基于全过程的大数据绿色建筑管理技术研究与示范

　　编者按
　　近日，2022年度华夏建设科学技术奖获奖项目名单揭晓，市住房城乡建设管理委共有10项推荐项目获奖。我们将陆续推出＂华夏建设科学技术奖上海获奖项目＂系列报道，带您领略上海住房和城乡建设行业的最新科技成果。
　　今天，住建君为您介绍一等奖项目
　　基于全过程的大数据绿色建筑
　　管理技术研究与示范
　　项目针对建筑能耗监测平台大数据全面性不够、准确度存疑和应用性欠佳等问题，建立基于大数据链＂采集→存储→分析→应用＂全过程的绿色建筑大数据管理技术，为绿色建筑信息化、定量化及精准化管理提供涵盖基础数据保障、关键技术支撑、工程应用实践、集成管理示范的综合技术体系，实现数据采集安全可靠、数据存储共联共享、数据模型规范统一、数据应用全面展开，提升建筑信息化管理水平和绿色运行性能，有力支撑绿色建筑可持续发展。
　　主要完成单位：上海市建筑科学研究院有限公司，住房和城乡建设部科技与产业化发展中心，中国建筑科学研究院有限公司、清华大学、大连理工大学、同济大学、上海建科节能技术有限公司、上海交通大学。
　　9 项关键技术成果
　　其中，＂基于数据挖掘的建筑能效评价体系＂达到国际领先水平，＂基于多参数的用能诊断技术＂、＂绿色建筑运行管理策略和优化调控技术＂等4项技术成果达到国际先进水平。
　　82 项标准、专利、著作、论文等成果
　　主编标准3部，申请发明专利12项（已获授权7项），授权实用新型专利1项，获得软件著作权9项，出版专著2部，发表高水平论文55篇（其中SCI/EI检索论文25篇）。
　　1 支专业人才队伍
　　培养研究生35人，其中博士研究生8人，培养技术人员40余人，打造了一支绿色建筑信息化运行管理的专业人才队伍。
　　Innovation Achievements
　　主要创新成果
　　全国绿色建筑大数据管理平台
　　总结分析了楼宇用户、政府管理、行业专家等不同用户群体需求，开发了具有海量数据集成、存储、处理和分析能力的全国绿色建筑大数据管理平台。建立了数据质量诊断与修复技术，开发了建筑能耗监测平台数据质量保障软件，包含数据映射访问、数据质量诊断与标识、数据修复三大功能模块，实现了监测数据的质量诊断、问题标识和异常数据修复，并实现了数据质量管理过程可视化，从而提高了大数据平台运行过程中的数据质量，为后续数据应用提供了坚实的基础。
　　△数据质量保障体系
　　平台实现了能耗实时预测、在线诊断、能效评价等创新应用功能：
　　能耗实时预测
　　针对不同类型公共建筑的运行特性，建立了建筑运行能耗模型，并通过网格搜索法优化了模型的超参数，有效提升了模型的预测性能，更好地匹配了面向平台应用的预测需求，实现了不同类型公共建筑用能的实时预测。
　　在线诊断
　　针对建筑实际用能问题或现象，建立了包含建筑、系统和设备等多个层级的用能诊断指标体系，构建了多层级建筑用能诊断数据库，实现了建筑在线自动用能诊断。
　　能效评价
　　基于大量实际建筑运行数据，采用相关性分析、曲线估计以及多参数耦合等数据挖掘技术，筛选了影响建筑运行能效的参数，建立了典型公共建筑总能耗和影响因素的数学模型，提出了一种建筑总能效评价指标，实现了不同气候区同类建筑能效水平的统一评价。
　　△全国绿色大数据管理平台
　　公共建筑运行大数据信息标准化技术
　　建立了统一定义与分类描述建筑能源和水资源消耗数据的能耗模型，将建筑用能表示为包括多个层级、面向对象的树状模型，模型中各个层级分项用能节点通过能耗监测平台可定期采集、存储和清晰表述，实现不同功能建筑、不同类型机电系统的用能数据在某一层级上横向可比。提出了描述影响建筑能耗的建筑本体空间和围护结构及室内环境等信息、分类描述建筑机电能源系统及设备信息的标准化方法，完整构建了建筑及机电系统运行大数据分析所需的信息标准化技术体系，主编了《公共建筑用能数据与影响因素信息化表述方法标准》。
　　基于上述信息表述标准，建立了建筑及其机电系统标准化分布式云端数据库，构建了面向能耗监测系统的标准化数据接口并编制了接入规约，实现了建筑能耗、室内环境、人员信息等数据提取及标准化集成，为建筑大数据的分析应用奠定了基础。
　　△办公建筑能源资源消耗描述模型
　　Demonstration and Extension
　　示范与推广应用
　　基于人工智能的深度学习空调系统全局寻优控制方法
　　利用建筑机电系统少量关键传感器和现有能耗监测系统的数据，以自学习算法为指导，根据输入参数对其运行结果进行评估预测，决策设定机电系统控制参数并执行，通过自学习和修正调控策略，总结适用该系统的经验数据库，实现全局寻优控制，持续优化机电系统的运行。该技术减少了现场调试的工作量，并可实现系统中多设备的联合优化，同时对系统和设备性能衰减等因素实现自适应，减少对传感器数量和精度的依赖。基于该技术开发了建筑机电设备实时优化调控工具，并在示范建筑中应用，所优化系统能效提升了20%以上。
　　△优化运行策略框架
　　项目以绿色建筑全过程运行大数据为基础，构建了全国绿色建筑大数据管理平台并进行示范应用，实现了建筑不同来源、不同类型数据信息的有效融合，提出了海量数据的利用方法与技术，最大限度地挖掘建筑能耗大数据的价值，以信息化手段为传统楼宇运行管理赋能。平台已联网示范工程222栋，建筑面积1190余万平方米，监测点18000余个，分布在全国30个城市，覆盖五大气候区，涵盖办公建筑、商场建筑、旅游饭店建筑、教育建筑、医疗卫生建筑等主要建筑类型，起到了良好的示范效果，为建筑绿色运行提供了有效的管理工具。同时，通过数据的不断积累，将形成建筑运行管理知识库，能够为行业专家提供专项数据分析，为政府部门提供决策咨询支持，具有广阔的应用前景，对促进节能减排、实现双碳目标将发挥重要的作用。
　　△示范工程气候区和建筑类型分布情况
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　　供稿：委科信处
　　编辑：王思琲
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