校園核心復興
通過 A156.3-2014 1級認證
3S Market：台灣的建築相關大學系所，有類似像加拿大多倫多城市大學這樣，以建設智慧校園為藍本，並擴大到相關智慧建築、智慧城市在環境監測上，建立數位雙胞胎平台，以及合作運作模式，類似這樣的運作嗎 ……？
FUSEFORWARD
TMU將物聯網系統資料彙集在一起，以獲得洞察力，並為其智慧校園倡議建立一個城市資料平台
關於多倫多大都會大學
多倫多大都會大學（TMU）位於安大略省多倫多市中心的花園區，校園內約有5萬名學生和員工。
該大學有八個學院：藝術學院、社群服務學院、工程和建築科學學院、法學院、理學院、泰德·羅傑斯管理學院、創意學院和葉芝研究生院。
挑戰：建立一個智慧校園
與大多數大學校園一樣，多倫多大都會大學（前身為瑞爾森大學）每天從暖通冷氣機系統、感測器、能源和水錶、Wi-Fi 節點和物聯網裝置中，生成數百萬個資料點。事實上，該大學為校園內的許多建築配備了物聯網感測器，每天產生 50 萬條資料記錄，每年多達 1.5 億條記錄。
最初，測試系統將資料從 SCADA 系統串流式傳輸到硬碟驅動器，硬碟驅動器速度緩慢且容易中斷。跨建築的不同物聯網系統，也從未被設計成與第三方整合商交談。另一個挑戰是建築資料的多樣性，來自不同類型系統和格式的不同類型的資料。
大學研究人員希望將所有資料彙集在一起，以獲得新的見解，因此開始研究如何整合分析。此外，多倫多大都會大學希望將其校園作為智慧城市的小型模式。
解決方案：開發城市資料平台
多倫多大都會大學選擇與 FuseForward 合作，開發智慧資料平台及其智慧城市專案。FuseForward 的諮詢技能，加上其廣泛的 AWS 專業知識，使該公司成為該大學的完美智慧城市諮詢合作伙伴，此後該大學已成為 FuseForward 智慧系統聯盟的成員，該聯盟是一個探索高階分析的學術和行業合作伙伴網路。FuseForward 還幫助多倫多大都會大學獲得了加拿大自然科學和工程研究委員會（NSERC）的贈款，NSERC 是一個聯邦資助機構，以大學為基礎的研究。
FuseForward 結合了亞馬遜網路服務（AWS）資料服務，建立了一個智慧城市資料平台，用於從智慧建築、智慧交通和智慧基礎設施應用中收集資料。FuseForward 從建構、規範化和將大學資料串流化，到安全的雲環境中開始，立即幫助改善研究人員和最終建築經理的可擴充性、串流式資料保留、計算能力和連線訪問時間。
該平台依靠亞馬遜 OpenSearch 服務和 MySQL 資料庫，來執行來自空氣品質監測器、能量計和溫度感測器的查詢和分析資料。即時資料使用 Amazon Kinesis Data Streams 和 AWS Lambda 無伺服器運算服務進行分析。Amazon Kinesis Data Firehose 處理資料，並將其儲存在亞馬遜簡單儲存服務（亞馬遜 S3）桶中。大學研究人員使用 AWS Glue 來準備和處理在亞馬遜彈性運算雲（亞馬遜 EC2）上執行的資料和視覺化儀表板。
FuseForward 和大學還一起設計了，達芙妮·科克威爾健康科學綜合體的數位雙胞胎。數字雙胞胎機是建築物結構化資料的 3D 視覺表示，提供建築物內裝置和空間的即時影象，同時模擬關閉公用事業的影響等場景。
結果：即時大數據可見性
自從實施城市資料平台以來，FuseForward 和多倫多大都會大學已將資料保留率，從 10% 左右提高到 100% 以上。而不是將資料放在每個建築物的伺服器上，它都在 AWS 上，這意味著它可以擴充到未來接受更多的資料。該平台目前每天攝入和儲存多達 840 萬條記錄。
