原創(chuàng) 于震 高性能建筑

0引言

中國是世界最大的建筑市場，逐年增加的竣工面積使得我國建筑面積的存量不斷增加，根據(jù)清華大學(xué)建筑節(jié)能中心2018年發(fā)布的研究報告《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告（2018）》顯示，我國公共建筑面積已經(jīng)突破100億㎡[1]。根據(jù)中國建筑節(jié)能協(xié)會發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告?(2016)》，中國建筑能源消耗總量已經(jīng)超過8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國能源消耗總量的20%左右[1-3]。公共建筑的能源消耗強(qiáng)度明顯高于居住建筑，是我國建筑節(jié)能工作的重點(diǎn)之一。

我國建筑設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況不容樂觀。根據(jù)相關(guān)調(diào)研，目前國內(nèi)相當(dāng)一部分樓宇自控系統(tǒng)的自動控制實(shí)現(xiàn)程度較低[4-5],該調(diào)研問卷反應(yīng)出了我們目前建筑智能化系統(tǒng)“重硬件、輕軟件，輕運(yùn)行維護(hù)”的現(xiàn)狀。中國建筑科學(xué)研究院2018-2020年對智能建筑行業(yè)進(jìn)行的多次調(diào)研結(jié)果也顯示，由于各種原因，大量的智能化項(xiàng)目不能完全處于正常運(yùn)行 狀態(tài)。

現(xiàn)場調(diào)研顯示，雖然大多數(shù)建筑部署了智能樓宇控制系統(tǒng)，但運(yùn)維運(yùn)行人員忙于各種日常維修和服務(wù)，多數(shù)時間停留在現(xiàn)場工作，難以安排時間定期長時間地在監(jiān)控機(jī)房電腦前查看設(shè)備設(shè)施運(yùn)維數(shù)據(jù)，受限于運(yùn)維人員知識背景和水平，通過分析運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)問題進(jìn)而研究改善措施難以實(shí)現(xiàn)。在電腦使用時間難以保障的同時，手機(jī)已經(jīng)成為接受信息和交換信息的主要媒介。根據(jù)Counter point在2017年的統(tǒng)計，近50%的人每天使用手機(jī)的時間超過5小時，在各種碎片時間看手機(jī)的人更比比皆是。利用手機(jī)終端實(shí)現(xiàn)對建筑設(shè)備設(shè)施的管理，并且由系統(tǒng)進(jìn)行自動分析，將結(jié)果提示給手機(jī)使用者，是一個可行的解決方案。

現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施管理平臺大多依賴樓宇自動化系統(tǒng)獲取設(shè)備的各類數(shù)據(jù)，但無法獲得并分析運(yùn)維人員的工作行為數(shù)據(jù)。巡檢、報修和維修數(shù)據(jù)對于優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行保養(yǎng)，預(yù)防事故和風(fēng)險的發(fā)生，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛在問題，改善人員工作效率意義重大。使用移動終端作為設(shè)備設(shè)施管理的主要工作界面，在方便現(xiàn)場工作的同時，還能夠獲得相關(guān)人員數(shù)據(jù)，結(jié)合傳感器和軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，將進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)維度，提升設(shè)備設(shè)施運(yùn)維水平。

基于移動管理終端的建筑設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)架構(gòu)? ? ?

移動端運(yùn)維APP支持Android和IOS操作系統(tǒng)，由于大多數(shù)建筑冷機(jī)等設(shè)備位于地下室，現(xiàn)場很難具有Wi-Fi接入，因此本系統(tǒng)主要通過手機(jī)無線通訊網(wǎng)絡(luò)與基于微服務(wù)架構(gòu)的云服務(wù)器通訊，由云服務(wù)器中轉(zhuǎn)，與位于本地的樓宇綜合集成平臺交換數(shù)據(jù)。云服務(wù)器的應(yīng)用程序采用基于微服務(wù)的系統(tǒng)架構(gòu)，通過集中調(diào)度和互相調(diào)用進(jìn)行工作，所有數(shù)據(jù)交換均通過HTTP請求完成。本地的樓宇綜合集成平臺采用BS架構(gòu)，與樓宇自控平臺和本地設(shè)備通過OPC通訊接口或BACNet等現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，構(gòu)成手機(jī)端、云端和本地的數(shù)據(jù)通訊鏈路的最后一環(huán)。

