在各種新技術(shù)的導(dǎo)入下，現(xiàn)在能源系統(tǒng)已從過去的被動管理轉(zhuǎn)化為主動掌握能耗數(shù)據(jù)、改變用電行為，目前市場上已有各種的解決方案，物業(yè)管理業(yè)者或家庭用戶都可視本身的需求來選擇最適合的方案，以智慧化管理機(jī)制，落實(shí)環(huán)境永續(xù)願景。

地球環(huán)境的異常變化加劇，極高與極低溫不斷出現(xiàn)在不該出現(xiàn)的地方，近期最明顯的就是德州大停電事件。2021年2月15日開始，數(shù)波不尋常的北極暴風(fēng)雪侵襲德州，氣溫驟降導(dǎo)致民眾大量使用暖氣，在電網(wǎng)不堪負(fù)荷的態(tài)勢下，該州出現(xiàn)大規(guī)模停電，有400萬戶家庭無電可用。德州停電的原因眾多，除了氣候異常外，電力公司的設(shè)備無法在極端氣溫下穩(wěn)定運(yùn)作也是其一，而要避免類似情況再發(fā)生，短期作法是強(qiáng)化能源設(shè)備的穩(wěn)定度，長期作法則是精準(zhǔn)聰明的使用、管理能源，此作法不僅能降低地球的負(fù)擔(dān)，節(jié)能效益也可以直接體現(xiàn)在能源費(fèi)用的支出。

在所有的能源中，電能是用量最高者，而在電量使用上，又以工業(yè)最大，一般工業(yè)國家都有50％左右，接下來依序是佔(zhàn)25％的民生用電與20％的商業(yè)用電，就此比例分配來看，工業(yè)與商業(yè)就佔(zhàn)了一個國家70％的電能使用量，因此其電源管理的效益也最佳，只要下降一定比例，就能減少大量的電能消耗，這也是近期智慧工廠、智慧建築都將能源管理列為旗下IT系統(tǒng)重點(diǎn)功能的主因。

圖1 : 舊大樓的能源管理系統(tǒng)的主要導(dǎo)入困境，在於既有系統(tǒng)之間的整合與軟硬體鏈接。（source：Queen's College Mississauga）

至於民生用電，過去多靠政府的政令宣導(dǎo)，提醒民眾隨手關(guān)燈、盡量減少開冷氣…等，近年來智慧住宅概念啟動，節(jié)能已經(jīng)從被動改為主動，民眾可經(jīng)由系統(tǒng)掌握家中各電器的用電數(shù)據(jù)，並透過自動化機(jī)制聰明制定家中的用電模式，讓節(jié)能與舒適可以兼具。

整合各端設(shè)備狀態(tài) 精準(zhǔn)掌握用電資訊

再從系統(tǒng)架構(gòu)面來看，現(xiàn)在建築能源管理主要為BEM（Building Energy Management System），此系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)控大樓公共空間的電能使用，如果是商用辦公大樓，如果是家庭用電管理，則是進(jìn)一步內(nèi)縮為HEMS（Home Energy Management System），無論是BEMS或HEMS，能源管理系統(tǒng)的主要運(yùn)作方式都是先擷取各端點(diǎn)設(shè)備的用電量，將數(shù)據(jù)透明化後，再藉由自動化技術(shù)控制設(shè)備，達(dá)到用電最佳化的目標(biāo)。

建築業(yè)能源管理概念啟動相當(dāng)早，早期西門子、洛克威爾、Honeywell等全球大廠都有推出類似的系統(tǒng)，不過一座建築所需的資訊不僅僅是能源，安全監(jiān)控、消防、照明…等也都有各自的系統(tǒng)，建築IT剛起步時市場技術(shù)並未成熟，各類系統(tǒng)的功能也較為簡單，因此彼此之間並未整合，而且即便有整合需求，不同系統(tǒng)之間各異的通訊協(xié)定問題也難以克服，因此當(dāng)時多為獨(dú)立運(yùn)作。

建築IT系統(tǒng)的整合一直到技術(shù)成熟、終端市場的導(dǎo)入意願也提升時才出現(xiàn)，系統(tǒng)整合的主要效益在於管理層面。過去各自獨(dú)立運(yùn)作時，所有系統(tǒng)的介面同時呈現(xiàn)，如有事故發(fā)生，管理者難免會顧此失彼，整合後此一問題將獲得解決，透過智慧化設(shè)計，管理者只會看到有狀況的設(shè)備或環(huán)境訊息，例如設(shè)備用電狀況只有在異常時，系統(tǒng)才會發(fā)出警訊通知管理者，並在畫面上顯示設(shè)備所處的環(huán)境狀態(tài)與用電數(shù)值。

