上海國(guó)家會(huì)展中心設(shè)施管理中的大數(shù)據(jù)分析探討

徐　靜，邱慧芳，李慶來[.上海東浩蘭生智慧科技有限公司，上?！?007；.東浩蘭生(集團(tuán))有限公司，上?！?0040]

在建筑運(yùn)營(yíng)過程中，各種自動(dòng)化及智能系統(tǒng)產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，包括室內(nèi)外環(huán)境、客流、交通、設(shè)備運(yùn)行、能耗等方向，這些數(shù)據(jù)往往在使用過一次后便被丟棄或僅僅存儲(chǔ)在服務(wù)器中乏人問津，其潛在價(jià)值無法被充分利用。上海國(guó)家會(huì)展中心總建筑面積 147 萬 m2，其中有 40 萬 m2的室內(nèi)展廳、10 萬 m2的室外展場(chǎng)，以及配套 15 萬 m2的商業(yè)中心和 18 萬 m2的辦公設(shè)施，截至目前是世界上面積第二大的建筑單體和會(huì)展綜合體。本文就上海國(guó)家會(huì)展中心通過建設(shè)設(shè)施管理綠色云平臺(tái)系統(tǒng)，利用云計(jì)算、分布式處理技術(shù)以及海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)自動(dòng)化及智能系統(tǒng)進(jìn)行集成并對(duì)其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)及分析，分析的結(jié)果將為國(guó)家會(huì)展中心的設(shè)施設(shè)備管理提供幫助，使其運(yùn)營(yíng)更高效、更環(huán)保、更安全。

1　光伏發(fā)電系統(tǒng)收益優(yōu)化

上海國(guó)家會(huì)展中心太陽能光伏發(fā)電一期工程利用屋頂面積 3 萬余 m2，建設(shè)約 3 MWp 屋頂并網(wǎng)光伏電站。光伏組件將太陽光能轉(zhuǎn)換成直流電，通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電，之后經(jīng)由升壓變壓器升壓并將電力輸送到電網(wǎng)。系統(tǒng)接入方式為自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。未來光伏二期工程考慮采用光伏發(fā)電+儲(chǔ)能+充電的系統(tǒng)形式。光伏發(fā)電的波動(dòng)性較大，配置儲(chǔ)能起到平抑出力、跟蹤調(diào)度發(fā)電以及削峰填谷的作用。由于儲(chǔ)能電池的成本較高，儲(chǔ)能系統(tǒng)容量與光伏發(fā)電功率相比較小，當(dāng)光伏發(fā)電量較大而用電負(fù)荷較小，且儲(chǔ)能系統(tǒng)也已充滿時(shí)，多余的發(fā)電量將會(huì)上網(wǎng)。光伏發(fā)電量用于建筑、新能源汽車充電以及上網(wǎng)分別會(huì)產(chǎn)生不同的經(jīng)濟(jì)收益，因此可利用大數(shù)據(jù)分析，對(duì)用電負(fù)荷以及光伏發(fā)電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，提高光伏發(fā)電帶來的經(jīng)濟(jì)收益。

1.1　用電需求預(yù)測(cè)

上海國(guó)家會(huì)展中心的光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電量主要用于建筑以及為新能源汽車充電。建筑負(fù)荷分為 3 種類型：展館、辦公以及商業(yè)。首先對(duì)影響建筑用電負(fù)荷的因素進(jìn)行分析。天氣及氣候是影響建筑用電的重要因素，主要體現(xiàn)在空調(diào)負(fù)荷上。此外，展館和商業(yè)負(fù)荷受有無展會(huì)以及展會(huì)規(guī)模影響；辦公負(fù)荷受出租率影響。

其次是用于分析的數(shù)據(jù)來源，通過氣象網(wǎng)站、國(guó)家會(huì)展中心的會(huì)展運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)、客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)及物業(yè)管理系統(tǒng)收集所需的數(shù)據(jù)信息，如開放的展館面積、實(shí)時(shí)參展人數(shù)、各系統(tǒng)或區(qū)域用電量統(tǒng)計(jì)等。

最后，利用大數(shù)據(jù)建立起用電量預(yù)測(cè)模型，對(duì)國(guó)家會(huì)展中心的短期用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)。新能源汽車充電量由充電汽車數(shù)量決定。展會(huì)與無展會(huì)期間充電車的數(shù)量以及充電量信息可從停車場(chǎng)管理系統(tǒng)以及充電樁管理系統(tǒng)中獲取。將數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選分析并建立起短期充電量預(yù)測(cè)模型。

1.2　光伏發(fā)電量預(yù)測(cè)

光伏發(fā)電功率主要受到太陽輻射量和環(huán)境溫度的影響。通過建立預(yù)測(cè)太陽輻射量和溫度以及光電轉(zhuǎn)換功率預(yù)測(cè)模型，可得到光伏發(fā)電量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。太陽輻射量受到季節(jié)、天氣以及空氣質(zhì)量的影響。短期的溫濕度、云量、空氣質(zhì)量等天氣信息都可從氣象網(wǎng)站獲得，結(jié)合光伏系統(tǒng)太陽輻射測(cè)量?jī)x測(cè)得的實(shí)時(shí)太陽總輻射數(shù)據(jù)，可建立起短期太陽輻射量預(yù)測(cè)模型。

