作者：Ada
物聯網智庫 原創
近(jin)年來，全球性極端(duan)氣候的頻發為人(ren)類敲響警(jing)鐘——溫室氣體的過度排放正(zheng)在(zai)對環(huan)境、氣候、健康造成(cheng)難以挽回(hui)的負面影響，一(yi)場圍(wei)繞低碳環(huan)保(bao)的人(ren)類生存環(huan)境自救已經迫在(zai)眉睫。
綠色(se)低碳(tan)已經(jing)成為了(le)一(yi)(yi)條(tiao)輻射全(quan)行(xing)業、覆蓋全(quan)產業鏈的(de)(de)變革之路，多個國家均提出了(le)“碳(tan)中(zhong)和、碳(tan)達(da)峰”目(mu)標。“雙碳(tan)”看似是一(yi)(yi)個國家的(de)(de)宏觀目(mu)標，實(shi)則需要(yao)每一(yi)(yi)家企業、每一(yi)(yi)個家庭都參與其中(zhong)，而在數字經(jing)濟時代(dai)，以物聯(lian)網、云計算、AI、大數據為代(dai)表的(de)(de)新(xin)興技術無疑也成為了(le)“雙碳(tan)”落地(di)的(de)(de)重要(yao)抓手(shou)。
所以，如何(he)利用數字化(hua)技術加速(su)降碳節(jie)能已經(jing)成為企(qi)業的(de)必(bi)答題。而在一眾傳(chuan)統(tong)行(xing)業中，建筑(zhu)是眾所周知的(de)耗能“重災區”，其中又以暖通(tong)、電(dian)力等基礎系統(tong)占(zhan)比(bi)較(jiao)高。
從某種程度上講，樓宇脫碳是優化能源結構的關鍵突破口，也是踐行“雙碳”目標的重要舉措。面對行業內持續高漲的改革需求，作為全球能源管理和自動化領域的數字化轉型專家，施耐德電氣將數字化和電氣化技術與樓宇管理結合，并將AI注入數字孿生平(ping)臺，基于(yu)EcoStruxure?架構(gou)與平(ping)臺打造了數(shu)字樓宇(yu)一體(ti)化(hua)(hua)解決方(fang)案，以及針(zhen)對樓宇(yu)能源(yuan)管理(li)需求的全新能效管理(li)數(shu)字化(hua)(hua)產品SpaceLogic? AI BOX(樓宇(yu)節能盒(he))，點亮建筑綠色未來(lai)，并已成功幫助施耐(nai)德電氣(qi)無錫工廠實現(xian)單(dan)月空調(diao)系(xi)統(tong)同比節約22%能源(yuan)。
從“管起來”到“看得清”再到“AI優化”
聯(lian)合國環(huan)境規劃署發布的數據顯示，2021年全球建(jian)筑行業(ye)與能源相關的運(yun)營碳(tan)排放(fang)約100億噸(10Gt)二氧化(hua)碳(tan)當量，較2020年高出5%，比2019年新冠疫情(qing)暴發之(zhi)前的峰值還高出2%。
隨著“雙碳(tan)”目(mu)標時間的(de)(de)(de)臨近，顯然建筑行業(ye)的(de)(de)(de)減碳(tan)已(yi)成為迫切需(xu)求，圍(wei)繞建筑的(de)(de)(de)節能(neng)降碳(tan)也已(yi)是行業(ye)共識，越來(lai)越多(duo)的(de)(de)(de)樓(lou)宇(yu)建設方、業(ye)主(zhu)、運維管理者開始(shi)探(tan)索行之有效且成本最優的(de)(de)(de)解決方案，基(ji)本也都經(jing)歷了(le)“管起來(lai)”、“看得清”、“AI優化”的(de)(de)(de)進階。具體而言(yan)，由于建筑中涉(she)及(ji)的(de)(de)(de)基(ji)礎運營系統繁雜(za)且處于相互割裂(lie)的(de)(de)(de)狀態(tai)，很多(duo)企(qi)業(ye)滿腔熱忱地想降碳(tan)，卻困在了(le)第一步——把(ba)樓(lou)宇(yu)中的(de)(de)(de)耗能(neng)設備“管起來(lai)”。建筑物的(de)(de)(de)運行離不開水暖、電氣(qi)、新風等(deng)基(ji)礎系統，再加上網絡、安防、停車場管理等(deng)信息化系統，所涉(she)及(ji)的(de)(de)(de)終端(duan)種類繁雜(za)且大多(duo)從屬(shu)于不同企(qi)業(ye)。
