由千家智客聯(lián)合陜西省土木建筑學會智能建筑專業(yè)委員會共同舉辦的，第十八屆中國國際建筑智能化峰會于11月9日在西安綠地假日酒店隆重舉辦，活動活動吸引了來自西安及周邊地區(qū)系統(tǒng)集成商、渠道商、廠商、終端用戶以及建筑智能化知名專家等近400余人齊聚一堂，共同探討智慧建筑新時代的最新技術發(fā)展與應用，現(xiàn)場高朋滿座，熱鬧非凡。

陜西省土木建筑學會智能建筑專委會副主任，西安建筑科技大學教授于軍琪出席本次活動，并做了關于“大型公建能耗監(jiān)測與智慧節(jié)能管理”的主題演講。

陜西省土木建筑學會智能建筑專委會副主任，西安建筑科技大學 于軍琪 教授

以下是于軍琪教授的現(xiàn)場演講實錄：

（現(xiàn)場實錄，錯誤之處在所難免，千家網(wǎng)做了不改變原意的優(yōu)化修改。特此說明）

各位同行，我把我們做的相關的工作給各位做一下匯報，希望得到指導和批評，促進我們的工作，我們主要是圍繞大型公公建筑，能耗的監(jiān)測和智慧節(jié)能的管理做的一些工作。我的報告內容分為如下五個方面，第一個是背景，剛才趙總和胡總都提出了和智慧城市相關的內容。昨天我們看到了一個報道，說史帝芬·霍金把人類終點領域，時間結點劃出來，2600年的時候，史帝芬霍金得出的結論是地球要滅亡，意思是現(xiàn)在讓我們趕緊找其他的空間，主要的一個原因，他為什么這么說，他就說能源，現(xiàn)在能源的消耗，環(huán)境的污染，2600年地球就要毀滅，今天早上開會的時候，我們還在想，我們還有五百多年。

今天這個題目，針對智慧城市中的智慧能源，因為一說到建筑能源，建筑的分類很多，我們主要的是針對大型公建，搞建筑的朋友都知道，指的是單體建筑在兩萬平米以上，如大型的機場，火車站和商業(yè)綜合體這些類型的建筑，它有什么特點呢？目前國家有一個城鎮(zhèn)化的戰(zhàn)略，大型公建占的面積并不多，但是它的能耗非常高，我們統(tǒng)計做了一下，它的能耗是它所占面積的4到5倍以上，所以我們也就關注圍繞大型公建進行一些能耗的檢測和智能智慧節(jié)能。

我們國家每年有一個《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》，這是由清華大學姜院士牽頭，是中國工程院的一個自評項目，這個數(shù)據(jù)出自這份報告，比較權威，今后十年，中國將新增10億平方米的大型公建，預計2020年我國建筑能耗增加2.5億噸標煤，所以耗電量約為5800—6300億度/年，大型公建的能耗是一般公公建筑能耗的10倍，所以節(jié)能降耗的任務非常嚴峻，包括住建部專門針對大型公建節(jié)能的要求，和這個數(shù)據(jù)的格式，它都有這樣類似的圖。

針對這樣的背景，我們提出了我們的研究，我們研究接近10年，我們有一個研究的思路，主要圍繞三個方面，一是現(xiàn)場計量網(wǎng)絡；二是智慧節(jié)能管理，我們做的動態(tài)模型，建立大型公建能耗的動態(tài)模型；三是節(jié)能管理，把模型建好以后的目的還是為這個管理，所以我們做了這么多。所以這個主要的針對能耗的種類，就是水、電、氣、熱，供熱，不同形式的供，這個是主要針對的目的，但實際上這個暖，這個熱，有的學能源，熱也包括，夏天制冷它也是熱，它這個熱不是我們說的熱量高，熱是一種能量，熱也包括了冷，它只是一種能源，是熱轉換的基礎。

我們用到一些計量的儀表，我們研究的一些采集器，一些品牌軟件，國家有一個機關辦公建筑和大型公公建筑能耗導則，我們在這個導則下研究，這是我們做的一個實際的項目，后面我會說到，今天不知道有沒有陜西建筑設計院到場，當初做了一個他們的公寓樓，辦公樓，對里面的能耗進行了一下檢測，首先對辦公樓頂?shù)臒崃Ρ磉M行了檢測，對電進行檢測，對水也進行了檢測。檢測完之后我們用的陰走線，然后用能耗采集器，建了自己的能源管理中心，能源管理中心又和西安市的公公建筑能耗連在一起，西安市的又和省一級的連接上。咱們省上有大型公建的平臺，省上又和住建部的連在一起，這樣整個是互通的，只要在有一個IP接入的地方時看到某一個大型公建能耗的動態(tài)情況。

