英特尔的智能建筑可提升节能性、运营效率和使用舒适度。2016年，英特尔在印度班加罗尔打造了其首栋支持物联网（IoT）的智能建筑。这栋办公大楼共有10层，建筑面积630,000平方英尺，配有大约9,000个传感器用于跟踪和优化室内的温度、灯光、能耗和住用情况，其中70%位于天花板中。这些传感器可全天候提供实时数据。通过对传感器收集数据进行分析，英特尔设施团队能够获得切实可行的洞察。

　　挑战

减少资源使用。普通的英特尔办公大楼使用静态建筑管理系统（BMS），对水电相关系统的智能控制能力非常有限。

提高运营效率。英特尔希望引入移动隔间模式，以容纳更多员工。

提升使用舒适度。室内温度波动经常导致员工抱怨他们的办公区域要么太热，要么太冷。

解决方案

高级建筑分析。使用基于传感器数据的自动化规则，加强对建筑系统的控制，从而实现节能节水。

空间优化。利用占用传感器数据帮助员工查找空闲的隔间，以提高隔间的利用率。

机器学习算法。关注更多环境因素，确保所有建筑区域保持恒温。

影响

节能/节水。每年节省的成本预计为645,000美元，投资回报周期不到4年。

高效办公空间。英特尔将员工容纳能力提高了约30%。

高效的员工。个性化温度控制可显著提升工作场所的舒适性，将员工满意度提高83%。

许多建筑采用了专有系统，相互之间无法进行通信。

专有解决方案缺乏灵活性

许多建筑和设施经理缺乏关键信息，无法做出明智决策。尽管建筑系统生成了海量数据，但这些数据的捕捉和呈现方式难以理解。主要原因在于建筑一般采用大量独立的专有接口，导致全面分析建筑性能所需的数据无法进行共享。

以今天的标准来衡量，这类系统中有许多都不合格、缺乏灵活性，而且会产生高昂成本，部分原因在于这些系统采用的是特定厂商的专有技术。许多厂商的解决方案基于硬件，相比注重软件的解决方案而言，部署新功能和升级更为复杂。因此，改造传统BMS经常需要制造商进行定制，这一过程会耗费大量的时间和财力。使用物联网技术打造的智能建筑能够克服灵活性和功能方面面临的问题。

智能建筑还有助于满足监管要求和提升运营效率。鉴于2016年《巴黎气候协定》把降低二氧化碳排放列为重要目标，我们必须将减少建筑能耗作为首要任务。举例来说，在欧盟（EU），建筑的能耗和二氧化碳排放量分别占到了40%和36%。2欧洲有大约75%的建筑在节能性方面不符合要求。3通过提升建筑能效，欧盟的总能耗和二氧化碳排放量可下降约5%。

此外，我们还需要改善楼宇使用体验。例如，相比上一代人，进入职场的千禧一代期望建筑能够提供更多服务，能否满足这一期望将直接影响员工满意度和流失率。

智能建筑解决方案

为改进建筑节能性、运营效率和使用舒适度，英特尔设计了一套基于其物联网参考架构的智能建筑解决方案。物联网技术大幅简化了从暖通空调（HVAC）、供水、发电、占用情况统计和电气等各种建筑系统中收集数据并进行分析的任务。建筑还配有基于以太网供电（PoE）的智能照明系统，灯具中嵌入了传感器以监控楼宇使用情况、温度和其他环境因素。

数据收集

图1所示为这种物联网架构的基本结构。基于英特尔处理器的物联网网关充当建筑的“中央神经系统”，安全连接各种监控建筑系统并确保系统间数据不间断传输的智能传感器。本质上，整个解决方案的互操作性和数据集成有赖于这些物联网网关提供支持。这些网关具有内置的企业级安全特性，如迈克菲嵌入式控制*，这些特性可为网络、建筑系统和数据提供端到端安全保护。

