論建筑暖通空調(diào)對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用

1.牛影春 2.張可娟

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自智慧建筑出現(xiàn)以來，能夠有效記錄多種數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、大量建筑物實測數(shù)據(jù)等，樓宇自控系統(tǒng)也變得越來越為完善。通過運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)之間存在的潛在內(nèi)部聯(lián)系予以發(fā)現(xiàn)，能夠有效運(yùn)用數(shù)據(jù)，以為暖通空調(diào)對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用提供新的思路。

一、數(shù)據(jù)挖掘的定義

所謂數(shù)據(jù)挖掘，就是指在大量數(shù)據(jù)中發(fā)掘和提取具有價值信息的一個過程。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，涉及到很多不同學(xué)科的技術(shù)，包括統(tǒng)計數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)可視化、機(jī)器學(xué)習(xí)、集人上智能等。通過運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾點(diǎn)內(nèi)容，即：①能夠有效聚類數(shù)據(jù)，能夠?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)之間的相似度進(jìn)行計算和分析，能夠?qū)⒔ㄖh(huán)境的影響因素、內(nèi)在機(jī)理顯現(xiàn)出來，能夠?qū)Σ煌绊懸蛩氐挠绊懗潭冗M(jìn)行有效確定；②科學(xué)預(yù)測未來數(shù)據(jù)或者缺失的數(shù)據(jù)；③有效分類數(shù)據(jù)，將不同類型事物的差異性或者相同類型事物的共有屬性突顯出來，以便于建筑節(jié)能的運(yùn)行調(diào)節(jié)和設(shè)計；④能夠?qū)?shù)據(jù)之間的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)出來，能夠?qū)⑴照{(diào)系統(tǒng)的不同參數(shù)予以發(fā)現(xiàn)，包括壓強(qiáng)、送回風(fēng)量、室內(nèi)外溫濕度等之間關(guān)聯(lián)程度，能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行深入掌握，以為暖通空調(diào)系統(tǒng)控制測量提供可靠的依據(jù)。

二、暖通空調(diào)對數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀

（一）暖通空調(diào)控制系統(tǒng)故障的檢測和診斷

當(dāng)暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，便會大大提高空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成本，大大提高空調(diào)系統(tǒng)的能量消耗，嚴(yán)重影響室內(nèi)的熱舒適度和空氣品質(zhì)，所以檢測和診斷暖通空調(diào)控制系統(tǒng)故障是非常重要的。診斷暖通空調(diào)故障，大致可以劃分為兩種類型，即軟故障、硬故障。對于傳統(tǒng)暖通空調(diào)故障檢測診斷方法，它對操作人員提出了較高的技術(shù)要求，但是這種方法的工作效率并不高，常常需要對有關(guān)資料進(jìn)行查找，需要深入分析已有案例，不但耗力耗時，而且這種方法存在一定的運(yùn)用約束性。在檢測與診斷暖通空調(diào)系統(tǒng)故障過程中，通過運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分別對暖通空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行過程和運(yùn)行故障過程中的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和記錄，對空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

（二）冰蓄冷空調(diào)負(fù)荷的預(yù)測與控制

對于負(fù)荷的預(yù)測，冰蓄冷空調(diào)對其具有非常強(qiáng)烈的需求。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)存在很多影響因素，包括維護(hù)結(jié)構(gòu)熱物性、室內(nèi)設(shè)計溫度、室外溫度濕度、太陽輻射輻射強(qiáng)度等。為預(yù)測冰蓄冷空調(diào)的負(fù)荷，需要對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，選取合理的模型，進(jìn)行一定的訓(xùn)練，在確保一定精度的條件下，對第2日的冷負(fù)荷進(jìn)行逐時預(yù)測。將第2日電價作為主要依據(jù)，對制冷機(jī)組、冰蓄冷裝置各自需要提供的冷量進(jìn)行合理分配，在電價谷段，提前控制蓄冰量，同時制定有效的操作對策，在電價峰段對冰蓄冷進(jìn)行最大程度的運(yùn)用，對富裕冰量進(jìn)行有效減少。通過有效預(yù)測和控制冰蓄冷空調(diào)的負(fù)荷，能夠?qū)υO(shè)備的運(yùn)行成本進(jìn)行有效降低，能夠為用戶的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有效提高。

