群智能建筑技术在购物中心的应用简析

 群智能建筑技术在购物中心的应用简析

钟,莹

广东省润投咨询有限公司   广东.深圳518057

摘要：为实现真正有效的自动化节能运行，提升运维效率，并探索一种能在商业项目中有效落地、可靠复制的智能化解决方案，采用群智能建筑技术替代传统智能化技术实现机电设备系统的智能化管控。结合实际项目应用，对群智能建筑技术在大型综合体建筑中的应用进行分析。

关键词：群智能建筑技术、购物中心、节能控制、低碳、智能建筑

群智能建筑技术（以下简称“群智能技术）是清华大学承担的国家十三五重点研发计划项目《新型建筑智能化平台技术》的颠覆式创新成果，是一种仿照鸟群、鱼群等智能群落工作机制实现建筑机电设备系统管控的新技术。它打破了传统智能化系统分级中心的系统结构，而采用无中心、扁平化、自组织的系统架构。其独特的《建筑标准单元信息模型》从建筑本质的需求和特点出发重新定义了智能建筑的基本颗粒；独创的面向分布式计算的分布式操作系统，处于相关学科国际领先的位置。

群智能技术目前已经在多个商业项目中应用于楼控系统、冷热源系统的节能控制。同时在一些试点商业项目中尝试以群智能技术为统一的底层硬件，集成化的接入楼控、冷热源以外的智能化子系统，包括智能照明、电力监控、环境控制、远程抄表等；并依托群智能技术的标准信息模型开发出覆盖多个子系统的模块化监控软件，探索可快速推广管理经验模式的新方案。

为响应国家“双碳“战略目标，同时落实商业项目降本增效的实际需求。群智能技术结合商业管理需求进行应用创新。一方面，希望解决商业运维管理普遍存在的以下难点问题：

1）传统技术体系下，运行管理依赖人工、节能依靠专家服务；

2）中庭区域垂直温差过大，顶层温度过高。

3）照明场景和控制模式僵化、策略更新依赖第三方服务，管理效率低；

4）电力监控系统海量数据而难以分析，同时电力故障点追溯困难；

5）功能实现率低、调试周期长、通常在开业后半年～一年才能真正交付；

另一方面，希望探索一种新的软硬件一体化的智能化系统管理软件，辅助物业管理，大幅提升管理效率。通过在项目的实际应用实现了以下显著效果：

1. 基于智能的实时在线故障诊断算法，发现隐蔽工程问题，避免机电系统带病运行，进而提升设备资产管理品质

不同于传统方式下智能化系统必须等到被控机电设备安装调试完成才能启动智能化系统调试的工程模式，群智能系统因信息模型和算法预置在具备即插即用、自组织能力的智能硬件中，其调试可以先于机电系统安装初步完成，并反过来智能辅助提升机电设备系统调试效率。

在某项目中应用了针对不同机电设备系统的多项群智能故障诊断算法。随着机电设备系统的安装，群智能系统在项目施工调试阶段协助发现近80项机电安装问题，辅助实现了施工现场质检，从而规避了大量隐蔽工程问题，提升了工程质量。

2. 自动优化控制，改善中庭垂直温差，提升购物环境满意度

不同于传统方案中空调通风终端各自闭环控制的方案，群智能系统将中庭各层空调设备、通风机以及遮阳设备自组织联动控制，通过对相应中庭气流场的潜在变化的实时自动辨识，联动调节相关设备抵消自然对流造成的上热下冷趋势，大幅改善了商场中庭区域普遍存在的夏季顶层过热、冬季首层过冷的问题。改善了相应区域温度控制的品质，为增进客流提升购物体验提供了基础。

3. 冷站自动优化调节，各年均实现全制冷季平均冷站综合COP达到5.3-5.4，在未进行高效机房设计的前提下，仅通过自动控制实现高效机房的运行效果。

群智能系统实时辨识建筑冷负荷需求；在满足冷负荷需求和保证设备安全的条件下，以整个冷站能耗最小为优化目标，自组织计算得到各个投用设备的逐时最佳工作状态，包括启停、转速、出力等，并自动触发设备执行。从而无需专家现场服务，在无人值守的情况下依靠算法自动优化并触发反向控制，保证节能优化策略及时有效落地。相关群智能算法在某试点项目实现稳定可靠的节能运行效果；并在未预先进行高效机房专项设计的前提下，仅通过自动控制算法实现了高效机房的效果。

