shu)據量(liang)會進一步加大。這些數(shu)(shu)據量(liang)僅(jin)是(shi)單純(chun)的數(shu)(shu)據，還(huan)不能成為信息、智能甚至管(guan)理價值、商業(ye)價值，還(huan)需要(yao)進一步被(bei)加工處(chu)理。如此大的數(shu)(shu)據量(liang)，普通(tong)的計(ji)算方式(shi)根本無法滿(man)足(zu)需求。
通過云計(ji)算技術，可以將感知后的信息放在云端服務器(qi)上(shang)進行處(chu)理(li)，管理(li)人員隨時隨地可以使用(yong)任何網絡設備及多種方式(shi)，例如(ru)瀏覽器(qi)、桌(zhuo)面應(ying)用(yong)程(cheng)(cheng)序或(huo)者(zhe)是(shi)移(yi)動應(ying)用(yong)程(cheng)(cheng)序來(lai)進行訪問(wen)云的服務，大大提升數據(ju)處(chu)理(li)的速度。
BIM技(ji)術(shu)的發展
BIM技術在我國尚處(chu)于剛剛起(qi)步和發(fa)展的階段，現(xian)階段，整(zheng)個(ge)建(jian)筑業對其的接受程度(du)仍然較低(di)，BIM技術仍然具有很大的發展(zhan)潛力。
BIM技(ji)術在我國暖通空調專(zhuan)業(ye)的以往應用(yong)多處于建筑(zhu)的設(she)計階(jie)段以及施工(gong)(gong)階(jie)段，往往容易被(bei)作為一(yi)種(zhong)建模工(gong)(gong)具，其作用(yong)通常被(bei)限(xian)制在可視化設(she)計、碰撞監測、提高工(gong)(gong)程圖紙(zhi)輸出效率等方面，較(jiao)少(shao)有(you)利用(yong)到模型數據(ju)進行(xing)深入分析(xi)。
BIM本身具(ju)備(bei)了對建筑全生命周期內的數據延續能力，BIM的發展方(fang)向應該基于(yu)其對(dui)建筑全生命周期的模擬分(fen)析能力展開。為(wei)此如何將BIM的應用擴(kuo)展到建(jian)筑的整(zheng)個(ge)生命周期(qi)內，不(bu)單(dan)單(dan)是在設計(ji)及施工階段，成為限制BIM在(zai)中(zhong)國可持續發展的一大因素。
BIM技術在運維階段的延展，即是BIM技術的(de)(de)使命也是運維階段的(de)(de)需求，兩者以能源(yuan)管(guan)理平臺為媒介進(jin)行有(you)機結合，是粗放運維階段的(de)(de)一大進(jin)步。
云技術和BIM技術的架(jia)構
能(neng)源管理平臺的核心在(zai)(zai)于對數(shu)(shu)(shu)據收集和數(shu)(shu)(shu)據處(chu)理，運維相(xiang)關數(shu)(shu)(shu)據越多，采集數(shu)(shu)(shu)據越全(quan)越細，通過(guo)數(shu)(shu)(shu)據挖(wa)(wa)掘得出的節(jie)能(neng)策略越準(zhun)確。數(shu)(shu)(shu)據量足夠(gou)大的情況下，可(ke)以進行(xing)(xing)建筑(zhu)自身比較(jiao)、同(tong)類(lei)(lei)型(xing)建筑(zhu)比較(jiao)、不同(tong)類(lei)(lei)型(xing)建筑(zhu)同(tong)一氣候分區比較(jiao)等等。采用云技術，進行(xing)(xing)大數(shu)(shu)(shu)據挖(wa)(wa)掘成為在(zai)(zai)建筑(zhu)領域進行(xing)(xing)節(jie)能(neng)的重要手段。
實際能(neng)耗(hao)是(shi)建(jian)筑(zhu)(zhu)運維(wei)階(jie)(jie)段(duan)關注點(dian)，運維(wei)階(jie)(jie)段(duan)的(de)粗放(fang)式管理是(shi)目前(qian)建(jian)筑(zhu)(zhu)能(neng)耗(hao)居(ju)高不下的(de)重要(yao)(yao)原因(yin)，探索運維(wei)階(jie)(jie)段(duan)的(de)節能(neng)是(shi)我(wo)們目前(qian)需要(yao)(yao)重點(dian)關注的(de)內(nei)容，如何把(ba)現階(jie)(jie)段(duan)大家關注的(de)精(jing)細化設計和施工，轉移到精(jing)細化運維(wei)中來成(cheng)為(wei)(wei)一個重要(yao)(yao)課題(ti)。為(wei)(wei)此我(wo)們利用BIM技術(shu)全生(sheng)命周期的理念，把精細化(hua)的理念運用在實(shi)際項目的運維過程中。
