云技術+BIM技術，突破傳統建筑的能源管理平臺
2017-06-12
隨著信息技術和自控技術的發展，建筑領域對能源管理平臺的需求也不斷提高。通過應用云技術和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。
云技術 BIM技術 能源管理平臺 架構
通過前期對大量實際項目調研發現，目前能源管理平臺出現的問題主要集中在如下幾個方面：
1）平臺的交互界面較差，物業人員的使用難度較高；
2）很多平臺僅僅對數據進行了采集和存儲，缺少對存儲數據的挖掘；
3）平臺的設計與物業的需求存在偏差，不能完全滿足客戶需求。隨著云技術、BIM技術以及自控技術的發展，能源管理平臺所暴露的以上問題，可以通過與上述技術結合進行一定程度解決。為此，本文介紹了云技術和BIM技術在能源管理平臺中的應用，以期對能源管理平臺的發展提供參考。
云技術的發展
云計算（CloudComputing）是一種基于互聯網的新型計算模式，借助這種模式，計算機或者其它設備可以根據需求共享信息或者軟硬件資源。簡單來說，云計算借助網絡平臺將大型程序拆解成無數多的子程序，再通過龐大的多部服務器組建搜素系統，將各子程序分析結果反饋給用戶。通過無數子程序以及服務器，可以在很短時間內處理龐大的計算信息，擁有類似超級電腦一樣的網絡計算能力。
在建筑物中，每個設備、物體可采集的信息量巨大。隨著技術的進步，適應管理的需求，建筑物中可能被傳感器、數據采集裝置所包圍，數據量會進一步加大。這些數據量僅是單純的數據，還不能成為信息、智能甚至管理價值、商業價值，還需要進一步被加工處理。如此大的數據量，普通的計算方式根本無法滿足需求。
通過云計算技術，可以將感知后的信息放在云端服務器上進行處理，管理人員隨時隨地可以使用任何網絡設備及多種方式，例如瀏覽器、桌面應用程序或者是移動應用程序來進行訪問云的服務，大大提升數據處理的速度。
BIM技術的發展
BIM技術在我國尚處于剛剛起步和發展的階段，現階段，整個建筑業對其的接受程度仍然較低，BIM技術仍然具有很大的發展潛力。
BIM技術在我國暖通空調專業的以往應用多處于建筑的設計階段以及施工階段，往往容易被作為一種建模工具，其作用通常被限制在可視化設計、碰撞監測、提高工程圖紙輸出效率等方面，較少有利用到模型數據進行深入分析。
BIM本身具備了對建筑全生命周期內的數據延續能力，BIM的發展方向應該基于其對建筑全生命周期的模擬分析能力展開。為此如何將BIM的應用擴展到建筑的整個生命周期內，不單單是在設計及施工階段，成為限制BIM在中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技術的使命也是運維階段的需求，兩者以能源管理平臺為媒介進行有機結合，是粗放運維階段的一大進步。
云技術和BIM技術的架構
能源管理平臺的核心在于對數據收集和數據處理，運維相關數據越多，采集數據越全越細，通過數據挖掘得出的節能策略越準確。數據量足夠大的情況下，可以進行建筑自身比較、同類型建筑比較、不同類型建筑同一氣候分區比較等等。采用云技術，進行大數據挖掘成為在建筑領域進行節能的重要手段。
實際能耗是建筑運維階段關注點，運維階段的粗放式管理是目前建筑能耗居高不下的重要原因，探索運維階段的節能是我們目前需要重點關注的內容，如何把現階段大家關注的精細化設計和施工，轉移到精細化運維中來成為一個重要課題。為此我們利用BIM技術全生命周期的理念，把精細化的理念運用在實際項目的運維過程中。
結合云技術與BIM技術，在運維階段進行能源管理平臺的重新設計，吸取云技術中的數據存儲、數據挖掘優勢，同時吸取BIM全生命周期的數據連續性的特點，把他們應用到能源管理平臺中。云技術、BIM技術與能源管理平臺的結合架構如圖1所示。
基于云架構的BIM能源管理平臺，數據采集硬件設備，可以完成從數據采集、數據傳輸到對用電系統的能耗分析及節能潛力評估以及后續運行策略優化等一整套建筑能源管理方案。數據的基本傳輸路徑如圖2所示。
云技術、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技術與傳統能源管理平臺無縫結合，即如何使硬件采集的數據能夠與三維模型進行結合，同時如何使BIM所攜帶的數據能全部傳遞到平臺中。通過第三方軟件使兩者進行結合是相對比較簡單的方式，在結合過程中某些功能模塊需要調整的地方需要對第三方軟件進行二次開發。軟件結構如圖3所示。
工程應用
1、辦公空間基本概況
采用平臺的建筑為北京地區某辦公空間（如圖4粗實線標出部分所示），空調系統形式為VRV-新風-吊扇空調系統形式，建筑面積約300㎡。辦公空間的用電設備主要包括：VRV空調（室外機1臺、室內機6臺）、新風換氣機（2臺）、吊扇（12個）、照明。
2、軟件的基本介紹
通過該平臺，在宏觀上可以得到整個建筑的用能情況，本月與上月能耗對比情況以及該類型建筑與建筑所在地區平均值的對比；微觀上可以具體到各個耗能系統的用能情況：VRV的耗電量、新風系統的耗電量、吊扇及照明系統耗電量等，并且能耗數據與三維模型一一對應，清晰、直觀展示建筑所有用能設備的能耗情況。
通過該平臺，可以進行室內舒適度指標的監測和顯示，并通過室內運行參數進行系統的節能運行。通過三維模型可以精確顯示各個房間室內環境參數，通過房間的運行參數，就可以知道建筑內各個房間的舒適度情況，明確建筑的節能空間。
通過該平臺能耗大數據，進行數據建模及數據分析，從數據中挖掘節能控制策略，隨著數據不斷積累，節能控制算法不斷進行自學習修正，策略不斷優化，最終使平臺達到自適應管理階段。
BIM能耗平臺的情況如上所述，綜合看來本開發平臺注重建筑物內空調系統及其設備的相關信息及其可視化，通過平臺的數據收集、統計、分析和導出，可以對空調系統進行控制和節能分析，保證了空調系統運行的穩定性、安全性和節能性。而平臺提供的獨特管理和漫游功能，更是對空調系統的管理、調試和運行工作提供了巨大的便利性。
結論：
該項目基于云技術、BIM技術進行研發的平臺，充分結合“互聯網+”和“大數據”的特點，方便對建筑物及其空調系統進行數據收集、統計、分析和反饋，可以實時了解建筑物動態，同時結合了搭載空調能耗分析模型的控制系統，可以對建筑物及其空調系統進行能耗診斷。
通過能源管理平臺的應用和推廣，可以較大降低辦公建筑空調系統能耗，節省空調系統運行費用，方便建筑物的空調系統進行全生命周期的系統調試和診斷，其可視化的特點更是迎合了現代人的需求，保證了建筑物空調系統安全、穩定、高效的運行，為社會的節能減排工作創造了巨大的效益。同時，基于BIM的能源管理平臺可以進行訂制式二次開發，充分結合既有建筑物其他空調形式進行系統改造，讓該平臺可以適用于任何系統，具有廣闊的發展前景。
