摘要

建筑業(yè)主、設(shè)施經(jīng)理和系統(tǒng)集成商面臨著越來(lái)越大的壓力，需要節(jié)省更多能源、降低成本并保持可用性，同時(shí)提高居住者的體驗(yàn)和福祉。 實(shí)現(xiàn)這些不同的目標(biāo)最好通過(guò)當(dāng)今可用的新型BMS 來(lái)解決，該 BMS 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了HVAC 控制。 這些新型的下一代 BMS 是一個(gè)更加開(kāi)放的集成平臺(tái)，使用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)來(lái)從可用資源和連接系統(tǒng)中獲得更多收益，從而使利益相關(guān)者受益。

在本文中，我們解釋了推動(dòng) BMS 發(fā)展的因素，并描述了解決當(dāng)今和未來(lái)管理挑戰(zhàn)所必需的三個(gè)基本要素。 我們還將解釋這些元素如何讓您走上正確的道路，從未來(lái)新興的數(shù)字技術(shù)中受益。

樓宇管理系統(tǒng) (BMS)簡(jiǎn)介

建筑管理系統(tǒng)(BMS)，有時(shí)也被稱為建筑自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)，是安全、高效、可靠地運(yùn)行建筑的關(guān)鍵工具。然而，對(duì)能源效率和可持續(xù)性的高度關(guān)注，以及租戶需求和期望的根本變化，正在給傳統(tǒng)的BMS實(shí)施帶來(lái)壓力，推動(dòng)它們成長(zhǎng)和發(fā)展。與此同時(shí)，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、分析和人工智能的發(fā)展正在引領(lǐng)新的、更廣泛的能力。有了這些基礎(chǔ)技術(shù)，下一代BMS 將成為跨多個(gè)業(yè)務(wù)和操作技術(shù)(OT)系統(tǒng)和傳感器的所有建筑數(shù)據(jù)的集成和聚合工具。通過(guò)協(xié)調(diào)管理和控制所有建筑的OT，能源和運(yùn)營(yíng)效率可以最大化，同時(shí)提高居住者的生產(chǎn)力和福祉。

盡管出現(xiàn)了這些新變化，我們發(fā)現(xiàn)許多業(yè)內(nèi)人士對(duì)BMS的看法仍然非常狹隘，認(rèn)為BMS主要是關(guān)于HVAC控制的。這種傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為 BMS 僅由現(xiàn)場(chǎng)和樓宇控制器以及內(nèi)部 BMS 軟件界面組成。這種范圍狹窄的 BMS 實(shí)施在應(yīng)對(duì)建筑管理挑戰(zhàn)方面的能力有限，并且無(wú)法利用更新的技術(shù)進(jìn)步?，F(xiàn)代的下一代 BMS 連接到范圍更廣的系統(tǒng)，并且可以通過(guò)這種集成做比以前更多的事情。隨著建筑物變得更加智能，這是必要的。

圖 1 突出顯示了 BMS 實(shí)施的范圍和系統(tǒng)集成的深度如何隨著需求和能力的變化而演變。有時(shí)，傳統(tǒng) BMS 與其他系統(tǒng)集成，但這通常只是意味著從系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)點(diǎn)并顯示在 BMS 軟件中，以增加情景或態(tài)勢(shì)感知。我們將這種集成級(jí)別稱為“松散耦合”。下一代 BMS 將這種集成更進(jìn)一步。它不僅與更多系統(tǒng)交互，而且連接更緊密地集成在一起，因?yàn)閿?shù)據(jù)與其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)相結(jié)合，用于分析、人工智能和數(shù)字服務(wù)，使運(yùn)營(yíng)更具前瞻性和預(yù)測(cè)性。

圖 1：BMS 實(shí)施的范圍和與其他系統(tǒng)的集成深度隨著壓力的提升變得高效、可持續(xù)、能夠滿足不斷變化的租戶需求以及能夠使用新興技術(shù)并不斷發(fā)展。

在本文中，我們將首先討論當(dāng)今建筑設(shè)施管理人員面臨的三個(gè)因素，這些因素對(duì)管理系統(tǒng)施加壓力以使其發(fā)展和適應(yīng)。 接下來(lái)，我們將描述下一代 BMS 的三個(gè)關(guān)鍵屬性，以及這些新興功能如何最好地解決當(dāng)今的建筑挑戰(zhàn)。 最后，我們提供了關(guān)于 BMS 在未來(lái)可能如何發(fā)展的想法。

推動(dòng) BMS 演進(jìn)的 3 個(gè)因素

典型的傳統(tǒng)建筑的 BAS/BMS 僅限于 HVAC，可能還有照明、訪問(wèn)控制和電源監(jiān)控。設(shè)施經(jīng)理及其運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)僅使用它來(lái)監(jiān)控問(wèn)題并進(jìn)行基本控制。在IT部門(mén)、人員、業(yè)務(wù)單位和公司不動(dòng)產(chǎn)之外的孤島內(nèi)工作，他們的關(guān)注點(diǎn)主要是確保建筑系統(tǒng)的日常功能。這種工作往往是依賴高度手工和勞動(dòng)密集型的。

