探究數據挖掘技術在建筑暖通領域中的應用

李 杰

（太原學院 山西 太原 030032）

1 引言

隨著現代科學技術的不斷發展與進步，特別是智能建筑控制系統和建筑能源管理系統方面，短時間內就得到了廣泛的普及與深入應用，加之建筑設施的增多，大量建筑設備運行數據逐漸變得復雜化，暖通工程作為建筑高耗能部分，逐漸引起了人們的重視。建筑智能控制系統與能源管理系統作為建筑暖通系統運行狀態的載體，其中存在大量的運行數據，具有十分高的數據價值。目前我國已成為高層建筑發展最快的國家，許多建筑為突出個性，結構高度、平面立面布置等都逐漸復雜，建筑數據的規模與維度逐漸擴大，需要新的技術與方法對建筑暖通領域進行改革，數據挖掘技術在建筑數據分析中便是最合適的現代技術。

2 數據挖掘技術

數據挖掘是一項多學科技術，它結合了人工智能、機器學習、數據可視化等多種現代化技術，指的是利用一定的算法從大規模、無規律、復雜的數據庫中通過聚類分析、預分析、關聯分析等方法，搜索發掘出其中有潛在價值信息的過程。數據挖掘技術具有海量性、相對性等特點，可以有效解決大量數據的有效分類與信息挖掘，在許多領域都發揮出了充分的優勢。比如在互聯網IT行業，數據挖掘技術可以幫助該行業實現對電子商務類大規模數據的高效處理，得出對企業有價值的結果，幫助企業做出科學正確的營銷決策，最終實現精準推送與營銷[1]。

數據挖掘在建筑暖通空調領域的應用主要分為數據挖掘框架流程、預處理與具體應用等，目前主要包含對建筑能耗數據的分析、對故障的診斷與檢測以及數據和系統的優化運行與控制等。在建筑管理中，存在建筑的能源管理與自動控制等系統，其中可以存儲大量的建筑運行數據，為該領域的相關研究提供數據依據與基礎，而數據挖掘技術的融合，則是為研究提供計算工具與方法，通過借助數據挖掘技術，發掘出暖通系統的運行規律，促進研究進度與科學發展。

3 數據挖掘技術在建筑暖通領域中的具體應用

3.1 基于數據挖掘的能耗數據分析

在建筑能耗數據分析方面，數據挖掘主要包括建筑能耗分析與量化、建筑能耗與空調負荷預測、能耗異常檢測與診斷三個方面[2]。首先，在建筑能耗的影響因素分析與量化方面，建筑能耗監測系統的重要作用是存儲建筑能耗數據，通過對建筑能耗數據進行分析，挖掘出影響建筑能耗總量居高不下的相關因素，進而針對性地提出相應的節能措施；其次，建筑能耗分析是實現能源需求側管理的核心，對建筑能耗進行準確預測得出數據結論，可以為能源供應調度提供重要依據，準確的負荷預測是建筑暖通空調系統節能管理與控制的核心，而數據挖掘技術則是實現建筑能耗與空調負荷預測的核心預測技術體現，為建筑能耗分析提供了堅實的技術基礎；最后，數據挖掘技術在對異常數據檢測與診斷方面也有顯著的應用優勢，從能耗數據中發掘出離群值、異常值等能耗異常現象，進而實施建筑節能措施。

3.2 基于數據挖掘的故障檢測與診斷

暖通空調具有空氣調節、通風、采暖等功能，其系統由多個子系統組成，主要包含自動控制系統、水系統等，常用設備包含閥門、空調機組、冷熱源機組等，系統構成極為復雜，且設備多樣，在運行過程中，難免會出現各種各樣的故障，對系統進行檢測與故障診斷有利于保障暖通空調系統的安全高效運行。故障檢測與診斷傳統常用的方法是基于信號處理、數學模型或知識，建筑行業的崛起，導致建筑能源監測數據暴增，系統故障的特征也逐漸在數據中體現，傳統方法逐漸落后。數據挖掘技術的應用，可以更好地發現大量數據間隱藏的關聯，發掘出數據規律，且適用范圍極廣，適用于大量正常與異常故障數據的監測與診斷，實用性較強。

立足于算法角度，在數據挖掘技術的應用背景下，故障檢測與診斷具有以下特點：（1）早期故障檢測與診斷算法相對集中，多采用監督式算法，比如多元分析法、向量計算法等；（2）隨著智能技術的不斷革新，基于數據挖掘的故障檢測與診斷方法也逐漸趨于多元化，比如決策樹算法、貝葉斯算法等，可以構建出故障檢測模型，從而對空調機組的故障進行檢測與診斷。總之，數據挖掘技術的應用，極大程度上提高了暖通空調系統的故障檢測與診斷效率。

3.3 基于數據挖掘的優化運行與控制

建筑暖通空調系統設計范圍較廣，涉及機電、控制等多種技術，在現代城市化建設步伐的推進下，建筑逐漸趨于復雜化、智能化建設，暖通空調系統復雜性也隨之增加。除此之外，當室外氣象條件與室內熱濕負荷發生變化時，暖通空調系統還需要實現不斷的自我調節[3]。因此，建筑暖通空調系統的正常與安全運行越來越依賴于自動控制技術的融合來實現，如何利用數據挖掘技術對暖通空調領域進行研究是很多研究者關注的重點。在數據挖掘技術與數據存儲的迅速發展背景下，基于數據挖掘和數據驅動的優化操作控制模式逐漸被重視，可以有效實現基于實際數據的既有控制策略優化與基于預測的前饋控制，都為暖通空調系統的優化運行與控制提供了最優化的控制策略。

4 結語

綜上所述，數據挖掘技術不僅可以促進建筑暖通領域的全面創新與發展，實現建筑暖通系統的能耗數據分析、故障檢測與診斷、優化運行與控制，還可以挖掘出暖通空調運行數據間的關系與規律，實現建筑系統的最大節能潛力，保障建筑暖通領域的可持續發展。