某廣場物聯網改造項目

摘 要：為了提高建筑電氣在建筑升級改造過程中的設計水平，以建筑設備管理作為研究對象，重點研究了將傳統的建筑設備管理轉化為物聯網設備管理的設計思路，指出了在建筑設備管理中物聯網化的具體應用，以改變建筑設備管理設計方法，提高建筑設備管理的科學性、可靠性，保障建筑電氣設備的高效、穩定運行，凸顯物聯網化技術的優勢。為了符合當下建設及升級改造需求，需轉化思路，積極采用物聯網設計理念及方法，將物聯網構架應用于建筑設備管理的各個方面，積極利用物聯網優化體系構架，建立新的數據組織形式，由物聯網模塊實現高效率、精準化管理，保障電氣設備在建筑中的作用。從運營管理出發，要建立完善的可持續性管理體系，做到精細化運營，發揮各利益相關方協作功能，追蹤節能績效、管理計劃持續完善，形成動態發展機制。

關鍵詞：雙碳；節能減排；環境保護

中圖分類號：TU973" " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2024）04-0105-03

1 項目背景

BOMA BEST認證基于國際標準，協助項目建立覆蓋能源、水、廢棄物等領域的國際可持續性管理體系，也可作為業主持續考核單項資產或資產組合節能環保管理成果、保證企業ESG績效的工具。

業主確定對項目進行BOAM BEST認證，包括16個方面：①預防性維護項目；②能源評估；③能源管理計劃；④節能目標；⑤用水評估；⑥水管理計劃；⑦室內空氣質量檢測計劃；⑧用戶服務請求項目；⑨有害建筑材料管理項目；⑩有害化學品管理項目和租戶有害化學品管理項目；?綠色保潔項目；?廢棄物源頭分類項目和減少與轉化廢棄物政策；?廢棄物審計；?減少廢棄物工作計劃；?環境政策；?用戶環保溝通項目。

2 項目基本情況

項目位于上海虹橋臨空商務區，由3座40 m以下甲級商務樓組成，互為品字形，其中地上總建筑面5.11萬m2，地下總建筑面積2.15萬m2。

弱電智能化專業分包工程設計施工，設計及實施內容包括[1]：智能化系統集成、綜合布線系統、IPTV、公共信息顯示系統、一卡通系統（含一卡通平臺、出入口控制及考勤、消費、停車場管理等子系統）、樓宇自動化控制系統、智能照明控制系統、能源監測系統、視頻監控系統、入侵報警系統、電子巡查系統、無線對講系統、電梯五方通話系統、網絡數據機房、弱電綜合橋架管路。2014年該專業分包工程整體通過竣工驗收并投入使用。

項目得益于先進的結構化、網絡化體系，在運營過程中業主多次提出的系統擴展需求均能滿足，加上物業管理和維護保養團隊的緊密配合，建筑設備監控的運行情況良好，設備設施的正常率較高。

原有建筑設備監控系統范圍主要包括如下系統和設備：①通風系統。各樓棟及地下室普通送排風機的狀態監控和相應電氣故障的報警功能。②空氣質量監測。地下室CO和CO2濃度的監測報警功能。③污水井監測系統。包括地下室污水井液位的反饋和報警和污水提升泵的狀態監控和相應電氣故障的報警功能。④生活水監測系統。地下室生活水泵房恒壓供水泵組的狀態監控和相應電氣故障的報警功能。設備具體分布如表1所示。

現場DDC設備采用設備箱安裝，使用接線排作為線纜轉接，箱體設備供配電和接地滿足民用建筑電氣設計標準[2]。設備安裝圖如圖1所示。

項目采用Honeywell的WEBs系統的網絡符合LonWorks協議標準，提供一系列的標準開放性接口，便于與眾多不同的樓宇自動化子系統的通訊，以及可以靈活地擴充或縮減，因而能真正滿足用戶使用功能及經濟上的需要。能在許多不同類型的前衛的開放型系統技術下運作，因此系統的靈活性很高。

