[논문 리뷰] The Energy Navigator - A Web-Platform for Performance Design and Management

Stefan Plesser, Claas Pinkernell외 2명|arXiv (Cornell University)|2014. 09. 01.

Simulation Techniques and Applications참고 문헌 6인용 수 3

한 줄 요약

에너지 나비게이터는 상태 그래프와 도메인 특화 언어를 사용하여 건물 서비스의 활성 기능 사양(AFS)을 생성하는 웹 기반 플랫폼입니다. 이를 통해 성능 설계, 시운전, 운영 모니터링 간의 원활한 통합이 가능해지며, 기존의 워드 기반 사양을 기계가 처리할 수 있는 AFS로 대체함으로써 거래 비용을 감소시키고 프로세스 통합을 향상시켜 설계 기준에 대한 자동 검증을 가능하게 합니다.

ABSTRACT

Over the last three decades comprehensive research has been carried out trying to improve commissioning processes with powerful modeling tools and methodologies for data analysis and visualization. Typically addressed application scenarios are facilities management, contracting, special consulting services and measurement & verification as part of a certification process. The results are all but convincing: Monitoring of building operation has so far not become a regular service for buildings. We have identified a lack of process integration as a significant barrier for market success. Most methodologies have so far caused additional initial invest and transaction cost: they added new services instead of improving existing ones. The Energy Navigator, developed by synavision GmbH in cooperation with leading research institutes of the Technical University Braunschweig and the RWTH Aachen University, presents a new methodology with several new approaches. Its software platform uses state graphs and a domain specific language to describe building functions offering an alternative to the software that is so far most widely used for this task: Microsoft Word. The Energy Navigators so called Active Functional Specification (AFS) is used for the technical specification of building services in the design phase. After construction it is completed by the supplier of the BMS (Building Management System) with the relevant sensors data as documentation of his service. Operation data can then automatically be checked for initial and continuous commissioning on whether it meets the criteria of the specification.

연구 동기 및 목표

• 건물 에너지 성능 모니터링 분야에서의 시장 수용 부족 문제를 해결하기 위해 프로세스 통합이 열악한 문제를 해결하기 위해.
• 기존 건물 시운전 및 모니터링 방법론과 관련된 초도 투자 및 거래 비용을 줄이기 위해.
• 사용자 정의형, 기계가 처리할 수 없는 사양(예: 마이크로소프트 워드)을 대체하기 위해 건물 서비스를 위한 공식적이고 실행 가능한 사양 언어를 도입하기 위해.
• 건물 수명 주기 전반에 걸쳐 운영 데이터가 설계 사양에 부합하는지 자동으로 검증할 수 있도록 하기 위해.
• 건물 관리 시스템(BMS)의 설계, 시공, 운영 단계 간의 상호운용성과 추적 가능성을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 플랫폼은 건물 기능을 상태 그래프로 모델링하기 위해 도메인 특화 언어(DSL)를 활용하여 건물 서비스 행동의 공식적 사양을 가능하게 합니다.
• 활성 기능 사양(AFS)은 설계 단계에서 생성되어 요구되는 건물 기능과 제어 논리를 공식적으로 문서화합니다.
• 시공 후 BMS 공급업체는 실제 센서 데이터로 AFS를 완성하여 기계가 처리할 수 있는 운영 기준선을 생성합니다.
• BMS의 운영 데이터는 초기 및 지속적 시운전 동안 준수 여부를 확인하기 위해 AFS에 자동으로 검증됩니다.
• 설계, 시공, 운영 단계에 걸친 사양의 추적 가능성과 버전 관리를 지원합니다.
• 플랫폼은 웹 기반 서비스로 구현되어 건물 프로젝트의 이해관계자 간 협업과 통합을 가능하게 합니다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 하면 건물 성능 사양을 공식화하여 시운전 중 자동 검증을 가능하게 할 수 있을까요?
• RQ2 워드 기반 사양을 도메인 특화 언어로 대체할 경우 거래 비용과 통합 비용을 얼마나 줄일 수 있을까요?
• RQ3 통합 사양 모델은 설계, 시공, 운영 단계 간의 추적 가능성과 상호운용성을 얼마나 향상시킬 수 있을까요?
• RQ4 실제 건물 환경에서 운영 데이터를 공식화된 기능 사양에 대해 자동으로 검증하는 데 얼마나 효과적인가요?
• RQ5 프로세스 통합은 건물 성능 모니터링 시스템의 시장 수용에 있어 어떤 역할을 할까요?

주요 결과

• 실행 가능한 모델로 사용되는 활성 기능 사양(AFS)은 운영 데이터가 설계 요구사항에 부합하는지 자동으로 검증할 수 있게 합니다.
• 비공식적인 워드 문서를 공식적인 DSL로 대체함으로써 기술적 사양의 모호성을 줄이고 일관성을 향상시킵니다.
• 인수 단계에서 BMS 센서 데이터를 AFS에 통합함으로써 신뢰할 수 있고 기계가 처리할 수 있는 운영 기준선을 확보할 수 있습니다.
• 플랫폼은 시운전 과정에서 수동 검증과 재작업이 줄어들어 거래 비용이 감소합니다.
• 이 방법론은 설계에서 운영에 이르는 전 과정의 추적 가능성을 지원하여 책임성과 감사 가능성을 향상시킵니다.
• 기존 BMS 및 건물 관리 워크플로우와의 통합을 통해 실제 현장에서의 구현 가능성을 입증했습니다.