因此，建筑業(yè)主變得完全依賴于經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)設(shè)施經(jīng)理，他們擁有豐富的知識(shí)，以確保一切正常運(yùn)轉(zhuǎn)。維護(hù)是基于日歷和被動(dòng)式的。租戶和居住者無(wú)法控制或洞察他們?cè)诮ㄖ镏锌赡軙?huì)經(jīng)歷的實(shí)際體驗(yàn)。所有投訴、請(qǐng)求和服務(wù)訂單都來(lái)自設(shè)施經(jīng)理。每個(gè)建筑物都獨(dú)立于其他建筑物進(jìn)行管理，這些建筑物可能是組織的房地產(chǎn)投資組合的一部分。這種傳統(tǒng)模式正在消失。社會(huì)和技術(shù)因素都在推動(dòng) BMS 從主要的 HVAC 控制系統(tǒng)演變?yōu)楦嗟闹悄芙ㄖ到y(tǒng)集成平臺(tái)，用于主動(dòng)監(jiān)控、控制和自動(dòng)化。

所以，變化主要是由以下三個(gè)基本因素驅(qū)動(dòng)的：

1、對(duì)效率和可持續(xù)性的需求不斷增加

2、不斷變化的租戶/入住者要求和期望

3、更新的 IT、物聯(lián)網(wǎng)和智能建筑技術(shù)的出現(xiàn)

第三個(gè)擴(kuò)展了范圍并提高了 BMS 系統(tǒng)的能力，以更好地解決前兩個(gè)因素。下面我們簡(jiǎn)要對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行描述。

對(duì)效率和可持續(xù)性的需求不斷增加

毫無(wú)疑問(wèn)，建筑物對(duì)全球環(huán)境有重大影響。 “考慮到上游發(fā)電的間接排放，2018 年建筑占全球與能源相關(guān)的二氧化碳排放量的 28%。從絕對(duì)意義上講，與建筑相關(guān)的二氧化碳排放量 [已上升] 連續(xù)第二年達(dá)到9.6 GtCO2的歷史新高。”請(qǐng)注意，這不包括建筑物建造產(chǎn)生的排放。當(dāng)包括建筑在內(nèi)時(shí)，建筑約占全球二氧化碳排放量的 40%。撇開(kāi)環(huán)境影響不談，建筑能源使用對(duì)運(yùn)營(yíng)預(yù)算有重大影響。事實(shí)上，據(jù)估計(jì)，大約三分之一的非固定運(yùn)營(yíng)費(fèi)用用于能源消耗。因此，商業(yè)房地產(chǎn)公司和建筑業(yè)主面臨著越來(lái)越大的監(jiān)管、金融和社會(huì)壓力，以減少能源消耗并最終實(shí)現(xiàn)建筑運(yùn)營(yíng)的脫碳。

減少能源使用的壓力越來(lái)越大，這意味著更需要詳細(xì)的能源監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制。碳稅、排放交易系統(tǒng)(ETS)和基于結(jié)果的氣候融資(RBCF)等碳定價(jià)機(jī)制正在提供定價(jià)信號(hào)，或激勵(lì)人們?cè)诶媒ㄖ刂苼?lái)減少建筑能源消耗方面發(fā)揮創(chuàng)造性和窮盡性的努力。這包括參與電網(wǎng)服務(wù)、根據(jù)時(shí)間定價(jià)在不同能源中選擇以及根據(jù)了解硬接線和插頭負(fù)載的運(yùn)行狀態(tài)、公用事業(yè)價(jià)格信號(hào)、房間占用率、天氣數(shù)據(jù)等。

如今，BMS 不僅需要控制 HVAC 系統(tǒng)，還需要能夠監(jiān)視和控制建筑物中的所有供電系統(tǒng)，以充分優(yōu)化整個(gè)站點(diǎn)的能源使用。傳統(tǒng)的 BMS 系統(tǒng)無(wú)法很好地做到這一點(diǎn)?，F(xiàn)代化的下一代 BMS 提供了充分優(yōu)化能源使用并遵守日益增長(zhǎng)的社會(huì)壓力和政府氣候法規(guī)所需的工具。

租戶/居住者不斷變化的要求和期望

住戶和租戶的期望正在發(fā)生變化，這促使 BMS需要做得更多。租客和在建筑物中工作的人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到氣候變化和可持續(xù)性問(wèn)題，并且出于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)原因都希望節(jié)能。人們希望在高效的建筑中租房或在其中工作。與前幾代人相比，今天的人們也更可能關(guān)心他們的個(gè)人健康、心理健康以及他們的直接環(huán)境對(duì)這些事情的影響。需要使建筑物不僅安全，而且使居住者感到滿意和愉快。最重要的是，人們對(duì)家庭消費(fèi)技術(shù)、IT 和智能手機(jī)的日常體驗(yàn)正在影響他們對(duì)工作場(chǎng)所的期望和工作模式。

我們相信，人們期望 IT 服務(wù)始終可用。建筑服務(wù)彈性現(xiàn)在是一個(gè)關(guān)鍵屬性。智能家居技術(shù)的盛行和“有一個(gè)應(yīng)用程序”的心態(tài)讓人們期待或至少想要能夠輕松地與建筑物及其環(huán)境交互以定制他們的個(gè)人空間，在建筑物周圍導(dǎo)航，發(fā)出資源請(qǐng)求，以更少的麻煩通過(guò)安全檢測(cè)等等。這些新的要求和期望不僅對(duì)建筑設(shè)計(jì)有很大影響，而且對(duì)運(yùn)營(yíng)也有很大影響。注重租戶健康、安全、福祉和生產(chǎn)力的高效、可靠的建筑對(duì)業(yè)主來(lái)說(shuō)具有明顯的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

租戶需求和期望的變化正在改變?cè)O(shè)施經(jīng)理的范圍。這意味著B(niǎo)MS的范圍也必須改變。FM仍然負(fù)責(zé)暖通空調(diào)的運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)能源目標(biāo)。但現(xiàn)在，他們也必須提供居住舒適度，提供互動(dòng)和健康的空間，連續(xù)的系統(tǒng)可用性，安全性，連通性和遵守公司和政府法規(guī)。職場(chǎng)策劃師等新興的商業(yè)建筑領(lǐng)導(dǎo)人物正在對(duì)設(shè)施經(jīng)理施加新的期望，以影響員工敬業(yè)度、生產(chǎn)率和整體健康分?jǐn)?shù)等指標(biāo)。新一代的工人、居民和酒店客人希望與周圍的人和系統(tǒng)超連接，并通過(guò)數(shù)字工具影響周圍的環(huán)境。

在今天的商業(yè)建筑中，人們?nèi)匀缓艽蟪潭壬弦蕾囋O(shè)施經(jīng)理來(lái)處理他們?cè)谑孢m、清潔和通信方面的要求，就像他們?cè)谶^(guò)去幾十年所做的那樣。有效的現(xiàn)代BMS將擁有一些數(shù)字個(gè)人助理的屬性，這將使使用者更強(qiáng)大，使他們更少地依賴設(shè)施經(jīng)理，并使實(shí)施經(jīng)理們能夠滿足不斷擴(kuò)大的期望、滿足標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。要滿足這些需求，就需要智能建筑技術(shù)，并為移動(dòng)性而設(shè)計(jì)，可以被BMS管理和控制的技術(shù)。傳統(tǒng)的BMS系統(tǒng)并不能很好地解決這些問(wèn)題。

更新的IT、物聯(lián)網(wǎng)和智能建筑技術(shù)的出現(xiàn)

建筑管理系統(tǒng)一直在進(jìn)化，部分原因是它的底層技術(shù)隨著時(shí)間的推移而不斷改進(jìn)。例如，老式的傳統(tǒng)系統(tǒng)提供了非常簡(jiǎn)單的HVAC設(shè)備控制，使用氣動(dòng)(壓縮空氣)，模擬和機(jī)電類型的控制。在20世紀(jì)90年代和21世紀(jì)初，直接數(shù)字控制(DDC)出現(xiàn)了，并在今天被廣泛使用，提供了更大的功能、互操作性、靈活性和更高的可靠性。今天，在系統(tǒng)和設(shè)備之間不斷增加的標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議的使用簡(jiǎn)化了BMS，使其不僅僅是簡(jiǎn)單的機(jī)械自動(dòng)化系統(tǒng)。但這只是正在發(fā)生的變化的一部分。

“物聯(lián)網(wǎng)”(IoT)的爆炸式發(fā)展意味著，對(duì)于建筑技術(shù)的制造商和系統(tǒng)集成商來(lái)說(shuō)，將基于微處理器的控制、傳感器和IP網(wǎng)絡(luò)連接添加到越來(lái)越多的設(shè)備和系統(tǒng)中更容易、更便宜。Zigbee和藍(lán)牙等低功耗等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，使現(xiàn)場(chǎng)控制器和各種物聯(lián)網(wǎng)傳感器與建筑控制器之間的連接變得更加簡(jiǎn)單，無(wú)需布線。使用標(biāo)準(zhǔn)IP協(xié)議連接設(shè)備和系統(tǒng)的便利性意味著B(niǎo)MS不僅可以進(jìn)行更多的監(jiān)控和控制，還將BMS從只服務(wù)于設(shè)施管理人員轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在能夠直接幫助租戶。BMS的業(yè)務(wù)范圍不斷擴(kuò)大，可以為居住者提供直接訪問(wèn)維護(hù)請(qǐng)求、導(dǎo)航、客房預(yù)訂和個(gè)人移動(dòng)舒適控制等服務(wù)。

傳感器和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的快速增長(zhǎng)意味著數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)。我們有機(jī)會(huì)利用“大數(shù)據(jù)”分析和人工智能(AI)技術(shù)來(lái)處理這些數(shù)據(jù)，使建筑運(yùn)營(yíng)和管理更加自動(dòng)化、高效、可靠和主動(dòng)。分析和人工智能正在成為成熟的行業(yè)，在IT和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用中有成熟的使用案例，在商業(yè)建筑中也越來(lái)越多。

云計(jì)算提供了實(shí)現(xiàn)分析和人工智能所需的計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和安全性。它為跨許多設(shè)備和站點(diǎn)收集大量數(shù)據(jù)提供了一種安全的方法。易于擴(kuò)展計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量的能力使其成為訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法的理想選擇。云還為跨多個(gè)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、第三方監(jiān)控和應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了安全的基礎(chǔ)。這些信息技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使所謂的智能建筑技術(shù)的發(fā)展成為可能。