WEBs系統網絡結構方面采用二層網絡結構，即管理級網絡（以太網）、樓宇級網絡（LON總線）。兩層網絡可以有效地覆蓋建筑內各設備的自動化控制及管理。

管理級網絡可以通過以太網與數據中心計算機網絡進行通訊，完成系統集成的功能，根據服務請求實現空調、照明等相關設備的管理。

樓宇級網絡采用PEER TO PEER技術既可滿足大樓之間的通訊，又可滿足監控中心下達的指令、向監控中心反饋設備的信息。

三級設備要求如下：①第一級為中央工作站，設置在控制中心。②第二級為通用網關和路由器，設置在各弱電豎井。③第三級為直接數字控制器以及采集現場信號的傳感器和驅動現場控制裝置的執行機構，隨被控設備就地設置。

3 需要解決的問題

3.1 預防性維護項目

預測設備可能發生運行故障和達到使用壽命的時間，提前進行運行維護、準備備品備件和制定設備更換計劃，確保設備的穩定運行。

3.2 室內空氣質量檢測計劃

CO2濃度不超過周圍環境700 ppm，CO濃度不超過9 ppm，并在此基礎上提供優化控制邏輯減少不必要能源消耗浪費[3]。

3.3 用戶環保溝通項目

實時向客戶展示項目的空氣質量信息，做到數據的公開透明。

4 技術改造方案

4.1 系統結構的物聯網改造

將原筑設備監控系統作為感知層，進行數據采集和命令執行。數據采集內容包括環境數據（主要是空氣質量數據）和設備運行狀態，命令執行主要為設備的啟停。

增加了網絡層，通過現有的通信網絡等實現信息的傳輸、初步處理、分類、聚合等，用于溝通感知層和應用層。

增加了應用層，用分析處理的感知數據為用戶提供服務。定制了系統集成平臺，將網絡層導入數據寫入動態數據資源庫，為服務提供信息數據支撐，在運行過程中提供統計數據和報表。

增加了信息發布展示模塊，通過系統集成平臺將實時空氣質量信息推送至信息發布系統，在商務樓大堂進行展示。

4.2 預防性維護

機電設備的運行狀態始終處于系統的監視之下，提供設備運行的完整記錄，保證維護人員不超前、不誤時地進行設備保養，達到預防性的目的。

當設備累計運行時間接近理論設備壽命（80％閾值）做出提醒，提前準備備品備件和運行維護計劃。

4.3 室內空氣質量檢測

地下室CO、CO2傳感器進行移位和增加，并更新傳感器用以改善數據采集的精度。

地下室誘導風機的啟停納入控制的范疇，系統根據CO、CO2傳感器的采集數據，統一控制新風機、排風機和誘導風機，達到照BOMA BEST室內空氣質量監測計劃的要求。

適配3棟寫字樓新風系統改造，增加對室外空氣質量采集、辦公樓室內空氣質量和新風機運行監控，達到照BOMA BEST室內空氣質量監測計劃的要求。增加的設備包括：溫濕度傳感器、 TVOC氣體傳感器、室內外PM2.5濃度傳感器、室內二氧化碳傳感器、風機壓差傳感器、風速傳感器和現場控制器。

4.4 控制邏輯

采用時間和聯動雙重控制。設定時間表，分為聯動時間和非聯動時間；聯動時間設定聯動邏輯；非聯動時間通過監控機房內的工作站手動控制。

4.4.1 地下室

聯動時間為上午7：00至下午7：00，非聯動時間為下午7：00至次日上午7：00。

控制邏輯如下：①局部區域CO濃度。傳感器采集濃度高于9 ppm，啟動相應區域的誘導風機，濃度傳感器采集濃度低于5 ppm，停止相應區域的誘導風機。②相鄰多個區域CO濃度。傳感器采集濃度高于9 ppm，啟動相應區域的補、排風機和誘導風機，傳感器采集濃度低于5 ppm，停止相應區域的補、排風機和誘導風機。③CO2濃度。傳感器10 min平均采集濃度高于700 ppm，啟動相應區域的補、排風機和誘導風機，傳感器10 min平均采集濃度低于500 ppm，停止相應區域的補、排風機和誘導風機。