　　图1.面向智能建筑的物联网架构

数据分析

建筑还配有内部BMS，可处理建筑内各种子系统（如HVAC和照明）的日常自动化任务。英特尔还引入了L&TTechnologyServices提供的集成建筑能源管理系统（iBEMS*），从而增加了高级建筑分析和规则功能。iBEMS软件运行在分布式计算环境中，包括图2所示的网关软件组件。在网关中，它对传感器数据和连接英特尔企业网络的服务器执行相关规则，并分析来自网关的过滤数据。

使用案例

到目前为止，英特尔智能建筑已经成功应用于40个不同的使用案例。本部分介绍四个可提升节能性、运营效率和住户满意度的使用案例。在图3和图5中，蓝线表示输入，红线表示启动或输出。

1.节能

会议室HVAC控制

在英特尔智能建筑中，会议室等封闭区域大约占到总面积的18%。4这些区域非常节能，当无人使用时，其中的HVAC和照明系统通常会进入省电模式。然而，许多静态BMS会在封闭的房间内始终保持恒温，无论房间是否有人使用或订购。

　　图2.网关技术堆栈

成效

照明系统通常会进入省电模式。然而，许多静态BMS会在封闭的房间内始终保持恒温，无论房间是否有人使用或预订。

解决方案

IT和物联网数据可用于创建节能解决方案，如图3所示。每个会议室的预订状态信息可通过IT公司日历系统收集，每个房间的使用状态信息可通过上述支持物联网的PoE灯具获得。这些参数可与传统的“回风温度”输入参数集成，从而更高效地调节会议室的变风量（VAV）箱。

通过提升VAV箱的运行效率，英特尔预计可节省4%的总HVAC成本，并在不到两年的时间内实现解决方案的投资回报。此外，通过利用自然光、日光传感器和LED，每平方英尺的实际照明功耗低至0.39瓦，远低于英特尔基准设计的1.08瓦。

成效并不局限于节能。该使用案例以直观方式提供了其他的重要数据，如会议室利用率，该数据可为建筑空间规划师提供确保办公室配置满足使用者需求的信息。

　　图3.会议室HVAC控制使用案例的解决方案

2.运行效率

自动需求响应

为避免意外服务中断（如停电），电力公司实施需求响应计划，鼓励客户在总需求可能超过供应能力时减少电力使用。参与客户通常可以通过降低电价和用电信用额度的形式获得补偿。

解决方案英特尔的智能建筑解决方案可控制四个电力来源：柴油发电、太阳能发电、燃料电池和电网，支持设施团队远程读取连接不同电力来源的电表，并通过按动按钮改变整个建筑的用电情况。通过监测和控制能耗与发电，确保能源负荷满足电力公司的需求响应要求。借助该功能，英特尔的智能建筑可在超过90%的允许负荷阈值时采取自动措施降低能耗，如图4的运行逻辑所示。

成效该使用案例促进了可再生能源的高效使用，避免因能耗超过公用电网的许可负荷而缴纳罚款。照明、HVAC、风扇等主要建筑子系统的能耗均已下降，满足了需求。当需求增加或太阳能电池的发电能力在阴天下降时，设施团队还可增加燃料电池的使用。

　　图4.自动需求响应使用案例的业务逻辑

　　3.楼宇使用舒适度

各建筑区域保持恒温

楼宇使用者经常抱怨一天内的室内温度不断变化。

解决方案为确保各个建筑区域保持恒温，英特尔实施了一种机器学习算法，用以预测建筑HVAC的合适设定点。该算法不仅考虑了典型参数（如回风温度），而且考虑了许多其他参数，包括楼宇使用情况和环境温度。

这一算法每两分钟运行一次，以及时更新设定点预测。

成效该使用案例提高了员工和设施团队的效率。一项研究显示，凤凰城FederalBuildingandU.S.Courthouse的个性化HVAC提升了工作场所温度的舒适性，员工满意度提高了83%，1从而提高了工作效率，设施团队不再需要频繁处理使用者抱怨温度过高或高低的问题。

