BA云平台现状分析

金彩虹, 杨艳琴, 柳长波

[1.泰科(北京)安装工程有限公司 上海分公司, 上海 200233;2.霍尼韦尔(天津)有限公司 上海分公司, 上海 200051;3.高申工程咨询(上海)有限公司, 上海 200050]



BA云平台现状分析

金彩虹1, 杨艳琴2, 柳长波3

[1.泰科(北京)安装工程有限公司 上海分公司, 上海 200233;2.霍尼韦尔(天津)有限公司 上海分公司, 上海 200051;3.高申工程咨询(上海)有限公司, 上海 200050]

云计算、大数据、移动互联、物联网等技术不断发展,推动弱电系统不断发展。列举了市面上各类厂商推出的BA云平台,介绍了云平台与BA系统的互动,结合工程实例分析了霍尼韦尔Attune咨询服务方案,可减少高达20%的公用事业费与运营成本。阐述了目前各厂商BA产品的优劣势,并对未来进行了展望,以期为弱电工程师提供帮助。

大数据; 智能建筑; BA云平台; Attune咨询服务方案

0 引 言

BA云平台不同于单个建筑体或建筑群的BA系统,它管理着连接到云平台的众多BA系统,通过收集建筑信息、BA系统数据、能耗数据等建筑相关数据,进行系统现状诊断、节能分析、优化建议等,在云平台上达到对设施、安全、能源、运营的统一管理[1-3]。

1 BA云平台

1.1 霍尼韦尔Attune咨询服务

Attune咨询服务利用云计算分析技术,提供来自全球运营中心的支持及来自能源和设备专家的服务,可以减少高达20%的公用事业费与运营成本。

Attune咨询服务方案提供的三个级别的服务,可为客户提供能源和运行两方面的从简到繁的服务,如图1所示。

图1 Attune咨询服务

(1) 运营识别级别。运营识别级别针对运行的BAS,从系统收集信息并且以简单易行的方式展示信息,借此监控BAS,发现适用高峰时段和区域、偏差及异常状况,并获得解决问题的方案。

运营识别级别提供三类方案:能源方案-能耗仪表盘、能源方案-大厅标牌、运营方案。前两种都是能耗显示系统,运营方案是一种高端网络监控和故障排除系统,提供远程故障排除,必要时技术人员提供一对一咨询服务。

(2) 运营提升级别。运营提升级别可提出有关升级改造和更换的选项,提供能源方案和运营方案。能源方案每月对BAS进行能源分析,并提供改进建议,主动、定期地进行BAS分析,远程巡查控制器时间、趋势和设置,改进BAS运行。

(3) 运营优化级别。运营优化级别是一个持续的运行程序,通过实时检查设备、系统和运营,确保BAS长期的效率优化。运营优化级别提供能源方案和运营方案。能源方案通过能源评估、问题鉴定、设备升级以及实时监控、测量和检验,保证设备运行优化且节能。运营方案致力于减少过多的成本和不必要的能耗,帮助客户进行设备使用寿命的预算。

1.2 施耐德电气Building Analytics

Building Analytics通过云端软件对运行的BAS数据采集,进行错误检测与诊断、远程监视与分析、节能建议、报告和运维服务。该软件可定期出客户报告,优化建议,计算回报周期等。

Building Analytics的“Analytics” 代表错误检测与诊断,自动错误检测与诊断,基于监视的持续调试。

Building Analytics可以通过云端发现诊断运行的BA系统。典型的BA运行问题包括同时制冷和制热、手动超驰、过度加热、冷机效率曲线、短循环、漏水阀门和坏风阀、改变控制回路设定值的机会、重置静压机会、次节能控制、占用时间表、过度的区域温度设定点。

1.3 SkyFoundry公司SkySpark软件

SkySpark软件自动分析建筑能耗数据、设备数据,并查找问题、错误,提出改进建议。

SkySpark软件可编辑,允许BA专家建立规则,根据专家的专业知识和对智能化系统的了解,从众多的运行数据中获取所需的信息。SkySpark软件也有内置的分析功能库,可帮助用户查找故障。

