人工智能将为设施经理带来益处的四种方式
设施领域影响者、Service Evolution播客主持人Shawn Black在视频中探讨了人工智能将优化设施管理服务、惠及设施经理的四类方式。当前智慧建筑已采集暖通空调设备、照明控制、卫浴设施等的设施数据,人工智能应用包含预测性维护、能源管理自动化、空间利用率优化、建筑使用者个性化服务四类方向。
设施领域影响者、Service Evolution播客主持人Shawn Black在视频中探讨了人工智能将优化设施管理服务、惠及设施经理的四类方式。当前智慧建筑已采集暖通空调设备、照明控制、卫浴设施等的设施数据,人工智能应用包含预测性维护、能源管理自动化、空间利用率优化、建筑使用者个性化服务四类方向。
Brick Schema官方发布v1.4.0版本,同步公布该版本及此前版本弃用实体的替换映射规则。该版本中REC ICT类正逐步弃用并替换为对应Brick类,Brick位置类正逐步弃用并替换为RealEstateCore对应类。其余变更包括水系统测点命名调整、暖通相关类重命名及部分定义不清类的替换或移除。
Brick Schema 发布 v1.4.0-rc1 候选版本,相较 v1.3.0 新增大量暖通、电气设备与传感器类并调整 SHACL 形状。新增类涵盖 VRF 系统、热泵、风机、风阀、阀门、水泵、储罐、EV 充电设施、ICT 设备,以及绝对湿度、空气压力、区域 CO2、电能与热能用量等传感器;同时删除一批给出替代项的旧类,并将 QUDT 依赖升级至 v2.1.32。
buildingSMART IFC 4.x标准模型#755变更内容为移除XML文件中的非ASCII字符。对应差异片段覆盖该XML文件第75883至75889行范围。
设施经理需关注当前智慧建筑领域四大热门趋势,分别为实时监测、基于占用率的控制、网络安全与数字孪生。基于占用率的控制可在空间无人时将暖通设定值回退2-3度及以上,无重大设备升级时节能率最高可达30%。IBM报告显示2021年1-9月设施运营技术网络攻击数量增幅达2204%,医疗设施为勒索攻击高发领域。
论文称,Data Clearing House(DCH)语义建筑平台已接入作者所属机构及外部合作伙伴的多栋建筑,可托管传感器数据、建筑模型与分析应用并支持能源分析数据复用。
arXiv收录的建筑语义研究论文提出BIM-to-BRICK方法,可基于图建模自动将BIM模型数据集成至知识图谱,实现BMS、IoT与空间语义数据互操作。该方法在新加坡SDE4建筑开展实验,932个BIM实例与17个受试者的实验数据建立双向关联,共生成458个BRICK对象、1219条关系,耗时17秒。
3D相机与成像技术可生成建筑及其系统的详细虚拟模型,为设施管理带来三方面维护层面的应用效益。该技术可辅助识别现有建筑维护系统的可优化空间,通过采集气流、温度等环境数据实现楼宇运行、安全隐患及能耗的实时监测。该技术还可提前探测建筑潜在维护问题,支撑预测性维护,降低维修成本并减少意外服务中断。
RealEstateCore正式发布4.0本体版本,该版本为涉及定义、工具链、格式等多方面调整的不向后兼容重大重写版本。该版本同时提供SHACL模型与原生DTDL模型,弃用OWL版本,集成Brick Schema的brick:Point与brick:Equipment定义,改用BSD许可证,REC4.0及配套NuGet包的正式构建号均为4.0.0.19。
2016年10月,美国田纳西州莫里区域医疗中心在一间常用于膝髋手术的手术室试点安装Kenall 405nm消毒照明灯具,试点房间细菌水平较安装前降低超80%。该灯具无需人工操作、可连续运行,不增加医护负担或造成手术延误,试点期间该手术室使用频次反而有所提升。该中心后续将该灯具推广至更多手术室,其髋关节置换术后年均感染数不足1例,2019年11月至受访时未出现相关感染病例。