盡管數(shu)(shu)字化、智能(neng)(neng)(neng)化升級(ji)在(zai)樓(lou)宇(yu)(yu)行(xing)業的(de)(de)起步并(bing)不晚(wan)，小到(dao)水位控制(zhi)閥、攝像(xiang)頭、門禁，大到(dao)新(xin)風空調、電梯，都(dou)已(yi)經實現了(le)網聯(lian)化，并(bing)且可以(yi)實現狀態(tai)(tai)監管、數(shu)(shu)據采集(ji)、甚至(zhi)是(shi)遠程控制(zhi)，但是(shi)在(zai)設備(bei)能(neng)(neng)(neng)耗方面，將散(san)落在(zai)各(ge)大廠商的(de)(de)平臺中的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)耗數(shu)(shu)據打通并(bing)非易事，加之早期的(de)(de)老舊建(jian)筑(zhu)智能(neng)(neng)(neng)化改(gai)造并(bing)未重(zhong)視(shi)能(neng)(neng)(neng)源數(shu)(shu)據的(de)(de)收(shou)集(ji)，所(suo)以(yi)對很(hen)多樓(lou)宇(yu)(yu)管理(li)者(zhe)而(er)言，將設備(bei)能(neng)(neng)(neng)耗數(shu)(shu)據統一“管起來(lai)”是(shi)首先(xian)要解(jie)決的(de)(de)問題。在(zai)實現底(di)層(ceng)設備(bei)的(de)(de)互聯(lian)互通與耗能(neng)(neng)(neng)數(shu)(shu)據收(shou)集(ji)后(hou)，還應該將其與樓(lou)宇(yu)(yu)的(de)(de)整體運行(xing)狀態(tai)(tai)相結合(he)，更(geng)加“通俗”地展現出(chu)來(lai)，也就(jiu)是(shi)耗能(neng)(neng)(neng)“看得清(qing)”，而(er)這(zhe)也與樓(lou)宇(yu)(yu)智能(neng)(neng)(neng)化管理(li)的(de)(de)重(zhong)要底(di)座——數(shu)(shu)字孿生不謀而(er)合(he)。
數字孿生通(tong)過以(yi)(yi)虛映實在信息化平(ping)臺中建造一(yi)個(ge)(ge)與現實世界(jie)中物體、場(chang)景(jing)等完(wan)全一(yi)致的(de)“克隆體”，在實現數據橋接后，其便可(ke)以(yi)(yi)實時展示終(zhong)端設備(bei)的(de)運(yun)行狀(zhuang)態(tai)以(yi)(yi)及傳(chuan)感器采集到的(de)數據，實現了數據可(ke)視化。目前，數字孿生應(ying)用水平(ping)可(ke)分為數字世界(jie)映射真實世界(jie)、控制真實世界(jie)、預測真實世界(jie)、優化真實世界(jie)、與真實世界(jie)融合5個(ge)(ge)層級。
其中，面向能(neng)(neng)耗(hao)管(guan)理，第(di)一層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)虛實(shi)映射便是(shi)耗(hao)能(neng)(neng)“看得清”的(de)(de)基(ji)礎(chu)，第(di)二(er)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)“以(yi)虛控實(shi)”則(ze)是(shi)能(neng)(neng)夠根據(ju)耗(hao)能(neng)(neng)數(shu)據(ju)的(de)(de)變化及時調整設備參(can)數(shu)或開(kai)閉狀態，而第(di)三(san)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)預(yu)測(ce)與第(di)四層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)優(you)化則(ze)需要(yao)基(ji)于能(neng)(neng)耗(hao)數(shu)據(ju)以(yi)及AI來(lai)實(shi)現(xian)，也就是(shi)能(neng)(neng)耗(hao)的(de)(de)“AI優(you)化”。
其實(shi)，目前的樓(lou)宇(yu)數(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)大(da)多(duo)數(shu)(shu)(shu)是停(ting)留(liu)在第(di)一層與第(di)二(er)層，同時(shi)在向第(di)三層過渡(du)，換言之，很(hen)多(duo)企(qi)業還是將目光投向了(le)數(shu)(shu)(shu)據的動態展(zhan)(zhan)示上面，對于數(shu)(shu)(shu)據價值(zhi)的挖掘不足。正如施耐德電氣數(shu)(shu)(shu)字(zi)能效業務中國(guo)區數(shu)(shu)(shu)字(zi)樓(lou)宇(yu)市(shi)場(chang)部負(fu)責(ze)人魏琨接受(shou)媒(mei)體訪談時(shi)所(suo)提到的，近(jin)些年(nian)，市(shi)場(chang)上出現了(le)很(hen)多(duo)針對樓(lou)宇(yu)數(shu)(shu)(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)解決方案，但大(da)部分都停(ting)留(liu)在第(di)一層樓(lou)宇(yu)系統及能耗(hao)數(shu)(shu)(shu)據展(zhan)(zhan)示和第(di)二(er)層邊緣服務器(qi)及AI算法，就是能夠(gou)把(ba)設備(bei)的數(shu)(shu)(shu)據動態地顯(xian)示在展(zhan)(zhan)示畫面中，給(gei)予用戶直(zhi)觀感受(shou)。
這(zhe)些是(shi)(shi)基礎，也是(shi)(shi)非(fei)常重要的(de)一個環節(jie)，但站在使用者的(de)角度(du)，如果能夠(gou)讓AI的(de)策(ce)略真正賦能設備，完成數(shu)(shu)字孿生的(de)第二級、第三級預測、甚至是(shi)(shi)優(you)化，系(xi)統(tong)將不再僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)看到或者簡單地(di)(di)控制這(zhe)些數(shu)(shu)據，整(zheng)體運維會變得(de)更加智能。魏琨也直(zhi)言，這(zhe)恰恰就是(shi)(shi)施(shi)耐(nai)德電氣能效管理數(shu)(shu)字化產品SpaceLogic AI BOX(樓宇節(jie)能盒)有別于傳統(tong)數(shu)(shu)字孿生方(fang)案的(de)地(di)(di)方(fang)。
樓宇能耗管理的“智慧法寶”
不可(ke)否認的(de)是，在(zai)(zai)“管起來”、“看得清”、“AI優化”中也(ye)(ye)都還(huan)隱(yin)藏著(zhu)諸如“樓宇設(she)備難以實(shi)現能(neng)耗(hao)數(shu)據打通(tong)”、“數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)平臺數(shu)據無法實(shi)時同步(bu)”、“能(neng)耗(hao)數(shu)據價值未挖掘”等(deng)痛點，而施耐德電氣也(ye)(ye)正是錨(mao)定了每一階段的(de)痛點，將其(qi)數(shu)字(zi)孿(luan)生(sheng)、AI以及在(zai)(zai)互(hu)聯互(hu)通(tong)產品方面的(de)能(neng)力與(yu)節(jie)能(neng)降(jiang)碳結合。
首先，施耐德電氣的(de)末(mo)端傳(chuan)感器、閥門(men)以(yi)及(ji)SpaceLogic AI BOX(樓宇節能盒(he))，能夠(gou)借助(zhu)邊(bian)緣(yuan)側的(de)物聯網連接，打破產品之間的(de)割(ge)裂，同時還能實(shi)現數(shu)據的(de)精準抓(zhua)取(qu)。
