Hr-AI 酒店綜合能耗管控系統(tǒng)

一、當前酒店能耗普遍存在問題

1、酒店設備功率選型偏大，所有設備的設計都留有 20-30%的余量，再加上供貨商選型時功率都往往偏大，普遍存在大馬拉小車現(xiàn)象， 設備運行時偏離了最佳能耗曲線，造成能耗浪費。 

2、能耗管控自動化程度較低，空調、熱水、供暖等系統(tǒng)是一種復雜的耦合系統(tǒng)，天氣冷熱、時段、季節(jié)等有關條件同時影響供熱量或供冷量，人工調控非多即少，難以精確調控，既影響了客人的舒適度，又造成了能耗浪費。 

3、沒有完善的數(shù)據采集系統(tǒng)，無法實時記錄往年能耗數(shù)據，也缺乏大數(shù)據分析的專業(yè)技術人員。對于酒店整體能耗系統(tǒng)的管控和優(yōu)化，不能夠提供精確的數(shù)據支撐，造成整體能耗居高不下。

二、當前酒店能耗管控現(xiàn)狀

1、星級酒店消耗的能源由水、電和天然氣組成，水耗占的比例較小，電和天然氣加起來占到總能耗的 90%以上。且所有耗能設備的設計都留有 20-30%的余量，缺少能耗監(jiān)控設備；

2、空調、熱水、供暖等系統(tǒng)是一種復雜的耦合系統(tǒng)，人工對天氣、時段、季節(jié)等變化下對應的熱量調控處于盲目狀態(tài)，不精準，不及時； 

3、整體能耗系統(tǒng)是一個無反饋系統(tǒng)，缺乏診斷設備，且沒有完整的數(shù)據采集分析和調節(jié)周期表，無法對實際耗能情況進行實時反饋。

三、我們產品另辟蹊徑的解決方案和全局意識

1、解決思路——人工智能算法、物聯(lián)網信息聯(lián)通、云計算等領先技術，構建了深度學習規(guī)則庫(類專家系統(tǒng))，實現(xiàn)智能監(jiān)控策略。 

(1) 通過物聯(lián)網技術將所有設備進行連接，遠程采樣系統(tǒng)運行參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據實時傳輸和存儲、設備的集中監(jiān)控和控制。

(2) 利用綜合能耗管控云平臺實現(xiàn)大數(shù)據的分析和深度學習，知識規(guī)則庫決策，得到人工經驗規(guī)則，給出最優(yōu)設備參數(shù)和系統(tǒng)改造方案， 最終將系統(tǒng)的運行情況數(shù)字化。

(3) 管控系統(tǒng)應用了人工智能算法，可以根據外部氣候的變化、住戶使用習慣，建筑結構、系統(tǒng)功能分布等眾多參數(shù)，從而調節(jié)尖峰負荷，實現(xiàn)故障報警和初步定位。

2、全局意識——集“在線診斷-能耗優(yōu)化”于一體的智能管控系統(tǒng)。 

酒店綜合能耗管控系統(tǒng)功能包括：

(1)能耗在線診斷； 

(2)運行參數(shù)分析； 

(3)智能調節(jié)設備； 

(4)優(yōu)化耗能環(huán)節(jié)。

各個環(huán)節(jié)進行全面協(xié)調分工協(xié)作，從而實現(xiàn)對整個酒店能動系統(tǒng)的優(yōu)化與節(jié)能控制。使系統(tǒng)的運行情況數(shù)字化，高效化，達到平均節(jié)能率提高 30%以上。

3、最終形成了本公司拳頭產品——Hr-AI 酒店綜合能耗管控系統(tǒng)。

四、Hr-AI 酒店綜合能耗管控系統(tǒng)總體介紹

Hr-AI 系統(tǒng)應用了人工智能算法、物聯(lián)網信息聯(lián)通、云計算等領先技術，構建了深度學習規(guī)則庫(類專家系統(tǒng))，實現(xiàn)智能監(jiān)控策略， 作為酒店行業(yè)基于人工智能平臺的能耗管控解決方案，可以實現(xiàn)對整個酒店能動系統(tǒng)的優(yōu)化與節(jié)能控制。

