善用中央监控系统 发挥智能节能成效
- 高鸣矫
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DIGITIMES企划
随着建筑物能源管理系统(BEMS)发展愈趋成熟完备，如何利用此一先进技术方案，搭配图控系统与各式控制器，共构为一个中央监控机制，可谓孕育智能节能建筑的关键所在。
持平而论，建筑节能管理需求，并非此刻才乍然涌现，早在1960年代，BEMS概念就已成形，惟当时并无集中统一管理概念，主要强调自动控制功能，针对个别设备来实施管理，譬如采取个别架设监视器系统，以及运用模拟矩阵的方式做监控。
不可否认，上述单纯之监控系统，最大缺陷便是不具备控制设备运转的功能，所以对于节约用电的帮助有限，所幸此后个人电脑技术日新月异，对于建筑物管理发挥莫大助益，只因善用电脑与屏幕进行监控，除了有助于掌握设备运转状态，使长期悬挂的缺口获得填补，更重要的，即是将原本各自独立的监控系统相互串联，继而利用主电脑实施统一管理；于是乎，近代建筑管理系统的基本雏形就此底定。
专家指出，按英国牛津大学气候变迁协会的研究报告显示，消费者只要能看到自身用电信息，即有助于降低5%？15%能耗，节能幅度可谓不小；由此观之，无论对于一般家庭、社区抑或任何工商业场域，意欲进行节能，关键第一步便是了解并检讨当前能源使用状况，接着逐渐改变现有设备的使用习惯，甚或改采更为省电的设备。
在此前提下，汇集资通讯及环境监控技术菁华于一身的BEMS，不仅可协助使用者，让原本不甚透明的用电信息，开始变得清晰可见，更可顺势监控与管理周遭生活中的能源管理，使节能减碳一事，不再流于模糊的意识自觉，而成为具体可行的方案；毕竟诸如随手关灯此类教人不陌生的好习惯，充其量仅能发挥约1%节能效果，成效其实有限，必须借助创新的智能化工具从旁协助，才能有所突破。
实时在线诊断 协助拟定节能改善对策
综观BEMS基本内涵，其实不外是几个主要机能，个中最基础的管理功能，即是针对建筑物与建筑设备进行监控，而过程中必须借助监视、打印或操作等功能，藉以增进系统管理效率。
除此之外，此系统亦需具备统计图形显示界面，据以呈现管理点数据及相关状况，好让使用者得以迅速掌握建筑物内之各种信息，再者，举凡简单易懂的操作性、多媒体功能、数据管理功能、针对各项设备的自动控制与连动控制功能，乃至于各种攸关省能的运转控制及停？复电的控制功能，加上针对空调主机运转最佳化的控制功能，在在都是重要的环节所在。
总括而论，根据经济部能源局指导编制的「建筑节能应用技术手册」，BEMS主要蕴含四大管理系统。其一为BAS((Building Automation System)，旨在针对建筑物内部的各种电力设备、空调设备、冷热源设备、防火及防盗设备，进行集中监控，在盱衡能源节约及环境保护的前提下，确保建筑物内环境舒适，各设备运转状态及使用率，均可达到最佳化状态。
其二为EMS(Energy Management System)，顾名思义为能源管理系统，系以计算技术为基础的现代电力综合自动化系统，藉由中央监视所传达各监视点的数值，分配调度建筑物内之管理能源使用及决策，以确保建筑物内各用电设备，都能在最佳效率状态下运转，发挥例如用电卸载、需量管理等重要功能。
其三为建筑管理系统(BMS)，旨在管理各设备之运转及维修，以及保全人员排程等管理工作，并负责记录建筑物内所有费用支出，将之存入系统数据库；最后则是设施管理系统(FMS)，系运用电脑之数据库所累积各项设备运转状况记录、维修保养之费用，详列出各类报表，以利用户进行各方面之财务评估与营缮管理。
至于建筑物BEMS系统架构建立之道，主要的考量点，包括了三大面向，依序是设计层面、运转层面，以及节能对策专家系统，藉由这三大面向的环环相扣，据以构筑完备之数码化监控系统，足以针对建筑物耗能现况执行详尽诊断，可透过量测数据、既存数据库内含数据之两相对比，借此挖掘问题之所在，然后再搭配专家系统拟定节能对策，继而回馈至系统执行改善工作，同时进行经济效益、投资酬率评估；藉由前述运作模式，伴随建筑物进行商业运转时序的推移，持续不断促使系统运转效率一步步迈向最适化。
藉由上述有关BEMS的架构说明，即不难让人理解，究竟BEMS与传统BAS系统有何显着差异，主要在于旧式系统并不具备借助外部专家系统拟定改善策略的能力，长此以往，容易衍生设计不良、长期运转于耗能状态、管理系统松散失效等负面状态；反观BEMS，则可驱使建筑物随时执行自我侦测，一旦遭逢异常状态，还可触发自动警报系统，再辅以联网功能，可援引专家系统协助拟定与评估改善对策，前后比较，无论在于准确度与效率，都明显展现长足进步。
因此BEMS所产生的重大效益，无非就是实时在线诊断功能，有此功能的帮助，用户可快速查询各传感器数据，了解当下建筑能源使用状态及能耗分析。比方说，使用者可自行选定一段时间区间，同时查询包括主机耗电、运转吨数、冰水或冷却水进出温度、RT负载、负载率%、KW、KW/TON、COP值、DUI、EUI值…等多笔数据，再选择不同参数作为X、Y座标轴，便可深入诊断温湿度变化对于能耗数值的影响。
一般来说，当建立完整的BEMS系统架构后，所有事项并未就此完结，另需针对动力、空调与照明等三项关键子系统，进行详细之规划，主要内容含括监控等级的设定、监视系统的点数与位置、控制系统的方式(譬如PID、Fuzzy)、通信系统的布建，乃至于建筑物管理机制的建立。
值得一提的，相关硬件设备的布建之道，也是至为重要的一环，举例来说，单就空调系统而论，即需因应耗电量、冰水流量、冰水进出温度、冷却水进出温度等诸多量测需求，规划部署相对应的监测点。
有监于BEMS的重要性，包括IBM、研华、大同、台达电等致力跨足智能绿建筑商机的海内外业者，均已推出相关产品。例如研华，利用其WebAccess SCADA图控软件，建立BEMS系统架构中不容或缺的数据采集与监控枢纽，并提供Active X、HTML报表、图形汇入、DDE、OPC、ODBC I/F或JAVA/TCL/VBscript等多元开放式整合元件，使系统整合商能轻易开发子系统界面，协助最终用户建立自动化系统，让用户端管理者得藉由网页浏览架构的人机界面(HMI)与SCADA，执行线上监控与维护工作，并进行用电方式、用电成本之统计分析，实时掌握电力设备的运转状况、有效避开尖峰用电时段，藉以善尽最佳节能规划。
至于台达电提供的Delta BEMS，则标榜弹性化分散式架构，大至全球化企业据点、小至单一建筑物皆可适用，并同时支持有无线传感型网络、由传感层主动上传数据或由数据汇集层往下蒐集，且兼能支持本地端、线上或云端蒐集，希冀藉由提供丰富灵活的数据采集方式，以适应不同物联网应用场域；另外，Delta BEMS采用Fuzzy智能演算法，以利满足更趋细腻的多段式控制需求。