據介紹，施耐德電氣EcoStruxure數字樓宇一體化解決方案具備高數據集成性，可以將包括能源管理、智能照明、暖通空調、安防管理、智能家居在內的多個系統以(yi)簡(jian)化(hua)的數據視圖呈現出來。
其次，通過SpaceLogic AI BOX(樓宇節能(neng)盒)的應用，施耐德(de)電氣(qi)在數(shu)字孿生(sheng)之上，基于AI技術，持續為建(jian)筑(zhu)管理(li)提(ti)供實時的能(neng)耗(hao)優化策(ce)略。
具體來看，SpaceLogic AI BOX(樓宇(yu)節能盒)具備(bei)數字孿(luan)生、建(jian)模驗證(zheng)、系(xi)統調(diao)優和節能監測四大功能，面(mian)向建(jian)筑暖通系(xi)統實現了(le)能耗(hao)管理。
其一，SpaceLogic AI BOX(樓宇節能(neng)盒)通過(guo)將AI能(neng)力引入數字孿生技術從而達到(dao)了第四個層級，即優化(hua)真實(shi)世界。一方面(mian)可(ke)以展(zhan)示樓宇運(yun)(yun)營狀(zhuang)態，實(shi)現運(yun)(yun)行狀(zhuang)態的可(ke)視(shi)化(hua)分析和控制，并量化(hua)節能(neng)收益;另一方面(mian)，也(ye)能(neng)夠在收到(dao)故障(zhang)警報時(shi)幫助運(yun)(yun)維人(ren)員快速找到(dao)故障(zhang)點，及時(shi)搶修故障(zhang)設備。
其(qi)二(er)，通過建(jian)模驗證，SpaceLogic AI BOX(樓(lou)宇(yu)節(jie)能(neng)盒)還可以在(zai)實(shi)際(ji)工程項目(mu)中進(jin)行部署，讓(rang)用(yong)戶能(neng)夠在(zai)項目(mu)啟(qi)動之前就對系統(tong)進(jin)行驗證。同時(shi)，施耐德電氣結(jie)合暖通機(ji)理和(he)機(ji)器學習(xi)技(ji)術的(de)(de)灰箱模型，實(shi)現了(le)OT與IT的(de)(de)融(rong)合。
其三，基于數(shu)字(zi)孿生技術建模與實時(shi)動(dong)態(tai)仿真，加(jia)之能耗數(shu)據的快(kuai)速積累與實時(shi)采集，SpaceLogic AI BOX(樓宇節能盒)能夠利用專業算(suan)法校準進行跟蹤及驗證(zheng)，實時(shi)調整(zheng)暖風系統(tong)模型精度，提前預測系統(tong)能耗，并為樓宇的暖通空調設備與系統(tong)提供最優運維策略。
其四，基于數(shu)字(zi)孿生，SpaceLogic AI BOX(樓宇節能(neng)盒)提供從系統能(neng)耗(hao)運行參數(shu)到維護管理等多(duo)維度的可視(shi)化(hua)空調能(neng)耗(hao)監測，并實時(shi)追蹤節能(neng)目(mu)標完成進(jin)度，量(liang)化(hua)節能(neng)收(shou)益。
值得一提的(de)是，施(shi)耐(nai)(nai)德電(dian)氣還(huan)利用算法(fa)，結合暖通(tong)(tong)行(xing)(xing)業(ye)知識，通(tong)(tong)過剔(ti)除(chu)掉映射關系(xi)中的(de)突變影響，進(jin)(jin)行(xing)(xing)數據清洗，并進(jin)(jin)一步挖(wa)掘，從而保(bao)證(zheng)數據的(de)有效(xiao)性。同(tong)時(shi)，將國家節能(neng)政(zheng)策法(fa)規要求與SpaceLogic AI BOX(樓(lou)宇節能(neng)盒)產品研發做了諸多結合，加載(zai)到了算法(fa)中，加上施(shi)耐(nai)(nai)德電(dian)氣本身還(huan)具備暖通(tong)(tong)、電(dian)力等行(xing)(xing)業(ye)的(de)技術儲備，可(ke)以在優化樓(lou)宇能(neng)效(xiao)的(de)同(tong)時(shi)保(bao)障(zhang)設備的(de)高效(xiao)運(yun)行(xing)(xing)。除(chu)此之外，施(shi)耐(nai)(nai)德電(dian)氣還(huan)在國內提出(chu)了樓(lou)宇控(kong)制純IP架構，通(tong)(tong)過充分利舊(jiu)，僅需(xu)通(tong)(tong)過一根網線(xian)連接到邊緣服務器，通(tong)(tong)過標準化的(de)協議，即可(ke)依托平臺完成后續工作。
