智慧楼宇低碳节能运维平台：区块链助力建筑节能减排 | 研讨会回顾

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· 2022-07-30

建筑，是全国碳排放的“最大户”，特别是在运行阶段。根据《中国建筑能耗研究报告 2020》，全国建筑全过程（包括生产阶段、施工阶段、运行阶段等）碳排放总量占全国碳排放的比重为51.3%，其中，建筑运行阶段，碳排放占全国碳排放的比重达到21.9%。

在“双碳”战略的号召下，如何在建筑运行阶段做到节能减排？又如何解决政府与减排企业之间的信任问题？

由万物数创提供技术支持、以FISCO BCOS为底链，基于BIM的智慧楼宇低碳节能运维平台，从区块链技术的角度给出了答案。该平台不仅实现了建筑的低碳运行、提升了建筑碳排放管理的可信度，也为未来的建筑碳交易带来更多想象空间。

加速建筑节能数字化，减排20%-25%

智慧楼宇低碳节能运维平台由四川省建筑设计研究院（SADI）主导研发，万物数创提供基于FISCO BCOS的区块链支持，已经运行在大型商超、写字楼、医院及制药企业。该平台能够实现基于BIM的节能改造调研、冷冻与空调系统的自动温控、鲜食和照明系统自动调节、插座通电的精细化管理、碳数据的链上存储及流通、物联网设备的区块链身份认证六大功能。

智慧楼宇低碳节能运维平台的整体运行流程主要分为五个步骤。

第一步，对整个建筑物进行BIM建模，借助算法分析建筑行为数据。可视化建模会作为采集中心的依据之一。建筑运行阶段主要消耗的能源包括空调通风和制冷，以及照明。每栋楼的设备布局不一样，如何基于现有布局做到设备节能最优解，会在可视化建模中体现。

第二步，对建筑设备进行智慧化改造，把运行数据实时传到采集中心。

第三步，采集中心会把运行数据传到处理中心，处理中心再把实时的电耗数据、碳排放数据放到FISCO BCOS存档。这些建筑设备也会间隔一段时间将自己的设备身份同步到FISCO BCOS。

第四步，处理中心接收到运行数据后，通过数据预处理算法进行筛选，然后用AI的预训练算法对数据进行调度。

第五步，数据传给控制中心，以保障对末端物联网设备的控制。比如，现在超市里有1000人，应该把空调调到多少度，风应该往哪个位置吹，控制中心会把设备指令下发给建筑设备，然后进行自动调整。同时，控制中心会把当日所有的关键操作数据放到FISCO BCOS，比如什么时间对空调进行调高或者调低。

整个流程中一共有三个非常重要的数据：一是排放数据，二是设备身份，三是运行阶段所有的关键操作。因为区块链本身仅仅保证了数据的不可篡改性，链上数据还需要专门的审计机构进行审计。

整个过程的实施离不开对设备末端的智慧化改造。冷水机组是整个中央空调最重要的一部分，也是耗能最大的一部分。以空调冷水机组智慧化改造为例，改造前，管理和维护比较繁琐，需要对冷水机组进行人为的开停和再设定，还需要间隔较长时间进行一次人工抄表。冷水机组智慧化改造后，可以通过MDBUS接通主机通信，远程进行开关及主机温度的智能再设定。同时，它还可以通过PLC门柜上的智能电表分别检测两台主机用电情况并上链。此外，整套控制系统也会把设备指纹上链。如果出现数据篡改，或者业主方私自更换数据等情况，就可以立刻知道。

未来，平台还可以接入物理区块链终端模组，防止终端设备信息被篡改。此外，改造吊顶式空气处理机组后，也可以自动将能耗情况、操作情况以及设备状态实时上链到区块链。

目前，该平台已经在成都、深圳、厦门、东莞、珠海、贵阳、温州等地的大型商超、制药企业、医院等设施部署，深圳、东莞、珠海三地大型商超已验收，成都市大源国际中心A座大型写字楼正在运维测试，重庆和武汉正在规划落地。目前，总覆盖面积已超过20万平方米，实现的节能减排效果已经达到未使用前总量的20%-25%。

搭建政府、业主、平台之间的信任桥梁

那么，区块链在建筑运行期节能管理过程中具体起到什么作用？

第一，区块链能够解决业主和智慧楼宇低碳节能运维平台之间的信任问题，可以操作确权、避免作假。区块链主要记录的数据包括三个方面：首先是收集建筑产生的可信碳数据，其次是记录终端物联网设备的指纹及信息，最后是记录控制中心的关键操作。这部分的功能已经实施使用，未来，区块链还可以为送审的数据留档。

详细来说，就是通过智能合约，把处理中心的排放数据、loT设备的设备身份和控制中心的关键操作信息，以及整个生命周期里的数据全都上链。对于超市来说，碳数据来源主要是耗电，所以平台主要统计的是电使用情况。另外，通过使用平台前后的用电数据比较，就可以知道节能的幅度。

区块链方面，除了底层使用FISCO BCOS，我们还使用了微众区块链开源的中间件平台WeBASE。在WeBASE的基础上，我们自己还写了链外服务，提供区块链浏览器、碳数据查询服务、设备查询服务等。

平台可以精确到每一个柜的能耗展示，还可以在此基础上进行能耗走势预测。平台还展示设备及资产管理界面，在上面可以清楚看到每个位置的设备详细信息，甚至可以调整设备参数。

第二，区块链解决业主、平台与政府机构之间的信任问题。企业需要向政府做节能减排的申报和认定，所以政府需要识别其中是否会有造假，区块链可以支持可信碳数据的政府认定。

第三，区块链可以解决政府机构与多个业主方之间的数据统一管理问题，实现多建筑的碳数据链上接入。原理其实很简单，企业把三大数据上链之后，政府可以在后台看到设备状态、排放审核、争议的裁定，以及用电量过载报警等。上链数据被放在FISCO BCOS的GROUP的系统里，建筑本身和政府机构在一个组里面。建筑1和建筑N互相是隔离的，他们看不到对方的商业数据，这样可以最大程度保护业主隐私。

区块链在建筑碳交易中的应用展望

未来，区块链还将在城市建筑节能减排中被赋予更广泛的作用。例如，在碳排放交易、抵消环节，区块链可以解决交易所和业主、政府机构三方的信任问题，以及更多碳汇产生方和消费方接入后的多方信任问题。

企业节能一旦得到政府认证，即可享受一些优惠政策，包括退税减税等，也可以用于未来碳交易中的碳抵扣，这涉及到碳交易所的接入和多链的碳数据融合。

更进一步，建筑产生的减排数据还可以在碳交易所拿到碳汇，抵扣排放，同时在产生碳汇的地方做结转。现在，建筑节能还不能直接变成碳汇，因为它不在国家节能目录里面。但是，全国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放的比重高达51.3%，国家已经非常重视这个问题。智慧楼宇低碳节能运维平台现在先把数据保存起来，将来国家把它纳入碳汇之后，就可以直接成为碳交易的数据。

不过，因为各地可能都已在建或已建成自己的区块链，未来多种碳数据和多链的融合可能是比较大的问题，需要我们一起去探讨。