室內游泳館是典型的能耗密集型建築。基於 AI 的通風系統預測性控制，為實現節能降耗提供了絕佳途徑。埃姆登應用科學大學與 HANSA Klimasysteme 攜手，利用 Siemens Industrial Edge 裝置與應用，共同開發了此類控制系統。
2017 年底，HANSA Klimasysteme GmbH 與埃姆登應用科學大學攜手，共同開展了一項由德國聯邦環境基金會 (Deutsche Bundesstiftung Umwelt) 資助的研究專案。該專案旨在實現室內游泳館溫濕度的最佳調控，同時盡可能提升能效。專案團隊以附近的一座室內游泳館為實踐基地，並採用了 Siemens 全新的 Industrial Edge。
室內游泳館的營運商既要密切關注能源成本，又要確保遊客擁有舒適的體驗。為此，館內需要保持相當高的溫度，同時濕度又必須維持在較低水準，以防止建築結構受損。考慮到在 30°C 的水溫下，每平方米水面每小時約蒸發 0.4 升水，這絕非易事。
HANSA Klimasysteme GmbH 是一家總部位於德國薩特蘭的中型企業，擁有超過 170 名員工，主要產品是應用於資料中心、工業領域和游泳館的通風及空調系統。其產品組合細分為多條產品線，服務於不同產業和應用場景。
2017 年研究專案啟動時，距離 HANSA Klimasysteme 總部僅幾公里的薩特蘭休閒遊泳館正好需要更換新的通風系統，於是聯絡了該公司。游泳館得以配備新的通風系統，並作為研究專案的試驗場。作為回報，公司得以在建築內及系統上額外安裝感測器，並可隨時進入游泳館展開研究工作。
透過游泳館、HANSA Klimasysteme 以及埃姆登應用科學大學研究專案的三方合作，研究團隊用一年時間收集了來自感測器的資料，包括溫度、濕度、能耗、天氣狀況以及訪客數量等。與此同時，一個基於神經網路搭建的模型也在用這些資料進行訓練。這個基於 AI 的模型以自學習的方式確定並最佳化其控制參數，能夠識別出哪種措施最適合在游泳館大廳內以最高能效實現目標環境條件。
研究很快發現，這種基於模型的控制系統需要一個運行平台，它既能作為可程式化邏輯控制器的介面，又能提供對必要資料的存取。於是，HANSA Klimasysteme 開始尋找合適的工業 PC，並很快在 Siemens 產品組合中找到了工業邊緣裝置 SIMATIC IPC227E。它不僅滿足必要的安全標準和一般工業標準，還具備高度的連接性，可以輕鬆整合到現有系統中。
HANSA Klimasysteme 最初找到我們時，只是想要一台能夠建立 VPN 連接的工業 PC。但我很快意識到，他們將要處理的是海量資料，因此建議他們採用邊緣裝置。
SIMATIC IPC227E 作為邊緣裝置，運行於開放式 Siemens Industrial Edge 生態系統中。邊緣應用程式 Flow Creator 憑藉其包含一組預先定義功能的圖形使用者介面，簡化了資料處理與連接解決方案的建立過程。此外，專案還採用了當時尚在 Siemens 開發階段的 邊緣應用程式 Livetwin，HANSA Klimasysteme 作為試點率先使用。LiveTwin 使得在邊緣裝置上整合模擬模型成為可能，例如實現研究專案所需的預測性控制。Christian Seltz 表示：「憑藉這個邊緣應用程式，我們能夠將在 Matlab Simulink 中建立的模型轉換成工業 PC 能夠理解的語言。」
此前，通風系統的控制僅能對已發生的事件（如訪客數量增加或濕度升高）作出回應。如今，系統能夠進行預測性調整，即在事件發生之前就做出預判。過去四個月裡，這種控制方式已助力游泳館降低約 20% 的能耗。下一步，這套完整的解決方案將在更多室內游泳館推廣應用。事實上，它已在另外四個游泳館完成安裝，目前正處於效果驗證階段。
未來，該解決方案的應用範圍將不僅限於游泳館。而是計劃將其逐步推廣到其他產品線，並針對制藥、食品飲料等產業進行深度開發。屆時，只需在 Matlab Simulink 中針對客戶需求及現場條件調整模型，即可透過 SIMATIC LiveTwin 將其加載至邊緣裝置。眾多業界客戶都將有望體驗到與薩特蘭游泳館相同的成果：基於即時資料，實現智慧化、高能效且節約資源的室內氣候調控。
當然，室內游泳館因其營運能耗極高，節能潛力非常巨大。但這些原理同樣適用於其他領域，有助於在我們通風系統所應用的任何場所實現節能。
西門子的新邊緣運算平台由集中管理基礎架構中的 Edge 裝置、應用程式和連線組成。IPC 執行以模型為基礎的控制系統和 Flow Creator 邊緣應用程式，確保 IPC、PLC 和雲端之間的順暢通訊。
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