光電轉(zhuǎn)換功率預(yù)測(cè)需考慮組件轉(zhuǎn)換效率、溫度修正等因素，但當(dāng)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以及逆變器選型確定時(shí)，其僅受到溫度修正的影響。可通過廠商得到溫度修正系數(shù)。通過分析光伏發(fā)電歷史數(shù)據(jù)對(duì)光電轉(zhuǎn)換預(yù)測(cè)模型進(jìn)行比較與修正。

1.3　收益預(yù)測(cè)及優(yōu)化

通過負(fù)荷預(yù)測(cè)以及光伏發(fā)電量預(yù)測(cè)，可將光伏發(fā)電供應(yīng)和電力需求量進(jìn)行匹配，結(jié)合建筑用電價(jià)格、新能源充電價(jià)格以及光伏發(fā)電上網(wǎng)價(jià)格，運(yùn)用管理手段與商業(yè)運(yùn)營(yíng)策略，將光伏發(fā)電量收益最大化，見圖1、圖2。

圖1　光伏發(fā)電量預(yù)測(cè)

圖2　光伏發(fā)電與市電占比預(yù)測(cè)

2　客流系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析

2.1　客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)

傳統(tǒng)的客流統(tǒng)計(jì)技術(shù)包括紅外線感應(yīng)客流統(tǒng)計(jì)、重力感應(yīng)客流統(tǒng)計(jì)、三輥閘客流統(tǒng)計(jì)以及目前流行的視頻分析客流統(tǒng)計(jì)。紅外線感應(yīng)客流統(tǒng)計(jì)包括紅外對(duì)射方式、紅外反射方式等設(shè)備，其主要的實(shí)現(xiàn)方式是對(duì)從紅外感應(yīng)區(qū)域經(jīng)過的人體，切斷或阻擋紅外線，使其電阻產(chǎn)生變化；或是通過檢測(cè)人體發(fā)出的 10 μm 左右的特定紅外線來判斷人體數(shù)量。其缺點(diǎn)是：由于紅外光極易受到外界因素干擾，會(huì)使統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大誤差；對(duì)于比較寬的門口，多人同時(shí)經(jīng)過的時(shí)候容易產(chǎn)生漏數(shù)現(xiàn)象；由于其本身技術(shù)原因，紅外方式無法很好地判斷顧客是進(jìn)入或是出去，只能統(tǒng)計(jì)有多少人經(jīng)過，因此數(shù)據(jù)采集的單一性會(huì)影響客流分析的結(jié)果。

重力感應(yīng)主要是在地板上安裝重力感應(yīng)裝置，當(dāng)人體踩踏過去的時(shí)候，計(jì)算客流人數(shù)。安裝相對(duì)要求較高、成本高，而且穩(wěn)定性方面存在一定問題。三輥閘方式主要采用機(jī)械方式，人員進(jìn)入相關(guān)場(chǎng)所需要經(jīng)過翻滾閘口，翻滾閘每滾動(dòng)一次，記錄一個(gè)進(jìn)出人員。缺點(diǎn)是需要在出入口處安裝三輥閘機(jī)器，缺乏美觀性，且便利性不夠，無法快速進(jìn)出。視頻分析技術(shù)利用視頻處理、圖像處理、模糊識(shí)別等技術(shù)，對(duì)攝像頭拍攝到的進(jìn)出人流進(jìn)行分析并統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本較高，對(duì)攝像頭安裝位置具有一定要求，無法適應(yīng)國(guó)家會(huì)展中心展館出入口數(shù)量眾多、由于建筑設(shè)計(jì)使得攝像頭安裝條件受限的情況。

上海國(guó)家會(huì)展中心通過實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)館的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為參觀人員提供免費(fèi) WIFI，通過手機(jī)接入 WIFI 統(tǒng)計(jì)客流信息。該技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：通過定位算法，穩(wěn)定實(shí)現(xiàn) 3～5 m 定位精度、局部區(qū)域達(dá)到 1 m 的位置精度；不僅能統(tǒng)計(jì)實(shí)時(shí)客流數(shù)量，還能統(tǒng)計(jì)駐留時(shí)間、返場(chǎng)次數(shù)、觀眾特性等信息，為展會(huì)的高效有序運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。

2.2　客流信息統(tǒng)計(jì)分析

(1) 客流監(jiān)測(cè)。對(duì)實(shí)時(shí)及累計(jì)客流數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及分析，分析指標(biāo)包括人流數(shù)量、駐留時(shí)間、重復(fù)訪客數(shù)、客流密度、展位客流及覆蓋客流等。根據(jù)實(shí)時(shí)客流數(shù)量及位置信息形成分布熱力圖，直觀觀察客流分布狀況。

(2) 報(bào)警監(jiān)測(cè)。通過設(shè)置客流數(shù)量報(bào)警上限，對(duì)展館人數(shù)及展位人數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)展館或熱門展位人數(shù)超過報(bào)警設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，通知運(yùn)營(yíng)管理人員采取相應(yīng)措施，避免人流過密引發(fā)安全問題。

(3) 客戶分析。客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)不僅能對(duì)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，還能對(duì)手機(jī)提供的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。通過對(duì)觀展人員的來源地、年齡分布、性別比例等信息進(jìn)行分析，可更好地幫助會(huì)展以及展商了解潛在客戶。

3　結(jié)　語

上海國(guó)家會(huì)展中心通過建立設(shè)施管理云平臺(tái)，對(duì)建筑系統(tǒng)運(yùn)行及會(huì)展運(yùn)營(yíng)過程中產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘與分析，提高建筑運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，提升會(huì)展服務(wù)水平，為展會(huì)及參觀者提供更安全、更舒適、更高效的場(chǎng)所。

參考文獻(xiàn)：

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