換言(yan)之(zhi)，此(ci)方案可(ke)以(yi)最大限(xian)度地保留既(ji)有設備(bei)、充分利用原有方案，從(cong)而減少(shao)改造成(cheng)本(ben)。而在實際應用中，由于設備(bei)繁雜，不同廠家(jia)和系統集成(cheng)商的數據(ju)接口也不盡相同，需要(yao)在交互層實現打通(tong)，所以(yi)施耐德電(dian)氣采(cai)用了樓(lou)宇中的通(tong)用標準BACnet協議來做整體(ti)對(dui)接，以(yi)此(ci)減少(shao)技術壁壘，使得原有系統可(ke)以(yi)直接嵌入改造項(xiang)目當(dang)中。
舉(ju)例來看，作為施耐德電(dian)氣在全(quan)球的五(wu)家燈塔工廠之(zhi)一(yi)，無錫工廠自(zi)2021年開(kai)始，就已(yi)經開(kai)始應(ying)用施耐德電(dian)氣的EBO樓宇運營系統(tong)。
彼時，通過(guo)前(qian)置的(de)(de)邊緣控(kong)制，包括溫(wen)度(du)、冷卻水循環水的(de)(de)溫(wen)度(du)設定(ding)等(deng)，工廠的(de)(de)空調(diao)系統在2021年、2022年就達成了17%左右的(de)(de)節能(neng)效果(guo)(guo)。但該成果(guo)(guo)依賴于(yu)現場運維人員針對(dui)：夏季(ji)制冷模式(shi)、冬季(ji)制暖(nuan)模式(shi)、春秋過(guo)渡季(ji)節模式(shi)等(deng)做切換，并基于(yu)早晚溫(wen)差大的(de)(de)現實情況(kuang)，設定(ding)白天和晚上的(de)(de)不同的(de)(de)溫(wen)度(du)，調(diao)節數(shu)據模式(shi)后才(cai)能(neng)達成管(guan)理(li)節能(neng)上的(de)(de)成果(guo)(guo)。
而在今年年初落(luo)地了SpaceLogic AI BOX(樓宇(yu)節能(neng)盒(he))后，能(neng)夠將運(yun)維知(zhi)識(shi)及(ji)運(yun)維人員的主動操作全部(bu)轉變為數字化，直(zhi)接依(yi)據(ju)內(nei)外(wai)部(bu)的溫度感知(zhi)，下達指令至系統，讓空(kong)調預測性地降溫或者升溫，有效(xiao)(xiao)降低了工廠對運(yun)維人員的依(yi)賴性，提(ti)升冷機和(he)末端(duan)風(feng)口效(xiao)(xiao)率，大幅降低能(neng)源消耗。運(yun)行(xing)數據(ju)顯(xian)示，4月份(fen)空(kong)調系統同比(bi)節約了22%能(neng)源，整體占比(bi)降至36%，節能(neng)效(xiao)(xiao)果進一步(bu)得(de)到顯(xian)著提(ti)升。
結語
隨著“雙碳目標”時(shi)間節點持續倒(dao)計時(shi)，各(ge)行(xing)(xing)各(ge)業的降碳進(jin)程不(bu)斷加速，而(er)之所(suo)以(yi)能(neng)夠實現提速，一(yi)方面是(shi)整(zheng)體目標倒(dao)逼，更重要的則(ze)是(shi)在不(bu)斷探索中，以(yi)施耐德電氣為代表的行(xing)(xing)業領航者也在發(fa)揮其技術優(you)勢，使得(de)AI、數字(zi)孿生等技術得(de)以(yi)在這(zhe)場(chang)綠色風暴(bao)中發(fa)揮真正的價值。