三大基本要素

一個(gè)有效的下一代樓宇管理系統(tǒng)是一個(gè)集成樓宇、業(yè)務(wù)、設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和特定細(xì)分市場(chǎng)的專業(yè)系統(tǒng)的平臺(tái)，例如醫(yī)院的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)或酒店的房間預(yù)訂系統(tǒng)。 BMS 的最終目的是從這些數(shù)據(jù)中提取價(jià)值，以安全、可靠和高效地操作和維護(hù)建筑系統(tǒng)，同時(shí)最大限度地提高其居住者的生產(chǎn)力和福祉。 與 ASHRAE 最初設(shè)想的傳統(tǒng) BMS 系統(tǒng)相比，下一代系統(tǒng)的范圍和功能要廣泛得多。 它們也更易于使用、編程、擴(kuò)展和更新。 現(xiàn)代的下一代 BMS 實(shí)施涵蓋從設(shè)備傳感器到構(gòu)建控制器（即邊緣）再到帶有應(yīng)用和服務(wù)的云（參見(jiàn)圖 2）。下一代系統(tǒng)可從任何地方訪問(wèn)，支持知識(shí)報(bào)告、分析/人工智能應(yīng)用、預(yù)測(cè)性維護(hù)和自我診斷。

圖 2：下一代 BMS 系統(tǒng)的高級(jí)架構(gòu)圖，不同于傳統(tǒng)的 BMS 實(shí)現(xiàn)，它從設(shè)備延伸到云端。

這些更新、更有效的系統(tǒng)將更多以前由設(shè)備管理人員手動(dòng)完成的工作自動(dòng)化。租戶能夠根據(jù)個(gè)人的品味和偏好影響他們的個(gè)人環(huán)境，從而從被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的住戶。在這種模式中，BMS是關(guān)鍵的中央智能(即大腦)，它將來(lái)自設(shè)備、云、其他系統(tǒng)、人員、實(shí)時(shí)工作流模式的數(shù)據(jù)以及法規(guī)和策略整合在一起，與相關(guān)人員(FMs、占用者、所有者)共享知識(shí)，并在有權(quán)這樣做時(shí)采取獨(dú)立的自動(dòng)化行動(dòng)。引用 ASHRAE 的話說(shuō)：“智能建筑本身并不智能，但它們可以為用戶提供更智能的選擇，從而使他們能夠勝任工作。”我們的立場(chǎng)是，有效的現(xiàn)代建筑管理系統(tǒng)現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度的自主智能和行動(dòng)。這種能力將隨著底層技術(shù)的改進(jìn)而擴(kuò)展。

實(shí)現(xiàn)更廣泛、更強(qiáng)大的 BMS 的愿景需要具有 3 個(gè)關(guān)鍵屬性的架構(gòu)：

1. 基于開(kāi)放的集成平臺(tái)
2. 利用云計(jì)算進(jìn)行分析和人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)字服務(wù)
3. 專為移動(dòng)而設(shè)計(jì)

確保系統(tǒng)能夠很好地執(zhí)行基本的、傳統(tǒng)的任務(wù)仍然是重要的。但是，選擇具有這 3 個(gè)屬性的 BMS 實(shí)際上將有助于通過(guò)為 BMS 基礎(chǔ)設(shè)施提供軟件平臺(tái)來(lái)使系統(tǒng)面向未來(lái)，因?yàn)樗峁┝艘粋€(gè)可以隨時(shí)間增加額外功能的軟件平臺(tái)的BMS基礎(chǔ)設(shè)施。隨著系統(tǒng)能力的提高以及底層IT和智能建筑技術(shù)的不斷發(fā)展和增長(zhǎng)，它將為業(yè)主提供正確的未來(lái)道路。

一個(gè)很好的類比是智能手機(jī)。一開(kāi)始，一個(gè)更好、更移動(dòng)的打電話和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)的界面變成了一個(gè)更復(fù)雜、更智能的設(shè)備(智能地圖、銀行、健康跟蹤等)，隨著時(shí)間的推移，提供越來(lái)越多的功能和價(jià)值。對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，他們?nèi)匀晃罩粋€(gè)小矩形（智能手機(jī)），看著它，和它交談。技術(shù)進(jìn)化的所有復(fù)雜性仍然對(duì)用戶隱藏著?；谶@3個(gè)屬性的BMS將把用戶放在類似的路徑上。

#1：基于開(kāi)放的集成平臺(tái)

第一個(gè)基本屬性是系統(tǒng)足夠開(kāi)放，可以與其他建筑子系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、傳感器、業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用集成。從歷史上看，由于傳統(tǒng)的、有限的范圍，BMS 本質(zhì)上是相對(duì)封閉和專有的。但顯然，如果 BMS 要做的不僅僅是控制 HVAC 系統(tǒng)，其需要能夠從傳統(tǒng)上還未與 BMS 集成的系統(tǒng)和設(shè)備收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)和設(shè)備。BMS 的設(shè)計(jì)必須具有一定程度的開(kāi)放性，以便做到這一點(diǎn)并在智能建筑技術(shù)出現(xiàn)時(shí)從中受益。畢竟，BMS 連接的所有不同事物都不太可能由同一個(gè) BMS 供應(yīng)商制造，且所有事物都使用相同的專有語(yǔ)言和協(xié)議。

如果 BMS 要在整個(gè)建筑的運(yùn)營(yíng)中發(fā)揮核心作用，那么連接的便利性就變得很重要。與其他事物集成的具體過(guò)程可能因供應(yīng)商而異。因此，這可以作為選擇解決方案時(shí)的一個(gè)比較點(diǎn)。

