華夏獎系列｜一等獎《基于全過程的大數(shù)據(jù)綠色建筑管理技術(shù)研究與示范》
- 發(fā)布時間: 2023-02-07
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編者按：近日，2022年度華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎獲獎項目名單揭曉，上海市建筑科學(xué)研究院有限公司承擔(dān)的項目共獲得7項華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎，其中一等獎2項、二等獎5項。我們將陸續(xù)推出“華夏建設(shè)科學(xué)技術(shù)獎上海獲獎項目”系列報道，帶您領(lǐng)略上海住房和城鄉(xiāng)建設(shè)行業(yè)的最新科技成果。
今天，為您介紹一等獎項目
基于全過程的大數(shù)據(jù)綠色建筑管理技術(shù)研究與示范
項目針對建筑能耗監(jiān)測平臺大數(shù)據(jù)全面性不夠、準(zhǔn)確度存疑和應(yīng)用性欠佳等問題，建立基于大數(shù)據(jù)鏈“采集→存儲→分析→應(yīng)用”全過程的綠色建筑大數(shù)據(jù)管理技術(shù)，為綠色建筑信息化、定量化及精準(zhǔn)化管理提供涵蓋基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障、關(guān)鍵技術(shù)支撐、工程應(yīng)用實踐、集成管理示范的綜合技術(shù)體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集安全可靠、數(shù)據(jù)存儲共聯(lián)共享、數(shù)據(jù)模型規(guī)范統(tǒng)一、數(shù)據(jù)應(yīng)用全面展開，提升建筑信息化管理水平和綠色運行性能，有力支撐綠色建筑可持續(xù)發(fā)展。
主要完成單位：上海市建筑科學(xué)研究院有限公司，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中心，中國建筑科學(xué)研究院有限公司、清華大學(xué)、大連理工大學(xué)、同濟大學(xué)、上海建科節(jié)能技術(shù)有限公司、上海交通大學(xué)。
9項關(guān)鍵技術(shù)成果
其中，“基于數(shù)據(jù)挖掘的建筑能效評價體系”達(dá)到國際領(lǐng)先水平，“基于多參數(shù)的用能診斷技術(shù)”、“綠色建筑運行管理策略和優(yōu)化調(diào)控技術(shù)”等4項技術(shù)成果達(dá)到國際先進(jìn)水平。
82項標(biāo)準(zhǔn)、專利、著作、論文等成果
主編標(biāo)準(zhǔn)3部，申請發(fā)明專利12項（已獲授權(quán)7項），授權(quán)實用新型專利1項，獲得軟件著作權(quán)9項，出版專著2部，發(fā)表高水平論文55篇（其中SCI/EI檢索論文25篇）。
1支專業(yè)人才隊伍
培養(yǎng)研究生35人，其中博士研究生8人，培養(yǎng)技術(shù)人員40余人，打造了一支綠色建筑信息化運行管理的專業(yè)人才隊伍。
主要創(chuàng)新成果
全國綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺
總結(jié)分析了樓宇用戶、政府管理、行業(yè)專家等不同用戶群體需求，開發(fā)了具有海量數(shù)據(jù)集成、存儲、處理和分析能力的全國綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺。建立了數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷與修復(fù)技術(shù)，開發(fā)了建筑能耗監(jiān)測平臺數(shù)據(jù)質(zhì)量保障軟件，包含數(shù)據(jù)映射訪問、數(shù)據(jù)質(zhì)量診斷與標(biāo)識、數(shù)據(jù)修復(fù)三大功能模塊，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量診斷、問題標(biāo)識和異常數(shù)據(jù)修復(fù)，并實現(xiàn)了數(shù)據(jù)質(zhì)量管理過程可視化，從而提高了大數(shù)據(jù)平臺運行過程中的數(shù)據(jù)質(zhì)量，為后續(xù)數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了堅實的基礎(chǔ)。
△數(shù)據(jù)質(zhì)量保障體系
平臺實現(xiàn)了能耗實時預(yù)測、在線診斷、能效評價等創(chuàng)新應(yīng)用功能：
能耗實時預(yù)測
針對不同類型公共建筑的運行特性，建立了建筑運行能耗模型，并通過網(wǎng)格搜索法優(yōu)化了模型的超參數(shù)，有效提升了模型的預(yù)測性能，更好地匹配了面向平臺應(yīng)用的預(yù)測需求，實現(xiàn)了不同類型公共建筑用能的實時預(yù)測。
在線診斷
針對建筑實際用能問題或現(xiàn)象，建立了包含建筑、系統(tǒng)和設(shè)備等多個層級的用能診斷指標(biāo)體系，構(gòu)建了多層級建筑用能診斷數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了建筑在線自動用能診斷。
