云技术+BIM技术，突破传统建筑的能源管理平台
2017-06-12
随着信息技术和自控技术的发展，建筑领域对能源管理平台的需求也不断提高。通过应用云技术和BIM技术，传统能源管理平台在三维可视化及数据储存和数据挖掘方面有了很大提高。结合云技术、BIM技术及能源管理平台的特点，搭建了基于云架构的BIM三维能源管理平台，并在实际项目中得到应用。该架构可以为能源管理平台的后续发展提供参考。
云技术 BIM技术 能源管理平台 架构
通过前期对大量实际项目调研发现，目前能源管理平台出现的问题主要集中在如下几个方面：
1）平台的交互界面较差，物业人员的使用难度较高；
2）很多平台仅仅对数据进行了采集和存储，缺少对存储数据的挖掘；
3）平台的设计与物业的需求存在偏差，不能完全满足客户需求。随着云技术、BIM技术以及自控技术的发展，能源管理平台所暴露的以上问题，可以通过与上述技术结合进行一定程度解决。为此，本文介绍了云技术和BIM技术在能源管理平台中的应用，以期对能源管理平台的发展提供参考。
云技术的发展
云计算（CloudComputing）是一种基于互联网的新型计算模式，借助这种模式，计算机或者其它设备可以根据需求共享信息或者软硬件资源。简单来说，云计算借助网络平台将大型程序拆解成无数多的子程序，再通过庞大的多部服务器组建搜素系统，将各子程序分析结果反馈给用户。通过无数子程序以及服务器，可以在很短时间内处理庞大的计算信息，拥有类似超级电脑一样的网络计算能力。
在建筑物中，每个设备、物体可采集的信息量巨大。随着技术的进步，适应管理的需求，建筑物中可能被传感器、数据采集装置所包围，数据量会进一步加大。这些数据量仅是单纯的数据，还不能成为信息、智能甚至管理价值、商业价值，还需要进一步被加工处理。如此大的数据量，普通的计算方式根本无法满足需求。
通过云计算技术，可以将感知后的信息放在云端服务器上进行处理，管理人员随时随地可以使用任何网络设备及多种方式，例如浏览器、桌面应用程序或者是移动应用程序来进行访问云的服务，大大提升数据处理的速度。
BIM技术的发展
BIM技术在我国尚处于刚刚起步和发展的阶段，现阶段，整个建筑业对其的接受程度仍然较低，BIM技术仍然具有很大的发展潜力。
BIM技术在我国暖通空调专业的以往应用多处于建筑的设计阶段以及施工阶段，往往容易被作为一种建模工具，其作用通常被限制在可视化设计、碰撞监测、提高工程图纸输出效率等方面，较少有利用到模型数据进行深入分析。
BIM本身具备了对建筑全生命周期内的数据延续能力，BIM的发展方向应该基于其对建筑全生命周期的模拟分析能力展开。为此如何将BIM的应用扩展到建筑的整个生命周期内，不单单是在设计及施工阶段，成为限制BIM在中国可持续发展的一大因素。
BIM技术在运维阶段的延展，即是BIM技术的使命也是运维阶段的需求，两者以能源管理平台为媒介进行有机结合，是粗放运维阶段的一大进步。
云技术和BIM技术的架构
能源管理平台的核心在于对数据收集和数据处理，运维相关数据越多，采集数据越全越细，通过数据挖掘得出的节能策略越准确。数据量足够大的情况下，可以进行建筑自身比较、同类型建筑比较、不同类型建筑同一气候分区比较等等。采用云技术，进行大数据挖掘成为在建筑领域进行节能的重要手段。
实际能耗是建筑运维阶段关注点，运维阶段的粗放式管理是目前建筑能耗居高不下的重要原因，探索运维阶段的节能是我们目前需要重点关注的内容，如何把现阶段大家关注的精细化设计和施工，转移到精细化运维中来成为一个重要课题。为此我们利用BIM技术全生命周期的理念，把精细化的理念运用在实际项目的运维过程中。
结合云技术与BIM技术，在运维阶段进行能源管理平台的重新设计，吸取云技术中的数据存储、数据挖掘优势，同时吸取BIM全生命周期的数据连续性的特点，把他们应用到能源管理平台中。云技术、BIM技术与能源管理平台的结合架构如图1所示。
基于云架构的BIM能源管理平台，数据采集硬件设备，可以完成从数据采集、数据传输到对用电系统的能耗分析及节能潜力评估以及后续运行策略优化等一整套建筑能源管理方案。数据的基本传输路径如图2所示。
云技术、BIM技术与能源管理平台的结合其中的一大难点在于如何使BIM技术与传统能源管理平台无缝结合，即如何使硬件采集的数据能够与三维模型进行结合，同时如何使BIM所携带的数据能全部传递到平台中。通过第三方软件使两者进行结合是相对比较简单的方式，在结合过程中某些功能模块需要调整的地方需要对第三方软件进行二次开发。软件结构如图3所示。
工程应用
1、办公空间基本概况
采用平台的建筑为北京地区某办公空间（如图4粗实线标出部分所示），空调系统形式为VRV-新风-吊扇空调系统形式，建筑面积约300㎡。办公空间的用电设备主要包括：VRV空调（室外机1台、室内机6台）、新风换气机（2台）、吊扇（12个）、照明。
2、软件的基本介绍
通过该平台，在宏观上可以得到整个建筑的用能情况，本月与上月能耗对比情况以及该类型建筑与建筑所在地区平均值的对比；微观上可以具体到各个耗能系统的用能情况：VRV的耗电量、新风系统的耗电量、吊扇及照明系统耗电量等，并且能耗数据与三维模型一一对应，清晰、直观展示建筑所有用能设备的能耗情况。
通过该平台，可以进行室内舒适度指标的监测和显示，并通过室内运行参数进行系统的节能运行。通过三维模型可以精确显示各个房间室内环境参数，通过房间的运行参数，就可以知道建筑内各个房间的舒适度情况，明确建筑的节能空间。
通过该平台能耗大数据，进行数据建模及数据分析，从数据中挖掘节能控制策略，随着数据不断积累，节能控制算法不断进行自学习修正，策略不断优化，最终使平台达到自适应管理阶段。
BIM能耗平台的情况如上所述，综合看来本开发平台注重建筑物内空调系统及其设备的相关信息及其可视化，通过平台的数据收集、统计、分析和导出，可以对空调系统进行控制和节能分析，保证了空调系统运行的稳定性、安全性和节能性。而平台提供的独特管理和漫游功能，更是对空调系统的管理、调试和运行工作提供了巨大的便利性。
结论：
该项目基于云技术、BIM技术进行研发的平台，充分结合“互联网+”和“大数据”的特点，方便对建筑物及其空调系统进行数据收集、统计、分析和反馈，可以实时了解建筑物动态，同时结合了搭载空调能耗分析模型的控制系统，可以对建筑物及其空调系统进行能耗诊断。
通过能源管理平台的应用和推广，可以较大降低办公建筑空调系统能耗，节省空调系统运行费用，方便建筑物的空调系统进行全生命周期的系统调试和诊断，其可视化的特点更是迎合了现代人的需求，保证了建筑物空调系统安全、稳定、高效的运行，为社会的节能减排工作创造了巨大的效益。同时，基于BIM的能源管理平台可以进行订制式二次开发，充分结合既有建筑物其他空调形式进行系统改造，让该平台可以适用于任何系统，具有广阔的发展前景。
