[论文解读] The Energy Navigator - A Web-Platform for Performance Design and Management

Stefan Plesser, Claas Pinkernell+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 1, 2014

Simulation Techniques and Applications参考文献 6被引用 3

一句话总结

Energy Navigator 是一个基于网络的平台，利用状态图和领域特定语言（DSL）为建筑服务创建主动功能规范（AFS），实现性能设计、调试和运行监控的无缝集成。通过用机器可处理的 AFS 替代传统的基于 Word 的规范，该平台降低了交易成本并提升了流程整合性，从而实现对建筑运行是否符合设计标准的自动化验证。

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.

研究动机与目标

• 解决建筑能效性能监控在市场中长期难以推广的问题，其根源在于流程整合性差。
• 降低传统建筑调试和监控方法所涉及的初始投资和交易成本。
• 用正式的、可执行的规范语言替代非结构化、不可机器处理的规范（如 Microsoft Word 文档），以规范建筑服务。
• 实现在建筑全生命周期内，对运行数据与设计规范之间的自动验证。
• 提升建筑管理系统（BMS）在设计、施工和运行阶段之间的互操作性和可追溯性。

提出的方法

• 该平台采用领域特定语言（DSL）通过状态图对建筑功能进行建模，以形式化描述建筑服务的行为。
• 在设计阶段创建主动功能规范（AFS），以正式记录所需的建筑功能和控制逻辑。
• 施工完成后，BMS 供应商将实际传感器数据整合到 AFS 中，形成可机器处理的运行基线。
• 对 BMS 的运行数据自动与 AFS 进行比对，以检查在初始调试和持续调试过程中的合规性。
• 系统支持在设计、施工和运行阶段之间对规范进行可追溯性和版本管理。
• 该平台以基于网络的服务形式实现，支持建筑项目中各利益相关方之间的协作与集成。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何对建筑性能规范进行形式化，以实现在调试阶段的自动化验证？
• RQ2 用领域特定语言替代基于 Word 的规范，能在多大程度上降低交易成本和集成成本？
• RQ3 统一的规范模型能否提升设计、施工和运行阶段之间的可追溯性和互操作性？
• RQ4 在真实建筑场景中，对运行数据与形式化功能规范进行自动验证的有效性如何？
• RQ5 流程整合在建筑性能监控系统市场采纳中起到何种作用？

主要发现

• 使用可执行的主动功能规范（AFS）模型，可实现对运行数据与设计要求之间合规性的自动化检查。
• 用正式的 DSL 替代非正式的 Word 文档，可减少技术规范中的歧义并提升一致性。
• 在移交阶段将 BMS 传感器数据整合到 AFS 中，可建立可靠、可机器处理的运行基线。
• 该平台减少了调试阶段的人工验证和返工需求，从而降低了交易成本。
• 该方法支持从设计到运行的端到端可追溯性，增强了责任追究和审计能力。
• 通过与现有 BMS 和建筑管理流程的集成，该系统在真实场景部署中展现出可行性。