㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第４期(总第４７卷㊀第３３８期)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀建筑节能㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ʏ绿色建筑设计与评价ｄｏｉ:１０.３９６９∕ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３￣７２３７.２０１９.０４.０１５收稿日期:２０１８￣０５￣３０ꎻ㊀修回日期:２０１９￣０４￣１９∗基金项目:中国国家重点科技攻关计划 既有大型公共建筑低成本调适及运营管理关键技术研究 (２０１６ＹＦＣ０７００７０７)ꎻ中国建筑科学研究院青年基金(基于数据的智能能源管理系统三维可视化)信息可视化辅助决策系统在健康建筑中的应用∗王㊀晨１ꎬ㊀潘㊀晓２ꎬ㊀魏景姝１ꎬ㊀曹㊀勇１ꎬ㊀张㊀持１ꎬ㊀汪晓麟１(１ 中国建筑科学研究院有限公司ꎬ北京㊀１０００１３ꎻ２ 中钢集团工程设计研究院有限公司ꎬ石家庄㊀０５００００)摘要:㊀基于信息可视化技术ꎬ并利用数据仓库㊁联机分析处理㊁数据挖掘等核心技术ꎬ可将大量数据进行提取㊁整理㊁分析ꎬ为决策者进行经营决策提供支持ꎮ基于信息可视化的健康建筑管理平台从不同的角度抽取反应建筑室内环境的各类指标ꎬ集成建筑使用中所产生的各类数据ꎬ基于全面㊁系统㊁实时的利用各类数据ꎬ建立相关的数据模型ꎬ让建筑业主和住户实现实时自行监测ꎬ从真正意义上实现实时在线监控ꎮ用户可通过应用此平台加强对自身的管理ꎬ对以后的发展方向做出及时㊁科学的决策ꎮ关键词:㊀信息可视化ꎻ㊀健康建筑ꎻ㊀建筑管理平台ꎻ㊀辅助决策中图分类号:㊀ＴＵ２０５㊀㊀㊀文献标志码:㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号:㊀１６７３￣７２３７(２０１９)０４￣００７７￣０６ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ￣Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ￣ｂａｓｅｄＤｅｃｉｓｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｉｎＨｅａｌｔｈｙＢｕｉｌｄｉｎｇＷＡＮＧＣｈｅｎ１ꎬＰＡＮＸｉａｏ２ꎬＷＥＩＪｉｎｇ￣ｓｈｕ１ꎬＣＡＯＹｏｎｇ１ꎬＺＨＡＮＧＣｈｉ１ꎬＷＡＮＧＸｉａｏ￣ｌｉｎ１(１ ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ２ ＳｉｎｏｓｔｅｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＳｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００００ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＨｕｇｅａｃｃｏｕｎｔｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｄａｔａａｒｅｇｅｎｅｒａｔｅｄꎬｃｏｌｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｒｅｓｅｒｖｅｄｉｎＢｕｉｌｄｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ(ＢＡＳｓ)ꎬｗｈｉｃｈｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｍａｒｔｂｕｉｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｋｅｙｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｕｎｄｅｒｃｏｖｅｒｅｄｉｎｔｈｅｓｅｄａｔａꎬｂｕｉｌｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｌａｎｃａｎｂｅｃｒｅａｔｅｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄ.Ａｓａｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｍｐｌｅｘｗｈｉｃｈｃｏｎｃｌｕｄｅｓｄａｔａｗａｒｅｈｏｕｓｅꎬｏｎ￣ｌｉｎｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄａｔａｍｉｎｉｎｇꎬｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｃａｎｅｘｔｒａｃｔꎬｃｏｌｌａｔｅꎬａｎｄａｎａｌｙｚｅｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｓｏｆｄａｔａｔｏｓｕｐｐｏｒｔｄｅｃｉｓｉｏｎ￣ｍａｋｅｒｓｉｎｍａｋｉｎｇｂｕｓｉｎｅｓｓｄｅｃｉｓｉｏｎｓ.Ａｂｕｓｉｎｅｓｓｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ￣ｂａｓｅｄｈｅａｌｔｈｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｌａｔｆｏｒｍｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｃｏｌｌｅｃｔａｎｄｓｔｏｒｅｖａｒｉｏｕｓｉｎｄｏｏｒａｉｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｑｕａｌｉｔｙ(ＩＥＱ)ａｎｄｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｄａｔａｉｎｔｏａｄａｔａｂａｓｅ.Ａｆｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗｉｔｈａｐｒｅｄｅｆｉｎｅｄｐｒｏｃｅｄｕｒｅꎬａｌｌｐｒｏｃｅｓｓｅｄｄａｔａｃａｎｂｅｄｉｓｐｌａｙｅｄｗｉｔｈａｕｓｅｒ￣ｆｒｉｅｎｄｌｙｇｒａｐｈｉｃｉｎｔｅｒｆａｃｅ.ＷｉｔｈｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｔｏｆｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍꎬｂｕｉｌｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｎｇｍａｎａｇｅｒｓｃａｎｍａｋｅＩＥＱｍａｎａｇｅｍｅｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎｍｕｃｈｍｏｒｅｑｕｉｃｋｌｙａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａ.