IBM：拥抱物联网，开启“感知建筑”新纪元

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2017年2月16日，IBM在德国慕尼黑投资2亿美元建设的Watson物联网（IoT）总部正式投入使用。

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这里将成为IBM与其合作伙伴引领物联网（IoT）发展的阵地。而IBM Watson IoT总部大楼本身，也是“感知建筑”的典范。

那么，什么是“感知建筑”？IBM眼中的感知建筑应该具有哪些能力？我们又为什么需要“感知建筑”呢？

普通人一天90%的时间都在室内，并且建筑的日常运行成本占其生命周期总成本的70%。然而，在建筑的使用上，我们并没有做到尽可能的高效。统计数据显示，商用建筑只有66%的面积真正被使用；另外，建筑用电占全社会用电总量的42%，但其中50%的电力都被浪费了。

因此，建筑拥有巨大的改变潜力。建筑的运行可以更加有效率。而这其中的关键是：数据。我们需要物联网平台上的设备收集数据，进而通过分析得出对建筑的洞察及优化方案。

新的可能性

建筑中物联网（IoT）设备的数量随着对灵活操作的新需求而迅速增加。感知建筑（Cognitive Buildings）可自主集成物联网（IoT）设备、学习系统，和用户行为，以优化运行，并通过自然的交互接口提供协助，从而解放生产力、提高环境效率、实现新的商业模式，提高终端用户的幸福感。

我们所面临的新挑战是如何利用这些新的可能性。IBM认为，物联网（IoT）和认知平台，以及人工智能（AI）和认知学习将开发具有创造性的、与建筑用户互动的新服务，通过自动化和优化建筑运行来大大降低成本，借助个性化、可感知的客户服务来提高终端用户满意度。

通往“感知建筑”的道路

IBM坚信，“自动化建筑”和“智能建筑”正快速让位于“感知建筑”。在20世纪80和90年代，自动化建筑让地产和设施管理团队能够通过数字仪表板可视化建筑的关键指标。这有助于了解大致趋势，并允许更好地评估建筑的能源报告。但是，这些仪表板是静态的、历史的和聚合的，并且没有提供可操作的洞察。他们可以告诉我们哪些建筑产生了最多的浪费，但却不能告诉我们为什么会这样，或者应该怎么办。

图1：自20世纪80年代以来，各种仪器设备的渗透增加、分析技术不断进步，更智能的建筑成为常态，感知建筑的时代已经到来。

随着技术的成熟、各种仪器设备的渗透增加、分析技术不断进步，更智能的建筑成为常态。在2000 - 2015年期间，可以将特定的传感器信息与分析工具相关联，可在房间和指定的资产级别创建可操作的洞察。然而，由于只能分析主要的数据点，并且很少有机构使用了能够分析大量非结构化数据的工具，因此分析洞察仍然处于较为空泛的层面，并且仅限于与历史指标进行比较。

IBM认为，感知建筑的时代已经到来。感知建筑自主集成物联网（IoT）设备，学习系统，和用户行为，以优化运行，并具有三个核心能力：

· 通过将前沿的分析技术应用于物联网（IoT）设备及仪表化设备所收集到的近乎实时的数据，配合应用程序接口（API）的上下文信息（比如天气数据），提供洞察的能力。

· 学习、带着目标的推理、通过语音和文本与人类自然交互的能力。基于天气、房间的占用情况，以及历史记录，建筑可以学习总结出正常的运行模式，今儿自主识别和诊断异常模式，并为提供建议，以便管理人员、机器人或者系统采取行动。该建议会被添加到知识库中，其有效性也将用于进一步改进未来给出的行动建议。

· 在商定好的界限及授权内，服从于人的干预及管制的前提下，对建筑采取措施并实行改变的能力。

图2：感知建筑可自主集成物联网（IoT）设备、学习系统，和用户行为。

感知建筑的最终状态

在感知时代，建筑能够知晓自身的，以及最终用户的状态，促进不同建筑系统之间的写作，例如“来访人员证件”打印、智能指路标识，并且能够在指定的范围内与第三方无缝交互，实现预设的结果。