請(qǐng)注意，開(kāi)放性的概念存在于 BMS 架構(gòu)的所有級(jí)別。開(kāi)放性存在于三個(gè)層面：數(shù)據(jù)采集/共享、系統(tǒng)集成和構(gòu)建編排。對(duì)于每個(gè)級(jí)別，然后可以跨互操作性、工程復(fù)雜性以及能夠執(zhí)行集成和維護(hù)的人員來(lái)考慮解決方案的開(kāi)放程度。就本文而言，我們只關(guān)心整個(gè) BMS 與其他設(shè)備和系統(tǒng)集成以從交互中提取價(jià)值的能力。

集成涉及在運(yùn)營(yíng) (OT)、物聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù) (IT) 中實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放協(xié)議。

OT 協(xié)議

BACnet（樓宇自動(dòng)化和控制網(wǎng)絡(luò)）是一種用于計(jì)算機(jī)化樓宇子系統(tǒng)交換信息的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。這種協(xié)議的實(shí)現(xiàn)意味著來(lái)自不同供應(yīng)商的不同系統(tǒng)可以互操作并且可以共享信息。以這種方式通信的系統(tǒng)類型包括暖通空調(diào)、照明控制、訪問(wèn)控制和火災(zāi)探測(cè)。其他流行的開(kāi)放 OT 協(xié)議包括 Modbus（在工業(yè)環(huán)境中流行）和 LON（本地操作網(wǎng)絡(luò)）。

在解決方案中要尋找的一個(gè)屬性是在架構(gòu)的所有層中本地結(jié)合 BACnet/IP。 IP 是一種熟悉的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，它允許不同樓宇系統(tǒng)的樓宇控制器通過(guò)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相互通信。與替代通信標(biāo)準(zhǔn)（例如更傳統(tǒng)的解決方案使用的串行總線）相比，它速度更快、帶寬更大。請(qǐng)注意，隨著越來(lái)越多的數(shù)據(jù)被聚合和共享以支持高級(jí)分析，通信帶寬是一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。將傳統(tǒng) OT 協(xié)議置于 IP 之上是當(dāng)今如此盛行的“OT/IT 融合”趨勢(shì)的一個(gè)方面。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)協(xié)議

BMS還應(yīng)該支持與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的通用協(xié)議，如SNMP、HTTPS、web服務(wù)、MQTT等。在這里，我們討論的是用于以低成本將小型、低功耗 IoT 設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)的 IT 協(xié)議。今天，有一系列無(wú)線傳感器可以為設(shè)施管理人員和樓宇居住者提供額外的智能，這些傳感器不是暖通空調(diào)、照明或訪問(wèn)控制等子系統(tǒng)的特定部分。這些獨(dú)立設(shè)備可能是占用傳感器、無(wú)線恒溫器或智能鎖。在這個(gè)層面上，Zigbee 和藍(lán)牙等無(wú)線通信協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的，應(yīng)該得到 BMS 的支持。 Zigbee 非常適合以低功耗傳輸?shù)蛿?shù)據(jù)速率，而藍(lán)牙旨在以最佳方式連接距離很近的移動(dòng)設(shè)備和傳感器。在集成物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備方面，有效的 BMS 系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。增加數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量可以改進(jìn)決策、控制方案和預(yù)測(cè)。但是系統(tǒng)的控制器需要能夠?qū)崟r(shí)處理越來(lái)越多的向其輸入數(shù)據(jù)的設(shè)備。這是評(píng)估供應(yīng)商時(shí)的另一個(gè)比較點(diǎn)。

IT協(xié)議

有效的現(xiàn)代樓宇管理系統(tǒng)不僅應(yīng)該在傳感器、執(zhí)行器和現(xiàn)場(chǎng)/建筑控制器級(jí)別上與常見(jiàn)的OT和物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的開(kāi)放協(xié)議通信，還應(yīng)該在業(yè)務(wù)系統(tǒng)、云和第三方應(yīng)用級(jí)別上與標(biāo)準(zhǔn)的IT協(xié)議通信。例如，施耐德電氣就使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這是一個(gè)獨(dú)立于硬件、操作系統(tǒng)和編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)。Web服務(wù)是應(yīng)用編程接口(API)的一種形式，它促進(jìn)了兩臺(tái)機(jī)器之間的交互。用于連接一個(gè)BMS系統(tǒng)到另一個(gè)系統(tǒng)，如電力監(jiān)控系統(tǒng)(EPMS)或另一個(gè)站點(diǎn)的BMS。它也是用來(lái)連接第三方業(yè)務(wù)系統(tǒng)如計(jì)費(fèi)、房間預(yù)訂系統(tǒng)、分析應(yīng)用等等(參見(jiàn)圖3)。實(shí)際上，它允許 BMS 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) SOAP 和 REST 服務(wù)輕松使用數(shù)據(jù)（兩者都依賴于完善的信息交換規(guī)則。）當(dāng)與具有預(yù)先存在的網(wǎng)絡(luò)的第三方設(shè)備集成時(shí)，這是理想的選擇。

圖3：當(dāng)今的下一代BMS作為一個(gè)聚合器，使用從設(shè)備到云的各種標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放協(xié)議。

不僅應(yīng)該支持開(kāi)放協(xié)議，而且供應(yīng)商應(yīng)該使BMS能夠在所有者需要時(shí)合并不支持開(kāi)放協(xié)議的遺留系統(tǒng)和設(shè)備。對(duì)于偶爾出現(xiàn)的不支持的設(shè)備，有效的BMS供應(yīng)商提供了一種方法，通過(guò)這種方法可以開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序或“編譯器”，從而可以監(jiān)控和控制使用不支持協(xié)議的系統(tǒng)或設(shè)備。這一功能尤其有助于當(dāng)有舊的遺留設(shè)備沒(méi)有被替換。更多的開(kāi)放供應(yīng)商維護(hù)和共享一個(gè)公共庫(kù)的驗(yàn)證應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)。它們是預(yù)先存在并經(jīng)過(guò)測(cè)試的，提供了在不同語(yǔ)言的系統(tǒng)之間創(chuàng)建新的集成的簡(jiǎn)單方法。