㊀㊀Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎꎻｈｅａｌｔｈｙｂｕｉｌｄｉｎｇꎻｂｕｉｌｄｉｎｇｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍꎻｄｅｃｉｓｉｏｎｓｕｐｐｏｒｔ０　引言近年来ꎬ国内环境问题成为社会关注的焦点ꎮ随着我国经济的迅猛发展ꎬ城市化㊁工业化进程不断加快ꎬ人民生活水平不断得到提高ꎮ另一方面ꎬ近年冬季持续发生的雾霾使人们对生活品质和环境的要求也越来越高ꎮ洁净的空气是影响人类健康的关键因素ꎬ在满足节能要求的同时ꎬ人们对于空气质量的关注度也空前提高ꎮ作为建筑能耗占比最大的一部分ꎬ大型办公建筑内设备密集ꎬ人员稠密ꎬ空间相对封闭ꎮ研究表明ꎬ如果采取有效的手段来改善室内环境质量ꎬ可以将建筑７７物内部人员的工作效率提高１５％~２０％[１]ꎮ然而ꎬ大型办公建筑室内环境管理中还存在很多空白:室内环境评估方法不完善ꎻ室内环境质量智能监测技术不完善ꎬ缺乏有效的智能监测手段ꎻ缺乏公示平台ꎬ驻户无从得知所处的工作环境是否达到了健康㊁高效的标准[１]ꎮ因此ꎬ在公共建筑已有管理系统中添加室内空气质量监测系统已成为一种趋势ꎮ另一方面ꎬ在进行运营节能分析时ꎬ必须考虑到其各种影响因素ꎮ在建筑物中ꎬ这意味着要根据多个维度来分析能耗ꎬ例如建筑形体㊁日照采光以及室内环境ꎮ根据室内环境参数的变化ꎬ可以分析出建筑驻户的行为模式ꎮ管理人员可根据行为模式ꎬ修正能源管理计划ꎮ在对建筑运行情况进行监测的过程中ꎬ各个项目都积累了大量的监测数据ꎬ包括室内环境数据㊁建筑系统能耗数据等ꎮ但由于这些数据分属彼此独立的系统ꎬ给运营人员的管理和决策带来了困难ꎮ随着信息化技术的发展ꎬ急需一种集成系统来解决数据存储 过量 和决策信息不足的矛盾ꎮ因此ꎬ引入信息可视化技术成为提升信息化水平的必然选择ꎮ１㊀信息可视化在学术研究和工业应用中ꎬ数据分析是不可或缺的重要组成部分ꎮ基本数据分析方法包括:可视化(直方图㊁散点图㊁曲面图㊁树图㊁平行坐标图等)ꎬ统计学(假设检验㊁回归㊁主成分分析等)ꎬ数据挖掘(关联挖掘等)ꎬ机器学习方法(聚类㊁分类㊁决策树等)[２]ꎮ在这些方法中ꎬ具备有限认知能力的分析人员最需要的是信息可视化ꎬ或可视化数据分析ꎮ信息可视化ꎬ指使用交互式方式ꎬ如视觉ꎬ将抽象数据展示出来ꎬ以加强使用者的认知ꎮ抽象数据可分为数字和非数字数据ꎬ如文本和地理信息等ꎮ信息可视化假定 基于人类视觉与认知间的紧密联系ꎬ视觉展示和交互技术ꎬ可使用户一次性查看ꎬ浏览和理解大量信息ꎮ信息可视化侧重于创建最直观的方式ꎬ来传达抽象信息ꎮ [３]通过可视化技术ꎬ分析人员无需具备庞大复杂的专业知识库ꎬ就可以较容易发现那些被掩埋于大量纷杂数据中ꎬ价值无法被直接了解的非结构化信息ꎮ２㊀决策系统决策支持系统(ＤｅｃｉｓｉｏｎＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍꎬＤＳＳ)在支持多维分析的管理能力方面是众所周知的ꎮ它使管理人员能够分析海量数据ꎬ识别相关知识ꎬ并根据不同的实际情况快速做出相应决定ꎮ建筑运行数据均存储于数据仓库(ＤＷ)中ꎮ在数据仓库中ꎬ所有数据按照统一标准进行组织ꎬ以方便数据分析和演示ꎮ这种使用数据和多维表格的编码模式通常被称为多维模型ꎮ其中ꎬ数据是关于业务绩效的观察ꎬ维度是描述业务测量的一组属性ꎬ数据与维度相结合ꎬ生成模型(表格)[４]ꎮ通过使用多维模型ꎬ管理人员能够整合㊁分析和可视化大量数据ꎮ建筑能源管理系统(ＢＥＭＳ)是支持能源管理流程的决策支持系统ꎬ包括监测㊁分析㊁控制和优化能源使用ꎮ一般来说ꎬＢＥＭＳ可以最大限度地降低能耗ꎬ并最大限度地提高能源使用效率ꎮＢＥＭＳ的功能主要分为四部分:①整合来自不同来源的能源数据ꎻ②使用数据访问工具分析建筑物性能ꎻ③