最终的状态是，感知建筑可以意识到自身的能耗表现，以及直达每张桌面层面的用户舒适度水平。建筑能够相应调节不同区域的温度，同时与附近其他的建筑共享能源资源。他们将通过短消息（SMS）向用户提供主动服务，例如，向没有空调的特定房间租用风扇、提供冰淇淋和冷饮等。

感知建筑能够根据能源供应量，平衡能源需求的峰值和估值，以实现总体的能耗目标。必要时，还将与能源供应商进行能源交易，以确保电网的总体平衡。

建筑用户将能够通过短消息（SMS）与建筑进行交互，并接收建筑根据经验及当前环境发来的通知与提示等增值服务。例如，预定了房间的客户，可能会收到一条SMS短消息询问“您需要在抵达时为您提供茶点吗？”机器人和无人机将越来越多地跟进并执行那些不需要人工干预的任务。

虽然其中一些例子看起来距离我们还有很长时间才能实现，但有一些现在已成为可能- 快速行动者及早期采用者正在积极践行着。IBM也正在与客户，以及生态系统合作伙伴一同创建解决方案，为建筑的使用者改善工作居住场所的体验。IBM的认知解决方案为酒店的礼宾台或银行的在线客户支持提供数据驱动的洞察，以改善客户服务。认知解决方案使用语音、文本和机器人执行以往由人类承担的日常任务，释放生产力，从而完成更多具有高附加值、以客户为中心的任务。

认知技术所带来的洞察力，无论从实效性，还是效率上，都正在改变当今的运营。IBM曾与某个设施管理服务提供商合作，改服务提供商在一项重要合同中一直无法达到“服务水平协议（SLAs）”的要求。通过分析服务记录，并对不同情景进行建模，IBM能够得出合理的、直接的改变建议，从而帮助这家服务提供商达到SLAs的所有要求。分析还表明，这家服务提供商可以少用30%的工作人员，就可完成目标。

使建筑可以感知并反应

在认知时代，物联网（IoT）及认知解决方案从建筑日复一日的运行中捕获数据，以实现新的建筑自动化水平，有效地帮助建筑“思考”、回应并学习。最常见的应用包括：

· 预测性维护 – 分析并丰富从诸如锅炉、泵、冷却器和电梯等连接的资产传输来的数据，以识别异常情况，比如设备超过正常参数运行。建立业务规则，识别潜在的故障模式，并在现场或远程自动发起纠正措施。干预的结果则提高了对未来事件的预测和解决的准确性。

· 生产效率及健康 – 建筑内的物联网（IoT）传感器监测人流量、温度、CO2浓度，和房间占用情况，并可以根据需要重新安置人员和调整资源，比如供暖和制冷系统。来自物联网（IoT）传感器（包括EnOcean设备）、可穿戴设备的数据和情绪数据，结合天气信息，以及合作方数据，用于监控和促进高效的、利于员工健康的工作环境。实时监控、可视化，以及分析技术，可以决定人或机器的下一个最佳行动、做出权衡、触发干预。

· 环境可持续性 – 光照度传感器通过在晴天时调低人工照明，自然光不足时增加人工照明，从而最大化自然光对建筑的贡献。自动百叶窗使用这些传感器来避免过热或过多的光，并决定何时停用，以最大化自然光和自然带来的“免费供暖”。

· 下一个最佳行动 – 传感器记录了维修技术员的到达和离开，并将此直接与服务账单挂钩。移动设备和劳动力优化解决方案实时适应技术人员的行为模式，通过计算下一个最佳行动来最优化可用资源，例如让技术人员完成维修工作后，留在现场执行计划中的维护作业，而无需技术人员来回奔波。这样可以显著提高生产力及客户响应能力。

