打造全面感知、會呼吸思考的智慧建築~群光智慧綠能大樓

打造全面感知、會呼吸思考的智慧建築~群光智慧綠能大樓
日前群光集團總部的「群光智慧綠能大樓」代表台灣參加「亞太地區智慧綠建築聯盟」(APIGBA)競賽,自5個國家共21棟智慧綠建築的角逐中脫穎而出,榮獲「第二屆亞太地區優良智慧綠建築暨系統產品獎」(2018 APIGBA Awards)的最高榮譽獎項「鉑金獎」。作為群光自主研發IWA產品的示範場域,究竟是如何協助建築物的管理者和使用者,在安全、健康、節能、使用便利等層面上獲得良好的使用體驗?

驗證嚴謹的開放式系統平台

群光智慧綠能大樓共有17,680個IoT裝置,I/O點數量63,520點,每日影像資料存取時數38,400小時,每日資料傳輸共3,500多萬筆,一天下達超過300萬個命令。驚人的是,如此龐大的數據量,群光卻能克服網路通訊協定的問題,營運兩年系統未曾出過狀況,始終維持穩定運行,原因在於其擁有強大的品質驗證單位。



群光電能科技先進技術中心技術長黃中明表示,一棟大樓使用年限動輒30年、50年,故設備一定要有極高的可靠度與穩定度,因此對於產品的驗證過程十分嚴謹。也是在驗證的過程中,原本只打算做軟體開發的先進技術中心,由於許多市面上的產品一直無法通過測試,只好自行開發硬體設備。因此,在經過多年不斷的測試與修正後,群光才正式向外發布智慧綠能解決方案,目的就是要確保其系統設備的決策準確率與品質保證。

傳統的建築自動化(BA)多為封閉式系統,BA廠商亦以此綁系統/設備來保護自身,卻限制了系統的可擴充性與智慧化程度。業主如若想整合其他設備,囿於舊有系統的相容性須另外花費巨資,只得打消念頭。群光從最初發想時便走向完全開放的系統,只要設備能夠與國際標準的Protocol(通訊協定)介接,就可以整合進系統中。黃中明認為,智慧建築系統必須是一個跨領域的整體解決方案,不但要有效整合不同領域的專業,更需要兼顧各領域專業的深度與廣度,才能展現出建築物的專業智慧。特別是當物聯網成為顯學,能夠整合影像辨識、環境控制及各種安防系統,增加工作效益、讓各專業發揮最大綜效的物聯網平台,方可滿足應用需求。

IoT設備+AI智慧 最佳化運轉

從遍布群光總部大樓的IoT裝置,便可一窺其內外部環境智慧感知能力的程度。包括外部環境的日照強度、風力、風向、溫溼度、車牌/車輛辨識、管制線人員偵測等;以及內部環境的室內空氣與溫溼度、光照度、人流偵測、人臉辨識等各式感測裝置,都能將感測到的資訊透過不同的智慧演算法加以分析運算。

例如,系統除了可針對大樓燈具做一對一的開/關控制,也可達到0%∼100%的無段調光。室內的LED燈會隨著室外光線,適度調整每盞燈光的強弱,以維持相同的照度;同時,依日照強度、照明/空調節能、玻璃熱輻射等,自動控制窗簾狀態,並藉由電腦視覺技術進行人員偵測,作為照明開啟或關閉的判斷依據。同理,空調系統會依即時的內外部資訊,智慧化調整冰水系統及室內溫度,且結合人流、人數及CO2偵測,以最低能耗維持室內的最佳空氣品質。而在植栽澆灌的部分,自2016年10月大樓啟用直至今年6月,完全使用回收雨水而非自來水(因旱季才在今年7月時不得不使用自來水)。