能效評價
基于大量實際建筑運行數(shù)據(jù)，采用相關(guān)性分析、曲線估計以及多參數(shù)耦合等數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，篩選了影響建筑運行能效的參數(shù)，建立了典型公共建筑總能耗和影響因素的數(shù)學(xué)模型，提出了一種建筑總能效評價指標(biāo)，實現(xiàn)了不同氣候區(qū)同類建筑能效水平的統(tǒng)一評價。
△全國綠色大數(shù)據(jù)管理平臺
公共建筑運行大數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)
建立了統(tǒng)一定義與分類描述建筑能源和水資源消耗數(shù)據(jù)的能耗模型，將建筑用能表示為包括多個層級、面向?qū)ο蟮臉錉钅Ｐ停Ｐ椭懈鱾€層級分項用能節(jié)點通過能耗監(jiān)測平臺可定期采集、存儲和清晰表述，實現(xiàn)不同功能建筑、不同類型機電系統(tǒng)的用能數(shù)據(jù)在某一層級上橫向可比。提出了描述影響建筑能耗的建筑本體空間和圍護結(jié)構(gòu)及室內(nèi)環(huán)境等信息、分類描述建筑機電能源系統(tǒng)及設(shè)備信息的標(biāo)準(zhǔn)化方法，完整構(gòu)建了建筑及機電系統(tǒng)運行大數(shù)據(jù)分析所需的信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系，主編了《公共建筑用能數(shù)據(jù)與影響因素信息化表述方法標(biāo)準(zhǔn)》。
基于上述信息表述標(biāo)準(zhǔn)，建立了建筑及其機電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化分布式云端數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了面向能耗監(jiān)測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口并編制了接入規(guī)約，實現(xiàn)了建筑能耗、室內(nèi)環(huán)境、人員信息等數(shù)據(jù)提取及標(biāo)準(zhǔn)化集成，為建筑大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
△辦公建筑能源資源消耗描述模型
示范與推廣應(yīng)用
基于人工智能的深度學(xué)習(xí)空調(diào)系統(tǒng)全局尋優(yōu)控制方法
利用建筑機電系統(tǒng)少量關(guān)鍵傳感器和現(xiàn)有能耗監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以自學(xué)習(xí)算法為指導(dǎo)，根據(jù)輸入?yún)?shù)對其運行結(jié)果進(jìn)行評估預(yù)測，決策設(shè)定機電系統(tǒng)控制參數(shù)并執(zhí)行，通過自學(xué)習(xí)和修正調(diào)控策略，總結(jié)適用該系統(tǒng)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)全局尋優(yōu)控制，持續(xù)優(yōu)化機電系統(tǒng)的運行。該技術(shù)減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量，并可實現(xiàn)系統(tǒng)中多設(shè)備的聯(lián)合優(yōu)化，同時對系統(tǒng)和設(shè)備性能衰減等因素實現(xiàn)自適應(yīng)，減少對傳感器數(shù)量和精度的依賴。基于該技術(shù)開發(fā)了建筑機電設(shè)備實時優(yōu)化調(diào)控工具，并在示范建筑中應(yīng)用，所優(yōu)化系統(tǒng)能效提升了20%以上。
△優(yōu)化運行策略框架
項目以綠色建筑全過程運行大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了全國綠色建筑大數(shù)據(jù)管理平臺并進(jìn)行示范應(yīng)用，實現(xiàn)了建筑不同來源、不同類型數(shù)據(jù)信息的有效融合，提出了海量數(shù)據(jù)的利用方法與技術(shù)，最大限度地挖掘建筑能耗大數(shù)據(jù)的價值，以信息化手段為傳統(tǒng)樓宇運行管理賦能。平臺已聯(lián)網(wǎng)示范工程222棟，建筑面積1190余萬平方米，監(jiān)測點18000余個，分布在全國30個城市，覆蓋五大氣候區(qū)，涵蓋辦公建筑、商場建筑、旅游飯店建筑、教育建筑、醫(yī)療衛(wèi)生建筑等主要建筑類型，起到了良好的示范效果，為建筑綠色運行提供了有效的管理工具。同時，通過數(shù)據(jù)的不斷積累，將形成建筑運行管理知識庫，能夠為行業(yè)專家提供專項數(shù)據(jù)分析，為政府部門提供決策咨詢支持，具有廣闊的應(yīng)用前景，對促進(jìn)節(jié)能減排、實現(xiàn)雙碳目標(biāo)將發(fā)揮重要的作用。
△示范工程氣候區(qū)和建筑類型分布情況
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