這個是我們系統(tǒng)的特點，這個首先完成的是數(shù)據(jù)采集，我們的數(shù)據(jù)要進行處理，對它的完整性可靠性進行處理。第三是系統(tǒng)的兼容性好，因為在這個實際不同的大型公建中，它的設備廠家是非常多的，所以我們就要考慮到這個技術，要考慮它的兼容性，前面有一些專家提到搞標準化，標準統(tǒng)一，但是現(xiàn)在目前對于這個既有的大型公公建筑進行改造的時候，這個設備已經買好了，甚至有些設備是幾年前買的，所以這時候你如果給它講標準，讓他換設備是不現(xiàn)實的，所以就要考慮系統(tǒng)的兼容性，你要把它的協(xié)議兼容進來。第四是系統(tǒng)的擴展性要好，因為在這個始終過程中，我的設備可能增加，設備可能減少。五是系統(tǒng)穩(wěn)定性高，六是數(shù)據(jù)的安全性好。因為有些能耗數(shù)據(jù)，能源使用數(shù)據(jù)不想讓別人知道，因為在有些單位，這個能耗的數(shù)據(jù)它是具有一定的保密性，所以數(shù)據(jù)的安全性我們也是考慮了。

第三個內容就是我們?yōu)槭裁凑f這是智慧節(jié)能的管理？可能有的同行說這個為什么叫智慧？智慧體現(xiàn)在什么地方？趙總和中控他們提到了智慧，你的智慧體現(xiàn)在什么地方？我就是這么說，智慧就體現(xiàn)在我的第三部分，我為什么把它叫智慧節(jié)能管理，第三部分的核心就是體現(xiàn)出了我為什么叫智慧。

首先，我們分析了大型公建這些能耗數(shù)據(jù)，或者能耗的變化，和哪些因素有關。因為我們做建筑節(jié)能的都知道，對大型公建耗能的多少，有三類子標，就是KPI，關鍵的有三類指標影響了它的耗能，一是建筑物本體，包括建筑的朝向，設計的時候，它的朝向，它的窗墻比，它的結構，屋面和墻的結構，包括建筑的材料，建筑的類別，這些說的就是它的本體。

這個是目前一些做建筑節(jié)能的人，大家會發(fā)現(xiàn)，有的在做建筑學的人，也在說建筑節(jié)能，做建筑學的人也在做綠色建筑的研究，他和我們做智能建筑的人有什么不同？這類技術，我們給它分了一個類，他們采取的技術都是被動式的技術，他們采取的包括綠建的技術，包括節(jié)能的技術，都是被動式的，所以這一種被動式的技術，有的通過設計，對它的通風，有一個課題，是北方夜間通風，提高夜間的通風。主動式耗能的減少，所以它是被動式的。

第二個是人為因素，同樣的建筑物和室內的溫度，人員，和它的照度，標準，開燈的時間和燈具的類型，包括系統(tǒng)，新風的指標等等要求，比如說酒店和商場就是一個要求，機場和火車站又是一個要求，該有什么樣的空氣質量的標準都是不一樣的。前面中控提到醫(yī)院，醫(yī)院病房里面的新風要求，環(huán)境溫度的要求又不一樣，最后我們考慮到了外界的影響因素，這個是我們做的氣候布場，你處于什么氣候分區(qū)，現(xiàn)在做被動式節(jié)能的時候，對國家七類氣候分區(qū)重新分，你處在什么地方，要根據(jù)你的經緯度和氣候分區(qū)來，所以出現(xiàn)了一些教條主義，所謂的從國外留學回來的一些人，把一些高緯度的節(jié)能的措施，拿到深圳去用，把一些國外的水土不服，本來深圳那地方已經很熱了，他還搞保溫，哈爾濱很冷他還給你弄遮陽，水土不服，必須要從實際出發(fā)。

我們能耗模型與節(jié)能策略的智能優(yōu)化方法，根據(jù)能耗的數(shù)據(jù)，建了一些模型，這個模型本身就是模型的功能具有智能性，什么叫智能？剛才說到人工智能，我們這個模型是具有推理，判斷，而且是能根據(jù)實際的情況，進行科學決策，我認為它具有了推理，判斷和決策的功能，就是智能。所以我們建這個模型，當然不能說這個模型包治百病，不同的模型不管解決什么問題，它都具有共性的功能，就是推理、判斷和決策，決策的推理判斷的時候你當然就具有學習的能力，有的具有迭代學習，有的具有機器學習中的深度學習，那都是屬于它的一個功能。

