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新城市能源如何通过Grafana支持可持续发展

2019年3月14日8分钟

Grafana不仅仅用于监视应用程序。Andrew Rodgers,高级系统架构师新城市能源在阿姆斯特丹的GrafanaCon EU 2018大会上,他谈到了他的组织如何使用Grafana来测量华盛顿特区市政建筑的能源使用情况总务部(DGS)。

DGS在哥伦比亚特区管理着2800万平方英尺的房地产基础设施。在所有这些建筑的5亿美元运营成本中,每年有1亿美元花在了能源上。

2012年,市政府成立了一个可持续发展和能源部门,目标是到2050年实现碳中和。一个叫做不错的是来帮忙的,它做的第一件事就是建了一个平台叫BuildSmart直流该公司于2013年夏天推出。

能源数据公开

罗杰斯说:“这是一个公众可访问的门户网站,它汇集了整个华盛顿市政建筑组合的能源消耗数据,供任何人查看。”“这是开创性的,因为美国的公用事业公司往往不会像你希望的那样分享数据。通过将这些数据公布在公众视野中,它还确立了华盛顿特区政府对公众的责任,即解决那些每平方英尺能耗是全国平均水平四倍的建筑的问题。这确实为在可持续性和效率上花钱提供了一个政治掩护。”

门户与VOLTTRON这是美国能源部资助的交易能源开源平台。罗杰斯说:“他们设想,在未来,每当一个设备需要为某件事提供能源时,它就会与你家里的其他设备进行协商,而你的房子可能会与你附近的其他房子协商,以确定这些能源应该从哪里来。”“它如何为你提供最好的能源成本?”它如何对环境的影响最小?你可以建立自己的市场,让它根据你想要的任何参数做出决定。”

Rodgers补充道,该平台为分布式感知和控制提供了一个框架,“具有合理的安全和信任默认值,允许您构建可相互通信、协商这些事务或移动数据的可信分布式系统。”“这是研究人员为研究人员建立的系统。”

完善交易型能源平台

罗杰斯说,因此,要使这个平台更适合商业应用,还有很多工作要做。罗杰斯于2016年开始研究这个项目,专注于从建筑物的能源水平数据深入到建筑物中每件设备的功能。下一步是反向调试,即找出系统正在做的和它应该做的之间的差异,并将其恢复到所需的性能。

系统需要对不断变化的条件和对室温的要求做出响应,例如,当人们进入或离开房间时。

罗杰斯说:“在过去的几十年里,设计这些系统的机械工程师对能源效率的关注推动了一些令人难以置信的创新。”“但它们一直在变得越来越复杂,如果你没有那种通往设施运营商的连续路径和所有那些复杂性,突然之间,你设计了一个效率水平的东西,实际实现的只有一半。”

因此,华盛顿特区的建筑环境投资组合的目标之一就是定义指标。罗杰斯说:“你衡量的是什么将驱动行为。”了解这些指标可以使系统减少能源消耗,并移动它,以减少碳足迹;例如,在风能充足的情况下使用风能。

进入Grafana

该平台现在使用Grafana来可视化这些关键指标。除了减少能源使用,这一举措的一个重要目标是为这些市政建筑中的人们提供一个舒适和健康的工作空间。

罗杰斯一直致力于将能源和操作数据分解到一个房间内的多个温度区。“我们想要解决的不仅仅是效率问题;我们并没有试图在最低限度上奔跑,”罗杰斯说道。“我们想要确保我们提供了人们所需的氧气量,二氧化碳水平得到了正确的调节。通风很重要。”房间的温度,气流,气流的温度,冷却房间每个区域的瓦数都需要测量,然后以一种可用的方式传递。

罗杰斯说:“数据质量在这个领域非常重要。“所以我们的方法是在前端解决所有这些问题,确保我们做了正确的标记。我们希望能够在组织的多个层面使用这些数据。我们希望现场的设备人员能够拿出手机回答问题,帮助他解决日常问题。我们希望用设备解决更深层技术问题的技术人员能够深入研究并解决个别问题。然后,我们想把这种能源成本效率传递给决策层,他们决定出售或购买哪些建筑。然后我们也想把这些数据提供给公众,因为建立这种对这些系统如何运行的政治问责是有价值的。”

建筑设备有多种标准,但罗杰斯和他的团队想出了将它们聚合成一个标准的方法。运行伏特tron平台的物联网网关使用该标准进行查询,将数据推入消息总线CrateDB群集在AWS上。然后他们从Crate进入Grafana。

该系统还使用普罗米修斯Logstash,Elasticsearch

该平台目前监测着46座建筑,从这些建筑中提取了约3万个数据点。它每天总共收集约270万个样本,拥有近10亿个记录。

制造仪表盘的技术人员

“我们的仪表盘并不漂亮,”罗杰斯承认,“但我真的为这些仪表盘感到骄傲,因为它们不是我制造的。”为了实现让组织的每一级都能访问指标的目标,他们使用实际HVAC技术人员使用的仪表板。

罗杰斯在演讲中展示了其中的一些。“是的,那里有太多的数据,但事实是,我有非技术用户使用Grafana并进行数据发现过程,这对我来说是巨大的,”他说。“我认为这就是这些系统相对于供应商驱动系统的价值所在。这使得技术人员可以选择一个地点或一栋建筑,然后是一种设备类型,并查看与之相关的所有数据点。如果有人打电话询问某个房间的情况,他们可以深入到整个房间,看看那个房间里发生了什么。”

罗杰斯说,不管漂亮与否,这个平台到目前为止已经为哥伦比亚特区节省了400万美元。他说:“在能源方面,我们每年可以节省大约100万美元,在我们真正关注的地方可以减少20%。”“我们已经建立了使用这些数据的复古调试过程。我们今年有望每年再节省50万美元的经常性开支。”

展望未来

在取得如此骄人的成绩后,该平台的下一步计划是什么?罗杰斯说:“我们希望继续开发业务流程。“如果你不使用这些数据并做出正确的决定,那么这些数据就不重要了。我们认为,通过真正关注正确的政策,特别是在市政一级,我们希望影响商业投资组合的所有者采用这些做法,以减少整个城市的碳足迹。”

不断调试是我们的首要目标:“利用我们收集的数据,发现每一个突然出现的小问题,并在现有运营预算仍可解决问题的情况下解决它,在我们最终需要为这栋大楼安装一个价值200万美元的全新机械系统之前,”他说。

分布式能源是另一个。罗杰斯说:“下一个能源交易范式是利用你拥有的任何资产实现大规模减少需求的能力。”他说:“无论你的建筑里有插电的电动汽车、屋顶上的光伏系统,还是你可以关闭或减速的实际机械系统,我们的目标都是通过一个大的组合,实现兆瓦或更大的需求削减。

罗杰斯说,在设施管理的第一线,他希望为每个人提供他们需要的工具,以应对建筑可持续发展的挑战。“也许我们必须构建一些简化的东西,”他说,“但最终我们想让它们使用Grafana。”

虽然这个系统现在已经在华盛顿特区生根,罗杰斯说他有一个更大的使命:“我们想建立一个平台,不仅为华盛顿特区,而且为所有地方。”

下面是安德鲁演讲的完整视频。