迈阿密机场凯悦嘉轩酒店部署FreshAir Sensor专利烟雾传感器,强化禁烟政策执行,减少客房内违规吸烟行为。该传感器支持7×24小时监控、即时探测与隐蔽告警,可生成带时间戳的吸烟事件报告,作为吸烟费用争议的举证凭证。该方案可帮助酒店避免吸烟相关清洁维修成本与客房营收损失,顺利收取违规吸烟费用。
RealEstateCore本体V4.0.0 Preview 2预览版本已发布,该版本纳入了公开预览期内合并的#145、#147、#155、#159、#167、#176号拉取请求。该版本是首个在近期新增的GitHub Actions CI工作流下发布的版本,若进展顺利将自动生成NuGet包。包含上述变更及其他额外变更的完整发布说明将在REC 4达到GA阶段时发布,该时间目标仍为秋季。
Brick 开发团队正式发布建筑元数据模型 Brick v1.3.0,核心变化是将本体从基于 OWL 转为基于 SHACL,以利用 SHACL 验证能力帮助保持 Brick 模型一致、有效。
RealEstateCore本体发布4.0预览版,现公开征求意见与反馈,通用可用版将于2022年秋季晚些时候推出。该版本同时提供SHACL与DTDL模型,集成Brick Schema的brick:Point、brick:Equipment,替换原有REC专属的Capability与Equipment类型,改用BSD许可证。该版本已废弃REC的OWL版本,预览版现存已知问题将在通用可用版中解决。
Brick Schema官方发布v1.3.0-draft1草案,经开发团队一年多开发,核心将本体从OWL架构切换为SHACL架构以支持模型一致性校验。该版本新增ref:hasExternalReference关系,可关联IFC模型、BACnet网络、时序数据库等外部数字表征,还支持计量表层级、点位当前值建模。
楼宇自控系统是维护与工程管理者应对工作挑战的关键资源,但目前常被忽略,管理者多依赖CMMS数据与技术人员经验。近期在波士顿举办的美国医疗工程学会会议上有发言者指出,医院普遍未掌握楼宇自控系统使用方法,管理者常依赖厂商调取相关数据。楼宇自控系统的数据可帮助管理者提升设施能效、可靠性与安全性,更好应对运营挑战、保障建筑使用者健康。
楼宇自控维护共有五种方法。FacilitiesNet的设施管理更新电子通讯可向同意订阅的用户每日发送包含设施管理领域职位、新闻、趋势及最佳实践的邮件。
数字孪生可打破楼宇设施管理中的数据与系统孤岛,弥补BIM作为设计工具不适配建筑动态运营的不足,提升管理效率并降低成本。其由实体资产、数字资产、二者间实时数据链路三部分构成,可打通CMMS、BAS等系统,支持人工智能调优系统效率。落地可按认知学习、筛选高投资回报率用例、试点快赢项目、沉淀分享四步推进,前期投入可节约长期时间与成本。
数字孪生技术结合宽带与物联网,可帮助建筑领域降低运营成本、减少温室气体排放,提升运营效率与透明度。建筑领域占温室气体总排放量的40%,其中28%来自建筑运营,美国H.R.3684基础设施投资和就业法案为相关落地提供潜在资金渠道。美国拉斯维加斯已联合Cityzenith、Terbine开展数字孪生试点,卡内基梅隆大学也支持了Mill19项目的数字孪生试点。
后新冠疫情时代,智慧卫生间将在机构及商业设施中快速增长,成为智慧建筑体验的重要组成部分。依托物联网、人工智能技术,其可通过传感器实现客流统计、用户反馈收集、渗水预警、耗材及垃圾监测等功能,半英寸见方的渗水传感器日均使用成本低至10美分。相关监测数据可指导优化保洁调度、减少耗材浪费,还可支撑环境、社会及治理目标达成。
