中央監控機制催生智慧節能建築

早在幾十年前，建築物能源管理系統(Building and Energy Management System；BEMS)便已現身，算是相當成熟的工具；如何利用最先進的BEMS，搭配圖控系統與各式控制器，共構為一個中央監控機制，乃是打造智慧節能建築的關鍵課題。

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事實上，建築節能管理需求，並非此刻才突然出現，如果追溯到1960年前後，其實BEMS概念就已成形；只不過，當時訴求的重點，乃在於個別設備或系統的自動化，還未進入集中化管理。

然而，上述奠基於個別監視系統、搭配模擬矩陣的監控方式，最大的盲點，乃在於無法同時兼具控制設備運轉之功能，以致節能成效不彰。到了後期，肇因於個人電腦的出現，以及各項ICT技術的推陳出新(尤其以DDC數位控制技術最具突破性)，使得過去各司其職的一個個監控系統，得以被串連起來，並透過中央管理機制集中納管，而管理者很容易藉由電腦及螢幕，藉以掌握設備運轉現況，且一併將用電資料予結合，進行更大範圍的控制。

1980年中期，美國開始以舒適性為訴求，逐步形成智慧大樓之概念，旨在將電腦與通訊設備或技術予以結合，不僅使得建築設備獲致充分的連結，更順勢將原本獨立的防災及保全系統納入統合式管理機制，為爾後更趨進化的BEMS系統，扎下非常穩固的根基。

隨著歷來多次進化，如今BEMS之定義，已與過往有所不同。根據內政部所頒布的智慧建築設計技術參考規範顯示，將將耗能的各項空調設備或機電設備，透過其設備提供監控，連結於網路化之自動化控制裝置，檢測設備及系統之能源耗能情況，以邏輯化的運作方式及節能管制方法，達到節能的成效，即稱為建築能源管理系統或BEMS。

一般來說，基於設備集中管制需求，現今的BEMS，都以開放式網路架構進行設計，主要採取廣為國際間使用的BACnet、LonWorks等通信協定，同時也支援TCP/IP通訊協定，所以可以滿足遠端遙測需求，俾使節能管理更加輕鬆省事。若以BACnet這個標準的通訊系統為例，在它現身之後，各個設備廠商即可將其設備的通訊格式，制定為BACnet這一開放式架構的通訊格式，抑或控制設備廠商藉由原本的通訊協定，直接轉譯成符合BACnet 通訊協定的閘道器，如此即可省卻系統整合的繁複性，讓建築物內的系統整合變得更具效率。

值得一提的，因為一般高樓層大樓，多可歸類為大型規模建築，所以箇中採用的BEMS系統，需要管理的事務相對繁多，往往必須分別由多台主機執行管理，也就是採取所謂的雙迴路或組織化設計，以期減少單一系統發生故障時，對整體管理系統所帶來的不利影響。

按日本空氣調和衛生工學會的定義，BEMS所應具備的機能，除了需要以統計圖形畫面表示、以及操作者支援功能，藉此滿足監視、操作與列印等管理需求外，還須具備數據管理機能、控制機能(針對共通、電器、空調、防災與保全系統)、大樓管委會之行政功能、廣泛之建築管理、系統管理機能、可靠度機能(含當機防止之機制，及雙迴路之支援功能)。

看準BEMS商機　業者積極出手
綜觀BEMS久遠的發展歷程，可以肯定的是，此項需求始終存在於工商社會之中，稱得上是歷久不墜；尤其台灣自產能源比例甚為微小，高達98%以上能源需求皆仰賴海外進口，因此隨著能源逐漸缺乏，發展零能源大樓(Zero Energy Building；ZEB)、低能源大樓(Low Energy Building；LEB)，就成了大勢所趨，也為BEMS提供了絕佳的基本盤。

著眼於BEMS豐沛商機，以電子產品製造見長的諸多台廠，當然也不會錯過此一盛會，除了有多不勝數的業者投入BEMS箇中所需元件的產製外，也有若干擅長於自動化控制應用的業者，可提供BEMS完整解決方案，譬如工業電腦大廠研華，在累積多年自動化應用歷練之餘，即植基於開放式架構與一致性的通訊協定，積極就控制與感測等硬體介面進行無縫整合，佐以其他加值軟體的搭配，逐步發展成為完整的BEMS方案，即是最典型的例子。

探究研華BEMS解決方案架構，最核心的元件，無非就是名為WebAccess的SCADA圖控軟體，其是資料採集與監控的樞紐，並提供諸如Active X、HTML報表、圖形匯入、DDE、OPC、ODBC I/F或JAVA/TCL/VBscript等豐富的開放式整合元件，俾使系統整合商能輕易開發子系統介面，協助最終用戶建立自動化系統，好讓用戶端的管理者，得以藉由網頁瀏覽架構的人機介面(HMI)與SCADA圖控軟體，在遠端輕鬆執行必要的監控與維護作業。

當然，為了實現智慧節能目標，充其量能扮演大腦的SCADA軟體，還需要手腳與心臟，才能形成完整機能，在此前提下，即有必要搭配採用能源資料集中器、以及可連網式數位邏輯(DDC)控制器，才能形成完整的BEMS格局。

仍以研華解決方案為例。WebAccess居中負責彙總及儲存來自於能源資料集中器、DDC控制器所上傳的收據，再進行後續分析，藉以演化為最佳化的控制規則，而由於WebAccess系統在整個BEMS架構中，乃是不可或缺的要角，它的運行狀態正常與否，攸關各項數據是否獲得保全，在不容閃失前提下，亦容許用戶以兩兩成對方式建立備援架構。

能源資料集中器重點則在於通訊，通常都擁有多組通訊埠，可透過Modbus RTU通訊協定，蒐集來自於智慧電表的數據，可想而知，在一棟裝設大量智慧電表的建築物，裡頭所需配置的能源資料集中器，肯定不在少數。

至於DDC控制器，則可憑藉各式I/O模組，串接諸如熱泵、鍋爐、冰水主機、電力系統、空調系統、太陽能或風力等供電系統…等不同設備，藉以發揮監視與控制功能；舉例來說，針對冷熱冰飲水供應系統，其於管路切換、溫度切換、水量補給、按尖離峰調配供應量等種種控制需求，皆是由DDC控制器加以滿足，而DDC控制器甚至可藉由不同設備或系統的連動控制，竭盡所能符合既定控制規則。

總括而論，透過SCADA圖控軟體、能源資料集中器與DDC控制器等機能的整合，即可構築基於智慧節能所需之中央監控機制。