物聯(lián)網(wǎng)提速智能建筑變革

阮曉東

智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，將促使智能建筑融入智慧城市之中，推進(jìn)智慧城市的發(fā)展

要實現(xiàn)真正的智能建筑，必須要借助物聯(lián)網(wǎng)及云計算這兩項關(guān)鍵技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng)。由于智能照明、安防、樓控都離不開傳感器的支持，所以相對于其它的行業(yè)，智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)系更加密切。且從行業(yè)發(fā)展的角度來看，智能建筑系統(tǒng)未來需要對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并且要足夠智能。

物聯(lián)網(wǎng)不僅可以帶給智能建筑更大的發(fā)展空間，還可以通過數(shù)據(jù)互聯(lián)來提升生活效率。所以從本質(zhì)上說，智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，將促使智能建筑融入智慧城市之中，推進(jìn)智慧城市的發(fā)展。

智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的必然性

智能建筑（Intelligent Building）是指運(yùn)用自動化、通信、信息技術(shù)等智能化手段提供安全、高效、便捷和節(jié)能等功能的建筑。上世紀(jì)80年代后期，發(fā)達(dá)國家借助計算機(jī)、通訊及控制技術(shù)的發(fā)展，并通過它們的系統(tǒng)集成讓智能建筑獲得了快速發(fā)展的機(jī)會。我國則在上世紀(jì)90年代后期開始在上海、北京、武漢、西安等大城市建設(shè)智能建筑。

無論是發(fā)達(dá)國家還是我國，早期的智能建筑物均以辦公樓（包括自用的辦公樓及出租的辦公樓）和旅館、酒店等為主；之后，一些機(jī)場航站樓、大型火車站、博物館、展覽館、體育館、以及專業(yè)性很強(qiáng)的如郵電樞紐，電力調(diào)度中心、天然氣調(diào)配中心、銀行，等等。在功能上有特殊要求的建筑物也紛紛打上了“智能”的標(biāo)簽。不過，彼時的智能建筑行業(yè)所暴露的“非智能”缺點也非常多。比如行業(yè)缺乏整體規(guī)劃、盲目追求大而全、炒作概念、達(dá)不到預(yù)期效果等諸多問題。其中，最突出的相關(guān)配套服務(wù)的缺失問題以及多個系統(tǒng)之間的整合問題一直制約著行業(yè)的發(fā)展。

每一種新生事物從誕生到成熟，幾乎都要經(jīng)歷一些復(fù)雜的波折，智能建筑也不例外。

對于相關(guān)配套服務(wù)的缺失問題，其原因可以歸結(jié)為產(chǎn)品制作、工程運(yùn)用、運(yùn)行維護(hù)三個環(huán)節(jié)銜接不暢，其中“建管脫節(jié)”是造成智能建筑相關(guān)配套服務(wù)缺失的重要原因。由于智能建筑長期以來相關(guān)法律不健全，沒有一個清晰的法律法規(guī)體系，所以很多智能建筑從開始規(guī)劃到建設(shè)到驗收一直到最后運(yùn)維都無法可依。而傳統(tǒng)的物業(yè)管理方式根本無法適應(yīng)智能建筑所要求的“現(xiàn)代化管理和信息管理”模式，所以其配套服務(wù)缺失問題就成為行業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)性問題。

那么，對于系統(tǒng)之間的整合問題，則更為棘手。

一座智能建筑需要多少行業(yè)來進(jìn)行協(xié)調(diào)呢？答案是超過十個。比如電力、給排水、煤氣、消防、安保、廣播電視、網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)、自動控制、公共衛(wèi)生、郵電、公共照明等。正因為智能建筑橫跨這么多行業(yè)，所以多個系統(tǒng)之間的整合和設(shè)備之間“對話” 通暢極為重要，如果其中任何一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題，都可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)運(yùn)行失敗。不過，在物聯(lián)網(wǎng)沒有出現(xiàn)之前，各個設(shè)備之間的“握手”還是一個巨大的難題。有時候，各個部門之間會進(jìn)行協(xié)調(diào)，但在若干跨行業(yè)的管理問題上卻缺少一種必備的技術(shù)能力和系統(tǒng)思維，導(dǎo)致很多智能建筑如同大多數(shù)時間是在“偏執(zhí)”地工作。