結合云技術與BIM技術，在運維階段(duan)進行能源管理平臺的重新設計(ji)，吸取云技術中(zhong)的數據存儲(chu)、數據挖掘優勢，同時(shi)吸取BIM全生命周期的數據連續(xu)性的特點，把他們應(ying)用到(dao)能源管理平臺(tai)中。云技術、BIM技術與能源管理平(ping)臺的結(jie)合架(jia)構如(ru)圖1所示。
基(ji)于云架(jia)構的BIM能(neng)(neng)源管理平臺，數(shu)據(ju)采集硬件設(she)備，可以完成從數(shu)據(ju)采集、數(shu)據(ju)傳輸(shu)到(dao)對用(yong)電系統的能(neng)(neng)耗分析(xi)及(ji)節能(neng)(neng)潛力評估以及(ji)后續運(yun)行策略(lve)優(you)化等(deng)一整套建筑能(neng)(neng)源管理方(fang)案。數(shu)據(ju)的基本(ben)傳輸(shu)路徑如圖2所示。
云技(ji)術、BIM技術與能源管理平臺的結合其中的一大難點在于如何使BIM技術(shu)與傳統能(neng)源(yuan)管理平臺無縫(feng)結合(he)(he)，即如何使硬(ying)件采集(ji)的數(shu)據(ju)能(neng)夠與三維模型(xing)進(jin)行結合(he)(he)，同時(shi)如何使BIM所攜帶(dai)的數據(ju)能全部傳(chuan)遞(di)到平(ping)臺中(zhong)。通過第三(san)方(fang)(fang)軟件使兩者進(jin)行結(jie)合是(shi)相對比較簡單的方(fang)(fang)式，在結(jie)合過程(cheng)中(zhong)某(mou)些功能模塊需要調整的地方(fang)(fang)需要對第三(san)方(fang)(fang)軟件進(jin)行二(er)次開發。軟件結(jie)構如圖3所(suo)示。
工程應用
1、辦公空間基本(ben)概況
采用平(ping)臺(tai)的(de)建筑為北京(jing)地區(qu)某辦公(gong)空間（如圖4粗實線標出部分(fen)所示），空調系統形(xing)式為VRV-新風(feng)-吊扇(shan)空調系統形式，建筑面積約300㎡。辦(ban)公空(kong)間(jian)的用電設備(bei)主要包括：VRV空調（室(shi)外機1臺、室內機6臺）、新(xin)風換氣機（2臺）、吊扇（12個(ge)）、照明。
2、軟件的(de)基本介(jie)紹(shao)
通過該平(ping)臺，在(zai)宏觀上(shang)可以得到整個建筑的用能(neng)(neng)情況(kuang)，本月(yue)與(yu)上(shang)月(yue)能(neng)(neng)耗對比情況(kuang)以及(ji)該類型建筑與(yu)建筑所(suo)在(zai)地區(qu)平(ping)均值的對比；微觀上(shang)可以具體到各個耗能(neng)(neng)系(xi)統的用能(neng)(neng)情況(kuang)：VRV的(de)耗(hao)電(dian)(dian)量(liang)、新(xin)風系統的(de)耗(hao)電(dian)(dian)量(liang)、吊扇及照明系統耗(hao)電(dian)(dian)量(liang)等，并且(qie)能(neng)耗(hao)數據(ju)與(yu)三(san)維模型一一對應，清晰、直觀展示建筑所有用(yong)能(neng)設備的(de)能(neng)耗(hao)情(qing)況。
