智能建筑不仅仅是能源管理

2021-10-16

智能建筑不仅仅是能源管理

大流行带来了更多关于我们如何在办公室、工厂和商店等室内空间安全地进行社交和协作的思考和讨论。

什么是智能建筑？

我们工作的建筑物需要随着我们的优先事项、需求和关系的变化而发展。供暖、通风、空调系统、安全和实时监控是通过最大限度地降低能源成本、支持强大且有弹性的电网以及减轻环境影响来实现的可持续发展目标。

物联网在智能建筑和技术进步中的作用

对于智能建筑来说，物联网已经在正确的时间出现在正确的地方。物联网传感器不断收集大量数据，人工智能可以分析数据并提供实时决策建议。随着 5G、Wi-Fi 和其他低功耗广域网 (LPWAN) 的进步，数据驱动的设施控制正在改进。能源管理、资产和人员安全、工人健康和资产跟踪都有益。

楼宇智能能源管理

仅暖通空调和照明就占普通商业建筑总能耗的 50%。因此，采用智能建筑系统可能有助于将能源成本降低 30% 至 50%。

传统上，暖通空调设备是集中统一操作和管理的。这种方法通常会在建筑物中留下许多高于或低于最佳条件的空间。因此，有些房间过热，有些房间供暖不足。此外，一些灯不必要地亮着，浪费能源，给电网和底线带来额外的负担。

相比之下，安装在不同位置的物联网传感器可以将建筑物划分为更小、更易于管理的区域。例如，不同的传感器可以收集环境数据（例如某个区域接收的阳光量）和占用数据（例如不同时间的人流量）。收集有关建筑物冷却效率和速度的数据。结合环境数据和入住率数据，楼宇管理人员可以更好地了解全天的使用趋势和设施范围内的能源需求，从而避免能源浪费。利用建筑物使用数据，管理人员可以安排按需清洁服务以消除不必要的清洁。此外，异常的能源消耗和冷却模式为排除设备故障提供线索，以便管理人员可以主动安排维护服务。

建筑安全

物联网传感器和人工智能分析也可以帮助建立使用模式的规范。例如，了解不同时间通过不同门的占用密度和人流量的典型模式会很有帮助。该信息意味着智能锁可用于限制或允许特定人员在不同时间在不同空间访问。可以快速识别和调查与正常模式的偏差，例如某些区域中有未经授权的人员或某个区域中的人数异常。此外，当安全设备（例如安全帽或防护服）被标记时，未佩戴这些物品的工人可能会被标记并拒绝其进入，直到他们遵守安全协议。

智能建筑保护工人健康

工人的健康和福祉日益成为优先事项。在世界经济论坛的一项研究中，44% 的全球企业将改善工作环境和灵活的工作安排视为推动跨行业变革的首要人口统计和社会经济驱动因素。

多种类型的传感器可用于监测工人的健康状况。例如，室内空气质量传感器可以检测二氧化碳 (CO 2 ) 水平。温度传感器可以检测过冷或过热的区域。计数传感器可以衡量一个区域的占用密度和停留时间以及各个入口/出口的人流量。

当传感器不仅在建筑物中而且由工人佩戴时，也可以监测呼吸率、静息心率和其他生命体征。此外，面部图像分析可以帮助识别苦恼、分心或疲劳的员工。

智能仓储

资产跟踪传感器可用于跟踪办公室、工厂、零售店和医院的库存和设备。通过这种方式，可以自动连续补充库存以避免停机，并且可以快速定位设备。轻松找到设备消除了令人沮丧和浪费时间的搜索以及不必要的重新购买。

资产跟踪传感器可以识别关键事件，例如缺少灭火器或打开防火门。通过组合数据，管理人员可以确定需要加热、冷却或通风调整的区域；需要检查的员工；需要更换的设备；需要分散以确保社交距离的人群；和需要消毒的空间。传感器数据甚至可以民主化并以匿名方式提供给个别建筑居民，从而增加利益相关者之间的信任。

案例 1：BehrTech 专注于让人们保持健康和安全

许多公司已经开发出使建筑更智能的解决方案。一些关注工人的健康和福祉，而另一些关注能源效率和可持续性。

例如，虽然照明、声音、湿度、清洁度和温度等许多因素有助于营造健康舒适的室内环境，但自大流行开始以来，空气质量已跃居首位。

物联网用于监控智能建筑中的二氧化碳水平。

BehrTech 强调监测二氧化碳水平，因为二氧化碳是造成室内空气质量差的最大因素之一。如果建筑物中的人数和活动增加，二氧化碳水平就会上升。高二氧化碳水平降低了人们的生产力和决策能力，同时提高了空气污染物水平。

结合物联网传感器技术 和无线连接，可以实时监测室内环境质量，不仅是二氧化碳水平，还有其他污染物，如微粒、污染物和有毒气体。当二氧化碳水平超过安全阈值时，可以启动通风和暖通空调过滤。此外，如果二氧化碳传感器与LPWAN等创新的物联网连接解决方案搭配使用，则可以确保在低能耗的室内环境中进行可靠且可扩展的数据传输。

同时，可以使用被动红外、微波、超声波和雷达传感器等人数统计传感器来监控特定区域的人流量和人数，并在超过容量阈值时发出警报。这样，就可以强制执行适当的社交距离。此外，此类传感器可以简化清洁服务，消除不必要的清洁，但在一定数量的人经常光顾该区域后立即指定清洁。例如，Mero 分析平台可以帮助降低清洁和供应成本。

该平台可感知肥皂、消毒剂和卫生纸等物品的供应水平，以减少对供应品的浪费性补货。因此，Mero 可以帮助节省多达 35% 的供应浪费，并通过按需清洁提高可持续性。

案例2：意法半导体专注于能效和削减成本

STMicroelectronics (ST) 专注于使设施管理更安全、更经济、更节能。

STMicroelectronics 为智能建筑设计提供硅构建模块。

在为智能建筑提供应用指南时，ST 展示了如何结合使用摄像头传感器、高性能和低功耗微控制器以及分析来实现建筑的安全和安保。使用人工智能方法，摄像头传感器收集数据，这些数据可用于使用分析训练系统进入、退出和人流量的正常模式。智能锁可以通过从使用中学习、适应用户行为、使残疾人或老年人更容易接近，以及在必要时向业主或中央安全服务提供商提供警报来帮助检测和预防入侵者。此外，使用 ST 的高性能、低功耗微控制器可以帮助智能锁或任何其他远程应用程序持续很长时间。

同样，传感器可以监控重要设备的状况。状态监测传感器收集的数据与机器学习分析相结合，可以检测振动和温度等参数的变化，以识别异常情况。这使得预测不对中或轴承故障成为可能。这些异常通常是重大问题的早期症状。通过及早识别它们，管理人员可以主动安排维护，以防止小问题恶化为完全故障。

传感器、分析和微控制器也可用于优化建筑的气候控制和能源效率。通过部署传感器来收集温度、湿度、环境光和空气质量的数据，这些参数可以使用智能电表、燃气表、暖气表和水表分别进行调整，以达到理想的生活条件。

结论

物联网正在为建筑物添加前所未有的智能，帮助它们随着人类不断变化的需求而发展。物联网连接为建立响应式、动态和优化的建筑环境创造了许多机会。然而，设施管理部门还必须通过数字工程拥有强大的网络和数据基础设施，以充分利用物联网的潜力。