移動終端設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)功能分析

2.1? 移動端設(shè)備設(shè)施管理APP

移動端設(shè)備設(shè)施管理APP將取代傳統(tǒng)的PC端建筑管理軟件，成為用戶的主界面。由于移動端具有隨時隨地可使用的特征，極大地簡化了智能建筑管理軟件的使用，能夠有效提高使用頻次，促進(jìn)設(shè)備設(shè)施管理水平的改善。考慮到移動端屏幕較小，使用環(huán)境比較復(fù)雜的特征，移動端實(shí)現(xiàn)的功能需要進(jìn)行特別的規(guī)劃，不能直接照搬在PC端軟件設(shè)計的思路。

該管理APP針對不同使用對象設(shè)計了不同的使用功能。建筑管理人員主要在手機(jī)上完成總體情況瀏覽、維修服務(wù)和巡檢任務(wù)執(zhí)行工作進(jìn)度檢查、報警信息的處理進(jìn)度檢查、以及未良好執(zhí)行的任務(wù)分派和催促等。運(yùn)行人員是移動端設(shè)備設(shè)施管理APP的主要使用者，使用頻次較高的功能為：總體情況瀏覽、維修任務(wù)承接、報警信息跟進(jìn)處理、巡檢任務(wù)完成、主要技術(shù)資料查詢等功能。

2.2??微信服務(wù)公眾號

為建筑使用者提供服務(wù)是智能建筑管理系統(tǒng)的重要任務(wù)。在傳統(tǒng)的智能建筑系統(tǒng)中，只有系統(tǒng)與設(shè)備的連接和交互，不能實(shí)現(xiàn)與使用者的信息交換。微信作為手機(jī)端使用最頻繁的APP，采用微信公眾號作為與用戶溝通的渠道，在各行各業(yè)被廣泛使用。在建筑設(shè)備設(shè)施管理的微信端，主要提供信息總覽、維修服務(wù)、生活服務(wù)、環(huán)境評價和本地設(shè)備操控等功能。用戶首先關(guān)注公眾號，然后通過掃描二維碼的方式獲取位置信息，從而得到所關(guān)心的本地溫度、濕度和PM2.5等環(huán)境參數(shù)，并反饋對本地環(huán)境的意見和建議，物業(yè)單位根據(jù)用戶反饋的問題進(jìn)行整改或調(diào)節(jié)；用戶還通過提交本地設(shè)備的維修服務(wù)信息，發(fā)送物業(yè)處理；此外，物業(yè)可通過公眾號提供團(tuán)購、節(jié)日活動等服務(wù)信息，進(jìn)一步加強(qiáng)物業(yè)和用戶的溝通和交流。授權(quán)用戶還可通過微信端，直接對建筑設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)、照明和遮陽等設(shè)備的手機(jī)控制。

應(yīng)用案例分析

以往的樓宇自控系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析多著眼于對傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，本系統(tǒng)通過移動端APP采集運(yùn)維人員行為數(shù)據(jù)，結(jié)合其他類型數(shù)據(jù)開展深入分析，可以得到很多有意義的信息。以下以移動端管理平臺在某項(xiàng)目的應(yīng)用數(shù)據(jù)分析舉例，介紹運(yùn)維數(shù)據(jù)的價值。截取該項(xiàng)目部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，總巡檢數(shù)據(jù)條數(shù)為6010條，報警數(shù)據(jù)5740條，統(tǒng)計小時數(shù)為1350小時，使用者為8人。移動端在本項(xiàng)目中完成的一個重要任務(wù)是設(shè)備的掃碼巡檢，圖4給出了逐日的巡檢數(shù)據(jù)，從趨勢線可以看到隨著移動端APP使用越來熟練，巡檢數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)穩(wěn)定的上升趨勢，運(yùn)行人員越來越傾向于使用移動端APP完成巡檢工作。

圖5為巡檢時刻的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，即記錄不同時刻發(fā)生的巡檢行為數(shù)量。從圖中可以看到，絕大多數(shù)巡檢發(fā)生在9時-18時之間。由于該項(xiàng)目為24小時保障運(yùn)行，實(shí)際的管理規(guī)定是每6小時左右進(jìn)行一次巡檢，而實(shí)際的巡檢時員工夜間開展巡檢的行為與管理要求有一定差距，可能造成系統(tǒng)運(yùn)維的風(fēng)險。