· 人流量 – 位置信标（beacon）网络助力“智能指路APP”让企业了解人流量以及他们经过的地方，从而改善用户体验、增加团队之间的写作，以产生更好的工作效果。认知分析技术可以过滤所有这些信息，总结并理解用户行为，提供基于上下文情境的洞察，从而提高运行的有效性、响应速度和灵活性，提供最终用户满意度，并能够提供新的服务来产生新的收入。

图3：IBM在感知建筑领域的合作伙伴

EnOcean能量采集：为海量数据节点供电

物联网（IoT）的构建离不开数以亿计的传感器节点，而如何为海量节点的运行及数据传输供电，是物联网（IoT）正面临的挑战，如何管理电池寿命？如何为安装在无法触及地带的设备更换电池？如何处理废弃电池？

EnOcean能量采集无线技术无疑是最佳的解决方案。EnOcean传感器及开关无需布线、无需电池，其正常工作由周围环境中采集的能量供给，包括：机械能、光能以及温差能。这种无电池、安装快速、位置灵活的传感器是很多物联网（IoT）应用的理想选择。

图4：IBM Watson IoT总部开幕当天，EnOcean的产品演示

随着EnOcean无线技术和易于安装的无电池传感器的成功，EnOcean联盟成为感知建筑的倡导者与大型实施者，并开启了大规模应用，在新建建筑与建筑改造中部署了成千上万的数据节点，实现了从建筑整体环境到单个工作台的各层面监测、控制，确保了运行的稳定以及舒适度。

2016年底，IBM以“发起者”级别加入EnOcean联盟（EnOcean联盟与IBM合力为物联网（IoT）标准化智能建筑解决方案），旨在共同推进感知建筑的发展。

准备好迎接“感知建筑”时代的到来

从IBM的经验看来，为了释放潜能，并受益于感知建筑和物联网（IoT）的可能性，企业及各机构应该：

· 了解认知技术的可能性与局限性

· 为“如何”以及“何时”利用这些功能创建路线图

· 准备好“先决条件”

· 调整运营、交付模式和生态系统

· 重新调整员工队伍战略

· 与合作者结盟，从新的认知工具中受益

企业及各机构在迈向认知时代的旅程中处于不同阶段。早期采用者已拥有数字化进程、仪表化的建筑和资产，并从认知领域的先锋那里学到了如何让运行更高效、响应更及时、反馈更敏捷。

感知建筑的三个“先决条件”

在IBM看来，要想从感知建筑中受益，通常需要具备三个先决条件：

首先，大多数早期采用者都会部署集成的工作场所管理平台，提供标准化的工作流程和过程控制。这样的平台有助于消除传统的组织孤岛，并为包括外部服务提供商和客户在内的所有功能提供单一来源的主要数据。这类平台也是认知和物联网（IoT）平台接入的重要骨干，确保智慧建筑所产生的洞察能够被捕获，进而采取相应举措。

其次，在感知建筑时代，早期采用者通过做出决策或购买决定来应对技术拓展挑战。早期采用者可以构建自己的认知平台，结合包括物联网（IoT）、认知解决方案、云计算、边缘分析和高级分析在内的最佳组件。或者，早期采用者可以与物联网（IoT）和认知平台提供商合作，他们能够提供基于消费的运行费用模型作为云端服务。

第三，早期采用者为同事/合作者提供了相应的技能与能力，协助他们从感知建筑解决方案中受益。移动设备、应用程序和人力优化解决方案实时适应同事/合作者的仪表板、工作流及习惯模式，以便基于权衡模拟做出对下一个最佳行动的预测，达到对资源的最佳利用。此外，与机器人的互动，无论是物理还是软件层面的互动，都是附加值的来源，也是日常生活的一部分。早期采用者会确保同事/合作者得到上述解决方案的授权，并拥抱这些解决方案带来的新的可能性，以实现生产力和客户服务的最终收益。

关于IBM

有关IBM Watson IoT更多信息，欢迎访问www.ibm.com/iot。

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