1.4 美国Iconics公司软件

目前Iconics公司并没有推出一套成熟的BA云平台。但从Iconics官网的某项目案例看,采用企业级数据库Hyper Historian可进行数百万级的数据存储,通过GENESIS64应用服务器实现应用层的业务设计,并对实时与报警数据进行快速处理,最终实现在海量Web和移动客户端进行展现和交互。

2 云平台与BA系统

2.1 云平台与BA系统互动

BA云平台与BA系统互动示意如图2所示。

(1) 数据收集。云平台实时收集接入云端的BA系统数据,数据包括以下几类:

① 建筑信息,包括建筑地理位置、建造日期、建筑面积、所在行业、建筑用途、空调形式、主要机电设备信息等。

② BA系统的一般信息,包括品牌、软件平台、系统规模等。

③ BA系统的具体信息,包括各类点的值、点的状态、系统硬件及通信信息、系统事件和报警信息、点的历史数据及各类能耗数据。

④ 能耗数据,包括水、电、煤气/天然气、油等能耗数据,来源于现场智能表具或账单。

(2) 数据分析。收集到的数据因各个BA系统不同而呈多样化,必须经过分类整理。整理后的数据采用数据分析法进行分析。

① 收集数据后,应用数据分析BA软件平台的性能,如稳健型、精确度、出错率等,以图表、矩阵图、树状图及各类报告的形式输出。

② 分析BA硬件状况,包括服务器、DDC控制器的硬件运行状态、通信状态及各类前端设备的硬件诊断。当前端设备呈现的数据与周边环境的数据不相符合时,可以判定前端设备故障;当BA软件与某DDC之间发生通信故障时,DDC回复相关数据,分析可能是DDC后备电池故障或DDC固件与上位机不匹配。

当空调机组的冷水阀和热水阀同时打开,而空调机组不处于制冷除湿工况时,水阀可能处于故障状态,也可能是反馈信号不真实地反映阀门开启状态。

③ 通过各个BA点值判断BA控制程序状况。当室内温度点与温度设定值或空调送风温度偏差持续加大时,控制逻辑缺乏闭环控制,也可能是温度传感器失真或安装位置不正确。

④ 通过对能耗数据、建筑信息、BA信息的分析,判断机电设备及BA系统运行状况。根据空调负荷、供回水温度值和能耗数据,分析现有冷机群控方案是否最佳,是否需要优化。将能耗数据与能耗基准线进行比较,如发现某时间段偏离较大,则分析该时间段内设备用能情况。

(3) 应用判断。BA云平台中有诊断数据库,可应用的诊断原则包括控制原则、算法和专家经验,其中专家经验应根据项目情况个性化定制。

BA云平台通过对数据进行分析,判断最可能发生异常情况的原因。通过应用诊断原则,查找BA系统的操作不足、设备故障和节能机会等。如制冷工况下某变风量空调系统,多个房间温度实测值一直高于温度设定值,VAV风阀开度一直处于最大值,变风量空调机组送风管静压值符合静压设定值,此时应用诊断原则,建议重新调整静压设定值。

(4) 纠正和建议。根据诊断结果,云平台通过抓取系统数据、界面等方式,通知用户BA系统问题所在。同时云平台利用大数据的优势,给出预测性的建议,如对应特殊季节的控制策略、设备预期维保建议、可尝试的节能措施等。

云平台与BAS互动步骤如图3所示。

图3 云平台与BAS互动步骤

各步骤构成了一个PDCA(Plan,Do,Check,Action)的循环,通过不断的检测、优化,保证BA系统在运行中保持良好的状态,达到建筑高效节能的目的。

2.2 云平台给BA系统带来的益处

云平台的发展给建筑物的管理带来了新的节能方式,从云平台可以得出判断BA系统的运行状况,同时根据同类建筑的数据,给BA系统的设备控制提供优化建议和相应的节能措施建议等。