一個(gè)開(kāi)放的集成平臺(tái)不僅需要如上所述將數(shù)據(jù)整合在一起，還需要通過(guò)賦予數(shù)據(jù)上情景來(lái)理解數(shù)據(jù)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)更好的分析、流程優(yōu)化和人工智能至關(guān)重要。理想的情況是 BMS 會(huì)自動(dòng)將稱為語(yǔ)義標(biāo)記的概念應(yīng)用于構(gòu)建數(shù)據(jù)，從而使信息易于解釋和編排。語(yǔ)義標(biāo)記是將情景信息附加到一段原始數(shù)據(jù)的過(guò)程。例如，BMS 系統(tǒng)內(nèi)的傳感器可能會(huì)被“標(biāo)記”，其中包含有關(guān)其在建筑物中的位置、其所在設(shè)備類型以及測(cè)量的傳感器輸出可用的信息。這些附加信息允許在數(shù)據(jù)類之間進(jìn)行更復(fù)雜的關(guān)聯(lián)和查詢。

請(qǐng)注意，現(xiàn)代下一代 BMS 系統(tǒng)更加開(kāi)放、互聯(lián)和廣泛的性質(zhì)增加了對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的關(guān)注。這是比較 BMS 解決方案供應(yīng)商的另一個(gè)評(píng)估點(diǎn)。選擇在其產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、實(shí)施和支持中優(yōu)先考慮安全性的供應(yīng)商。選擇遵循安全開(kāi)發(fā)生命周期 (SDL) 方法管理其軟件和設(shè)備固件的供應(yīng)商。接受和應(yīng)用 IEC 62443 定義的網(wǎng)絡(luò)安全指南和最佳實(shí)踐以及來(lái)自美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 等組織的相關(guān) IT 安全標(biāo)準(zhǔn)非常重要。有關(guān)如何保護(hù)連接云的樓宇管理系統(tǒng)的更詳細(xì)討論，可參閱施耐德電氣白皮書(shū)“網(wǎng)絡(luò)安全、云連接智能樓宇控制系統(tǒng)的實(shí)用框架”（“A Practical Framework for Cyber Secure, Cloud Connected Smart Building Control Systems”）。

#2：利用云計(jì)算進(jìn)行分析和人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)字服務(wù)

云計(jì)算已經(jīng)徹底改變了IT行業(yè)，帶來(lái)了更低的成本、無(wú)限的可擴(kuò)展、更好的彈性、移動(dòng)性、管理和維護(hù)的方便性等等。它是當(dāng)今世界整體計(jì)算體系結(jié)構(gòu)的核心組成部分。下一代建筑管理系統(tǒng)也從中受益。我們提出，下一代BMS的一個(gè)基本要素是使用公有或私有的云計(jì)算技術(shù)和服務(wù)。

對(duì)于提供一些重要的建筑管理功能和能力，云要么是必要的，要么是首選的方法，包括:

1. 一個(gè)無(wú)限的存儲(chǔ)庫(kù)，用于存儲(chǔ)、備份和集成大量以前孤立的 OT 設(shè)備和系統(tǒng)數(shù)據(jù)
2. 可信賴的合作伙伴或供應(yīng)商遠(yuǎn)程主動(dòng)監(jiān)控建筑設(shè)備和系統(tǒng)即服務(wù)（“數(shù)字服務(wù)”）的安全方式
3. 啟用“大數(shù)據(jù)”分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練，從而獲得有價(jià)值的見(jiàn)解、預(yù)測(cè)性維護(hù)和控制自動(dòng)化
4. 跨多個(gè)地理分散的站點(diǎn)提供可見(jiàn)性、警報(bào)和數(shù)據(jù)整合以及匯總報(bào)告，使 FM 能夠有效地管理建筑物群
5. 用于第三方應(yīng)用開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)安全手段

簡(jiǎn)而言之，云計(jì)算提供了使 BMS 在根本上減少手動(dòng)和響應(yīng)、更具預(yù)測(cè)性并最終更加自動(dòng)化所需的基本基礎(chǔ)。它提供了 BMS 可以從隨著時(shí)間的推移不斷增長(zhǎng)和成熟的數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)中受益的方法。例如，如今施耐德電氣等一些供應(yīng)商可以將占用傳感器信息與 BMS 原生云平臺(tái)中的樓宇管理數(shù)據(jù)集成，以根據(jù)占用狀態(tài)自動(dòng)執(zhí)行樓宇控制。這是一種更智能的操作模式。占用傳感器與云平臺(tái)的相同集成提供了詳細(xì)的空間使用分析，可以與重要的健康指標(biāo)（如 CO2 和揮發(fā)性化合物水平）進(jìn)行交叉引用。這再次為設(shè)施經(jīng)理提供了更多的情報(bào)，便于對(duì)建筑物中的空間做出更加明智的決定。