我簡要匯報一下，我們建的一個能耗的評估模型，這個模型主要對大型公公建筑具有多變量、非線性、強耦合的這樣一些特點。比如說小寨有一個賽格購物中心，那個能耗怎么建？那里面的能耗我們建這樣的模型，具有實施性好，容錯性好和抗感染能力強。今天是星期天，去的人多耗能就多，今天是工作日去的人少，把隨機性的因素，多邊性的因素，我們把它提取出來，變成一個知識系統(tǒng)，知識系統(tǒng)本身具有判斷的能力，有了判斷的能力我們支持相量級結合起來，輸入幾個簡單的參數(shù)，基本上可以給你預測出今天的用能。

大家都去過小寨賽格，夏天用冰蓄的空調，下面有三個冰槽，這時候指導明天制多少冰，幾臺機組做，因為都是晚上制冰，削峰填谷，科學的制冰，前一天制的冰第二天用完，如果用不完，工藝上有一個詞叫萬年冰，用不完那個冰留在槽里面對設備不好。具有預測和分析的功能，第二天我知道冰可以用完，體現(xiàn)了智能又實現(xiàn)了節(jié)能。

這個是對它的預測，這一個是兩條線，紅顏色是實際的值，藍顏色是預測值，大家發(fā)現(xiàn)這個圖它并不好看，而且誤差還挺大，我們用什么建的？用最小二乘法建的預測，它的預測趨勢是對了，它上升我們也上升，它下降我們也下降，但是幅值不對，正幅不對，這個是GA-BP的能耗預測模型，GA是遺傳算法，BP是神經網(wǎng)絡的一種，GA，一類叫非數(shù)值的算法，一類叫數(shù)值的算法，遺傳算法叫非數(shù)值的算法，現(xiàn)在人工智能水平很高，很多例子，現(xiàn)在很多都是用非數(shù)值的方法處理，我們用非數(shù)值的遺傳算法對模型進行優(yōu)化，所以剛才出現(xiàn)的弊端就去掉了，它能更準確預測大型公公建筑的能耗，這時候它跟蹤的就比剛才哪個好，最后我們跟蹤的好，幅值的大小用它的方差表示。

第三，大家又發(fā)現(xiàn)，任何事物都是相對的，沒有絕對的好，說這個算法就到頂了，沒有改進的空間，就是剛才那個算法，仍然有不盡人意之處，誤差達到萬分之一，千分之一，十億分之一，多的是，是無窮的，目前我們還在研究，把洪洞和徑向基的神經網(wǎng)絡合起來做了對大型公建的能耗預測。里面有一個吸引子，大家知道洪洞世界，把非線性的東西，最厲害的莫過于湍流，如飛機飛行時的發(fā)動機，空中空氣運動，最復雜，我們研究數(shù)據(jù)的紊亂性，數(shù)據(jù)亂的就像氣流，把它的規(guī)律抽取出來，最后提高能耗預測的收斂性與非線性的逼近能力，建筑的耗能是不一樣的，我們這里的建筑針對非線性特別強的，有的是收斂性不好的算法，我們研究的是這樣，這都是我們的研究成果。

高校課程做的好，你說產品，要設計，這有設計院的人，高校主要就是研究怎么樣把算法研究出來，我們不是自賣自夸，假設一個智能建筑，或者一個智能體稱作一個人，這個算法就是大佬，你手腳要靈活，身心要健康，第三步主要把算法研究好，和實際的產品結合起來，它的節(jié)能效率就提高。

第四是智慧節(jié)能的管理。很多同行一看這個東西，做軟件公司做的比這個復雜的多。所以我們根據(jù)標準，有一個省市能耗數(shù)據(jù)結構文檔，把算法寫出來，這個就是結構圖，這個是體系架構，第一個是感知層，現(xiàn)在講物聯(lián)網(wǎng)，計量也是感知層。第二個是數(shù)據(jù)采集的處理，第三個是數(shù)據(jù)的預處理層，第四個是網(wǎng)絡層，互聯(lián)網(wǎng)。所以我們主要是第一個是感知層，我們信息的可靠性，可靠的信息采集過來。第二個，雖然叫采集，更重要的是處理，做信息處理的人知道，任何數(shù)據(jù)有一個SN的比，沒有100%純的數(shù)據(jù)，任何數(shù)據(jù)都是有噪聲，你要處理，處理完了才能建這個模型是準確的。所以現(xiàn)在有這樣的問題，如果對一些假設給的數(shù)據(jù)很微小的時候，因為計算機本身是有自償?shù)模嬎銠C誤差是2N/1，如果這個誤差一直累積，大于你的有效值系統(tǒng)是崩潰的，你給的值是錯的，有一個計算機的自償誤差在里面。

這個是陜西省設計院工程，大型公建，面積超過24000，用了空調采暖的面積很多，它的結構地上21層，地下是2層，我們知道建筑能耗的采集，國家要求是風向劑量，是定額用，首先對它的照明等，科研樓有一套太陽能集熱器，他們這個比較好，已經把可再生能源都用了，這個都是目前非常鼓勵的綠色能源。