通(tong)(tong)過該平臺，可(ke)以(yi)(yi)(yi)進行(xing)室內舒適(shi)度指標的(de)監測(ce)和(he)顯示，并通(tong)(tong)過室內運行(xing)參(can)(can)數(shu)(shu)進行(xing)系統(tong)的(de)節(jie)能(neng)運行(xing)。通(tong)(tong)過三維模型可(ke)以(yi)(yi)(yi)精(jing)確顯示各(ge)個房(fang)間(jian)(jian)(jian)室內環境參(can)(can)數(shu)(shu)，通(tong)(tong)過房(fang)間(jian)(jian)(jian)的(de)運行(xing)參(can)(can)數(shu)(shu)，就可(ke)以(yi)(yi)(yi)知道建(jian)筑(zhu)內各(ge)個房(fang)間(jian)(jian)(jian)的(de)舒適(shi)度情況，明確建(jian)筑(zhu)的(de)節(jie)能(neng)空(kong)間(jian)(jian)(jian)。
通(tong)過該平(ping)臺能耗大數據(ju)(ju)，進行(xing)數據(ju)(ju)建模及數據(ju)(ju)分析，從(cong)數據(ju)(ju)中挖掘節(jie)能控制(zhi)策(ce)略，隨(sui)著數據(ju)(ju)不斷(duan)積累(lei)，節(jie)能控制(zhi)算法(fa)不斷(duan)進行(xing)自學習修正，策(ce)略不斷(duan)優(you)化，最終使平(ping)臺達(da)到自適應管理階段。
BIM能耗平(ping)(ping)(ping)臺(tai)的(de)情況如上所述，綜合看來本開發平(ping)(ping)(ping)臺(tai)注重建筑物(wu)內空(kong)調(diao)系(xi)統及其(qi)設備的(de)相關信息(xi)及其(qi)可視化，通過(guo)平(ping)(ping)(ping)臺(tai)的(de)數據收(shou)集、統計、分(fen)析和(he)(he)(he)導出，可以對空(kong)調(diao)系(xi)統進行(xing)(xing)控制和(he)(he)(he)節能分(fen)析，保證(zheng)了空(kong)調(diao)系(xi)統運行(xing)(xing)的(de)穩定性、安全性和(he)(he)(he)節能性。而平(ping)(ping)(ping)臺(tai)提供(gong)的(de)獨(du)特管(guan)理和(he)(he)(he)漫游功(gong)能，更是(shi)對空(kong)調(diao)系(xi)統的(de)管(guan)理、調(diao)試(shi)和(he)(he)(he)運行(xing)(xing)工作提供(gong)了巨大(da)的(de)便利性。
結論：
該項目(mu)基于云(yun)技術、BIM技術進行(xing)研發的平臺，充分結合“互聯網+”和“大數據”的特點，方便對(dui)建(jian)筑物及其(qi)空(kong)調(diao)系統(tong)進(jin)行數(shu)據收(shou)集(ji)、統(tong)計、分析(xi)和反饋(kui)，可以實時(shi)了解建(jian)筑物動態，同時(shi)結合(he)了搭載(zai)空(kong)調(diao)能耗分析(xi)模型的控制系統(tong)，可以對(dui)建(jian)筑物及其(qi)空(kong)調(diao)系統(tong)進(jin)行能耗診斷(duan)。
通過能源管理平臺的(de)應(ying)用和推廣(guang)，可以(yi)較(jiao)大降低辦公建筑(zhu)空調(diao)系統(tong)能耗，節省空調(diao)系統(tong)運(yun)(yun)行(xing)費用，方(fang)便建筑(zhu)物(wu)的(de)空調(diao)系統(tong)進(jin)行(xing)全(quan)生(sheng)命(ming)周期的(de)系統(tong)調(diao)試和診斷(duan)，其可視化的(de)特(te)點更是迎合了現代人(ren)的(de)需求，保證了建筑(zhu)物(wu)空調(diao)系統(tong)安全(quan)、穩(wen)定、高效(xiao)的(de)運(yun)(yun)行(xing)，為社(she)會(hui)的(de)節能減排(pai)工作創(chuang)造了巨大的(de)效(xiao)益(yi)。同時，基于(yu)BIM的能源管理(li)平(ping)臺(tai)可(ke)以(yi)(yi)進行訂制式(shi)二次開發(fa)，充分(fen)結合既有建筑物其他(ta)空調形式(shi)進行系統(tong)改造，讓該平(ping)臺(tai)可(ke)以(yi)(yi)適(shi)用于任何(he)系統(tong)，具(ju)有廣(guang)闊(kuo)的發(fa)展前景。
