高效率、低成本建築物的彈性物聯網軟體關鍵

April 11, 2018 Brandon Lewis

設施管理員正透過把建築物自動化系統 (BAS) 連線到物聯網 (IoT) 分析和資料視覺化平台來降低成本並提升效率。但是把 HVAC、照明、供水和其他舊有建築物基礎架構導入物聯網代表要克服現有 BAS 系統的資源限制和網路互通性問題(圖 1)。

圖 1. 智慧型 BAS 提供各種設施子系統的遠端監控和管理能力。(來源:TechiExpert

現今的建築物佔約全球能源使用的百分之 40、全球用水的百分之 25 和約三分之一的溫室氣體排放。物聯網原則與技術的應用能幫助進一步節約自然資源並減少建築物對環境造成的影響,同時降低營運成本。

應用物聯網以打造更有智慧的建築物

應用物聯網的過程從即時或以預定時間間隔彙集來自 BAS 感應器和子系統的資料開始。透過適當的軟體,這些資料接著經過分析並以好用、容易理解的形式呈現給建築物管理員。然後建築物管理員可以在邊緣的 BAS 控制裝置上開始實施調整、改善或矯正動作。但是建築物連線通訊協定的多樣性提高了互通性的挑戰。數十種業界標準和專有技術中,許多沒有原生的 IP 支援。因此如果要由雲端分析和視覺化平台成功提取,就必須將它們在無封包遺失條件下轉換為 IP。此外,很多建築物自動化裝置有嚴重的資源限制,排除了使用本機軟體代理程式進行的通訊協定轉譯。第二項挑戰是靈活彈性。把建築物連線到雲端的平台本身必須具有高度彈性以整合各種感應器資料,並與來自業務系統或第三方的其他資訊結合。為求有效,此雲端平台也必須能夠保存非常詳細的資料點,以便快速辨識異常情況和趨勢。當然,往返雲端平台的任何通訊必須進行保護以防止 BAS 遭入侵。

克服從邊緣到雲端的 BAS 互通性挑戰

如前文所述,將舊有 BAS 上線至物聯網需要一套多樣的技術,單一供應商一般無法提供,因此需要合作。例如,企業設計服務公司 Altair Engineering, Inc. 與建築物自動化公司 CANDI Controls, Inc. 合作發開 Carriots Analytics for CANDI Controls圖 2)。

圖 2. Carriots Analytics for CANDI Controls 是將物聯網功能遞送至 BAS 的端對端軟體堆疊。(來源:Altair Engineering, Inc.

Carriots Analytics for CANDI Controls 是一套克服 BAS 互通性挑戰的邊緣至雲端軟體解決方案。在邊緣,CNADI 的物聯網伺服器閘道整合軟體提供常駐在閘道或工業電腦的轉譯層,而非在建築物自動化裝置本身內部。無需裝置上嵌入式軟體代理程式,因此舊有控制系統能不須經過翻新或替換就轉移至雲端。CANDI IoT Server(CANDI 物聯網伺服器)為 BACnet、Modbus、Zigbee、Wi-Fi、乙太網路、Z-Wave、序列、電源線和製造商特定的通訊協定提供裝置驅動程式。它也具有與 IEEE 802.11 (Wi-Fi) 通訊規格相容的 Intel® 物聯網閘道,例如 Dell iSeries Wyse 3290圖 3)。除了自動化智慧建築系統的探查和簡化佈建之外,物聯網伺服器將來自現場裝置的資料正規化並安全連結至 Carriots Analytics 平台等雲端型服務。此軟體也和 McAfee Embedded Control 緊密整合,防護舊有 BAS 元素的固有功能,並防止未經授權的軟體或韌體變更在目標裝置上執行。

圖 3.  以 Intel® 物聯網閘道技術為基礎的 Dell iSeries Wyse 3290 支援會自動探查連網建築物系統並簡化其佈建的 CANDI BAS 驅動程式。(來源:Dell OEM

對 Carriots Analytics 來說,此平台根據由 CANDI 軟體接收的資料提供完全裝置中立、感應器中立、資料中立的分析和視覺化介面。因此,來自 HVAC 系統、照明、總水管和其他建築物基礎架構系統的即時與歷史資料能彙整於統一的儲存庫。此系統亦允許自由格式分析,讓工程師深入調查具有個別時間戳記的 BAS 資料封包,進行預測性維護等應用,同時場地管理員能跨多個場地宏觀監控整體資源利用(圖 4)。

圖 4. Altair Engineering, Inc. 的 Carriots Analytics 平台讓不同類型的 BAS 使用者可以進行自由格式資料分析。(來源:Altair Engineering, Inc.

除了 BAS 資料,Carriots Analytics 平台提供多種資料連接器,使其能與外部的企業資源規劃 (ERP) 系統接合。這些包含與關聯式資料儲存庫、網頁服務、安全性和驗證套件及其他分析引擎進行通訊的佈建,皆能與 Carriots Analytics 內部的資訊整合,以便全面檢視業務營運。CANDI 軟體套件所提供的雙向通訊代表此資料所產生的建築物管理決策接著能在現場的 BAS 控制裝置上執行。

高效率的建築物為您省錢

Carriots Analytics for CANDI Controls 是工程師和高階主管能利用物聯網來提升效率、降低成本並提供新服務的例子。舉例而言,Carriots Analytics 平台利用的資料能根據尖峰需求協助最佳化建築物耗電量,或發現特定類型的閥門容易在不同的壓力等級和流速下洩漏。在這兩個例子裡,物聯網資料和事前知識能讓建築物更有效率,並在基礎架構的使用年限內節省維護和維修成本。

作者簡介

Brandon Lewis

Brandon is responsible for Embedded Computing Design’s IoT Design, Automotive Embedded Systems, Security by Design, and Industrial Embedded Systems brands, where he drives content strategy, positioning, and community engagement. He is also Embedded Computing Design’s IoT Insider columnist, and enjoys covering topics that range from development kits and tools to cyber security and technology business models. Brandon received a BA in English Literature from Arizona State University, where he graduated cum laude.

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