(1) 云存储。云平台可将BA系统数据云端存储,提供可靠的数据备份;对于某些小型系统,可在本地不设置BA服务器软件,云平台直接管理DDC。

(2) 快速低成本的持续改进。通过云平台的数据分析,自动分析系统数据,做出优化决策。

(3) 资产管理。云平台采集到建筑内的机电设备和BA系统的运行数据、能耗数据,可以给出机电设备和BA系统的生命周期管理,如更换某性能下降的机电设备,提出检修建议。

(4) 众包。云平台的出现给建筑管理带来变革,如维保服务可以通过众包方式提供,相似设备的控制逻辑可以分享给类似应用,如建筑的节能验证服务。

(5) 全面报告。云平台定期收集各BA数据,整理分析判断后将相应报告发给本地管理者及高层管理者。对于集团用户,可将所有建筑运行深入分析,形成报告。

(6) 综合管理。通过云平台收集到的各建筑物内设备的运行情况,设备运行管理人员可以从顶层进行综合分析,监视建筑物内各机电设备的即时运行状态,并对各机电设备进行合理分配。

特别对于某些集团用户,通过云平台汇总各地建筑信息,分析各建筑运行数据、能耗数据,可对各站点的运行管理、节能管理等提供综合管理和绩效评定的基础。位于偏远地区或小型BA系统,也可纳入集中化持续的管理。

3 实际案例

Attune咨询服务典型构架如图4所示。

图4 Attune咨询服务典型构架

某建筑项目建筑面积约为465 m2,采用Attune咨询服务方案。对项目进行需求分析,包括利益分析、ROI投资回报分析、IT连接的认可,再起草计划书,通过与业主确认监控点位、服务需求、报告模式,制定运营优化级别的服务方案。

该建筑项目使用的EBI系统已投入多年,此次除了增加必须的现场表具外,还升级了原有EBI版本。云平台通过网络集成EBI数据,进行数据分析后,出具报告。

客户通过登录云平台查询其权限下建筑信息,在建筑能耗页面显示了能耗的所有信息。

(1) 楼宇信息(含建筑照片、建筑名、地址、邮编)。

(2) 楼宇档案(含建筑名、建筑面积、类型、不同时段能耗费率、上班时间、下班时间等)。

(3) 仪表盘(含实时的能耗数据,以及与昨日能耗的环比变化率)。

(4) 总成本(每平方米能耗费,以及与之前时间段的能耗比)。

(5) 趋势(可选择日、周、月、年曲线)。

(6) 天气情况(含温/湿度、风向等)。

(7) CO2排放足迹(含本时段的目标值和偏差值)。

(8) 能源使用指数。

能耗仪表盘展示水电燃气等能耗数据,提供分部门或楼层的能耗消费情况、能耗基准数据比较及运营方案分析等。在客户没有或很少能源专家的情况下,提供易于执行、易于使用和基本分析的工具。

大厅展示牌将设备显示的数据展示给客户,并且教客户更有效地使用可持续能源,如能耗统计、与前期数据比较、碳排放数据、太阳能数据。

某项目大厅仪表盘界面如图5所示。

图5 某项目大厅仪表盘界面

运营提升级别的能源方案每月对BAS进行能源分析,并提供改进建议,运营方案主动、定期进行BAS分析,远程巡查控制器时间、趋势、设置,改进BAS运行。

运营优化级别的能源方案通过能源评估、问题鉴定、设备升级以及实时监控、测量、检验,保证设备优化运行。运营优化级别的运营方案致力于减少过多的成本和不必要的能耗,帮助客户安排设备使用寿命的预算。

运营优化级别可分析判断出运营或BAS系统的问题,找出节能机会。运营方面的问题包括运营日程的次序变化、日程安排变化及夜间模式设定点的变化、手动重置;BAS系统问题可能包括同时制冷与制热(无除湿情况下)、低效的控制策略、设备故障、传感器失灵等。