圖 1 Hr-AI 能耗管控系統(tǒng)圖

Hr-AI 智能酒店綜合能耗管控系統(tǒng)可以根據一天當中的天氣、所處時段、所在季節(jié)眾多參數(shù)，基于試驗設計和人工智能的深度學習， 通過物聯(lián)網技術遠程采樣系統(tǒng)參數(shù)，云平臺同步計算，知識規(guī)則庫決策，最終將系統(tǒng)的運行情況數(shù)字化，使得整個系統(tǒng)高效地運行，可以大大節(jié)約系統(tǒng)的能耗，平均節(jié)能率達到 30%以上；調節(jié)尖峰負荷；實現(xiàn)故障報警和初步定位，并為系統(tǒng)的故障診斷提供數(shù)字依據。

公司自主研發(fā)了專門為酒店綜合能耗智能化管控定制的全新軟硬件系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)酒店能耗智能化管控，對酒店存在能耗故障進行在線診斷，診斷設備將系統(tǒng)運行數(shù)據上傳到酒店綜合能耗管控平臺，平臺通過軟件分析，給出最優(yōu)設備參數(shù)和系統(tǒng)改造方案。

圖 2 Hr-AI 能耗管控系統(tǒng)主界面

1. 數(shù)據采集與控制

系統(tǒng)圍繞能源、網絡和住戶展開，提高供能系統(tǒng)的管理手段，實現(xiàn)智慧能源管理與互聯(lián)網技術應用的管控一體化平臺，調高調度效率，便于高層管理決策。監(jiān)控網絡架構主要由四層結構組成：感知層、網絡層、平臺層和應用層。

1） 感知層包括一體化的數(shù)據采集、計量分析和實時控制系統(tǒng)， 主要組成為儀器儀表設備和現(xiàn)場 PLC 控制器。 

2） 網絡層能夠通過各種網絡系統(tǒng)，將實時數(shù)據傳輸?shù)秸{度管理中心，管理中心也可以通過網絡系統(tǒng)將控制指令下達到現(xiàn)場控制器， 執(zhí)行控制調節(jié)指令。

3） 平臺層負責接收各現(xiàn)場監(jiān)控設備發(fā)來的數(shù)據，將實時運行參數(shù)存儲在數(shù)據中，為后續(xù)的管理、分析、控制提供基礎數(shù)據，并對數(shù)據進行存儲、分析、報警、報表打印。

4） 應用層為運行人員的直接使用層面，實時對上傳數(shù)據進行連續(xù)動態(tài)分析，并可以依據分析結果下達調節(jié)指令。

控制功能通過整個供能系統(tǒng)參數(shù)的計算，得出理論功能系統(tǒng)負荷情況，并根據它調整各系統(tǒng)的實際負荷數(shù)實現(xiàn)。在保證節(jié)能的基礎上， 延長各系統(tǒng)的使用壽命。

圖 3 Hr-AI 采集系統(tǒng)框架 

2. 三維監(jiān)視中心

通過模擬酒店三維畫面，實時監(jiān)視酒店的能源能量流、信息流和價值流，結合模擬位置實現(xiàn)能源站、耗能設備、住戶情況和生產管理全方位的實時關鍵數(shù)據監(jiān)測，同時通過診斷預警中心的計算可在三維畫面上的相關位置上展示告警信息，可以非?？焖贉蚀_的定位關鍵和告警相關位置和設備,可以實時遠程看到酒店重要區(qū)域設備畫面。