來自數位雙胞胎的資料使大學不再被動，透過資料視覺化實現主動決策，這有助於預測建築行為並更有效地執行建築。機器學習有助於辨識能源使用模式，並檢測異常。
此外，該大學土木工程系正在利用數位雙胞，使校園專注於 3D 建模和地理空間資料分析。例如，該團隊正在研究熱資料分析，以嘗試監測校園內不同建築的能源效率，使用資料建模來評估絕緣品質，並檢視是否有任何洩漏。
多倫多大都會大學發現，智慧資料平台正在提供以前看不到的東西的可見性。該團隊編寫了一個演算法，該演算法發現了一個被標記為溫度感測器的錯誤的二氧化碳感測器。建築自動化系統通常無法分辨感測器何時不工作，所以這只是透過資料平台中的資料科學才發現的。
最終，該大學將使用數位雙胞胎作為智慧城市的小規模模型。該團隊預計將將建築資料與水、步行交通和電力等基礎設施資料整合。FuseForward 還目的在利用從該專案和其他諮詢和資料分析專案，以及 AWS 合作伙伴智慧城市試點計劃中獲得的經驗，與市政府密切合作，為他們開發智慧城市解決方案。
關於 FuseForward
FuseForward 透過諮詢和技術專業知識，加快了城市、公用事業和運輸提供商等關鍵基礎設施供應商的數化轉型。FuseForward 擁有跨雲、智慧系統、高階分析、網路安全等方面的專業知識，為加拿大、歐洲和南非辦事處的全球客戶提供服務。
案例研究：多倫多大都會大學（萊爾森大學）-智慧校園
FuseForward與多倫多大都會大學（前瑞爾森大學）合作，以先進的資料服務和分析專業知識支援他們的智慧校園計劃。
啟用多倫多大都會大學智慧校區
智慧建築技術具有最佳化能源消耗、提高居住者舒適度、降低成本和改善應急響應的潛力。
由 Jenn McArthur 副教授主管的多倫多大都會大學智慧建築分析小組，探討了如何透過流資料產生的洞察力，來最佳化公用事業、交通、建築使用和人類行為。
多倫多大都會大學（前瑞爾森大學）副教授 Jenn MacArthur 解釋說：「在我的工作中，我研究如何使用資料來提高建築環境的效能。」
最佳的工作環境具有社會、醫療和環境效益。我們如何才能讓人們更健康？我們如何把辦公室變成一個很棒的工作環境？
Jenn MacArthur，副教授
多倫多大都會大學的一個大型專案正在尋求在建築、基礎設施、位置和交通資料之間建立單一平台整合，目的是建立一個校園的「數位雙胞胎」複製品，最終將成為智慧城市的小規模模型。
多倫多大都會大學（前身為瑞倫大學）是 FuseForward 智慧系統聯盟的成員，該聯盟是一個學術和行業合作伙伴網路，探索將高階分析應用於具體的現實世界需求。基於這一共同目標，並支援他們在資料服務和建模方面的需求，TMU 選擇作為策略合作伙伴，與 FuseForward 合作。
透過安全資料服務支援智慧建築研究
大學校園等大型綜合體每天可以從暖通冷氣機系統、感測器、能源和水錶、Wi-Fi 節點和物聯網裝置生成數百萬個資料點。
多倫多大都會大學的初始測試系統，將資料從 SCADA 系統流式傳輸到硬碟，硬碟速度緩慢且容易中斷。因此，第一步是提高研究人員和最終大樓經理的可擴充性、流資料保留、運算能力和連線訪問時間。
為了實現這一目標，FuseForward 與多倫多大都會大學合作，將這些資料構建、規範化，並流式傳輸到由 FuseForward 管理的安全雲環境中，該環境整合了亞馬遜網路服務（AWS）資料服務。
我們面臨的挑戰之一是，建築資料確實是多樣的。有來自不同系統和格式的不同類型的資料，我們必須將它們都整合到一個地方。
Jenn MacArthur，副教授