圖6對于漏檢次數(shù)和數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計，從圖中可看到部分子系統(tǒng)的漏檢數(shù)量明顯高于其他子系統(tǒng)，需與工作人員深入討論，加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備和系統(tǒng)的巡檢工作，了解內(nèi)在原因。

圖7為8個巡檢工作小組工作質(zhì)量的統(tǒng)計分析，對不同巡檢小組的漏檢數(shù)量，漏檢比例進(jìn)行排序，通過將結(jié)果展示給工作人員，或通過與績效掛鉤等方式，使用數(shù)據(jù)激勵相關(guān)工作團(tuán)隊(duì)，改善工作質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

圖8對各臺空調(diào)設(shè)備巡檢時記錄的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以看到盡管要求的室內(nèi)溫度范圍（24±1℃）相同，不同空調(diào)設(shè)備的回風(fēng)溫度存在較大的差異，有些空間的室內(nèi)溫度超出了規(guī)定的范圍，存在環(huán)境溫度超標(biāo)的問題；有些空間的室內(nèi)溫度低于下限值，具有節(jié)能的空間。

綜上所述，通過分析手機(jī)端獲取的示范項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對人員工作和設(shè)備工況的深入挖掘，逐步實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理；對巡檢異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可甄別出主要設(shè)備問題，從而對關(guān)鍵高風(fēng)險設(shè)備進(jìn)行問題排查，防患于未然；如進(jìn)一步引入自動計量的報警數(shù)據(jù)、能耗計量數(shù)據(jù)、設(shè)備計量數(shù)據(jù)，可產(chǎn)生更大的數(shù)據(jù)價值。

討論

通過對建筑運(yùn)行數(shù)據(jù)的深入分析和挖掘，可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行模式、設(shè)定值、傳感器精度、控制策略、人員運(yùn)維質(zhì)量、常發(fā)故障設(shè)備等影響設(shè)備運(yùn)行效率和建筑節(jié)能水平的因素進(jìn)行合理優(yōu)化。在一些工程實(shí)踐中，通過引入高質(zhì)量的咨詢團(tuán)隊(duì)，可在系統(tǒng)不進(jìn)行實(shí)質(zhì)性整改的前提下，大幅降低項(xiàng)目運(yùn)維成本，顯著提升項(xiàng)目運(yùn)行效果。然而，在過去二十年的工程實(shí)踐中，這一模式?jīng)]能得到廣泛的推廣。缺乏高素質(zhì)的運(yùn)行分析人員，常規(guī)工作繁忙使得深入的數(shù)據(jù)分析難以實(shí)現(xiàn)。智能建筑系統(tǒng)應(yīng)該能夠在人員不介入的前提下，開展分析工作，并通過友好、及時的工作界面，將分析結(jié)果和直接的合理化建議發(fā)送給運(yùn)維人員，才有望解決這一困局。從上述數(shù)據(jù)分析可以看到，通過對人員行為維度的信息分析，有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的精細(xì)化運(yùn)維管理，進(jìn)一步的，在使用者授權(quán)同意的前提下，如果將人員行為信息和人員定位技術(shù)分析進(jìn)一步結(jié)合，有助于管理人員了解運(yùn)維人員的位置和行為，可實(shí)現(xiàn)結(jié)合運(yùn)行維修人員的工作量和具體位置實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工作調(diào)度，輔助發(fā)現(xiàn)運(yùn)維工作的漏洞，優(yōu)化運(yùn)維流程和組織管理制度。多種多樣的數(shù)據(jù)源通過移動終端進(jìn)行現(xiàn)場使用，結(jié)合移動終端使用者的行為數(shù)據(jù)，將為建筑設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)提供更綜合的解決方案，創(chuàng)造多種新型工作場景。

參考文獻(xiàn)

1、于震,劉學(xué)良,李懷.?基于移動端的建筑設(shè)備設(shè)施管理系統(tǒng)及其運(yùn)維數(shù)據(jù)分析[J].?智能建筑,2018,(09):69-74.

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