群智能系统是一种无中心、自组织的新型建筑智能化系统。它颠覆了控制系统分层控制、需要在各级控制器(或服务器)中针对具体被控系统定制化建模的传统技术架构,首次将分布式计算与建 本单元模型和建筑物理过程深度融合,仿照昆虫、鸟群、鱼群等自然界群落的工作机制,依靠智能空间、智能源设备等标准化智能单元之间的自辨识、自组织,实现建筑设备系统整体的优化运行。群智能技术已经广泛应用在商场、写字楼、综合能源站、冬奥场馆等多种类型的建筑中,具有大幅缩短建设周期、灵活适应建筑管控需求、减少运行人工成本、降低运行能耗等优势。
图传统智能化系统与群智能系统的硬件架构对比
图是群智能系统与典型传统控制系统架构的对比。从对比中可以看到,群智能技术有如下两个特点:面向空间
传统控制系统按照被控设备专业和功能划分控制子系统,而群智能系统是面向空间的。群智能技术架构下,将每一个特定功能的空间区域或源设备都作为一个具备完整局部功能的建筑单元。在每个建筑单元中植入计算节点(CPN),使传统的空间或源设备(冷机、水泵、冷却塔、配电箱、集中储能电池等)升级为智能单元。空间单元内部,围绕用户的需求实现环境监测及照明、空调末端、插座、电池、人员探测、门禁等用电终端设备的集成控制。所有智能单元都有标准化的信息模型,从而使各个智能空间都能互相理解,并作为自组织协作完成全局控制任务的基础。
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就近连接,就近协作,网格状的计算网络
传统系统是分层的:下层控制器向上层控制器汇报,并受到上层控制器管理,而群智能系统是无中心、就近连接的。每个智能单元(包括空间单元或源设备单元)对应的CPN只与空间上的邻居单元的CPN连接、交互数据并直接协作,组成网格状的计算网络。由于智能单元与建筑空间或源设备相对应,因此群智能系统的网络拓扑结构,就与建筑空间拓扑或建筑机电设备系统拓扑结构一致或者相似,从而随着计算网络的敷设工程也就自然完成了被控系统结构建模的工作,从而大幅简化了传统技术架构下需在各级控制器/控制中心由跨专业团队进行的大量繁琐的组网建模工作。
群智能系统中,CPN节点与且只与临近节点交互计算,邻居节点再与其邻居交互计算,从而将整个系统连接成一个整体。这样的计算机制符合空气流动、水流动、热量传递、人群移动等建筑物理场的“变化由近及远、逐渐扩散”的特点。因此,群智能系统中的分布式计算可以及时、高效的模拟计算出各种设备调节动作对相应物理场的影响及相应能耗情况,从而进一步得到 控制效果。
图2建筑中的温度、热量、空气、人群等被控物理场都是由近及远逐渐变化
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