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刘志刚:数字城市能源精细化服务平台时间:
发布时间:2013年02月04日点击数: 作者:刘志刚 来源:本站原创
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摘要:
以“‘数字中国’协同创新与人才发展战略”为主题的第九届数字中国发展高层论坛暨信息主管峰会于2012年11月15日在成都举行。北京大学数字地球工作室客座研究员刘志刚在大会中作了《数字城市能源精细化服务平台》的报告。

2012年11月15日,由北京大学、国际数字地球学会、四川省经济和信息化委员会、中共四川省委党校、四川行政学院联合主办的“第九届数字中国发展高层论坛暨信息主管峰会”(DCDF2012)在四川省成都市四川省委党校蜀光大厦开幕。本届论坛峰会以“‘数字中国’协同创新与人才发展战略”为主题。

北京大学数字地球工作室客座研究员刘志刚在大会中作了《数字城市能源精细化服务平台》的报告。以下为文字实录:

北京大学数字地球工作室客座研究员刘志刚

多次来到这个讲台,非常有幸听到一些专家的报告,非常受启发。北大数字中国研究院,我曾经发表了我的一些论文,但是我觉得这些论文不能解决当前的很多社会问题,必须要落地,因此我选择在深圳、珠海、南方借用一些企业的力量做一些案例。今天我向大家汇报的是数字城市真实落地的案例。去年我讲了一个数字健康服务,经过一年,数字精细化平台已经落地。我想跟大家分享一下精细化服务平台,为什么要提这个问题?我们说数字城市包含了很多实在城市级应用,这些城市级应用是我们非常强大的体系,它跨学科,它不能在某一个学科给你解决,因此它必须是一个哲学性思维的,特别在应用领域要考虑。我们所有的技术问题都是服从这个应用,我们在研究和设计这个系统的时候,我们就迎刃而解很多问题。数字城市是一个跨学科的大课题,更是一个应用性哲学思维问题。我们说人类科学发现是三个阶段,一个是物质,一个是能量,一个信息,他们能给我们经济上带来消费行为。消费信息是数字城市商业模式导向,人类消费是人口基数乘欲望增长,是指数增长。信息是爆炸性的增长,如果我们把消费能源,消费物质适当的转移一部分到消费上,那这样我们就可以支撑我们整个社会的发展。因此我们怎么转移?正好就是我们这个数字城市的使命。数字城市要提出来我怎么去把这些信息的问题转移到传统产业,我尝试在能源问题上,因为能源问题是一个非常尖锐的问题,他也对物质有消耗,也是反映在能源问题上。因此我们想,有了这些思想和基础,我们可以看一下。我把这几个对比,一个应用模型和数学模型,数据获取与数据处理,对象状态与运行仿真。

我们看数字城市规划的应用模型,应用模型分三块,有空间问题,时间问题,事件问题。这些规划的问题是我们站在整个城市长期运行里面三分之二的内容,在香港我们看到香港的规划是非常到位的,应急规划非常到位,这就是说我们谈一个城市,它的真正的这种意义在哪里,就是我们要看三大板块。

集中的表达对象是谁?是我们罗列的单体对象,一个群体对象,一个系统对象,这些对象直接可以用到现实生活里,人、建筑、汽车、轮船、机器我们可以叫做单体对象。群体很清楚,是一个建筑群,系统是什么?有企业,有连锁店,有中央空调机,有城市,有企业。我们做这个的是什么?是希望用一个数字来描述,描述什么?描述三好。一个对象来讲有表外、表内和表象,三组数据可以描述这个对象,有了描述才有所说的互联网这些内容。互联网是没有生命体的,但是随后这个事情逐渐走的时候,发现它必须是一个生命,一个运行体是对象,那就是我们罗列的所有对象都是有生命的。这是我们在看待这些基础研究给我们数字城市提供什么样的支撑,我们怎么面对它。