将能源相关数据可视化ꎻ④生成报告[５]ꎮ所有这些功能都必须基于通用的数据模型[４]ꎮ目前ꎬ虽然在信息系统领域已经建立了多维模型ꎬ但为能源管理创建一个可供参考的多维模型却很困难ꎮ这是由于难以获得关于能源管理活动的精确详细要求ꎮ首先ꎬ现有能源管理标准并未提出精准并一致的能源管理业务要求ꎮ其次ꎬ这些标准并没有提供适当的细节来推导准确的信息需求[６]ꎮ除此以外ꎬ业务流程系统化对于获得准确的模型制定是必不可少的ꎬ模型的完整或不准确ꎬ都会导致信息丢失ꎬ导致开发和维护成本增加ꎮ以ＢＥＭＳ为例ꎬ缺乏参考信息模型ꎬ即不能准确说明能源管理业务ꎬ会混淆用户界面ꎬ导致用户丢弃大量有用数据[６]ꎬ同时会限制系统的分析能力ꎬ使ＢＥＭＳ沦为建筑能耗数据收集系统ꎮ令人遗憾的是ꎬ多数文献中并未提供一种可供参考的支持建筑能源管理多维模型ꎮ在本文中ꎬ将介绍一款基于由Ｋｉｍｂａｌｌ等人开发的多维建模和模式的完善原则ꎬ并基于此模型ꎬ使用信息可视化技术ꎬ实现一种支持能源相关数据分析活动的管理软件ꎮ３㊀多维数据模型建筑能源管理系统可以理解为支持能源管理过程的决策支持系统:它们监控㊁分析㊁控制和优化能源使用ꎮ事实上ꎬ与ＤＳＳ类似ꎬＢＥＭＳ通过仪表㊁传感器和其他来源收集并存储建筑运行数据ꎬ使管理人员能够分析能耗如何被消耗ꎮ通过对数据进行复合分析ꎬ以发掘节能机会ꎬ预测能耗需求ꎬ检测异常情况ꎬ执行改进措施以及测量节能策略结果[７]ꎮ关于什么是ＢＥＭＳ的适当架构在文献中并未达成共识ꎮ现有的建议一般将其分为楼宇自动化层㊁数据管理层㊁性能优化层和应用层ꎮ(１)楼宇自动化层包含楼宇自动化系统ꎬ如仪表和传感器ꎬ并提供与建筑性能相关的温度和亮度等数据类型ꎮ８７(２)数据管理层将建筑物自动化层的数据收集并存储到数据存储系统(如ＤＷ)中ꎮ(３)性能优化层评估能源性能ꎬ优化设备功能ꎬ并警告用户有关异常情况ꎮ(４)应用层提供用户界面和一套工具ꎬ用户可以使用这些工具对系统进行参数化ꎬ分析数据ꎬ获取报告和控制设备功能ꎮ一些工具的例子是ＯＬＡＰ(在线分析处理)工具ꎮ３ １㊀数据选择基于所参考的各能源管理标准体系ꎬ本多维模型的数据源主要可分为以下种类[４]:(１)能源计量数据ꎬ指能源消耗数据ꎬ并在特定的时间间隔[７]㊁特定空间区域内所产生的能源消耗数据ꎮ(２)建筑空间数据ꎬ即被测建筑物的室内空间信息ꎮ包括空间的面积ꎬ于建筑中的位置等信息ꎮ(３)用能设备数据ꎬ包含在建筑物内部空间中消耗能源设备的信息ꎬ如ＨＶＡＣ系统形式㊁设备数量㊁额定功率等ꎮ(４)空间使用数据ꎬ即室内驻户的数量和入住率ꎮ驻户的活动与日常行为会显著影响建筑整体能耗ꎮ(５)组织数据ꎬ如果应用于公共建筑中ꎬ能耗数据需要基于楼内入驻企业的数量分开统计ꎮ因此ꎬ需要了解目标建筑中驻户的组织结构ꎬ以实现此功能ꎮ(６)环境数据ꎬ建筑所在地点的外界环境情况(例如温度㊁风速和太阳辐射等)ꎮ这个信息很重要ꎬ因为它与建筑物的能源消耗有关[８]ꎮ(７)能源成本ꎬ建筑所消耗能源的价格ꎮ通常根据固定的时间表(例如每小时和每天)而变化ꎮ成本可分为单一价格或峰谷价格ꎮ价格的变化会影响建筑的节费率ꎮ３ ２㊀业务流程明确业务流程是一切开始的基础ꎮ明确业务流程可以有效精确化设计目标ꎬ并正确定义数据源ꎬ数据维度以及业务要求ꎮ明确业务流程有两种方法ꎮ一种是基于能源管理标准或ＢＥＭＳ建设导则ꎮ但参考多个导则后ꎬ我们发现当前技术标准或导则中仅对建筑能源数据ꎬ提出了统计学要求ꎬ如能源分项计量等ꎬ而未对建筑运行管理提出具体要求或详细描述ꎮ另一种方法是参考文献中描述的能耗分析方法和技术ꎬ并尝试推断业务流程ꎮ特别是研究天气条件对能源消耗的影响[９]ꎬ分析空间使用和驻户行为对能耗的影响[１０]ꎬ并评估能源成本随时间的变化[１１]ꎮ经过以上步骤ꎬ本文提出了一个可供参考的数据源选择和业务流程梳理ꎮ在此模型中ꎬ包括数据源㊁数据维度和建筑运行情况的分析步骤[１０]ꎮ３ ３㊀模型建立本模型的核心由四个事实表格组成:能源计量数据㊁环境数据㊁空间使用数据和能源成本ꎮ数据维度则分为日期㊁时间㊁所属区域㊁设备名称和数据点ꎮ完整模型如图１所示ꎮ图１㊀软件模型图㊀㊀图中ꎬ为了增加可读性ꎬ我们将时间和日期维度矩形合并为一个ꎬ并将天气读数事实和度数天数事实表矩形合并为一个ꎮＤａｔａ代表数据ꎬＤｉｍｅｎｓｉｏｎ代表维度ꎬＴａｂｌｅ代表表格ꎮ实线代表有直接关系ꎬ虚线代表有间接关系ꎮ由图可知:(１)所有核心业务数据ꎬ包括能源计量数据㊁环境数据㊁空间使用数据和能源成本ꎬ均按照日期和时间进行排序ꎻ(２)基于能源计量数据ꎬ可建立分类分项系统能耗ꎬ以及建筑空间能耗表格ꎻ９７(３)基于环境数据ꎬ可建立室内空间环境表格ꎬ并关联到设备运行状态表格ꎻ(４)基于空间使用数据ꎬ可建立建筑空间表格ꎬ以及按照系统㊁业主㊁租户等需求建立组织表格ꎻ(５)基于能源成本ꎬ可按照系统类别或建筑空间ꎬ分别建立能耗费用表格ꎮ根据此模型ꎬ我们建立了一套应用于实际项目的健康建筑能源管理系统ꎮ与以往传统的ＢＥＭＳ相比ꎬ本系统可同时采集建筑能源使用数据和室内外气象数据ꎬ不再专注于建筑运行节能ꎬ而是在节能的同时ꎬ兼顾建筑内人员的身体健康ꎮ通过采用科学计算可视化技术ꎬ将数据分析结果以多种方式进行直观展示ꎬ辅助使用者更快更便捷地做出相应决策ꎮ４㊀实际应用本文以一款在实际项目中搭建的基于科学可视化技术的健康建筑管理平台为例ꎬ阐述健康管理平台的主要功能以及多维数据模型在整个系统中的应用ꎮ健康建筑运行管理一个最大的特点就是监测设备分布广ꎬ涉及系统多样ꎬ各监测数据耦合度高ꎮ建筑管理决策者并不能随时巡视表计ꎬ由于缺乏专业知识ꎬ也难以了解室内环境与设备能耗的耦合关系ꎮ因此ꎬ使用前述的多维数据模型ꎬ建立辅助决策系统ꎬ对指导健康建筑运营管理意义重大ꎮ通过对健康建筑的运营数据进行对比分析与趋势预测ꎬ对暖通设备运行状况及室内环境变化做出归纳性的推理ꎬ从中挖掘出潜在规律ꎬ预测需重点注意的区域及其设备运行周期调整ꎮ管理人员可通过远程登录监测主页了解项目运行状况ꎬ也可以使用分析工具读取数据仓库中存储的数据ꎬ生产分析报告ꎮ系统主界面可按照需求ꎬ定制发布建筑系统运行信息ꎬ向驻户展示室内环境管理成果ꎮ当系统运行出现未知扰动时ꎬ报警信息会直接发送至管理员的邮箱中ꎬ及时通知管理人员采取相应措施ꎮ４ １㊀系统简介此室内环境和水质监测平台ꎬ通过实时监测室内空气质量ꎬ采取相应应对措施ꎬ降低或最大限度减少室内空气污染源ꎬ以此建立并推行清洁空气计划ꎮ实时采集泳池用水ꎬ回收中水和饮用水的水质数据ꎬ来保障建筑使用人员的健康ꎮ大型办公建筑内部系统较为复杂ꎬ以人力为管理主体不能兼顾到建筑内的诸多细节ꎬ且成本高而效率低ꎬ不符合大型办公建筑管理的发展[１]ꎮ通过在应用层预留接口ꎬ本系统可作为ＢＡ平台中的建筑环境管理功能模块使用ꎮＢＡ可读取自组网中的监测设备数据ꎬ使ＢＡ平台扩展为建筑能耗与室内环境质量参数数据管理信息系统ꎬ管理人员无需重复登录多个系统ꎬ仅在一个平台中ꎬ就可完成能耗与环境质量参数实时监测㊁数据存储㊁能耗与环境质量参数历史报表等工作ꎮ一般驻户可通过个人终端㊁移动端等多种方式访问监测管理平台ꎬ实时了解所处区域内的环境情况ꎮ物业管理人员可通过高级授权进行建筑实时监测ꎬ按照惯例预案应对突发情况ꎬ实现以人为本的建筑运营精细化管理ꎮ大大减少管理与维护人员的工作量ꎬ提高工作效率ꎬ降低管理成本ꎮ数据分析人员可使用高级管理员授权登录系统后台ꎬ进行系统维护和报警管理ꎮ通过预设多种报警逻辑ꎬ使建筑各个系统相互配合ꎬ并基于通信网络技术ꎬ实现大范围信息推送ꎬ对紧急突发事件ꎬ都能辅助管理人员做出迅速果断的处理ꎬ实现综合管理ꎮ４ ２㊀系统架构本监测平台架构一共分为４层ꎮ由低至高分别为楼宇自动化层㊁数据存储层㊁性能优化层㊁应用管理层ꎮ楼宇自动化层包含楼宇自动化系统ꎬ如安装在建筑各处的仪表和传感器等ꎬ并提供与建筑运行相关的能耗和环境等数据类型ꎮ本系统主要采集建筑运行的电力消耗和室内温度㊁湿度㊁ＰＭ２ ５浓度㊁ＰＭ１０浓度㊁ＣＯ２浓度以及ＴＶＯＣ浓度ꎮ数据存储层将建筑物自动化层的数据收集并存储到数据存储系统(ＤＷ)中ꎮ所有数据均采用ＭＯＤＢＵＳ协议进行传输ꎬ并存储到统一格式的数据仓库中ꎮ性能优化层可按照预定逻辑ꎬ自动对数据进行处理和评估ꎬ提供优化方案ꎬ并警告用户有关异常情况ꎮ应用管理层提供用户界面和一套工具ꎬ用户可以使用这些工具对系统进行参数化ꎬ分析数据ꎬ获取报告和控制设备功能ꎮ４ ３㊀模型应用在本系统中ꎬ核心数据包括:建筑能耗数据㊁室外环境数据㊁室内环境数据㊁水质数据和能源成本ꎮ系统日期和时间均为东八区标准时间ꎬ可自动与网络服务器时间同步ꎬ保证时间准确性ꎮ所采集的建筑能耗数据主要为电力消耗量ꎬ根据最终用途ꎬ可分为照明㊁插座㊁空调㊁通风和特殊等系统并进行分项统计ꎮ同时ꎬ也可根据空间ꎬ即建筑楼层ꎬ对能耗进行统计分析ꎮ引入建筑空间数据ꎬ将建筑的布局以图形化的方式展示出来ꎮ并以此为基础ꎬ将所采集的建筑实时运０８行数据以多种形式与空间模型完美融合ꎮ５㊀系统特点５ １㊀信息可视化不同于传统的建筑管理平台ꎬ本平台面向缺乏专业知识的普通大众ꎬ因此并未采用简单的数据表格堆积进行显示ꎬ而是将数据经过处理ꎬ分析ꎬ再以最直观的图形化方式向用户展示ꎮ由于每个人都存在个体差异ꎬ想要找到一个统一的指标来准确反映人体在环境中的舒适性是十分困难的ꎮ因此ꎬ在环境舒适性的检测过程中ꎬ主要实时监测以下关键环境指标:温度㊁湿度㊁ＰＭ２ ５浓度㊁ＰＭ１０浓度㊁ＣＯ２浓度㊁ＴＶＯＣ浓度ꎮ并基于所监测的数据ꎬ计算空气质量指标(ＡＱＩ)ꎮ本系统可根据所检测的环境指标ꎬ实时计算空气质量指标(ＡＱＩ)ꎬ并通过调整该区域的高亮颜色ꎬ使用户可以最直观地了解当前室内空气质量ꎮ监测平台主界面如图２所示ꎮ图２㊀实时监测主界面㊀㊀图２中的各区域颜色是基于实时监测数据ꎬ实时计算出的ꎮ用户只需根据当前室内区域的颜色就可了解实时的空气质量ꎬ而不需要基于图表进行任何思考ꎮ当区域的颜色为绿色时ꎬ说明当前室内环境处于最佳状态ꎻ当变为黄色ꎬ甚至逐渐变为红色时ꎬ表示室内空气质量开始恶化ꎬ需要楼宇管理人员及时打开设备进行通风换气ꎬ以避免室内驻户出现身体不适等症状ꎮ图３㊀建筑能耗情况㊀㊀除了室内健康数据ꎬ本系统使用桑基图对能耗数据分别按照系统和楼层进行分项统计ꎮ桑基图是一种特定类型的流程图ꎬ其最大特点是图形中箭头的宽度与流量/使用量成比例地显示ꎮ桑基图表强调了系统内的主要转移或流量ꎮ它们有助于确定总体流量的主要贡献ꎮ通常ꎬ桑基图表显示了定义系统边界内的守恒量ꎮ因此ꎬ非常适用于用户流量等数据的可视化分析ꎮ在能耗桑基图中ꎬ可以直接观察到能源流向ꎮ在本系统中ꎬ数据源为建筑年度总耗电量ꎬ第一层为分项统计ꎬ主要计算照明㊁插座㊁空调㊁通风和特殊用电系统的电耗ꎮ第二层为分楼层统计ꎬ与第一相结合ꎬ可迅速了解各楼层的电耗总量ꎬ以及分项构成ꎮ５ ２㊀数据统计分析为方便数据统计和整理的需求ꎬ本平台包含数据查询系统ꎬ用户可按照需求查询任意区域㊁任意时间段的室内环境和能耗参数变化情况ꎮ其中ꎬ通过外界气象数据与建筑运行数据相比对ꎬ使用户迅速了解建筑运行是否正常ꎮ查询界面如图４所示ꎮ图４㊀室内环境数据查询界面５ ３㊀设备联动由于燃烧不充分ꎬ燃油发动机运转和启动时所排出的尾气中含有大量有害气体ꎮ其中ꎬ尾气经过反应会产生大量ＣＯꎮ由于地下停车场环境密闭ꎬ空气流动不畅ꎬ有害气体难以通过自然通风排出ꎮ因此ꎬ有必要为地下车库安装机械通风系统ꎬ以及时将有害气体浓度稀释到规定要求的指标以下ꎮ安装于地下车库的一氧化碳浓度传感器可实时收集ＣＯ浓度数据ꎬ通过楼宇自控系统(ＢＡＳ)监测并设置浓度警戒值自动联动启停车库排风机ꎬ节约人工成本的同时有效节能并保证空气质量ꎮ５ ４㊀分析报告基于采集的建筑运营数据ꎬ系统会自动生成公共区域环境监测报告ꎮ在报告中ꎬ不仅记录本月水质情况(浊度㊁余氯㊁ｐＨ㊁电导率)ꎬ以及总结公共区域的室内环境质量数据ꎬ还可对能耗进行统计分析ꎬ以协助管理人员建立兼顾室内舒适度和建筑能耗的灵活设备管理体系ꎮ报告界面如图５所示ꎮ５ ５㊀天气信息使用网络爬虫技术ꎬ本系统可自动获取当地气象数据ꎬ提供实时气象信息服务ꎬ提醒驻户根据天气变１８化增减衣物ꎬ减少感冒等传染性疾病爆发的可能ꎮ图５㊀分析报告界面６　结论随着信息技术的发展ꎬ建筑管理手段已从人工抄表改进为数据自动上传ꎮ这种手段给管理带来方便的同时ꎬ也产生了大量数据ꎮ如何有效利用这些数据成为研究热点ꎮ信息可视化技术就是其中一个方向ꎮ在本文中ꎬ介绍了使用数据建立辅助决策系统的多维模型ꎬ并将此模型在实际项目中进行了应用ꎬ建立了一套基于可视化技术的健康建筑管理平台ꎮ本健康建筑管理平台不仅让建筑业主和驻户实现了实时自行监测建筑运行情况ꎬ还将建筑空间数据与运行数据充分融合ꎬ极大提升了用户对信息的接受速度ꎮ用户可使用本平台ꎬ迅速了解室内空间环境质量ꎮ此外ꎬ管理人员还可根据图表ꎬ直观地解读出区域或系统的异常能耗情况ꎬ为建筑运营策略调整提供参考依据ꎮ但由于时间等因素限制ꎬ本系统还有功能提升和改进空间ꎬ这也将是后续需要进行的工作ꎮ参考文献:[１]黄健恒.大型办公建筑能耗与室内环境质量无线监测及评价系统研究[Ｄ].西安:西安建筑科技大学ꎬ２０１３.[２]孙世光.油田勘探开发业务模型可视化技术研究[Ｄ].大庆:东北石油大学ꎬ２０１３.[３]ＪａｍｅｓＪ.ＴｈｏｍａｓꎬＫｒｉｓｔｉｎＡ.ＣｏｏｋꎬＩｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇｔｈｅＰａｔｈ:ＴｈｅＲ＆Ｄａ￣ｇｅｎｄａｆｏｒｖｉｓｕａｌａｎａｌｙｔｉｃｓ[Ｍ].ＮａｔｉｏｎａｌＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｔｉｃｓＣｅｎ￣ｔｅｒꎬ２００５:３０.[４]ＳｔｕａｒｔＫ.ＣａｒｄꎬＪｏｃｋＭａｃｋｉｎｌａｙꎬＢｅｎＳｈｎｅｉｄｅｒｍａｎ.Ｒｅａｄｉｎｇｓｉｎｉｎｆｏｒ￣ｍａｔｉｏｎｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ:ｕｓｉｎｇｖｉｓｉｏｎｔｏｔｈｉｎｋ(ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ)[Ｍ].Ｓ.ｌ.:ｓ.ｎ.ꎬ１９９９.[５]Ｐ.Ｒａｇｈｕｎａｔｈａｎ.Ｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄｅｃｉｓｉｏｎｍａｋｉｎｇ:ｕｓｉｎｇｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔｓａｎｄｐｉｖｏｔｔａｂｌｅｓｔｏｇｅｔａｒｅａｄｏｎｅｎｅｒｇｙｎｕｍｂｅｒｓ[Ｊ].ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏ￣ｇｙｆｏｒＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｒｓꎬＴｈｅＦａｉｒｍｏｎｔＰｒｅｓｓꎬＩｎｃ.ꎬ２００４:１５７－１６９. [６]Ｓ.