楼宇智慧空间可依托云网络、传感器、智能摄像头及应用,解决设施管理员运维、能耗、人员配置等痛点。委托的Forrester咨询总体经济影响研究显示,某全球广告公司部署温湿度传感器与免费制冷经济器后,某校区年能源成本从18.36万美元降至13.4万美元,节能率27%。该方案已在科罗拉多州Eagle公共图书馆、佛罗里达州CAMPUS USA信用合作社落地,分别助其防范洪水、避免最高6万美元硬件损失。
一项以行业本体为基线的案例研究对Brick与Project Haystack进行完整性、表达能力及本体质量比较,并据结果推荐Brick。论文给出的数值为:Brick完整性59%、表达能力100%,Haystack分别为43%和96%;六项理想质量中Brick占五项、Haystack占三项。
机电咨询工程公司McClure Engineering负责人Kyle Knudten撰文认为,未来十年楼宇自控的关键不是新技术革命,而是提升“可访问性”,即传统独立系统之间互联、技术支持人员接入系统、决策者获取楼宇使用与性能数据。
2019—2020年,Synexis DHP技术在危地马拉城拥有65张床位的UNOP儿科肿瘤医院PICU的回顾性分析中被证实可降低医院获得性感染率,相关数据发表于《美国感染控制杂志》。在该院标准清洁消毒流程基础上增设该技术后,与应用前相比,该PICU医院获得性感染发生率下降44.3%,艰难梭菌相关胃肠炎发生率下降76.4%,患者住院期间发生医院获得性感染的几率下降61.4%。
合理应用高级楼宇控制策略与能源管理措施可实现建筑节能,Slipstream已针对该领域知识缺口推出免费培训资源。美国PNNL研究显示相关措施可帮助商业建筑平均节能近30%,该培训由美国国防部ESTCP资助,面向军方及民用楼宇从业者免费开放。
文章系统解析ASHRAE G36《暖通空调系统高性能运行序列》指南的标准化控制序列、节能数据与市场采用情况。最新版于2021年8月发布,覆盖单区与多区VAV再热空气处理机组、末端装置及冷热水站,适用于新建和改造;文中引称完全更换控制系统的早期项目实现50%至60%暖通空调节能、简单回收期6至8年,仅更新软件序列的改造节能10%至25%、回收期2至7年。
智慧建筑本体RealEstateCore正式发布v3.3大功能版本,核心更新覆盖资产、空间、能力建模及单位体系等模块。该版本资产模块基于Brick Schema扩展、联合Willow与微软开发,空间模型对齐W3C LBD BOT本体并简化了实体拓扑关系。版本弃用REC 3.2的多项原有功能,被弃用内容在4.0兼容性破坏版本发布前仍可保持原有语义正常使用。
针对Brick、Haystack两类建筑元数据标准暂未定义变制冷剂流量系统相关内容的问题,该研究扩展Brick Schema形成VRF模块并完成验证。该研究配套开发的模型与服务框架已应用于中国境内某建筑,可为不同区域提供便携性能耗分析。该VRF模块为建筑语义网中的VRF系统表达提供可行方案,可支撑楼宇管理自动化策略与规模化建筑运行的语义网应用。
智慧控制中心(SCC)是智慧城市核心中央控制系统,可采集分析设备与传感器数据、下发指令并提供预警功能。德国柏林现有至少5个需独立登录的停车应用有数据不兼容风险,SCC可解决此类应用分散、响应低效问题。当前SCC落地技术已具备,可通过采用标准、自建或选用FIWARE Foundation的智慧城市操作系统推进,仍需明确治理主体,解决隐私与网络安全问题、考量公众偏好。
边缘人工智能可在智能建筑数据来源附近现场处理数据,无需上传云端,能增强现有建筑管理系统功能,节约成本、提升运营效率。它可应用于能源管理、设备预测性维护、健康与安全监测场景,结合传感数据、音视频分析生成实时洞察,优化暖通、照明运行,预判冷水机组、HVAC等设备故障并预警。其可全天候调整建筑管理系统,减少非计划停机与安全隐患,支持节能运营。
