绿色建筑大数据与智慧运维

文｜张桂青 刘晓倩

图1 物联网智慧建筑架构图

概述

我国绿色建筑自提出以来已实现从无到有、从少到多、从单体走向区域的规模化发展，成为当今建筑业发展的重要趋势。十几年来，国家在推广绿色建筑方面采取了一系列措施，《住房城乡建设事业“十三五”规划纲要》提出到2020年城镇新建建筑中绿色建筑推广比例超过50%的目标，还部署了进一步推进绿色建筑发展的重点任务和重大举措。2019年1月山东省政府以政府令的形式发布了《山东省绿色建筑促进办法》，明确规定政府投资或者以政府投资为主的公共建筑以及其他大型公共建筑应当按照二星级以上绿色建筑标准进行建设。在绿色建筑评价标准方面，先后发布《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006 和修订版《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014。在运维方面住房和城乡建设部发布了《绿色建筑运行维护技术规范》JGJ-T 391-2016，河北省《绿色建筑运行维护技术规程》DB13（J）/T216-2016 等。这些措施和标准的实施对推进绿色建筑发展起到了重要作用，但绿色建筑发展的现状与我们的目标还有差距。首先，截至目前全国获得绿色建筑标识的建筑中，设计标识超过90%，运行标识不足10%。换句话说，绝大多数获得绿色建筑的设计标识的建筑没有按照绿色建筑设计内容进行建设和运维。其次，建设行业普遍存在重建设轻运维的现象，建筑物的建设周期1-3年，但使用年限50年甚至上百年，如何在建筑的全寿命期始终满足“四节一环保”的绿色建筑理念是一个重大课题。随着物联网、大数据、人工智能技术的发展，绿色建筑的智慧运维时代已经到来，2017年阿里巴巴发布的《智慧建筑白皮书》，给出了智慧建筑的典型特征，其本质就是基于大数据和人工智能的以人为本的建筑。智慧运维是绿色建筑的智力保障，建筑中的设备系统满足不同负荷工况和用户使用的需求、确保建筑室内环境舒适安全。

物联网与建筑大数据

大数据的获取

智慧运维的本质是基于建筑大数据的分析与应用，在新一代高新技术的发展中，物联网技术是智慧运维的核心部分，是数据获取的基础，是建筑运维信息化、智能化的重要基础和前提。物联网实现建筑中设备的互联互通，各类传感器采集建筑各系统的运行数据，根据使用者的需求，服务因人而异，自由增减运维的功能和服务，实现建筑“看、控、管、运”一体化。智慧建筑通过物联网技术实现底层设备的数据的全面感知、网络的泛在连接和数据的存储共享，智能物联网智慧建筑架构如图1所示。

物联网智慧建筑的架构自下而上分为终端设备层、边缘计算层、网络层、云服务层、智能应用层五部分。终端设备层是架构的底基，由无线传感网络、回路控制器、通用DDC、数据集中器、电气参数检测模块、第三方数据接口组成，能够获取建筑中各类数据，实现全面感知。获取的数据通过通信网络上传存储在本地的边缘计算服务器中，采用边缘计算处理建筑中的海量数据，缓解了云中心管理平台的敏捷、实时、安全和隐私等方面的问题，使大量的设备能够高效协同工作。获取的数据也可以存放到云平台进行智能分析和应用，基于物联网、大数据、人工智能等技术实现数据的整合、分析评判，从而实现能效管理、智慧运维、节能优化、远程监控等智能应用。

建筑大数据的智能分析

未来的智慧建筑应具有自学习、会思考，以人为本等特点，可以与人自然地沟通和交互，具有对各种场景的自适应能力，能够实现建筑全生命周期的智慧运维。随着人工智能、大数据技术不断进步，深度学习算法体系和通用算法包的逐步成熟，“智慧建筑”的发展迎来了绝佳机遇，在建筑能耗诊断与预测、用户行为分析、设备故障诊断方面有着广泛应用。

基于大数据的智慧运维

大数据智慧运维平台

建筑设备设施在投入使用之后，能耗费用占总成本的32.3%，维护保养费用约占总成本的31.8%。因此，实现设备全生命周期的智慧运维，促进节能减排，是建筑行业发展的未来趋势。为了方便管理人员操作，实现智慧运维，需要搭建基于大数据的监测与运维一体化的智慧运维平台，从而达到节能环保、提高管理效率和设备寿命的效果。智慧运维平台能够实现的功能主要包括：环境监测、设备管理、故障报警、能耗预测、远程运维等。平台Web 操作主界面如图2所示。

BIM+大数据的智慧运维

图2 智慧运维平台Web 操作界面

BIM 技术自提出以来已经在全球范围内得到业界的广泛认可，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终集成整合于一个三维模型信息数据库中，物业管理人员可以基于BIM 进行协同工作，简单操控三维可视化界面就可实现运维管理，无需内部培养和外部招聘人员，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现绿色可持续发展。

总结与展望

绿色建筑的可持续发展离不开智慧运维，智慧运维是绿色建筑全生命期节能环保的智慧保障，其“智慧”体现在人工智能理论对大数据的处理。智慧运维改变了传统建筑运维人才瓶颈、运维管理存在安全隐患、突发事件应变能力差、总部管控压力大等问题。运维平台可视化手段逐渐都变成BIM+GIS+大数据的智慧平台。随着泛在电力物联网概念的提出，远程运维可以很好满足电力负荷需求侧响应要求。相信随着人工智能大数据处理应用普及，绿色建筑会不断进化，更加以人为本。