觀察目前市場發(fā)展，系統(tǒng)整合已成為各自動化大廠BEMS的基本設(shè)計之一，如果導(dǎo)入對象是新大樓，其問題相對簡單，這類工程在建築設(shè)計階段就會納入，並於大樓建造時一併完成。導(dǎo)入困難較高者則是舊建築，雖然難度高，不過此市場也最大，因此多數(shù)自動化業(yè)者與系統(tǒng)整合廠商也都有提出服務(wù)方案。

至於舊大樓的能源管理系統(tǒng)的主要導(dǎo)入困境，在於既有系統(tǒng)之間的整合與軟硬體鏈接，目前大樓常見的系統(tǒng)通訊協(xié)定，包括工業(yè)控制器的Modbus與OPC、照明系統(tǒng)的DALI、電/水/瓦斯錶的M-Bus、影像監(jiān)控的ONVIF，業(yè)者必須先將這些協(xié)定整合到軟體平臺，再將數(shù)據(jù)以數(shù)位化方式呈現(xiàn)於系統(tǒng)介面。

打造智慧雲(yún)端架構(gòu) 全面提升系統(tǒng)效益

至於呈現(xiàn)方式，現(xiàn)在的BEMS已從過去的純地端架構(gòu)走向雲(yún)端化。雲(yún)端化最大的好處是降低系統(tǒng)建置成本、提升管理彈性。BEMS與一般企業(yè)IT系統(tǒng)一樣，初期都需投入巨額建置成本，用以儲存、運(yùn)算終端設(shè)備所傳來的數(shù)據(jù)，在雲(yún)端概念出現(xiàn)後，業(yè)者不必耗費(fèi)大量時間與金錢建置系統(tǒng)，採用公有雲(yún)業(yè)者的平臺就可讓系統(tǒng)上線使用，未來也不必編制維護(hù)人員，對資源有限的物業(yè)管理者而言，是較佳的選擇。

而如果是製造業(yè)、金融業(yè)、政府機(jī)關(guān)等建築資訊敏感度較高的業(yè)者，則可考慮自建私有雲(yún)，雖然初期需投入大量成本，不過雲(yún)端平臺可集中管理資訊，系統(tǒng)也可將手機(jī)、平板等手持式通訊裝置納入，提供遠(yuǎn)端管理功能，強(qiáng)化系統(tǒng)效益。

圖2 : 精準(zhǔn)聰明的使用、管理能源不僅能降低地球的負(fù)擔(dān)，節(jié)能效益也可以直接體現(xiàn)在能源費(fèi)用的支出。（source：Wall Street Journal）

除了雲(yún)端之外，BEMS的另一趨勢是AI。AI被物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最後一塊拼圖，早期物聯(lián)網(wǎng)仍停留在感測網(wǎng)路架構(gòu)時代時，其系統(tǒng)僅與自動化控制設(shè)備整合，當(dāng)設(shè)定的環(huán)境或設(shè)備參數(shù)被觸發(fā)後，才會啟動後續(xù)的動作，AI應(yīng)用於BEMS時，則會化被動為主動。

AI在BEMS的應(yīng)用可分為兩部分，高階決策者可透過AI分析建築物內(nèi)的各種數(shù)據(jù)，除了找出異常數(shù)據(jù)外，也可以進(jìn)一步提供用電的建議，優(yōu)化用電行為；至於終端系統(tǒng)部分，現(xiàn)在AI已走向邊緣運(yùn)算，讓終端節(jié)點(diǎn)具備一定程度的運(yùn)算能力，偵測到異常時，不必等到後端下指令，前端就會自動判別其狀態(tài)屬性，並即時做出對應(yīng)動作，以精準(zhǔn)控制災(zāi)害範(fàn)圍。

除了整體建築物外，家庭也是能源管理的重點(diǎn)之一。HEMS與BEMS相同都屬於物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，不同之處則是前者的使用族群是一般家庭，因此系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是易用性，使用者需要的是電器買回家後不須設(shè)定，只要接上電源，系統(tǒng)就會自動將之納入電能管理項(xiàng)目中。要達(dá)到此目標(biāo)的前提是電氣通訊標(biāo)準(zhǔn)必須統(tǒng)一，各電器大廠已開始籌組聯(lián)盟訂立規(guī)範(fàn)，不過目前仍未普及。

隨著環(huán)保議題的加溫，業(yè)界對能源管理的重視程度也不斷升高，在各種新技術(shù)的導(dǎo)入下，現(xiàn)在系統(tǒng)已從過去的被動管理轉(zhuǎn)化為主動掌握能耗數(shù)據(jù)、改變用電行為，目前市場上已有各種解決方案，物業(yè)管理業(yè)者或家庭用戶都可視本身需求，選擇最適合方案，以智慧化管理機(jī)制，落實(shí)環(huán)境永續(xù)願景。

**刊頭圖（source：Iota Communications, Inc.）