System oprogramowania pośredniczącego wykorzystuje sztuczną inteligencję do zarządzania energią w budynkach
Obecnie budynki są starannie projektowane tak, aby były energooszczędne. Jednak czasami nie są tak wydajne, jak planowano. Rozbieżność ta nazywana jest luką w wydajności energetycznej. Rzeczywista konstrukcja może niedokładnie odwzorowywać projekt, co skutkuje powstaniem niezamierzonych luk i innych wad. Ponadto systemy kontroli temperatury i wentylacji w oddanym do użytku budynku mogą nie działać zgodnie z oczekiwaniami. Mieszkańcy budynków mogą również zachowywać się w sposób nieprzewidywalny. Dbanie o to, by budynki energooszczędne funkcjonowały zgodnie z założeniami, nie jest proste. W ramach finansowanego ze środków unijnych projektu HIT2GAP (Highly Innovative building control Tools Tackling the energy performance GAP) opracowano nową platformę do zarządzania energią w budynkach, która uwzględnia skomplikowane czynniki w celu zmniejszenia różnic w charakterystyce energetycznej. System wykorzystujący moduły oparte na algorytmach wspomaganych sztuczną inteligencją oraz techniki takie jak eksploracja danych i odkrywanie wiedzy jest przeznaczony do użytku w fazie użytkowania budynku, czyli w długim okresie, w którym budynek jest zamieszkany, od zakończenia budowy do wyłączenia budynku z eksploatacji. W ramach projektu opracowano nowy model tworzenia platform zarządzania energią i wprowadzono na rynek powstały produkt.
Platforma oprogramowania pośredniczącego i jej moduły
System jest platformą oprogramowania pośredniczącego typu open source o nazwie BEMServer. Odbiera on pomiary zebrane przez systemy zarządzania budynkiem i infrastrukturę czujników. Po scentralizowanym przetwarzaniu różne wyspecjalizowane moduły uzyskują dostęp do informacji i dostarczają użytecznych informacji zarządcom budynków i mieszkańcom. Moduły mogą na przykład identyfikować usterki lub niewłaściwe ustawienia sprzętu budowlanego, lub ostrzegać o nieefektywnych energetycznie zachowaniach użytkowników. Wszystkie moduły są połączone z BEMServer. Dzięki wymianie informacji pomiędzy modułami, możliwe jest tworzenie nowych zbiorów danych i dokładnych analiz, a tym samym nowych, zaawansowanych usług.
Moduły tworzone przez użytkowników
Unikalną cechą HIT2GAP jest to, że moduły mogą być tworzone przez zewnętrznych programistów. BEMServer jest platformą typu open source, dlatego deweloperzy nie muszą odtwarzać podstawowych funkcjonalności oprogramowania pośredniczącego. „To otwarta platforma, na której programiści mogą tworzyć oprogramowanie dostosowane do własnych potrzeb. Działa nie inaczej niż niektóre systemy operacyjne, np. ten w iPhone’ach”, mówi Pascale Brassier, koordynatorka projektu. System może zatem być modyfikowany i ulepszany, a także dostosowywany na bieżąco do nowych technologii. W pełni komercyjne systemy nie mają takiej elastyczności. Zgodnie z koncepcją HIT2GAP użytkownicy płacą tylko za moduły, a nie za oprogramowanie pośredniczące BEMServer.
Modelowanie informacji o budynkach za pomocą SI
Niektóre z modułów wykorzystują algorytmy SI, w tym moduł FDD-PCA (ang. Fault Detection and Diagnosis – Principal Component Analysis), który wykorzystuje zintegrowany dostęp do danych HIT2GAP, w celu zapewnienia rozszerzonych możliwości monitorowania potrzebnych do właściwej oceny zachowania budynku w odniesieniu do normalnej eksploatacji. Jeśli moduł wykryje usterkę, nastąpi jej odizolowanie i dokładne określenie zmiennych ją powodujących, dzięki czemu personel obsługi technicznej może łatwiej zidentyfikować przyczyny usterki lub wyjaśnić, dlaczego wystąpiła. Natomiast system wykrywania i diagnozowania usterek (FDD) wykorzystuje metody oparte na uczeniu maszynowym, w których dane z serii czasowych z BEMServer są stale analizowane, a komunikaty o wykryciu nieprawidłowości są przekazywane zarządcom budynków. Kolejnym modułem wykorzystującym SI jest aplikacja ENIXO, która opracowuje zalecenia dotyczące zapobiegania marnotrawieniu energii w całym systemie i wysyła komunikaty do kierowników obiektów oraz innych docelowych użytkowników dzięki zastosowaniu logiki semantycznej. „Do tej pory opracowano 12 modułów”, mówi Brassier. „BEMServer został wdrożony w czterech ośrodkach pilotażowych: we Francji, w Irlandii, Polsce i Hiszpanii”. Dla każdego z ośrodków wybrano moduły najbardziej dopasowane do jego potrzeb i różnych problemów dotyczących danego budynku. Wykazano, że BEMServer działa zgodnie z założeniami, łącząc budynki z modułami zarządzania informacją. W trakcie testów system prawidłowo dostarczał liczne ostrzeżenia i powiadomienia oraz pomógł zarządcom budynków w podejmowaniu decyzji. Dokumentacja dotycząca systemu, a także dla większości modułów, została udostępniona programistom.
Przyszłość BEMServer
Zespół ma w planie opracowanie dalszych przypadków demonstracyjnych, udoskonalenie istniejących funkcji serwera BEMServer oraz wprowadzenie nowych, w tym dodatkowych podstawowych funkcji opartych na SI. Przyszły rozwój będzie skoncentrowany na zaawansowanych funkcjach wstępnego przetwarzania umożliwiających wykrywanie i poprawianie błędów w danych, co pozwoli na zapewnienie minimalnego poziomu jakości danych. Badacze planują również poprawę komfortu użytkowania, m.in. poprzez aktualizację funkcji administracyjnych. Wkrótce na rynek trafi druga, bardziej komercyjna wersja produktu.
Słowa kluczowe
HIT2GAP, budynek, luka w wydajności energetycznej, BEMServer, moduły, oprogramowanie pośredniczące, zarządzanie energią, efektywność energetyczna, zarządzanie budynkiem