　　图5.楼宇使用舒适度使用案例的系统交互图

4.运行效率

移动隔间预订

在其他英特尔办公大楼，员工面临的一个主要问题是很难找到并确定未被占用和可供使用的移动隔间。

解决方案英特尔智能建筑解决方案可帮助员工查看和预订某天可使用的房间。通过组合每个移动隔间安装的占用传感器（图6）的数据和隔间预订系统的数据，该解决方案创建了这一视图。

成效该移动隔间预订应用可帮助英特尔保持一定比例的未分配和已分配隔间，并将约20%的隔间指定为移动隔间。因此，相比为每个员工分配一个固定隔间，英特尔可以将建筑可容纳的员工数量提升约30%。仅该使用案例每年就可节省数百万美元的运营费用。而且，员工只需按动按钮，便可做好一天的座位安排。

　　图6.移动隔间预订使用案例的系统用户界面

物联网技术概述

以下部分更详细介绍了英特尔智能建筑解决方案采用的物联网技术，包括有关通信协议、规则、数据集成、网络和网关安全性及解决方案供应的更多信息。这些功能涉及所有基于物联网的建筑解决方案。

通信协议、规则和数据集成对于建筑控制而言，桥接各种建筑系统使用的不同通信协议是一项不小的挑战。基于英特尔处理器的物联网网关可作为中央协调程序提取各个协议（Modbus*TCP/IP和BACnet-IP）中的消息，从而克服这一挑战。

该网关还可根据一套预定义规则（如在照明占用传感器检测到有人时开启VAV箱）处理消息，可以处理时间敏感型而非计算密集型的规则，较为复杂的规则可以在云服务器上运行。

英特尔智能建筑解决方案共有约5,000个规则，分配给网关和两个后端冗余服务器。数据在网关上经过评估后，需要进一步处理的部分以JSON格式通过MQTT通信协议传输至云。传感器每天产生约50GB的数据，这一数据集分布于60个物联网网关。约40%的传感器数据在云中进行分析。可以通过备份和归档机制清除云中的原始数据。

网络和网关安全性为了保障网络和网关安全，英特尔采用了网络拓扑结构和专为防范黑客通过传感器网络侵入自身企业网络而设计的安全策略。其中拓扑结构中采用网关桥接两个网络，而且网络分别使用独立的接口，从而可以将传感器网络和企业网络隔离。在安全策略方面，iBEMS软件在公司网络服务器上运行，并受到防火墙的保护。禁止通过互联网从防火墙外部连接iBEMS。

为保证数据传输安全，该网关使用OpenSSL对消息进行加密，并通过安全套接层（v2/v3）和安全传输层（TLSv1）网络协议连接客户端。这一网关使用可信平台模块（TPM）芯片对应用进行加密并保护其分发安全。

网关自身受到安全启动和应用白名单软件的保护。安全启动可检查确认网关的操作系统处于已知良好状态，且未经篡改。应用白名单可确保网关上仅运行特定的预定义应用和中间件。

调配

网关预装了客户端软件，并允许其与iBEMS服务器通信。公司网络上的服务器可管理网关软件变更，包括操作系统、驱动程序和应用升级。唯一需要在现场执行的配置操作就是输入托管iBEMS应用的升级服务器的URL。网关上的代理会不断检查服务器上存储的硬件配置变更。一旦检测到变更，代理就会从服务器中获取新软件更新，并安装在系统中的所有网关上。获取、安装和重启的时间一般不超过2分钟。

总结

位于班加罗尔的英特尔智能建筑实施了约40个使用案例，其中约55%旨在提升节能性和运行效率，其余45%旨在提高员工满意度。多项研究表明，相比节能性和运行效率提升带来的盈利改善，员工工作效率的提升对于顶线增长的影响要大很多，这也是员工满意度使用案例数量较多的原因。此外，智能建筑还有助于改善公司的形象，帮助企业吸引人才。

业主需要淘汰封闭的专有BMS系统，转而采用开放系统，以利用最新技术带来的优势。英特尔智能建筑在这方面迈出了一大步，将BMS作为一种服务，并提供大量解决方案厂商中供业主灵活选择。