RealEstateCore本体发布V3.1.3热修复版本,修复3.1.1、3.1.2版本因版本管理问题提前植入3.2开发分支内容导致的模型不一致缺陷。该版本将所有本体实体回滚至3.1版本状态,同时保留此后更新的REST API规范与边缘消息示例。官方就此次提供不一致本体的问题致歉,并称将落实测试与版本管理流程避免同类问题再次发生。
RealEstateCore本体发布V3.1.2 API热修复版本,为缺陷修复版本,修复REST API规范及边缘消息格式共三处问题。该版本明确REST API的POST、PUT、PATCH操作载荷需置于HTTP请求体,采用更新后的JSON-LD MIME类型application/ld+json,修正边缘消息示例误带REC 2语义问题。本次热修复不影响本体语义。
RealEstateCore本体(简称REC)V3.1.1是REC的次要发布版本,包含官方REC REST API。该版本还包含OWL2OAS生成器构建该API时使用的O2O注解,以及拼写修复内容。
研究提出融合监督分类与无监督聚类的统一架构,可自动完成楼宇自动化系统数据点的元数据标注。该架构融合两类机器学习方法的确定性与概率输出,以楼宇自动化系统可获取的时间序列数据、原始点位名称为输入,还扩展了适配实时部署的数据处理模块。在商业零售建筑、国家可再生能源实验室园区办公楼两类真实建筑数据集测试中,研究主张标签正确应用率分别为85%-90%、70%-75%。
RealEstateCore(REC)V3.1功能版本发布,核心新增带有南北向消息语义的Actuation Model相关模块。该版本弃用Building模块的Room、Lease模块的Premises类型层级,分别改用RoomType、PremisesType类,二者命名个体与弃用类IRI一致,弃用类将在4.0版本移除。版本包含初始OWL2OAS注解,对应功能尚在开发中,将在3.2版本完全可用。
原生支持数据标签的楼控软件可自动完成多数系统配置相关人工操作,节省多达80%的工程时间。该类软件首次实现组态图、报警、仪表板与报告批量自动生成,可跨不同功能系统提供实时故障和性能分析。当前楼控领域BACnet、Modbus等多协议并存,2011年创建的开源数据标签项目Haystack正与ASHRAE、Brick合作制定统一标签方法。
业主选购故障检测与诊断(FDD)产品和服务,需匹配自身功能需求,适配现有BMS的数据获取方案。所选产品需部署简便、可快速获得有意义的结果,支持先试后买,管理多栋建筑时可开展横向比较。该类产品可基于空调、环境长期运行数据挖掘优化与节能机会,选购时可关注其技术迭代能力。
Haystack开放框架为不同供应商构建具备相同基础的生态系统,可改变建筑运营及跨角色协作方式,降低灵活定制解决方案成本。该框架在数据建模中是指“标签”,以杨志卖刀插草标的典故为类比,具备统一数据基础特性,支持跨楼控系统交互、优化与实时监控。其价值已被世界各地建筑验证,获主流建筑技术供应商与集成商采用,可作为通用架构推动建筑智慧化演进。
Datatell智慧运维梳理介绍了故障检测诊断(FDD)的基本概念、欧美应用实践、实施障碍及落地案例。美国能源部2016年启动的智慧能源分析竞赛汇总数据显示,参与应用能源管理与信息系统等技术的建筑平均节省7%的能源使用。材料同时列出7项FDD常见应用障碍,所收录美高梅、埃默里大学等主体的应用规模、节能及成本节约数据均来自项目相关方披露。
自2011年起历经三代版本迭代、应用于全球数千栋建筑的机电设备数据语义建模标准Haystack,已推出Haystack4版本且原有标签配置规则保持不变。Haystack4新增标签分类与本体关系建模、建筑空间模型、RDF支持等特性,可自动梳理设备关联关系,降低手动标签配置工作量。其适用于建筑机电系统语义建模,可帮助提升物联网设备数据价值挖掘效率。