三、暖通空調(diào)在運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)過程中存在的制約因素

（一）數(shù)據(jù)挖掘人才缺失

在暖通空調(diào)行業(yè)中運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)時，必須要對暖通專業(yè)有關(guān)技術(shù)知識進(jìn)行掌握，同時必須對數(shù)據(jù)信息具有較高的敏感度，作為數(shù)據(jù)挖掘?qū)I(yè)人才，必須能夠通過運(yùn)用計算機(jī)編程工具，有效整理和分析數(shù)據(jù)，能夠訓(xùn)練模型。但是當(dāng)前我國數(shù)據(jù)挖掘人才是非常少的，嚴(yán)重影響我國暖通行業(yè)大數(shù)據(jù)的進(jìn)一步發(fā)展。

（二）數(shù)據(jù)獲取渠道較少

在已經(jīng)建成的建筑中，具有健全的樓宇自控系統(tǒng)的建筑并不多，大多數(shù)建筑無法獲取全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)，存放的位置比較封閉、獨(dú)立，同時尚未構(gòu)建數(shù)據(jù)共享機(jī)制，造成數(shù)據(jù)獲取渠道較少，不能夠?qū)τ涗涍M(jìn)行完善，嚴(yán)重浪費(fèi)數(shù)據(jù)，不能夠?qū)?shù)據(jù)的價值充分發(fā)揮出來，只能夠反應(yīng)樓宇自控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

（三）數(shù)據(jù)挖掘觀念淡薄

在最近幾年中，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是一種新興技術(shù)，涉及到多種不同學(xué)科知識。針對不同數(shù)據(jù)之間存在的內(nèi)在聯(lián)系、規(guī)律和價值，暖通行業(yè)對其的意識并不深厚，數(shù)據(jù)挖掘觀念淡薄，嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)在暖通行業(yè)中的快速發(fā)展。

（四）技術(shù)的約束

當(dāng)前現(xiàn)有的模型和技術(shù)，在面對全部影響因素時，并不都是適應(yīng)的，不同影響因素除了會對建筑環(huán)境造成一定的影響以外，不同影響因素之間還存在互相影響作用，分析難度非常高，難以有效掌握其中存在的各種規(guī)律。與此同時，用戶在運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)時存在一定的不便，需要實現(xiàn)一次性封裝，為用戶提供比較簡單的接口。

（五）成本的約束

采集建筑相關(guān)數(shù)據(jù)過程中，除了要配置相應(yīng)的設(shè)備以外，還應(yīng)對比較健全的樓宇系統(tǒng)進(jìn)行有效開發(fā)，安排專業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)作業(yè)，大大提高了項目的投資成本。

四、暖通空調(diào)運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的推行對策

（一）高效應(yīng)開設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)課程

目前，我國大多數(shù)高校設(shè)置的暖通課程，主要側(cè)重點(diǎn)為有關(guān)專業(yè)理論知識課程，包括流體力學(xué)、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)等，對于高效開設(shè)的建筑設(shè)備自動控制原理課程，主要向?qū)W生講解如何自動控制機(jī)械裝置設(shè)備，并未對分析和處理海量數(shù)據(jù)的需求進(jìn)行講解。所以，暖通專業(yè)應(yīng)設(shè)置數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有關(guān)課程，為社會培養(yǎng)更多的專業(yè)數(shù)據(jù)分析技術(shù)人才，滿足社會發(fā)展的要求。

（二）政府部門給予相應(yīng)的政策性支持

作為政府部門，應(yīng)制定相應(yīng)的支持性政策，提供一定的資金支持，要求對建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建，對數(shù)據(jù)記錄形式進(jìn)行規(guī)范。另外，應(yīng)對暖通行業(yè)大數(shù)據(jù)有關(guān)的公共數(shù)據(jù)庫進(jìn)行構(gòu)建，積極鼓勵科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)共享不涉密的數(shù)據(jù)資料，提高數(shù)據(jù)信息的透明度，以便于眾多研究人員的研究，降低數(shù)據(jù)獲取的難度。

五、結(jié)語

在暖通空調(diào)中通過有效運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，能夠加快暖通空調(diào)向數(shù)據(jù)導(dǎo)向型的轉(zhuǎn)變速度，通過數(shù)據(jù)的形式，能夠?qū)⒔ㄖ锎嬖诘目陀^規(guī)律和屬性充分表現(xiàn)出來，進(jìn)而有助于綠色建筑、智慧建筑的實現(xiàn)。