我们做数字城市都要按照这个框架,一个是信息获取,一个是数据处理。现在无线的技术已经早于前五年,十年以前,我们过去无线有很多是受干扰,但是现在基本上不能解决。比如说国家标准,比如说德国标准,比如说很多一些国际标准。

我们说还有一种数据处理,数据处理一个是我们定义的结构,要做一个状态的保证,在运行过程当中它的状态是什么样的,它将来做这个以后,就是我们平台有一个底层,底层有很多内容。我们知道有一种量化叫物质量化,而状态量化没有单位,是虚的东西,比如说股票指数你看不到,是多少单位没有,但是它确实指导我们的很多业务。因此数字城市的所有案例里面我们都设计了指数,比如说健康指数,比如说能耗指数,这个指数就反映一个状态。第二个就是趋势,用仿真的方式仿真出来,还有一个标准,标准是什么?就是最小单元的能耗,比如说人均能耗,单位面积能耗,这些是我们很重要的设计。

我们看这个能耗要体现哪些内容?海量采集,海量访问,在线评估,在线节能,实时计量,实时发布。各个建筑都有一个工作站,工作站会把周边所有传感器的数据采集进来,这些都有一个设计,这样形成了我们海量采集的协调性。第二就是评估,我们有这个状态量化,有物质量化,有趋势预测,这些都在评估体系里。包括5点半下班,5点10分空调全部关掉,余温还再继续,这些行为都在自动的情况下自动编程识别。现在能源管理平台全国大概几十家都在做,但是基本上没有实现网上在线评估和在线节能。

数字能源服务,P=kw.h,时间就是金钱,效率就是生命,我们节省运行时间也是钱,提高运行效率也是钱,同时我们也非常关注能耗方面的标准。包括IPMVP等等相关的标准,还有国家标准,住建部的标准。同时我们自己还定义一些标准,特别是我们最近写了一个数字能源在线计量,这些标准现在已经列为国家标准的指数,而且是独立出版,因为它是基于网络的东西,所以这对我们的指导非常有用。

五项创新,我们不管这个是什么规格,我们都可以在我们的服务端进行组态,我们可以在同一个局域区域实现逻辑,也可以在广义地方实现逻辑。现在我用手一挥,美国的一个礼堂灯全部熄掉,可不可以?可以,我们建立了一个国际协议。室内定位控制策略,过去我们假设这是500人,走了200人,200人这个时候滞后控风,如果我们现在定位,走了200人,我就减少200人送风。但是以往的策略里面,你走以后,它没有反应,当你要反应的时候,它可能回来了,这个时候在过去的系统是不控制的,因为会引起振荡。我们现在会不会引起振荡呢?因为我们这个是有控制时间的,就是我知道你走了,我多长时间我再启动,这个是有管理机制。所以我们说精确性的控制就是我们说的匹配关系,就是负荷和设备功耗的匹配。

包括我们现在建立的外环境,这种外环境也非常重要,因为我们五大板块,能耗指数的五大板块里面其中有一个就是环境板块,环境参数是表外数字,表外数字制约了建筑的能耗,也就是这里边它的气象参数等等。我们要建模,我们要对它进行访问,我要把很多历史数据导进去,导什么内容:主热系统、透光率、屋顶受热面积,还有地理位置、朝向等等这些问题都要记录下来,给它输进去,输入到这个系统里面,这个叫静态数据,静态数据完成以后,里面可以建模,在静态数据完成以后,动态数据,包括环境和负荷的动态数据加进去进行仿真,这些数据都是真实的,是仿真。好处在哪里?假设我们在前端要改造一个什么,或者做节能改造,我改变它的参数,它的结果就会同步出来,我的结果同步出来以后再算值不值得。

