綠色建筑大數據與智慧運維

文｜張桂青 劉曉倩

圖1 物聯網智慧建筑架構圖

概述

我國綠色建筑自提出以來已實現從無到有、從少到多、從單體走向區域的規模化發展，成為當今建筑業發展的重要趨勢。十幾年來，國家在推廣綠色建筑方面采取了一系列措施，《住房城鄉建設事業“十三五”規劃綱要》提出到2020年城鎮新建建筑中綠色建筑推廣比例超過50%的目標，還部署了進一步推進綠色建筑發展的重點任務和重大舉措。2019年1月山東省政府以政府令的形式發布了《山東省綠色建筑促進辦法》，明確規定政府投資或者以政府投資為主的公共建筑以及其他大型公共建筑應當按照二星級以上綠色建筑標準進行建設。在綠色建筑評價標準方面，先后發布《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2006 和修訂版《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2014。在運維方面住房和城鄉建設部發布了《綠色建筑運行維護技術規范》JGJ-T 391-2016，河北省《綠色建筑運行維護技術規程》DB13（J）/T216-2016 等。這些措施和標準的實施對推進綠色建筑發展起到了重要作用，但綠色建筑發展的現狀與我們的目標還有差距。首先，截至目前全國獲得綠色建筑標識的建筑中，設計標識超過90%，運行標識不足10%。換句話說，絕大多數獲得綠色建筑的設計標識的建筑沒有按照綠色建筑設計內容進行建設和運維。其次，建設行業普遍存在重建設輕運維的現象，建筑物的建設周期1-3年，但使用年限50年甚至上百年，如何在建筑的全壽命期始終滿足“四節一環保”的綠色建筑理念是一個重大課題。隨著物聯網、大數據、人工智能技術的發展，綠色建筑的智慧運維時代已經到來，2017年阿里巴巴發布的《智慧建筑白皮書》，給出了智慧建筑的典型特征，其本質就是基于大數據和人工智能的以人為本的建筑。智慧運維是綠色建筑的智力保障，建筑中的設備系統滿足不同負荷工況和用戶使用的需求、確保建筑室內環境舒適安全。

物聯網與建筑大數據

大數據的獲取

智慧運維的本質是基于建筑大數據的分析與應用，在新一代高新技術的發展中，物聯網技術是智慧運維的核心部分，是數據獲取的基礎，是建筑運維信息化、智能化的重要基礎和前提。物聯網實現建筑中設備的互聯互通，各類傳感器采集建筑各系統的運行數據，根據使用者的需求，服務因人而異，自由增減運維的功能和服務，實現建筑“看、控、管、運”一體化。智慧建筑通過物聯網技術實現底層設備的數據的全面感知、網絡的泛在連接和數據的存儲共享，智能物聯網智慧建筑架構如圖1所示。

物聯網智慧建筑的架構自下而上分為終端設備層、邊緣計算層、網絡層、云服務層、智能應用層五部分。終端設備層是架構的底基，由無線傳感網絡、回路控制器、通用DDC、數據集中器、電氣參數檢測模塊、第三方數據接口組成，能夠獲取建筑中各類數據，實現全面感知。獲取的數據通過通信網絡上傳存儲在本地的邊緣計算服務器中，采用邊緣計算處理建筑中的海量數據，緩解了云中心管理平臺的敏捷、實時、安全和隱私等方面的問題，使大量的設備能夠高效協同工作。獲取的數據也可以存放到云平臺進行智能分析和應用，基于物聯網、大數據、人工智能等技術實現數據的整合、分析評判，從而實現能效管理、智慧運維、節能優化、遠程監控等智能應用。

建筑大數據的智能分析

未來的智慧建筑應具有自學習、會思考，以人為本等特點，可以與人自然地溝通和交互，具有對各種場景的自適應能力，能夠實現建筑全生命周期的智慧運維。隨著人工智能、大數據技術不斷進步，深度學習算法體系和通用算法包的逐步成熟，“智慧建筑”的發展迎來了絕佳機遇，在建筑能耗診斷與預測、用戶行為分析、設備故障診斷方面有著廣泛應用。

基于大數據的智慧運維

大數據智慧運維平臺

建筑設備設施在投入使用之后，能耗費用占總成本的32.3%，維護保養費用約占總成本的31.8%。因此，實現設備全生命周期的智慧運維，促進節能減排，是建筑行業發展的未來趨勢。為了方便管理人員操作，實現智慧運維，需要搭建基于大數據的監測與運維一體化的智慧運維平臺，從而達到節能環保、提高管理效率和設備壽命的效果。智慧運維平臺能夠實現的功能主要包括：環境監測、設備管理、故障報警、能耗預測、遠程運維等。平臺Web 操作主界面如圖2所示。

BIM+大數據的智慧運維

圖2 智慧運維平臺Web 操作界面

BIM 技術自提出以來已經在全球范圍內得到業界的廣泛認可，從建筑的設計、施工、運行直至建筑全壽命周期的終結，各種信息始終集成整合于一個三維模型信息數據庫中，物業管理人員可以基于BIM 進行協同工作，簡單操控三維可視化界面就可實現運維管理，無需內部培養和外部招聘人員，有效提高工作效率、節省資源、降低成本、以實現綠色可持續發展。

總結與展望

綠色建筑的可持續發展離不開智慧運維，智慧運維是綠色建筑全生命期節能環保的智慧保障，其“智慧”體現在人工智能理論對大數據的處理。智慧運維改變了傳統建筑運維人才瓶頸、運維管理存在安全隱患、突發事件應變能力差、總部管控壓力大等問題。運維平臺可視化手段逐漸都變成BIM+GIS+大數據的智慧平臺。隨著泛在電力物聯網概念的提出，遠程運維可以很好滿足電力負荷需求側響應要求。相信隨著人工智能大數據處理應用普及，綠色建筑會不斷進化，更加以人為本。