Ｔｏｍ.Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏｗｅｂ－ｂａｓｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｓ[Ｊ].ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｒｓꎬＴｈｅＦａｉｒｍｏｎｔＰｒｅｓｓꎬＩｎｃ.ꎬ２００４:９－１５.[７]ＤａｌｅＦｏｎｇꎬＡｌｌａｎＳｃｈｕｒｒ.Ｒｅｌａｔｉｏｎａｌｄａｔａｂａｓｅｃｈｏｉｃｅｓａｎｄｄｅｓｉｇｎ[Ｊ].ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｒｓꎬＴｈｅＦａｉｒｍｏｎｔＰｒｅｓｓꎬＩｎｃ.ꎬ２００４:２５５－２６３.[８]ＭＩＨＡＬＡＫＡＫＯＵＧꎬＳＡＮＴＡＭＯＵＲＩＳＭꎬＴＳＡＮＧＲＡＳＳＯＵＬＩＳＡ.Ｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｉｎｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｓ[Ｊ].ＥｎｅｒｇｙａｎｄＢｕｉｌｄ￣ｉｎｇｓꎬ２００２ꎬ３４(７):７２７－７３６.[９]ＸｕｄｏｎｇＭａꎬＲａｎＣｕｉꎬＹｕＳｕｎꎬｅｔａｌ.Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙａｎｄｅｎｅｒｇｙｍａｎａｇｅ￣ｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆｌａｒｇｅｐｕｂｌｉｃｂｕｉｌｄｉｎｇｓ[Ｃ]//２０１０ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎ￣ｆｅｒｅｎｃｅｏｎＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬＩＣＭＡ２０１０(ＥＩ):９２８－９３３. [１０]Ｒ.ＫｉｍｂａｌｌꎬＭ.ＲｏｓｓꎬＷ.ＴｈｏｒｎｔｈｗａｉｔｅꎬＪ.ＭｕｎｄｙꎬＢ.Ｂｅｃｋｅｒ.ＴｈｅＤａ￣ｔａＷａｒｅｈｏｕｓｅＬｉｆｅｃｙｃｌｅＴｏｏｌｋｉｔ:ＰｒａｃｔｉｃａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒＢｕｉｌｄｉｎｇＤａｔａＷａｒｅｈｏｕｓｅａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＳｙｓｔｅｍｓ[Ｍ].ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓꎬ２００８:５９.[１１]ＧｅｏｆｆｒｅｙＫ.Ｆ.ＴｓｏꎬＫｅｌｖｉｎＫ.Ｗ.Ｙａｕ.Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ:ａｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓꎬｄｅｃｉｓｉｏｎｔｒｅｅａｎｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓ[Ｊ].Ｅｎｅｒｇｙꎬ２００７ꎬ３２(９):１７６１－１７６８.作者简介:王晨(１９８４)ꎬ男ꎬ河北石家庄人ꎬ毕业于杜伊斯堡－埃森大学(ＵｎｉＤｕｉｓｂｕｒｇ￣Ｅｓｓｅｎ)ꎬ控制理论与控制工程专业ꎬ硕士ꎬ工程师ꎬ主要从事绿色建筑咨询以及建筑运营管理系统的研发与应用(ｗａｎｇ.ｃｈｅｎ＠ｃａｂｒ－ｃｓｅｂ.ｃｏｍ)ꎮ２８。