该项目通过认知-提升-优化三级别的Attune咨询服务,降低能耗与运营成本,减少紧急维修。基于大数据的预测运营预算,提高成本效率;通过预先动作,减少设备故障,降低停工引起的风险,增加客户满意度;提高BAS改进的可靠性。大数据分析给出更符合客户需求的报告,帮助工程师发现问题;利用专家库,实现快速响应,主动服务。

4 各云平台分析比较

目前,各类BA云平台在技术上还有以下不足。

(1) 霍尼韦尔Attune只支持EBI平台,且所有的日常报告都是手动生成的。

(2) 施耐德电气Building Analytics宣称可兼容所有厂家的BA系统,但目前该产品不在国内销售实施。

(3) 西门子Infocenter解决方案通过Infocenter套件交付,是标准的平台,包括核心信息管理功能和报告,诊断功能很弱,也不支持在线数据显示。

(4) JCI的Panoptix有多个APP,但其诊断能力不清晰,市场应用很少。西门子Infocenter和JCI的Panoptix甚至也不能算是云平台。

(5) SkySpark软件允许客户建立规则,但本身不提供诊断库,也无法判断BA系统硬件级故障或BA系统软件故障等。

(6) Iconics公司的产品还没有单独的BA云平台产品,从官网介绍的案例看,仅为某个项目定制,即使可复制到其他项目,更像是针对客户的私有云。

从上述平台分析来看,以BA起家的厂家推出的BA平台更注重BA系统、节能的分析,在数据处理上相对较弱;而软件厂家的平台更开放,但对于BA系统的运行稍欠缺,也无法实现对BA系统软件或控制器等硬件级别的错误检测及诊断。

在近十年内信息技术、智能设备技术发展,市场上对智能建筑云平台有一定的需求,但实际上BA云平台在我国的实施应用并不多,施耐德电气Building Analytics目前没有在我国市场推出。

5 结 语

现在的智能化系统大多支持Web Service和XML协议,智能建筑时刻产生大量的数据,需管理这些数据,并从海量的数据中发掘价值。BA云平台的应用,使人们开始重视智能建筑的大数据价值,分析现行智能建筑的运行规律和特点,以此总结更多的优化控制策略、节能措施,并且通过优化策略实施后进行数据验证。

目前,BA云平台在现有系统的兼容性、硬件级检测、诊断库丰富度等多方面都有制约。要打破这些瓶颈,要把信息技术的优势与BA、节能专家知识库结合起来,用信息技术推动智能建筑技术的发展。只有涵盖了各个BA系统的大数据,并且在云端共享,对于用户管理、操作、维护以及工程实施者才有意义。

[1] 宋炜炜.基于时空信息云平台的空间大数据管理和高性能计算研究[D].昆明:昆明理工大学,2015.

[2] 徐永.基于XEN的弹性云平台的研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.

[3] 高聚银.基于云平台的智能家居系统设计与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.

Status Analysis of BA Cloud Platform

JIN Caihong1, YANG Yanqin2, LIU Changbo3

[1.Tyco(Beijing) Installation Engineering Co., Ltd., Shanghai 200233, China;2.Shanghai Branch of Honeywell(Tianjin) Co., Ltd., Shanghai 200051, China;3.Gaoshen Engineering Consultants(Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200050, China]

With the continuous developments of Cloud computing,big data,mobile Internet technology,Internet of things ,weak current system also develops.This paper listed the BA cloud platforms of different manufactures. The interactions cloud platform and BA system were introduced.Combining by an actural project,Attune advisory services programme was analyzed,which can reduce 20% public utility charges and operating costs.Finally,the advantages and disadvantages of BA cloud platforms on the market were elaborated,and the future’s development was looked forward.

big data; intelligent building; BA cloud platform; Attune advisory services programme

金彩虹(1980—),女,工程师,从事楼宇自控、节能、安防方面的工作。

杨艳琴(1966—),女,工程师,从事楼宇自控方面的工作。

柳长波(1978—),男,工程师,从事建筑机电、项目管理等工作。

TU 855

B

1674-8417(2016)08-0053-06

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.013

2016-06-08