圖 4 Hr-AI 監(jiān)控畫面 

3. 用能側監(jiān)管

用能側監(jiān)管包含區(qū)域能耗、設備能耗、住戶能耗等分析各項指標的實時曲線、歷史曲線和同比環(huán)比曲線，圍繞監(jiān)管電、冷、熱、氣、水和汽相關設備，如電能表、變壓器、配電室、中水站、中央空調、變電站、供水管網設備，從不同的角度統(tǒng)計和展示能耗情況。

1）實時監(jiān)測

動態(tài)顯示電、冷、熱、氣、水和汽的能耗狀況。

2）實時分析

各監(jiān)測電、冷、熱、氣、水和汽逐時、逐日、逐月、逐年各項指標累計和排序。

3）分類能耗

按照能源種類分為電、冷、熱、氣、水和汽進行計量，做到每類負荷逐時、逐日、逐月、逐年各項指標累計、排序、分析。

4）分項能耗

按照負荷性質分為設備類型進行分項計量，做到各分項回路逐時、逐日、逐月、逐年能耗統(tǒng)計、分析。

5）分戶能耗

按照用戶類型進行分戶計量，做到每個用戶逐時、逐日、逐月、逐年能耗累計、排序、分析。

6）節(jié)能分析

統(tǒng)計出監(jiān)測分類、分項、分戶能耗值，進行分析后對能耗大的項目進行深入分析。

7）節(jié)假日能耗

統(tǒng)計出監(jiān)測電、冷、熱、氣、水和汽工作時間、休息時間、節(jié)假日時間的歷史能耗值，并對待機能耗、工作能耗、節(jié)假日能耗進行分析,掌握設備待機能耗情況。

4. 診斷預警

針對燃氣鍋爐供冷供熱系統(tǒng)、常規(guī)制冷系統(tǒng)、生產運行等關鍵設備和運行情況、充電樁試用和運行情況、變電站運行情況、生產運行異常等通過數(shù)據自動分析進行診斷預警，實時全方位提醒和報警和預警。 

5. 輔助調度

通過對能耗分析預測，結合經濟因素，系統(tǒng)實時動態(tài)生成合理的負荷設置方案，供運行人員參考。

6. 運營管理

運營管理包含巡檢管理、檢修管理、缺陷管理、安全管理、運行記錄、設備管理、人員部門管理和值班管理等核心功能，能夠實現(xiàn)輕松、規(guī)范、細致的運營業(yè)務一體化管理工作。提高管理效率、掌握及時、準確、全面的生產動態(tài)，有效控制運營過程。

五、Hr-AI 核心技術

Hr-AI 能耗管控系統(tǒng)運用人工智能、物聯(lián)網、云計算等領先技術， 利用人工智能和深度學習的最新成果，采集實時運行數(shù)計算各耗能設備在不同時段，不同天氣，不同溫度下能源使用情況；然后將采集到的數(shù)據與模型相結合得到參數(shù)，進行大數(shù)據分析；最終生成調節(jié)周期表，實現(xiàn)對各個設備單元的精準調控，當實時數(shù)值超出設定的閾值時， 還會對系統(tǒng)進行反饋，以達到實時調控。綜合性的能耗管控系統(tǒng)方案， 可以實現(xiàn)對整個酒店耗能的最優(yōu)控制，起到大幅節(jié)能降耗的作用。如圖 5 所示為核心技術框架。 

圖 5 Hr-AI 核心技術

系統(tǒng)設計主要分為監(jiān)控系統(tǒng)和物聯(lián)網云平臺兩部分。監(jiān)控系統(tǒng)負責采集傳感器和智能抄表系統(tǒng)收集到的數(shù)據，利用酒店內原有的網絡基礎或使用獨立的通信模塊將監(jiān)控數(shù)據上傳到服務器。物聯(lián)網云平臺，負責接收并處理發(fā)送的傳感器數(shù)據，再根據設定閾值邏輯判斷房間內節(jié)能情況，通過可視化界面將監(jiān)控數(shù)據展現(xiàn)給酒店管理人員。同時，系統(tǒng)還可以根據有效數(shù)據進行自學習，形成和構建知識規(guī)則庫， 類似于專家系統(tǒng)，集大量人工經驗于一體，以此可直觀的從結果數(shù)據中找到不同變量對耗能需求的影響。達到能耗節(jié)約與用戶舒適度的平衡。如圖 6 所示為核心診斷框架。

