· 智慧建築與綠建築：不過，它們使用不同的語言

 

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了解 FM 除了擁有標準建築控制系統，來有效管理建築能耗之外，還需要什麼……

作者：Jim Newman 和 Travis Sheehan 

— 過去，一座複雜的建築有氣動控制裝置，來管理加熱和冷卻系統，以及燈的開關組。如果你想了解建築物的整體能源性能，你可以查看水電費賬單。雖然那些日子可能還沒有完全結束，但現代建築系統，是透過感測器、控制器、軟體和通信協議的複雜分類進行管理的。現代建築控制系統處理更複雜的設備，以及更複雜的任務，包括提供能源報告和性能診斷。

由於公司報告需求和美國市政法規的結合，能源報告變得越來越重要。許多建築經理希望，他們可以從他們的建築控制系統中，獲取能源使用資訊。不幸的是，標準的建築控制系統，並不是為收集和分發，建築能源使用數據而建構的，甚至更複雜的能源管理系統，對於能源使用報告的價值可能有限。為了解建築控制系統可能提供哪些資訊，我們概述了這些系統的基本部分及其通信方式，重點是可以找到能源使用數據的位置。

控制建築系統和追踪性能

建築控制系統（或建築管理系統）由感測器、控制器、通信基礎設施和一些運算資源組成。通常，感測器透過通信基礎設施，向運算資源發送信號，運算資源決定控制動作，然後將其傳送回控制器。這種結構可能更複雜 —— 具有多種類型的感測器、分佈式通信基礎設施，和能夠執行複雜控制序列的控制器，或者它可以非常簡單 —— 帶有需要加熱或冷卻的溫度感測器的恆溫器。典型的系統控制加熱和冷卻、照明和安全系統。這些系統通常不與伺服器，或重型設備等過程負載交互，儘管各種專門的系統，也將管理此類的負載。

追踪建築物中能源或水的總體使用情況，通常是透過各種儀表來完成的。在最基本的層面上，電錶由公用事業公司讀取，並且該資訊以賬單的形式，提供給建築營運商。更大、更新的建築物中更複雜的能源監控系統，使用更頻繁地向公用事業單位，或直接向建築物營運商報告數據的儀表。這些儀表系統使用與建築控制系統不同的通信協議，從而在建築系統監控和整體能源使用監控之間，建立了更加公平的關係。

通訊協議

美國 90% 的建築物，都有硬接線控制系統。這些系統中使用了多種通信協議，從 ASHRAE 開發的開放系統 BACnet 到 Echelon 公司開發的專有協議 LONTalk，以及許多其他較少使用的系統。在談論通信協議時，任何系統上的設備相容性，是真正的問題。一座建築可能需要多種不同類型的傳感器和控制裝置，與來自多個製造商的設備配合使用並進行適當的通信。

使用 BACnet 通信協議，一些設備聲稱兼容 BACnet”，但該術語具有誤導性。通常，設備和 BACnet 網絡之間需要有一個中間“網關”。更直接的規範被定義為“本地 BACnet”，這意味著該設備不需要網關，可以直接連接到 BACnet 網絡。儘管如此，一些製造商對新產品使用本地 BACnet 規範，而不是舊產品，並且來自不同製造商的設備可能不會相互使用相同的“本地 BACnet”。

LonTalk 是 Echelon Corp. 開發的專有協議，已被眾多製造商採用並被接受為 ANSI/EIA709.1-b 的一部分。 LonTalk 支持標記為 LonWorks 的設備。為了進一步採用該協議，LonMark 互操作性協會由一組定義 LonWorks 設備實施指南的製造商組成。 LonMark 為每一類設備創建配置文件，為每種類型的對象指定基線配置文件——所有恆溫器將報告相同的基礎數據，從而更容易在樓宇自動化網絡中集成來自不同製造商的設備和設備。

無線協議是塊上的新孩子。然而，這些無線通信協議，例如 ZigBee 或 EnOcean 系統，主要是覆蓋在較舊和更成熟的通信協議上。無線協議主要允許設備和傳感器相互通信，然後將信息傳遞給通過有線 BACnet 或 LONTalk 網絡進行通信的“收集器”。 ZigBee 本質上是 BACnet 到無線語言的解釋器。 ZigBee 擅長傳輸什麼樣的數據？這取決於它的帶寬。 ZigBee 以 250Kbps 的最大數據速率運行，大約是舊電話連接調製解調器的下載速率。這對恆溫器、電燈開關和無線傳感器等應用有好處，但不適用於數據密集型用途。

樓宇管理系統通信協議表

該圖交叉區域中顯示的大多數活動是由能源使用監測數據驅動的，而不是建築系統控制信息。 

控制與監控——使用不同的語言

在樓宇控制系統中，數據移動兩個方向，從傳感器到控制系統，然後返回控制。

雖然已經有很多關於智能建築和綠色建築運動之間的自然關係的文章，但實際系統的交集不太清楚。信息的類型、傳達信息的方式以及信息的使用都大不相同。控制建築系統需要來自許多傳感器的簡單信息，以及可以根據傳感器輸入進行操作的大量設備。即使是大型複雜的建築也基本上遵循這種模式。能源使用跟踪需要來自少量傳感器（或儀表）的大量詳細信息，這些信息被收集、存儲和深入分析。由於數據和用途的不同，傳達這些信息的基本系統也大不相同。如果沒有一個非常複雜的系統，那麼建築經理可能能夠從他們的建築管理系統中收集能源使用數據以滿足報告需求的想法是不可能的。幸運的是，能源監控比管理建築系統要容易得多，而且簡單的解決方案可能非常有效。

監控系統的基本組件是儀表、數據記錄和存儲、分析工具以及顯示或報告。儀表和數據記錄器通過協議進行通信，例如開放式 Modbus RS485 或簡單的專有協議。一旦收集到數據，就會使用通過互聯網協議的更標準的連接來連接到顯示和報告系統。執行複雜分析（如減載計算或節能分析）的能源管理系統在分析級別完成這項工作。最複雜的系統具有基於此類分析生成控制反饋的內置機制，但是，這種反饋本質上必然是簡單的。

在建築性能監控系統中，大量數據向一個方向移動，從儀表到展示和報告。

在過去幾年中，與安裝和管理性能監控系統相關的成本一直在下降。由於系統的簡單性和低成本的障礙，性能監控系統已經為建築經理帶來了價值。許多組織現在要求將建築能源和水資源使用報告作為其整體可持續性報告計劃的一部分。此外，越來越多的市政當局要求對超過 50,000 平方英尺的建築物進行強制性能源和水報告。確保您的建築能夠經濟高效地滿足這些要求，而不會陷入昂貴且複雜的系統評估中。

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