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，則為上述問題的解決展現(xiàn)了某種“前世的必然姻緣”。這種智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合的必然性，也因新時期“智慧城市”作為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的最熱點獲得了持續(xù)的認(rèn)可。

比如，智能建筑與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，不僅順應(yīng)了智能建筑的智能物件和子系統(tǒng)的大集成和管、控、營一體化的需求，讓智能建筑朝著實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)邁進(jìn)；還擴(kuò)展了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的橫向拓展。面對“智慧城市”三大內(nèi)涵，即有效的感知、便利協(xié)同和智能處理，物聯(lián)網(wǎng)為智能建筑在城市發(fā)展中產(chǎn)生的一些問題提供了有效的解決辦法。其中在智能運(yùn)算方面，物聯(lián)網(wǎng)透過Web Access等軟件加值平臺，進(jìn)行多樣化I/O與IT接口及橋接集成服務(wù)；在可靠傳遞方面，物聯(lián)網(wǎng)透過通訊門戶提高效能，有效管理各種物件的開關(guān)裝置，讓資料無隙集成；在全面感知方面，則是透過精確可靠的感知網(wǎng)絡(luò)，以開放的通訊協(xié)議為基礎(chǔ)，將微芯化的傳感器，嵌入到各樣家居和電器設(shè)備。

這就是“物與聯(lián)”的優(yōu)勢，不僅建筑物的使用質(zhì)量獲得提升，建筑物使用機(jī)能得到保證，而且建筑物使用壽命得到延長，建筑物的維護(hù)管理費(fèi)用也得到降低。更好的人性化生活空間與環(huán)境就因此建立起來了。

帶給智能建筑更大的發(fā)展空間

有不少業(yè)內(nèi)專家都提出，2014年將是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展元年，無論在媒體關(guān)注度、資金投入、產(chǎn)品應(yīng)用方面，物聯(lián)網(wǎng)將在今年得以大展拳腳。在物聯(lián)網(wǎng)的帶動下，現(xiàn)代智能建筑綜合管理系統(tǒng)已成為一個高度集成、和諧互動、具有統(tǒng)一操作接口和界面的“高智商”信息系統(tǒng)。也正是因為這樣的特點，物聯(lián)網(wǎng)帶給智能建筑發(fā)展的想象空間是巨大的。除了在住宅建筑方面物聯(lián)網(wǎng)可為用戶提供舒適、方便和安全的建筑環(huán)境，公共建筑、商業(yè)建筑、交通建筑和工業(yè)建筑等均可以通過物聯(lián)網(wǎng)獲得更強(qiáng)大的“智慧生命力”。

其中在智能住宅層面，物聯(lián)網(wǎng)帶給建筑的是消防自動報警與控制、安防、電梯、供配電、供水、智能卡門禁、能耗監(jiān)測等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)實現(xiàn)了基于IT的物業(yè)管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)等與控制系統(tǒng)的融合，并可進(jìn)一步形成智能建筑綜合管理系統(tǒng)。目前，我國大部分新建小區(qū)均在小區(qū)內(nèi)、電梯以及地下室或者樓道里安裝了安防監(jiān)控系統(tǒng)。

在智能公共建筑方面，我國有關(guān)部門已初步確定全國近40座城市作為“十二五”期間公共建筑節(jié)能改造重點城市，要求每個城市未來兩年內(nèi)完成改造建筑面積不少于400萬平方米。在政策的帶動下，我國把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到建筑能效管理領(lǐng)域，對建筑能耗進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和分析，以實現(xiàn)建筑的精細(xì)化管理與控制已成為一個大的趨勢。特別是通過公共建筑節(jié)能改造和在新建建筑中新能源的應(yīng)用，結(jié)合綠色建筑技術(shù)和太陽能光伏發(fā)電、低溫?zé)崴l(fā)電、微電網(wǎng)、能耗管理監(jiān)測系統(tǒng)等的節(jié)能策略已經(jīng)帶給用戶很多新的價值體驗。