 圖 6 Hr-AI 核心診斷構架

Hr-AI 綜合能耗管控系統(tǒng)具有以下功能：

1. 耗能設備能效的提升。

2. 能源實時消耗量的監(jiān)測。 

3. 降低酒店能耗成本，節(jié)約能源。 

4. 能源消耗負荷預測。 

5. 降低尖峰負荷。 

六、Hr-AI 系統(tǒng)帶來的效益

從企業(yè)的角度來講，企業(yè)在發(fā)展與變革的過程中，能源管理能力也會有更高的要求。智能化系統(tǒng)是最快捷、最有效的實現(xiàn)企業(yè)價值提升的手段之一，能源管理智能化、精細化是發(fā)展的關鍵。

1、能源智能化管理，提高管理效率

能耗監(jiān)控系統(tǒng)是一套智能化的技術平臺，將數(shù)據采集、存儲，通過在線診斷集中監(jiān)控平臺等實現(xiàn)系統(tǒng)化管理，提高管理效率。

2、提升能源管理水平

能耗監(jiān)控系統(tǒng)是進行能源管理決策的最科學依據，通過關鍵的數(shù)據信息了解問題的輕重緩急，有層次地展開工作；還可以為管理指令提供清晰的數(shù)據依據，便于目標的確定和任務的分解，提高能源管理水平。 

3、節(jié)能降耗、降低運營成本

能耗監(jiān)控系統(tǒng)通過能耗可視化管理、能耗動態(tài)化監(jiān)測從不同角度對能耗數(shù)據進行分析，及時發(fā)現(xiàn)能耗異常，根除能耗漏洞，減少能耗損失、降低運營成本，提高效益，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4、能源系統(tǒng)運行優(yōu)化

系統(tǒng)提供翔實可靠的能源數(shù)據，通過比對不同狀況、用能設備的能源投入產出比，挖掘系統(tǒng)的效能指標，持續(xù)不斷地為管理人員提供合理的運行調節(jié)建議。

5、為節(jié)能改造提供客觀依據

盲目的進行建筑節(jié)能改造，可能造成建筑節(jié)能不節(jié)錢，系統(tǒng)以能耗數(shù)據為依據，指明最佳改造方向，為用戶帶來最高節(jié)能收益。

而對政府來說，城市酒店安裝智能綜合管控系統(tǒng)的實施，可以更進一步實現(xiàn)生態(tài)城宜居目標。能耗精細控制也極大的降低了城市能源缺乏的壓力與污染物的排放，有利于創(chuàng)建和諧社區(qū)、和諧社會。

七、應用案例

應用案例 1：海德酒店集餐飲、洗浴、住宿、康樂為一體的五星級休閑主題酒店，擁有客房 130 多間和多功能洗浴中心。本產品于2021 年改造投入運行后能耗對照如下表：

2021 年度熱水鍋爐節(jié)能表

 2021 年度蒸汽鍋爐節(jié)能表

具體硬件改造過程如下所示：

        圖 7 設備改造畫面

實施軟件畫面如下：

      圖 8 空氣泵控制畫面

 圖 9 空調系統(tǒng)控制畫面

           圖 10 煙氣回收控制畫面

圖 11 AIAO 參數(shù)顯示界面

           圖 12 冷卻塔系統(tǒng)控制界面

從以上數(shù)據分析可以看出，本產品在 2021 年一整年的投入運行測試中，平均節(jié)能率達 33％，節(jié)約能耗明顯，大幅降低了酒店因鍋爐耗能所產生的浪費，為企業(yè)節(jié)能降耗增效提供了有力的支持。