因此，以前需要長達八天的機器學習任務，現在可以在幾個小時內完成。該系統每天能夠攝入 840 萬條記錄，而資料保留率增加了十倍。
為了對大學環境中建築物生成的資料，進行結構和分類，FuseForward 借鑑了 30 年複雜系統資料建模經驗，建立了一個智慧校園專用本體模型。本體提供了資料點的清晰辨識，並使研究人員能夠對特定裝置或空間進行查詢。
用數位雙胞胎為現實世界行動提供資訊
專案開始兩年後，資料集正在被用於實際應用中。多倫多大都會大學目前正在開發一個互動式資料視覺化平台，該平台將使員工能夠檢視裝置或教職員工室的資料趨勢。
Jenn 說：「你可以檢視任何給定的空間，並在當前資料流旁邊看到任何投訴，」例如，在人們抱怨感覺太冷的房間裡的溫度感測器。透過將所有內容整合到一個共同的環境中，你可以進行故障排除，並做出基於知識的決策。
數位雙胞胎或數位複製品，是建築物或物理資產的結構資料的視覺表示。19 層的 Daphne Cockwell Complex 的資料建模，使 TMU 能夠完成該建築的完整數位雙胞胎，該建築群位於大學健康科學系之上的學生宿舍。
最近建造的綜合體擁有超過 10,000 個建築自動化系統（BAS）點，透過其數位雙胞胎，在單個介面中深入瞭解了建築的能耗、環境效能、氣流和潛在的擁堵。
Daphne Cockwell Complex在施工期間嵌入了物聯網裝置，是虛擬模擬的第一個候選者。
使用流媒體資料，達芙妮·科克韋爾綜合體的數位雙胞胎為設施經理提供了建築物運營的即時檢視。
數位雙胞胎為建築經理提供了裝置和空間的即時概述，但也使他們能夠模擬事件和場景，如消防演習或假期關閉某些公用事業的潛在影響，然後再採取現實世界行動。
FuseForward 提供了必要的雲分析專業知識和工具，以管理和分析來自數位雙胞胎模型中，真實建築和模擬的大量資料。
此時，其他校園建築的數位雙胞胎僅限於空間管理資訊，因為 TMU 致力於建立整個校園的完整數位複製品。
我們正在用資料填充這些副本。Jenn 說：「所有資料都將與 FuseForward 開發的本體論一致標記，這將使我們更容易將其引入和線上。」「數位雙胞胎是它背後的資料。如果你實際上沒有，那只是照片，而不是真正「聰明」的東西。」
每天攝取和儲存多達840萬條記錄
流媒體資料保留率增加了十倍，從 10 倍增加到 100%
位於加拿大的高度安全的資料儲存和分析環境
建構資料的智慧校園特定於本體論模型
透過預測分析最佳化建築系統
該專案的下一步將涉及使用機器學習，來辨識使用模式、檢測異常，並最佳化校園環境。Jenn 解釋說：「我們開始研究建構事件檢測演算法，以檢測行為不正常的系統點，」我們應該能夠預測鍋爐何時需要維護，以及是否值得立即進行或等到假期關閉。能夠在故障可見之前預測故障，有助於防止花費數千美元的嚴重損害。
下一步：複製我們在其他行業的成功
多倫多大都會大學和 FuseForward 將透過智慧校園整合和測試（SCIT）中心來擴大這項研究。這個新設施將為研究人員提供一個現實的環境，讓他們可以嘗試智慧建築技術，並研究物聯網裝置如何作為整合系統的一部分，而不會影響居民。該實驗室將包括一個裝置齊全的遠端操作中心，與整個校園的建築系統相連。
資料生成的洞察力不僅能夠最佳化校園環境，還能最佳化資產密集型組織，如醫院、工廠、城市和運輸機構等。FuseForward 和多倫多大都會大學期待在未來幾年繼續合作。
我希望這能成為 20年的夥伴關係。我期待著看到我們能推進多遠。
Jenn MacArthur，副教授
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