在智能商業(yè)建筑方面，運(yùn)用現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及軟件開發(fā)技術(shù)，設(shè)計的為寫字樓在內(nèi)的現(xiàn)代商業(yè)建筑提供信息資源共享及樓宇管理運(yùn)營的基本平臺，已經(jīng)進(jìn)入到商業(yè)建筑物的空調(diào)、供熱、給排水、變配電、照明、電梯、消防、廣播音響、閉路電視、通信、防盜、巡更等眾多領(lǐng)域。

在智能交通建筑方面，我國正以高速公路光纖網(wǎng)為主體，以電信公網(wǎng)為補(bǔ)充，把各種感應(yīng)器嵌入和裝備到鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑等各種交通建筑中。全面覆蓋省、市、縣三級交通管理部門，用于支撐行業(yè)各類語音、視頻、圖像、信息、數(shù)據(jù)的實時傳輸和共享交換的智能交通建筑也正在快速推進(jìn)中。比如北京已經(jīng)開始實施的首批6項智能交通示范工程，包括長安街公交站臺電子站牌系統(tǒng)、交通信息（公共交通、自駕車、慢行交通）服務(wù)系統(tǒng)、公共交通客流數(shù)據(jù)采集與服務(wù)系統(tǒng)、出租車調(diào)度服務(wù)系統(tǒng)、公共自行車租賃服務(wù)系統(tǒng)、營運(yùn)性車輛物聯(lián)檢測與管理信息系統(tǒng)等。

進(jìn)入2014年，中國依然處于快速的城市化進(jìn)程中，城市與城市化人口規(guī)模在不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑的結(jié)合，對中國的經(jīng)濟(jì)、社會、人文、政府治理等發(fā)展提升意義重大，對拉動國家的整體發(fā)展水平作用亦極為重要。

市場培育期依然漫長

伴隨著新一代物聯(lián)網(wǎng)、云計算等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在中國建設(shè)一個智能化、信息化的智能建筑體系已經(jīng)不再遙遠(yuǎn)。相關(guān)報告指出，全球智能建筑市場規(guī)模預(yù)計將由2014年的6545.7億美元增至2019年的12665.8億美元，2014年至2019年間年復(fù)合增長率達(dá)14.1%。在中國，2012-2015年如果該新增建筑全部具有智能建筑需求，則市場需求將達(dá)到1.87萬億元。目前在新建建筑智能化占比中，美國為70%，日本為60%，假定中國未來25%的建筑具備智能化，則市場需求為4682.07億元。

不難看出，未來五年，智能建筑建設(shè)將高速發(fā)展，然而，智能建筑建設(shè)路漫漫兮，智能建筑市場發(fā)展目前依然面臨著諸多問題。

在宏觀層面，根據(jù)國家信息化專家咨詢委員會調(diào)查比較，智能建筑主要存在三方面的問題。一是建設(shè)目的不明確。一些城市在建設(shè)過程中很少關(guān)注當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展的實際需要、城市特點和當(dāng)前需要重點解決的關(guān)鍵問題；一些城市盲目模仿其他城市的建設(shè)模式；一些城市的建設(shè)方案偏信了廠商提供的解決方案，使相應(yīng)工作具有了片面性。二是建設(shè)思路不清晰。很多城市都把建設(shè)智能建筑定位為建設(shè)項目，只簡單地把政府部門準(zhǔn)備建設(shè)的信息化項目打包，既沒有明確的任務(wù)和實施路線圖，又沒有跨部門共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的信息機(jī)制、政策機(jī)制，只重投資，不求效果。第三個問題則是建設(shè)模式不可持續(xù)。中國智能建筑的發(fā)展主要是政府推動型，各地對智慧城市建設(shè)的長期性、復(fù)雜性的認(rèn)識明顯不足，很多城市的智能建筑建設(shè)缺乏運(yùn)營和管理的長效機(jī)制，以及相應(yīng)的配套體制和法制環(huán)境，使得市場配置資源的基礎(chǔ)性作用難以發(fā)揮。