盡管我們僅處于人工智能在建筑管理中應(yīng)用的早期階段，但預(yù)測(cè)分析功能今天已經(jīng)可用。可以在虛擬環(huán)境中創(chuàng)建 HVAC 系統(tǒng)的數(shù)字模型（或“數(shù)字孿生”），并將其用于與您的實(shí)際 HVAC 性能進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，以識(shí)別可能導(dǎo)致最終故障的異常行為。

今天可用的另一個(gè)例子是一種預(yù)測(cè)性維護(hù)儀表板或記分卡。BMS 軟件界面顯示受監(jiān)控設(shè)備的列表，這些設(shè)備按健康狀況或根據(jù)系統(tǒng)可用性風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)到的問(wèn)題進(jìn)行排序。如果有問(wèn)題的系統(tǒng)脫機(jī)，它可以顯示存在風(fēng)險(xiǎn)或可能受到影響的內(nèi)容。如果未解決，它甚至可以計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)的財(cái)務(wù)價(jià)值，從而幫助證明設(shè)備維護(hù)或升級(jí)的合理性。

#3：專為移動(dòng)而設(shè)計(jì)

如今，雇主和業(yè)主希望與“移動(dòng)優(yōu)先”的租戶、住戶和客戶進(jìn)行更深入的互動(dòng)。例如，員工、酒店客人和大學(xué)生都希望能夠輕松訪問(wèn)信息并能夠與之互動(dòng)。他們希望并期望某種程度的控制和更簡(jiǎn)單的方法來(lái)完成任務(wù)。下一代樓宇管理系統(tǒng)應(yīng)提供移動(dòng)應(yīng)用和服務(wù)來(lái)滿足這些需求。

住戶希望獲得一種簡(jiǎn)單的移動(dòng)體驗(yàn)，既可以為他們提供信息，也可以對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行一些控制。例如，支持 BMS 的工作場(chǎng)所移動(dòng)應(yīng)用程序可以使用戶請(qǐng)求新的舒適設(shè)置（溫度、燈光、窗簾）、使用他們的設(shè)備進(jìn)行區(qū)域訪問(wèn)控制、預(yù)訂會(huì)議室、與 IT 服務(wù)臺(tái)交流，并通過(guò)他們選擇的移動(dòng)設(shè)備提交需求。

然而，“為流動(dòng)性而設(shè)計(jì)”不僅僅是讓租戶輕松地與周圍環(huán)境互動(dòng)和控制。它還涉及到BMS軟件界面，使操作者能夠在任何地方、任何時(shí)間被設(shè)施管理人員、維護(hù)人員和值得信任的第三方服務(wù)提供商訪問(wèn)和控制。

移動(dòng)應(yīng)用程序可以提高維護(hù)的操作效率。例如，設(shè)施管理人員的長(zhǎng)期需求是能夠訪問(wèn)具有可視化更新和實(shí)時(shí)狀態(tài)與關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)的有效儀表板。他們應(yīng)該能夠在任何地方、任何設(shè)備上訪問(wèn)這些信息。這些儀表板可以僅用于單個(gè)本地站點(diǎn)，也可以位于云級(jí)別——可從任何 Web 瀏覽器訪問(wèn)——提供跨所有站點(diǎn)的單獨(dú)或總和視圖。

另一個(gè)例子是技術(shù)人員在建筑物內(nèi)調(diào)試設(shè)備。她將受益于移動(dòng)應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序允許她通過(guò)移動(dòng)界面調(diào)整設(shè)置點(diǎn)，而無(wú)需在每個(gè)站點(diǎn)都使用計(jì)算機(jī)。技術(shù)人員可以通過(guò)移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程檢查設(shè)備的健康狀況，因?yàn)樗鼫p少了進(jìn)入建筑物的需要，并減少了拖出梯子和爬上天花板來(lái)完成相同任務(wù)的手動(dòng)過(guò)程。圖 4 顯示了 BMS 現(xiàn)場(chǎng)控制器的移動(dòng)調(diào)試應(yīng)用程序示例的屏幕截圖。

圖 4：施耐德電氣 eCommission SmartX Controllers 移動(dòng)應(yīng)用程序的屏幕截圖

如前所述，下一代樓宇管理系統(tǒng)將基于開(kāi)放的集成平臺(tái)。這為移動(dòng)BMS應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了手段。這個(gè)開(kāi)放的應(yīng)用程序平臺(tái)允許為許多不同的建筑角色提供移動(dòng)服務(wù)，并通過(guò)支持第三方應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)創(chuàng)造創(chuàng)新機(jī)會(huì)。BMS 的核心作用是聚合所有數(shù)據(jù)、安全存儲(chǔ)、規(guī)范化和分析數(shù)據(jù)。正是基于這一點(diǎn)——無(wú)論是在云中的數(shù)據(jù)湖還是在本地的建筑控制器級(jí)別——應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)都在此完成。

最后，BMS 應(yīng)該能夠輕松地將信息擴(kuò)展到托管移動(dòng)應(yīng)用框架，根據(jù)不斷變化的組織需求不斷改進(jìn)服務(wù)。像任何應(yīng)用程序一樣，這些 BMS 應(yīng)用程序應(yīng)該可以通過(guò) Apple、Google 或私人應(yīng)用程序商店獲得，以便用戶使用。建筑物和移動(dòng)解決方案之間的數(shù)據(jù)流必須通過(guò)使用數(shù)據(jù)加密來(lái)確保安全并符合 GDPR。

