室内游泳馆是典型的能耗密集型建筑。基于人工智能的通风系统预测性控制，为实现节能降耗提供了绝佳途径。埃姆登应用科学大学与 HANSA Klimasysteme 携手，利用 Siemens Industrial Edge 设备和应用，共同开发了此类控制系统。
2017 年底，HANSA Klimasysteme GmbH 与埃姆登应用科学大学携手，共同开展了一项由德国联邦环境基金会 (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) 资助的研究项目。该项目旨在实现室内游泳馆温湿度的最佳调控，同时尽可能提升能效。项目团队以附近的一座室内游泳馆为实践基地，并采用了 Siemens 全新的 Industrial Edge 技术。
室内游泳馆的运营者既要密切关注能源成本，又要确保游客拥有舒适的体验。为此，馆内需要保持相当高的温度，同时湿度又必须维持在较低水平，以防止建筑结构受损。考虑到在 30°C 的水温下，每平方米水面每小时约蒸发 0.4 升水，这绝非易事。
HANSA Klimasysteme GmbH 是一家总部位于德国萨特兰的中型企业，拥有超过 170 名员工，主要产品是应用于数据中心、工业领域和游泳馆的通风及空调系统。其产品组合细分为多条产品线，服务于不同行业和应用场景。
2017 年研究项目启动时，距离 HANSA Klimasysteme 总部仅几公里的萨特兰休闲游泳馆正好需要更换新的通风系统，于是联系了该公司。游泳馆得以配备新的通风系统，并作为研究项目的试验场。作为回报，公司得以在建筑内及系统上额外安装传感器，并可随时进入游泳馆开展研究工作。
通过游泳馆、HANSA Klimasysteme 以及埃姆登应用科学大学研究项目的三方合作，研究团队用一年时间收集了来自传感器的数据，包括温度、湿度、能耗、天气状况以及访客数量等。与此同时，一个基于神经网络搭建的模型也在用这些数据进行训练。这个基于人工智能的模型以自学习的方式确定并优化其控制参数，能够识别出哪种措施最适合在游泳馆大厅内以最高能效实现目标环境条件。
研究很快发现，这种基于模型的控制系统需要一个运行平台，它既能作为可编程逻辑控制器的接口，又能提供对必要数据的访问。于是，HANSA Klimasysteme 开始寻找合适的工业 PC，并很快在 Siemens 产品组合中找到了工业边缘设备 SIMATIC IPC227E。它不仅满足必要的安全标准和通用工业标准，还具备高度的连接性，可以轻松集成到现有系统中。
HANSA Klimasysteme 最初找到我们时，只是想要一台能够建立 VPN 连接的工业 PC。但我很快意识到，他们将要处理的是海量数据，因此建议他们采用边缘设备。
SIMATIC IPC227E 作为边缘设备，运行于开放式 Siemens Industrial Edge 生态系统中。边缘应用 Flow Creator 凭借其包含一组预定义功能的图形用户界面，简化了数据处理与连接解决方案的创建。此外，项目还采用了当时尚在 Siemens 开发阶段的边缘应用 LiveTwin，HANSA Klimasysteme 作为试点率先使用。LiveTwin 使得在边缘设备上集成仿真模型成为可能，例如实现研究项目所需的预测性控制。Christian Seltz 表示：“借助这个边缘应用，我们能够将在 Matlab Simulink 中创建的模型转换成工业 PC 能够理解的语言。”
此前，通风系统的控制仅能对已发生的事件（如访客数量增加或湿度升高）做出响应。如今，系统能够进行预测性调整——即在事件发生之前就做出预判。过去四个月里，这种控制方式已助力游泳馆降低约 20% 的能耗。下一步，这套完整的解决方案将在更多室内游泳馆推广应用。事实上，它已在另外四个游泳馆完成安装，目前正处于效果验证阶段。
未来，该解决方案的应用范围将不仅限于游泳馆。而是计划将其逐步推广到其他产品线，并针对制药、食品饮料等行业进行深化开发。届时，只需在 Matlab Simulink 中针对客户需求及现场条件调整模型，即可通过 SIMATIC LiveTwin 将其加载至边缘设备。众多行业客户都将有望体验到与萨特兰游泳馆相同的成果：基于实时数据，实现智能化、高能效且节约资源的室内气候调控。
当然，室内游泳馆因其运营能耗极高，节能潜力非常巨大。但这些原理同样适用于其他领域，有助于在我们通风系统所应用的任何场所实现节能。
Siemens 全新的边缘计算平台由边缘设备、边缘应用及集中管理架构中的连接性共同构成。工业 PC 负责运行基于模型的控制系统以及 Flow Creator 边缘应用，确保工业 PC、可编程逻辑控制器与云端之间的顺畅通信。
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