透過人數計算節省能源

June 25, 2019 Amanda Nielsen

智慧建築, IoT, 物聯網, 及時分析, IoT 裝置

為了節省高佔用度建築的能源消耗,重點通常都在於最佳化 HVAC 與照明系統。為了達成這樣的精準度,需要利用空間最佳化與安全性自動化等智慧建築應用,以識別設施中有多少人、什麼時間位於什麼位置。

透過計算進入、離開,以及在建築空間內移動的人數,這些使用案例便能從這樣的能力中獲益。

大學、旅館、機場、會議中心等各種高佔用度、使用人數眾多的設施,最能透過人數計算獲得優勢。但在過去,為了部署這樣的解決方案,所花費的成本會消耗掉任何可能節省下的費用。

除了昂貴的成本之外,紅外線光束或近接感測器等佔用感應解決方案無法提供具確定性的結果,而且也不夠準確,以至於無法在沒有人位於現場時關閉智慧建築系統電源。攝影機十分昂貴、非常顯眼,而且可能需要網路錄影機等無法直接與建築自動化系統 (BAS) 伺服器相容的基礎架構。

這些選項必然需要不間斷的管理與維護,不但要價不斐,還很耗時。特別是針對不斷衍生的個人與資料隱私問題,視訊攝影機和行動電話追蹤也有其需要關切的事項。

智慧佔用感應器創新

創新解決方案正紛紛問市,使得以上所提到的困境更加艱難。舉例來說,進階熱成像計數器可追蹤人體所發出的熱感訊號。將這些無鏡頭感應器安裝在入口處,可正確、即時地追蹤雙向進出的人數。3D 或立體感應器是另一種高效率的替代方案,且不具有隱私方面的顧慮。

這些感應器不會記錄任何可辨識的個人資訊,且不會產生圖象式影像,有助於減緩許多企業必須面對的隱私顧慮。如同以下 Irisys People Counting Dual View 影片(影片 1)所說明,熱成像能以抽象的方式記錄所有個人的獨特特徵。

 

影片 1. 並列比較部署於人數計算應用中的熱成像感應器(左)與光學攝影機(右)。右側的影片僅用於驗證目的。(資料來源:Irisys

 

此外,先進的感應器易於部署、具有高正確度,而且極為可靠。舉例來說,Irisys 熱成像計數器的平均故障間隔時間 (MTBF) 超過 25 年,將重新校準或重新配置感應器的需求降到最低。此外,它們具有 60 度的視野,以及 10 英呎的感應範圍。

但對智慧建築營運商來說,這樣的感應器只是大型、複雜的佔用感應解決方案中的一部分。

運用 AI 更聰明地計算人數

Feedback Solutions進階佔用計數系統可產生即時的佔用資料,讓智慧建築營運商得以調整自動化系統。這些資料透過 BACnet IP 遞送,讓組織能自動減少能源使用,並維持室內的空氣品質。

系統會使用智慧演算法取得熱成像資料,並針對建築物的每個區域判斷佔用人數。這些演算法部署於 Intel® 物聯網閘道之上。

系統架構如圖 1 所示,說明感應器如何為多變的佔用結構促進能源節省。每一種物聯網閘道都可做為控制器,負責最多 20 個各自具有指派 IP 位址的熱成像感應器節點。但每個感應器亦可降級為控制兩個從屬節點的主要感應器,相當於每個閘道控制器可實際支援 60 個節點。

Feedback Solutions 的高正確度資料
圖 1。Feedback Solutions 的高正確度資料可讓建築營運商根據佔用度調整通風速率。(資料來源:Feedback Solutions

規格小巧的軟體演算法可執行於 Intel® Celeron®、Intel Atom®,或更高等級的閘道控制器之上。在經過處理後,物聯網閘道會透過 BACnet/IP,將這些資料輸出至 BAS 伺服器。

當 BAS 伺服器收到這些資料後,便可與 HVAC 等消耗大量能源的多種建築子系統通訊。藉此即可建立一系列的操作,例如降低通風裝置的風扇速度,或是關閉建築物某個區域的照明等。如此便能節省能源與成本,同時符合 ASHRAE(美國採暖、製冷與空調工程師學會)的標準。

Feedback Solutions 佔用感應器可讓設施管理員定義從控制器將資料傳送至 BAS 伺服器的時間間隔。過去的佔用趨勢資料可儲存在 BAS 伺服器硬碟或安全的雲端環境中,以便智慧建築管理員隨著時間最佳化設施。

即時佔用資料的實際應用

多倫多大學的校園內有多種結構採用 HVAC 系統,但它們在為講堂、教室、辦公室和圖書館等設施調節冷熱溫度時,根據的是設施的最大容積,而不是即時佔用度。這導致風扇、通風系統及其他 BAS 子系統遭到過度使用,讓教育機構開始研究佔用計數器的應用。

在將 Feedback Solutions 的佔用資料整合至他們的 BAS 伺服器後,他們運用即時佔用值將通風風扇的速度降低為全速運轉的百分之 40。每降低百分之 20 的風扇速度,便可減少約百分之 50 的電力消耗,大幅縮減能源與成本的花費。

因為降低能源使用率,這間大學可在兩年的期間內節省 150 萬加幣。

另一個範例則是需要妥善運用教室空間的艾伯塔大學。在此案例中,Feedback Solutions 的佔用感應器有助於比較設施的佔用資料,將教室整合在更少的建築物內,並在未使用時關閉其他教室。這些佔用資料也能讓該所大學以每小時、每天和每週的基礎,針對每間教室產生使用效率指標。

兩間大學在評估人數計算選項時,都十分注重隱私保護與法規遵循性等問題。由於熱成像佔用感應器及/或立體感應器固有的資料匿名化特性,他們可以減輕這些方面的擔憂。而 Intel 物聯網閘道平台所整合的硬體式加密加速、受信任執行環境,以及端對端網路加密等企業級安全功能,也可協助他們解決這些擔憂。

智慧建築的可能性

透過運用進階感應器,不必等到未來,現在就可以實現智慧、隱私且安全的人數計算與監控功能。

「通風控制應用的即時佔用資料可為整個組織帶來優勢,」Feedback Solutions 的執行長 Chandan Chowdhury 表示:「舉例來說,在大學內有能源與環境部門、永續性部門,以及著重於空間運用規劃與營運的部門。他們都能從這些資料中獲益。」

Chowdhury 解釋說:「每個部門都能使用所有的這些資料,並立即看到投資報酬率,然後就是會繼續獲得成本節省和資料洞見。」

Feedback Solutions 亦在尋找其他方法來提升他們的 BAS 技術,包括計算停留時間、熱映射、成人與孩童之間的差異等功能。不過雖然熱成像與立體感應器是其推出的主打應用,若沒有智慧軟體演算法,以及安全、可擴充的控制器,這些應用便不可能有效,甚至無法實現。

作者簡介

Amanda Nielsen

Amanda Nielsen is a 5-year veteran of the high-tech media industry, covering enterprise communications and military electronics. Amanda lives in Phoenix with her husband Lelund and pug Cooper. When she's not working she enjoys exploring Arizona's craft breweries and attending concerts, comedy shows, and book readings.

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