相較於傳統建築物,群光總部大樓的能源消耗成本節省約45%,而營運和管理成本更可節省達60%,令人瞠目結舌的數字靠的就是AI演算法。黃中明指出,群光的AI智慧系統已協助大樓各項系統達到最佳化運轉,其做法不同於一般僅根據數據做迴歸,而是進行雙向度的迴歸分析;也就是在分析數據的同時即建立模型以驗證理論,從最原始的理論往前推,推出數據模型後,再用數據去驗證此數據模型是否正確。事實上,在先進技術中心單位,光是負責模擬分析(Simulation)的成員就超過30名,另外還有包括照明、光學、空調、機電、環控、物理等技術團隊,儼然是群光能持續優化的強力動能,也應證了黃中明所說的「智慧源於思考,思考仰賴專業」。

這套由群光自主研發的IWA智慧建築管理系統,除可對各項建築物數據達到完善管理,所有設備亦能做到使用時效的預測,一旦耗電開始增加、效能有下降的趨勢,系統即會自動找出問題、發送警示,不須等到設備故障才派員維修,甚至可將機電人員的配置減至最低限度。
 
群光電能科技先進技術中心技術長 黃中明


以產業嚴謹標準開發硬體

黃中明表示,之所以跳下來自行開發硬體,是因為目前市面上的產品在品質穩定度、功能特性或價格定位上無法全面符合群光的需求,因此部分BA產品必須自己從頭打造。以智慧電表為例,過往使用的品牌電表常會故障,為了能達到精準、穩定分析用電量的目的,只好自行開發,完成、啟用至今皆未發生問題。其所開發的智慧電表並非台電的計費電表而是「表後表」,是於後面更細微的分路或重要設備上所加裝的電表,藉此完整取得細部的用電資訊並進行分析。

另外,他也觀察到一般智慧建築所採用的水泵、空調等並未發揮最好的效能。以政府目前推行IE3效率等級的馬達、補助加裝變頻器為例,其立意良善,但忽略了感應馬達在低轉速時效率不佳,可能加了變頻器也無法提高效率。其實,如果是用永磁馬達加上變頻,則不管高低轉速都會維持效率。

進一步深入挖掘,會發現我們現在距離真正達到節能減碳的目標,仍有一段長遠的路要走。而群光則要利用能夠深度學習的AI演算法去改變這些現況,目前大樓內許多系統已經不需要人工管理,而是可以透過自我學習做到精準控制。

建立全新BA觀念 任重道遠

正是如此兢兢業業、踏實推動智慧建築的歷程,讓群光拿下台北市廣慈博愛院的智慧公宅案,也實際應用在澎湖國際藝術園區、台中文化創意園區等。既然已有群光總部大樓成功的示範場域,對其解決方案的推廣應該無往不利,但黃中明卻不這麼認為。

他語重心長地表示,目前仍處於觀念宣導階段,必須要去說服許多業主和系統整合商(SI)「這是一個全新的想法」。在為業主改善的過程中,他看見太多BA系統因為年久失修或無力負擔維護成本,只能處於閒置狀態,無形中浪費了過多能源。例如,不是發現機房的皮帶已經跑出,就是水泵已經空轉多年卻從未抽過半滴水⋯直到裝設群光的系統後,才知道過去獲得的數據原來「僅供參考」。

雖然目前已有不少SI主動向群光洽詢,仍必須投注大量時間與其溝通傳統BA與群光BA的差異。在舊習慣、舊觀念暫時難以被改變的情況下,群光便採取折衷方式。「我們無法改變他的觀念,至少讓他不需學習太多的軟體和知識就能使用我們的系統。於是我們開發更先進的軟體,協助他建立想要的UI(使用者介面)及資料庫,希望可以讓不會寫程式的機電工程師都能很容易地安裝我們的系統、使用我們的產品。」

結語

物聯網時代讓系統/設備間的界線被打破,唯有以開放式的系統架構進行串連、整合及交換資訊,才能迎來真正的建築智慧化,同時創造永續節能的效益。先進技術中心將會投入更多的資源,讓建築為人而生,成為有感覺、會思考的智慧建築。

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