東芝：為可持續(xù)發(fā)展筑建智能化大樓

近藤浩一

Society 5.0是兼?zhèn)洹敖鉀Q課題”和“創(chuàng)造未來(lái)”視點(diǎn)的新型發(fā)展模式。為SDGs（可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)）的實(shí)現(xiàn)作出了巨大的貢獻(xiàn)。

大樓智能化的發(fā)展趨勢(shì)

為了在應(yīng)對(duì)快速城市化進(jìn)程的同時(shí)減少環(huán)境負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)以辦公為主的大樓智能化便成為了一個(gè)非常重要的問(wèn)題。最近也涌現(xiàn)出了不只停留在舒適性，更綜合地考慮健康，舒適，智能生產(chǎn)力等方面的觀點(diǎn)。然而，由于大樓建成后需長(zhǎng)期使用，針對(duì)各種機(jī)器損耗情況的管理與維護(hù)作業(yè)，投入使用后發(fā)現(xiàn)的各種狀況運(yùn)用的改善，居住者的遷入遷出、格局或用途的變更等情況的準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)等各種狀況來(lái)進(jìn)行持續(xù)掌握和優(yōu)化尤為重要。為應(yīng)對(duì)這類課題，通過(guò)IoT技術(shù)進(jìn)行大樓數(shù)據(jù)收集，利用收集好的數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析診斷，并將分析后建立的模型與最優(yōu)化適宜的技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)高效化等作為目標(biāo)推進(jìn)開發(fā)研究。

大數(shù)據(jù)收集·分析基礎(chǔ)的川崎智能社區(qū)中心

東芝集團(tuán)的川崎智能社區(qū)中心于2013年10月開放，不僅作為技術(shù)先進(jìn)且環(huán)境友好型辦公大樓，更是導(dǎo)入東芝智能BEMS（Building Energy Management System）讓先進(jìn)的大樓方案得以實(shí)際驗(yàn)證、體驗(yàn)的場(chǎng)所。該樓作為大樓關(guān)聯(lián)IoT技術(shù)的實(shí)際驗(yàn)證試驗(yàn)場(chǎng)所，樓內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)中取得的數(shù)據(jù)，空調(diào)機(jī)，供熱機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，人員出入信息，員工食堂的使用情況等相關(guān)數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)到云端，并借由大數(shù)據(jù)化，運(yùn)用于各種研究開發(fā)中。隨著如數(shù)字掃描等大規(guī)模數(shù)據(jù)排列分散處理技術(shù)在相關(guān)配套試驗(yàn)的靈活運(yùn)用，經(jīng)由活用多樣數(shù)據(jù)的機(jī)械學(xué)習(xí)，被用于新的應(yīng)用開發(fā)。

活用機(jī)械學(xué)習(xí)的空調(diào)溫度傳感的異常診斷

大樓的保養(yǎng)點(diǎn)檢是一項(xiàng)負(fù)擔(dān)大且要求高效化的工作?？照{(diào)系統(tǒng)相關(guān)的點(diǎn)檢作業(yè)確認(rèn)溫度傳感器是否輸出正確數(shù)值。傳感器的測(cè)量值穩(wěn)定發(fā)生的誤差稱為動(dòng)向異常，此現(xiàn)象雖然與系統(tǒng)整體的能源消耗和性能劣化相關(guān)，但是由于個(gè)別傳感器誤差很小，加上臨界值的檢測(cè)困難，經(jīng)反饋調(diào)節(jié)從外觀系統(tǒng)看上去跟正常運(yùn)作一樣，很難被發(fā)現(xiàn)。

靈活運(yùn)用作為大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的大樓的各類數(shù)據(jù)，利用溫度傳感器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)并通過(guò)機(jī)械學(xué)習(xí)構(gòu)筑模式，以此為基礎(chǔ)開發(fā)異常診斷技術(shù)。通過(guò)僅學(xué)習(xí)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)得到的數(shù)據(jù) “無(wú)師自通”構(gòu)建出的模型與常規(guī)運(yùn)用時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)常性比較，相較用于學(xué)習(xí)的過(guò)去正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況，包含各種數(shù)據(jù)平衡在內(nèi)有任何異常的情況時(shí)，輸出的不穩(wěn)定程度（偏離正常值的程度）的數(shù)值會(huì)變大。通過(guò)活用此模型，可檢測(cè)出任何可能發(fā)生異常的情況。

然而在實(shí)際運(yùn)用上，若不指定異常傳感器，就無(wú)法改善具體業(yè)務(wù)流程。因此，如果對(duì)異常和假定的傳感器數(shù)值進(jìn)行動(dòng)向異常相當(dāng)?shù)难a(bǔ)正，著眼于模型輸出的不穩(wěn)定度的變小，尋找疑似動(dòng)向異常的傳感器，實(shí)現(xiàn)按照疑似程度高低排列傳感器的功能。對(duì)排列靠前的傳感器優(yōu)先進(jìn)行點(diǎn)檢，以實(shí)現(xiàn)工作的高效化和能源消費(fèi)的節(jié)省。

創(chuàng)建貫穿大樓使用年限的數(shù)據(jù)活用機(jī)制

大樓設(shè)計(jì)時(shí)，基于三次元設(shè)計(jì)的BIM（Building Information Modeling）的運(yùn)用正蓬勃發(fā)展。加上設(shè)計(jì)時(shí)的BDM數(shù)據(jù)，利用實(shí)際大樓運(yùn)作所獲得的數(shù)據(jù)，建立符合實(shí)際的大樓能源利用相關(guān)模型BEM（Building Energy Model），并對(duì)此進(jìn)行持續(xù)調(diào)整，便能達(dá)到節(jié)能且適合的運(yùn)用效果。東芝聯(lián)合美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)，運(yùn)用川崎智能社區(qū)中心的數(shù)據(jù)，共同研究活用BIM數(shù)據(jù)的BEM制成，以及通過(guò)實(shí)際運(yùn)用數(shù)據(jù)達(dá)到的高精度化，針對(duì)模型的模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)及運(yùn)用的應(yīng)對(duì)等。通過(guò)基于實(shí)際數(shù)據(jù)建立的模型，以及高精度的實(shí)現(xiàn)，才可通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)各種運(yùn)轉(zhuǎn)模型的調(diào)整進(jìn)行比較研究。本研究成果可用于針對(duì)未來(lái)改善空調(diào)控制情況而制定的驗(yàn)證模擬裝置和設(shè)備機(jī)器長(zhǎng)期維護(hù)計(jì)劃中。

根據(jù)圖像識(shí)別活用大樓內(nèi)部人流數(shù)據(jù)

通過(guò)電梯防止混雜的觀點(diǎn)，以及無(wú)人時(shí)自動(dòng)切斷照明以實(shí)現(xiàn)節(jié)能，預(yù)估空調(diào)的熱負(fù)荷量等各種觀點(diǎn)來(lái)掌握大樓內(nèi)部人員情況十分重要。東芝開發(fā)了可利用圖像識(shí)別計(jì)算人數(shù)，推測(cè)活動(dòng)量的多功能圖像傳感器。圖像識(shí)別技術(shù)可以運(yùn)用在電梯用圖像傳感器上，也可活用于乘客乘坐電梯的意向判斷或電梯門周圍的“防止撞夾”功能上，有利于提高電梯的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和安全性。