在后疫情时代创建安全、节能的建筑
智能建筑技术在商业房地产领域已经成为一种日益增长的趋势，它可以帮助建筑业主和其他利益相关者实现流程自动化、降低成本、提高能源效率，并改善租户的舒适度。在新冠肺炎疫情后的世界里，随着安全设施成为计划重新入住的租户最关心的问题，预计其采用率将会增加。为了确保安全、健康的建筑环境，德勤等分析师建议应用智能建筑技术来降低和更好地管理居住者密度，改善空气质量，同时保持居住者的隐私和系统安全。
波士顿大学澳门威尼斯人注册网站研究人员开发的一项新技术有可能为许多重返大气层的准备工作提供便利。这项技术被称为COSSY（计算占用传感系统），已经通过美国能源部高级澳门威尼斯人注册网站研究计划局（ARPA-E） 100万美元的拨款进行了开发。COSSY旨在通过占用控制的暖通空调帮助商业建筑节约能源。可扩展的系统允许建筑物所有者估计和监控居住者的数量，并将实时占用数据传输到建筑物自动化系统，以有效地输送气流。它以低成本和快速回报实现了这些功能，这是建筑租户寻求从COVID的经济影响中恢复的关键考虑因素。
项目团队由一群在项目所需的核心技术领域具有深厚专业知识的一流澳门威尼斯人注册网站研究人员组成。Janusz Konrad教授（ECE），项目PI，带来了图像和视频处理以及视觉传感器网络方面的专业知识。结合Prakash Ishwar教授（ECE， SE）的机器学习和统计信号处理专业知识，他们共同设计了系统的占用估计方面。Thomas Little教授（ECE， SE）在智能技术和计算机网络方面的知识对于允许COSSY组件实时相互通信以及确保满足ARPA-E严格的成本要求至关重要。Michael Gevelber教授（ME， MSE， SE）在优化商用暖通空调系统和测量能源效率方面的专业知识在确保COSSY实现目标节能方面发挥了关键作用。
“该系统在大学建筑的初步测试中表现出优异的性能，接近ARPA-E提出的严格指标，”康拉德说。“今年夏天，我们准备将该系统用于第三方实际测试，我们认为，随着企业重返室内工作场所，这项技术的时机再好不过了。”
在控制居住密度的同时提高能源效率
在COVID-19后重新使用办公室时，帮助确保安全使用的一个关键优先事项是仔细跟踪和监测工作场所的占用情况，以确保符合COVID-19的要求，同时确保安全和保护占用者隐私。COSSY通过高度可扩展的门和天花板传感器设计实现了这些功能，以及精确的占用估计算法，可以有效地监控不同的房间形状和大小。
为了提醒系统有新的居住者进入或离开房间，COSSY采用了低分辨率的热门传感器，当有人穿过一扇门时，传感器就会启动。这些传感器专为监测较小的空间而设计，在不泄露居住者身份的情况下捕捉人体的粗热轮廓，可以部署在隐私敏感的场景中。对于大空间，安装在天花板上的高分辨率鱼眼相机具有非常宽的视野，可以覆盖大面积。该系统的模块化特性允许添加多个门和天花板传感器的组合，并在较大或形状怪异的房间中无缝地协同工作。
COSSY依赖于该团队的创新算法，该算法可以检测入住率，并结合所有门传感器和摄像头的数据。Konrad教授在变化检测方面的专业知识（占用率估计背后的关键技术）与Ishwar教授在机器学习方面的专业知识卓有成效地结合在一起，开发了占用感测的新算法。这些算法在瞬时状态（当占用率快速变化时）和稳态（当占用率长时间保持不变时）阶段都能准确地计算房间中的占用者。
融合算法是该系统背后的另一项关键技术，它解释并结合每个房间的摄像头和门传感器之间的数据。它们在大空间、高占用情况下至关重要，因为门传感器或摄像头算法可能会出错；融合通过结合两种数据流来促进“纠错”。
改善空气质素及通风
虽然大量澳门威尼斯人注册网站研究表明，适当的通风和高空气质量对于确保建筑物的安全至关重要，但传统的暖通空调系统缺乏监测单个房间确切占用情况的能力。没有房间特定的占用数据，HVAC系统被编程为通风空间，假设最大的占用。这导致过度通风，居住者不舒服，浪费了金钱和能源。
由于COSSY利用其算法来评估特定房间的人员占用情况，因此可以根据房间的特定要求定制通风和气流，确保高空气质量，同时提高舒适度并将暖通空调能源成本降低25%或更多。
保护居住者隐私
按照ARPA-E的要求，Konrad和他的团队设计了具有隐私适应性的COSSY。所有数据处理都在COSSY传感器网络中进行，捕获的数据永远不会离开COSSY系统，也就是说，不会在云中执行任何计算。通过这种设计，所有澳门威尼斯人注册居住者的可识别信息都包含在本地，只有计数被发送到外部的建筑物自动化系统或建筑物管理人员进行审查。“数据永远不会离开COSSY，”康拉德保证道。
此外，热门传感器可以单独用于隐私敏感的场景，如浴室或更衣室，因为它们的低分辨率传感只检测热体。这使得相同的核心技术可以在建筑物中以多种方式应用，同时保持居住者的隐私。
战略和成本效益的空间管理工具
除了降低能源开支外，COSSY的占用估计算法还提供了建筑空间使用情况的数据，使首席运营官能够优化空间管理，并以极低的价格收回多余的房地产成本。
模块化设计极大地减少了安装和布线要求，使其成为一种低成本的解决方案，可能在一年多的时间内收回初始成本。按照ARPA-E的要求，COSSY的目标安装成本为0.08美元/平方英尺。“即使我们由于缺乏现有的网络基础设施而无法达到ARPA-E的成本目标，这项技术也可以在不到一年的时间内收回成本。利特尔说。
通过限制必要传感器的数量，摄像头强大的广角视野对降低设备成本至关重要。康拉德说：“如果你使用普通相机，你将需要4-5个相机来观察一个单独的鱼眼相机可以处理的整个空间。”然而，如果有必要，该系统的可扩展特性允许在更大或形状怪异的房间中添加更多传感器。
COSSY提供的精确的实时人数统计对于紧急情况（火灾，化学危害，活跃枪手等）也证明是无价的，以确保建筑物中的每个人都被计算在内。这项强大技术的众多应用有可能节省资金、空间和生命。
下一个步骤
澳门威尼斯人注册网站研究人员目前正在准备将COSSY送往密歇根州立大学，在那里它将进行最后的beta测试。“到春末，我们预计COSSY将成为一个实时运行的系统。你可以打开它，它会在一个房间里产生很多人，”康拉德说。“我们认为这是一个可行的解决方案，可以帮助业主为COVID-19后的工作场所做准备，并渴望将这项技术提供给公众。”