移動(dòng)界面是實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必要步驟。它們使關(guān)心建筑物的人們的工作更輕松，與建筑物居住者建立更密切的聯(lián)系，并在所有角色之間創(chuàng)建更有效的溝通方法。它們?cè)试S設(shè)施經(jīng)理或建筑物所有者按角色、位置、服務(wù)和設(shè)備訪問(wèn)使用數(shù)據(jù)。這種“人類體驗(yàn)數(shù)據(jù)”是對(duì)本文前面討論的數(shù)據(jù)集成的豐富補(bǔ)充。

專為移動(dòng)性設(shè)計(jì)的 BMS 從根本上簡(jiǎn)化了樓宇管理。當(dāng)您使用自助式建筑應(yīng)用程序?yàn)樽籼峁┲С謺r(shí)，您可以讓設(shè)施運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)的工作更輕松。遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用程序等數(shù)字服務(wù)使人們可以隨時(shí)隨地進(jìn)行操作，同時(shí)仍然可以控制操作。將此與云分析相結(jié)合，樓宇管理變得更加主動(dòng)和直觀。

支持未來(lái)的技術(shù)演進(jìn)

實(shí)施本文所述的正確樓宇管理系統(tǒng)意味著建筑將比其他方式更節(jié)能、更易于設(shè)施經(jīng)理維護(hù)，并且對(duì)居住者更具吸引力。但同樣重要的是，要隨著時(shí)間的推移而發(fā)展和成長(zhǎng)。以下是下一代 BMS 將利用或幫助促進(jìn)的新興技術(shù)趨勢(shì)的 3 個(gè)示例：

1、數(shù)字孿生是建筑物中設(shè)備和物理空間的軟件表示。它們?cè)诮ㄔO(shè)和運(yùn)營(yíng)中對(duì)于更好的維護(hù)和變更管理都很有價(jià)值，但由于從建筑系統(tǒng)孤島中聚合數(shù)據(jù)傳統(tǒng)上很麻煩，因此獲得牽引力的速度很慢。建筑管理系統(tǒng)旨在成為具有本地云連接的開(kāi)放式集成系統(tǒng)，為數(shù)字孿生的更具可擴(kuò)展性的創(chuàng)建和動(dòng)態(tài)維護(hù)鋪平了道路。

2、人工智能可以產(chǎn)生有價(jià)值的見(jiàn)解，甚至可以實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)的完全自動(dòng)化。例如，先進(jìn)的模型可以允許對(duì)建筑物進(jìn)行自主控制，這已被證明比基于規(guī)則的 HVAC 控制更有效。自然語(yǔ)言處理將使 FM 和居住者能夠以全新的方式與建筑系統(tǒng)進(jìn)行交互。數(shù)據(jù)編排將不斷優(yōu)化流程，實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)的自適應(yīng)，以滿足人/環(huán)境的需求。像數(shù)字孿生一樣，人工智能在當(dāng)今的建筑中并不是主流，一個(gè)重要的原因是難以規(guī)范化和訪問(wèn)訓(xùn)練和實(shí)施它所需的許多不同數(shù)據(jù)源。具有本文所述特征的樓宇管理系統(tǒng)是邁向開(kāi)啟人工智能未來(lái)的一大步。

3、美國(guó)能源部將電網(wǎng)高效建筑定義為具有“下一代傳感器、控制、連接和通信”的建筑。這些建筑的愿景是為居住者提供更好的體驗(yàn)，同時(shí)也使電網(wǎng)受益并平衡可再生能源的供應(yīng)。下一代建筑管理系統(tǒng)已準(zhǔn)備好滿足這一需求，并與其他復(fù)雜的基于云的軟件（如 ADMS）協(xié)調(diào)以優(yōu)化整個(gè)社區(qū)生態(tài)系統(tǒng)。

本文認(rèn)為，幾十年來(lái)，樓宇管理系統(tǒng)的屬性變得越來(lái)越復(fù)雜，這主要是社會(huì)壓力和可用技術(shù)的結(jié)果。在這里，我們強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)為開(kāi)放式集成平臺(tái)的 BMS，具有本地云連接和移動(dòng)可訪問(wèn)性，是解鎖對(duì)其他新興數(shù)字技術(shù)的訪問(wèn)的關(guān)鍵。當(dāng)然，追求所有這些的最終目標(biāo)是使建筑物的運(yùn)營(yíng)和管理更簡(jiǎn)單、更主動(dòng)并最終更自動(dòng)化。

總結(jié)

BMS的發(fā)展受到提高能源效率的壓力、不斷變化的居住者期望以及更新的IT和智能建筑技術(shù)的存在的推動(dòng)。從簡(jiǎn)單的暖通空調(diào)控制擴(kuò)展到智能建筑集成平臺(tái)，下一代BMS是安全、高效、可靠地操作整個(gè)建筑，甚至是一批建筑的關(guān)鍵工具，并以人為中心。下一代BMS使您能夠利用強(qiáng)大的新技術(shù)，通過(guò)更主動(dòng)并最終實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，簡(jiǎn)化和提高管理和控制能力。選擇一個(gè)支持本文中所列出的架構(gòu)和愿景的供應(yīng)商，其產(chǎn)生的BMS如下:

1. 基于開(kāi)放的集成平臺(tái)
2. 利用云計(jì)算進(jìn)行分析和人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)字服務(wù)
3. 專為移動(dòng)而設(shè)計(jì)

 

下一代BMS讓你走上正確的道路，解決今天和未來(lái)的挑戰(zhàn)。