表1：某项目冷站群控系统运用群智能技术下的节能运行情况

4. 大幅提升智能照明系统的智能化功能

基于群智能系统对空间和照明回路的准确匹配，管理软件为物业管理人员提供了照明分组和模式灵活编辑的工具模块。物业管理人员可以根据管理需求，自主编辑出“开店”、“闭店”、“保洁”、“节假日”等多种模式，设定不同模式下照明回路的开启时间，开启百分比等；同时可以自由定义照明回路的分组，为每个分组分别设置运行模式。友好简单的操作界面，支持物业管理人员完全自主的实现上述照明回路运行策略编程。群智能技术保证策略免调试，下载即运行，监控界面对分组设定和运行情况所见即所得。对智能照明系统智能化功能的灵活设置，无需依赖第三方服务，降低了相关技术支持所需成本和周期，大幅提升管理水平。

5. 融合电力监控和照明系统，实现精细化的照明能耗管理和故障预警

群智能系统的照明专用控制器，不仅能独立调节各照明回路，还可以同时计量各照明回路的瞬时功率和累计用电量。在调试阶段，可以自动整定出各回路对应的通断电流阈值和故障电流阈值，根据异常电流/能耗数据，实时对回路通断异常、灯具故障等进行诊断预警。

同时，为了消除累计误差，本项目中电力监控的数据与智能照明数据打通，通过群智能系统自组织算法实现各用电支路数据与下游分项数据之间的实时校核，结合电力监控系统照明相关的能耗信息对回路用电进行统计拆分和对比分析，从而实现准确、精细的照明能耗管理，为进一步分析照明灯具效率、资产寿命提供支撑。

6. 实现电力系统自动分析和故障点自动识别

传统电力监控系统要求高频率、低延迟将所有用电支路实时数据汇聚到中央服务器，本意是在故障发生时能够基于运行数据及时发现故障点，追溯故障原因。然而，对于项目中数以千计的用电支路及其海量数据，在中央服务器准确建模并快速完成计算技术要求较高，实际工程中鲜有实现。群智能技术的系统自识别、自建模能力，能准确建立配电微网的模型；自组织故障诊断算法基于并行网络计算，实现故障点点实时识别。从而能够在不依赖强大中央算力和高成本建模的条件下，实现电力系统智能分析，同时避免了海量数据占用通信和存储资源。

7. 实现地下停车场的低碳智能管理

地下停车场区域的照明设备、通风设备等联动控制。物业人员可以在管理软件中设定地下停车场的各种场景以及各场景中照明回路、送排风机的工作模式。相关设备可以在不同场景模式下，按照预定策略自动根据室内环境参数调节相关设备，在满足地下室照度、空气品质要求的前提下，实现照明设备和通风机的节能低碳运行。

8. 软硬件系统快速部署，各项智能化功能实现开业即开通

群智能系统硬件上即插即用；软件上自识别、自适应、自组织；因而无需或只需很少的人工调试工作就可以实现智能化系统的构建以及对控制对象及相关功能算法的适配。在项目应用中，经过项目单位和施工单位测算，调试人力成本投入从常规系统的200人天减少到40人天。通过开业前1个多月的时间，完成了95%以上功能项的调试工作，并在开业前逐步实现自动运行。

群智能技术在购物中心的各项应用，为行业创新提供了新的方向。突破了原商业智能化平台方案“偏重监测，不重控制”、“偏重数字化，缺乏自动化落地”的局限，从建筑运维的本质需求出发将建筑专业和信息科学深度融合，推动对降本增效更实在的自动控制、节能高效运行的切实有效落地。项目的示范应用对打破国际品牌对建筑智能化领域的垄断，推动我国自主知识产权创新技术体系起到了良好的示范效果。

参考文献：

【1】《群智能建筑智能化系统设计导则》T/CABEE 014-2021

【2】《智能建筑设计标准》GB 50314-2015

【3】《绿色建筑评价标准》GB T50378-2019