4.4.2 辦公樓

聯動時間為上午7：00至下午7：00，非聯動時間為下午7：00至次日上午7：00。

按照排風總管的CO2值變頻調節兩臺空調箱送風機頻率，兩臺送風機頻率同步。CO2濃度傳感器10 min平均采集濃度高于700 ppm（可調整），全頻50 Hz運行，但運行總送風量不超過30 000 CMH。CO2濃度傳感器10 min平均采集濃度高于600 ppm（可調整）低于700 ppm，兩臺送風機45 Hz運行。CO2濃度傳感器10 min平均采集濃度高于500 ppm，低于600 ppm，兩臺送風機40 Hz運行。CO2濃度傳感器10 min平均采集濃度低于500 ppm兩臺送風機最小頻率運行。與此同時，兩臺排風機的頻率和送風機頻率作百分比追蹤，百分比調試時根據送回風管安裝的風速傳感器的風量讀數作設定，要求排風量是送風量的80%。

5 改造存在的問題分析及建議

更換物聯網系統并增加69個空氣質量傳感器，包括溫濕度傳感器、TVOC氣體傳感器、室內外PM2.5濃度傳感器、室內CO2傳感器、室內CO傳感器、風機壓差傳感器和風速傳感器。

按照每個傳感器每隔5 min采集1次數據并寫入動態數據庫計算，每個傳感器每天獲得288個數據，每個月按照30 d計算獲得8 640個數據，69個傳感器每個月總計獲得596 160個數據。通過數據分析發現有以下3個情況，其相應的原因分析及解決措施如下。

5.1 地下室空氣質量CO濃度比預想得低

地下室空氣質量CO濃度比預想的低很多，通常為0～1.5 ppm。與另行采購的手持式空氣質量采集裝置對比，數據基本一致。原因分析可能是一方面車輛情況普遍較好，發動機燃料充分燃燒，生成的CO較少。另一方面電動車比例較高。因此，建議物業管理減少了在非聯動時間區段內補、排風機和誘導風機的啟動時間，達到了較好的節能和設備延壽效果。

5.2 地下室特定區域CO濃度上升

地下室特定區域每天約6：00開始CO濃度上升至20～30 ppm，持續時間約20 min。通過查看錄像，確認為地下1層食堂送貨車輛停靠位置，卸貨期間未關閉發動機導致。建議物業管理在此期間啟動該區域的補、排風機和誘導風機，解決了該問題。

5.3 辦公樓區域CO2數值變化

辦公樓區域工作日CO2數值呈現明顯的周期性變化，上午8：00以后逐步升高至650～700 ppm，中午11：30開始回落至550～600 ppm，13：00以后逐步升高至650～700 ppm，17：30開始回落至550～600 ppm。數值變化規律與上下班時間及中午休息時段基本一致，與本項目入駐較多為外資企業加班情況較少相吻合。

辦公樓區域非工作日CO2數值波動較小，與夜間時段相似，可以減少送風機啟動時間。

6 結束語

硬件設備改造完成后，經過5個月的優化調試和數據積累，生成大量統計數據和報表，幫助業主成功獲得了BOMA BEST認證，包括2棟商務樓的白金認證和1棟商務樓的黃金認證。后續的智能化系統的運行維護工作除了常規的設備保養和應急維修外，還增加了按照月、季度和年度根據每月約60萬條數據分析生成的統計報表和相應的專業建議。

在智慧樓宇工程中，智能化系統集成平臺將開展更多的智能化子系統的數據接入工作，各子系統的數據進行交互，打破數據孤島，重新定義聯動規則，大幅提升智能化系統的自動化程度。智能化系統集成平臺將開發新的數據推送接口，與項目的工單系統對接，如果物聯網檢測到設備故障將自動生成報修單。智能化單位還將與業主探討數據的分布化和云化，將面向客戶的部分非關鍵性數據遷移至云端，支持互聯網特別是移動端的訪問，物業管理人員和租戶可以通過項目微信公眾號入口獲得信息。

參考文獻

[1] GB 50314-2015，智能建筑設計標準[S].

[2] GB-51348-2019，民用建筑電氣設計標準[S].

[3] BOMA BEST認證實施標準[S].

收稿日期：2023-11-27

作者簡介：戴嘉（1975—），男，上海人，本科，工程師，從事建筑智能化設計工作。