系統(tǒng)的建設目標，降能耗，節(jié)省人力，延長設備壽命，建期安全，環(huán)境舒適，建設目標要實現(xiàn)一個是按國家的標準要求實現(xiàn)劑量，同時在這個基礎上，還要實現(xiàn)這個節(jié)能，把它節(jié)能的潛力挖出來，同時還得把這個數(shù)據(jù)送到西安市建委，剛才中控講他們也在搞樓宇，政府對口管理部門就是建委，住建廳，住建部。

這都是我們依據(jù)的一些標準，國家專門針對大型公建的能耗，數(shù)據(jù)采集的技術導則，西安市有一個公?公建筑的標準。這是我們用的設備的材料的清單，這是現(xiàn)場設備的安裝，他們有一個物業(yè)公司專門配合安裝，這是熱力表，水表等等。這是剛才看的能耗數(shù)據(jù)的格式，這個里面的數(shù)據(jù)首先是行政，把行政區(qū)劃，西安是哪個區(qū)的，二是建筑類別，建筑識別，分類能耗，分項能耗，一級子項編碼，分項能耗，子項編碼，能耗二級和分項，經過解析以后，馬上對這個建筑的能耗清清楚楚，它在哪個區(qū)什么地方，屬于第幾能耗，清清楚楚就知道，這個是做的軟件，這個是省建筑設計院的樓。這個是配置的軟件的，界面我們配置服務器，這是項目的系統(tǒng)布線圖，這是系統(tǒng)本地數(shù)據(jù)，這是我對它在線監(jiān)控，對空調各回路的電可以實時監(jiān)控，曲線繪出來。這個是對它的用水量，取圖的時候，這是建筑總電，用總電能耗的分析，各種各樣的分析，什么是用電的高峰，這是分項計量，病人統(tǒng)計和分析，然后抽取出這個單位主要的用電的最大的電老虎是誰，就能找到了。

這是建筑能耗趨勢分析，單日環(huán)比，我們可以把它環(huán)比出來。建筑能耗可以設置超限指標，還有報警，快到的時候亮黃牌，最后就給你拉閘了，我就給你紅牌，這個和年度考核聯(lián)系起來，設計院內部也是承包，看你誰用的多。單日測點分析。這是可以生成能耗的報表，按日，按周，按年都可以，可以靈活設置，生成報表。

改造的特色，因為這個項目屬于節(jié)能改造項目，它已經建好了屬于改造項目，首先把它的功能要實現(xiàn)了，所有按照國家的要求功能實現(xiàn)，而且還要低成本，不能花很多的錢，這個錢花的是不多的。第二，我們要把剛才智能優(yōu)化的算法用進去，要預測和判斷。我在這個過程中也發(fā)現(xiàn)了，把設備的故障都發(fā)現(xiàn)了，當時發(fā)現(xiàn)一個流量計得出來一個負值，最后發(fā)現(xiàn)是它的閥門壞了，我們有這個系統(tǒng)之后，對設備的正常運行也是有好處的。第三是網(wǎng)絡化通信。四是對不同區(qū)域不同對象的評估都可以進行，而且這個技術可以推廣，不僅僅是一個單位，咱們可以推廣到一個區(qū)，推廣到一個城市都可以。

為什么前面講的智慧城市、智慧能源有關的。目前總線式的結構，任何技術都是有生命期的，總線式的，這種以總線連接的東西，已經有了一種替代品，無中心扁平化的系統(tǒng)架構國家也在研究，是國家的重點研發(fā)項目，就是研究建筑智能化的新平臺，叫無中心扁平化，也就是它的結構上是顛覆性的，不用總線，甚至把我剛才講的顛覆的，一概不要，它是一種無中心扁平化，這個還處于研究階段，也就是說這個新技術不斷地在相互促進，相互砥礪，相互發(fā)展。這個項目經過鑒定，是西安市首批能耗動態(tài)監(jiān)測示范項目，我們這個項目是第三家，西安市當時要做一百多家，西安市政府建委的領導組織專家來驗證，這個對咱們的鑒定結果，得出的節(jié)冷，一是成本低，二是亮點比較多。我在他們已有的辦公網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)的闡述，我不額外的增加它的，你硬件也好，但是他們在我之前有兩家驗收的，他說我這個項目是最經濟的，最低成本。前面的公司，花了很多錢，我的錢不到它的十分之一，功能一模一樣的，有的公司為了貴東西，把什么東西都是另搞一套，忽悠你，說的假話也不懂，說你必須弄，其實不是那么一回事，已有的平臺，在上面經過技術上的一些改造，用已有的平臺可以實現(xiàn)你這個能耗監(jiān)測，所以當時專家評價比較好。

謝謝大家。