中央空调刚才已经提到中央空调的控制,我们各种控制策略,当动态曲线冲击到哪一个曲线的时候就启动哪一组,这就看不授权,看这个业主授不授权。同时我们说做一个能耗指数,一定要做一个能耗指数反映状态,为什么?北京现在一个大厦和成都一个大厦现在能够比较吗?我们没法比较,没法比较就导致管理人员无法判断这个建筑是节能还是不节能,我怎么样需要你整改。因此我们提出来把它这个有五个状态,一个是省能、节能,正常、超标和浪费,每个状态进行比较,但是比较一定有依据性,相应的有很多参数,有权重,并且提取一个算法,用这个算法得出一个结论,一个指数表达这个建筑的综合能耗水准,再看这个水准有没有达标。

这个指数大家可以看到我们做的界面,这个界面右边就是指数,中间就是曲线,这个曲线通过管理手段,在一个大厦里边完成20%的节能。所以这非常大鼓舞了我们一个理论的推导在实践下实现。我们五大模块进行了立体关联和动态机制,也就是每个我们设定的库,一个叫材料库,一个叫效率库,一个叫人居库,一个叫气候库,一个平均库。同时我们建立了设备协同,直接和耗能有关联。为什么?我定位多少人数我就可以送多少风。然后下一场大雨,温度降低一到两度,现在我们系统会通知设备让它减少送风,这些都很神奇。

我们同时对空间对象管理设计了三级位置用户界面,哪一级?第一就是室外的,也就是最常用的,管理是平行化,不是分级的。同时对地理环境、朝向、建筑物高度都能获知,获知以后第一级界面进入,第二级界面进入楼层,这些空间分布性正好是我们动态热源的分布,就是能源流动。因此就给我们哪里热量多,哪里热量少的热源分布,我们实施以后再送风。第三个目的是我这里进到房间,进到房间是管设备,进到楼层是管动态热源,进到房间管设备,各种耗能设备,照明、空调等等,我们只要在这拍个照,我们贴一个标签给他,这个标签就可以开关停,实现这个过程。这样既有个性化的,我喜欢这样的,我也可以交给我的系统做。这是我们平台的体系,平台体系是ICT体系,I代表三个体系,同时我们协调用户,用户开通非常多的通道,我们通过这个通道实现交互,同时又有商业行为,因此计费要健全,同时上面又有应用的服务。

这个体系是我们六大应用系统,这个系统里面,下面是采集,采集是通过一个无线的技术,无线的技术有很多,我的控制器械是没有电池的,也是无线,那很多人说你这个没有电源你怎么样去控制?是利用了四门转送。第二是收集微量的能量,集聚在里边进行脉冲。

我们从现场的器件来,这下就有机会,过去我们的器件全都是独立的,现在由于我是一个系统行为,所以我可以反过来去制造一些创新的器械,这里的创新说起来很有意思。室内跟踪定位,空调无线控制,我们用一个吸顶式的小设备,用红外直接控制空调。这些设备自然联网,还有照明,我们更换它的一个墙上的开关,开关换掉以后带有无线通讯,这些小器件都可以实现360度管多个设备。

这是数字能源服务功能,服务功能很多,创新也很多。C2C很有意思,我们现在有很多技术在为企业服务,但是往往设计软件送到这上面来就可以服务,而且也可以享受分成,这就调动了很多社会力量。所以因此我觉得,像这个模式的设计,包括空调自动控制,还有自动除湿、自动抽风全都实现,而且在南方海边湿度非常大,这个都可以实现。这就是一些方案的图,这些都已经实现了这些内容。我们在珠海的横琴做了一些策划,我们希望横琴成为有主题的开发区,而不是有概念的开发区,生态、智慧还是概念化,同时做一个论坛,横琴能源论坛,吸引高端会议在这里召开,同时我们也会把碳交易提出来。碳交易涉及三个层次,信息流、资金流、物流,资金流和信息流都可以解决,很成熟,但是物流,在碳这个问题上遇到了障碍。我们需要对无形的看不到的商品要做边界理论,同时要做一个有形保证,就是边界定义和有形保证,最后才能呈现合理性,这个钱才拿得出去,所以碳交易这个问题也值得研究。

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