而在微觀層面，無論是開發(fā)商、運(yùn)營商還是客戶，均面臨著巨大的壓力。問題之一的資金鏈問題成為擺在開發(fā)商面前的第一道坎。不同于銷售住宅可以幫助開發(fā)商快速回籠資金，智能建筑的“兌現(xiàn)”時間相對緩慢。二是運(yùn)營經(jīng)驗問題，雖然智慧城市是城鎮(zhèn)化發(fā)展的大勢所趨，但智能建筑卻在發(fā)展的過程中遭遇了諸多政策障礙。比如在真實的運(yùn)營環(huán)境中，由于采用智能建筑通信協(xié)議（如BACnet和LonTalk）的連接設(shè)備是公開的和透明的，因此增加了系統(tǒng)受到攻擊的機(jī)會。一個系統(tǒng)中的安全漏洞可能產(chǎn)生多米諾效應(yīng)，危及整個建筑網(wǎng)絡(luò)。

智慧與綠色將相伴相生

據(jù)住建部測算，2020年后，我國建筑能耗將占社會總能耗的30%-40%，超過工業(yè)，成為全社會第一能耗大戶。如果能實現(xiàn)建筑節(jié)能的一體化監(jiān)測管理，就實現(xiàn)了一個城市30%-40%的社會總耗能的綜合治理。中國綠色建筑協(xié)會給出的數(shù)據(jù)也表明，建筑能耗及其相應(yīng)的碳足跡占全球總量令人吃驚地高達(dá)40%，大大超過運(yùn)輸業(yè)的總和。

正因為如此，通過物聯(lián)網(wǎng)與智能建筑的結(jié)合以有效地管理、監(jiān)測、衡量能源系統(tǒng)，同時增加可再生能源技術(shù)供應(yīng)，如太陽能、風(fēng)能和燃料電池以及能源自動化需求的響應(yīng)項目，以減少建筑運(yùn)營開支，正在成為智能建筑可持續(xù)發(fā)展的持久路線。

這種效果的達(dá)成，物聯(lián)網(wǎng)在其中扮演了重要的角色。比如物聯(lián)網(wǎng)通過各種溫度、濕度等傳感器，使智能建筑具有人員管理、能耗數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)環(huán)境舒適度自動控制、數(shù)據(jù)顯示、統(tǒng)計、分析、安保預(yù)警及能耗設(shè)備控制等功能，進(jìn)而使得建筑管理者能夠了解大樓的實時能耗情況，及時作出處理，達(dá)到降低能耗的目標(biāo)。

此外，物聯(lián)網(wǎng)通過各種智能傳感器、智能采集設(shè)備等技術(shù)手段形成的智能電網(wǎng)，不僅可以實現(xiàn)對電網(wǎng)屬性、環(huán)境狀態(tài)、行為態(tài)勢等靜態(tài)或動態(tài)的信息進(jìn)行大規(guī)模、分布式的信息獲取，進(jìn)而應(yīng)用在電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)安全生產(chǎn)管理、運(yùn)行維護(hù)、信息采集、安全監(jiān)控、計量及用戶交互等各個方面，還可以促進(jìn)智能電網(wǎng)與智能建筑的融合。這種系統(tǒng)之間的融合，將全面提升智能建筑的能源管理水平，比如停電現(xiàn)象將大幅度下降，風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電將更容易接入城市電網(wǎng)，電力公司還可以實時監(jiān)測和預(yù)警診斷各種不利天氣的影響，提前做好相應(yīng)的故障預(yù)判、設(shè)備檢修等工作，提高設(shè)備檢修、自動診斷和安全運(yùn)行水平。

目前，歐美各國正在逐步實現(xiàn)智能電網(wǎng)與智能建筑的融合。歐洲開始建設(shè)的智能電網(wǎng)，核心是可再生能源技術(shù)并實現(xiàn)并網(wǎng)，同時大力推廣智能電表的使用。美國則是在開始將智能電網(wǎng)的建設(shè)上升到國家戰(zhàn)略，將舊有電力設(shè)備全部進(jìn)行改造升級，并增加新的技術(shù)應(yīng)用。

可以說，智能電網(wǎng)和智能建筑的交互應(yīng)用，將為建筑帶來集成設(shè)計、靈活便捷控制、舒適的室內(nèi)環(huán)境、高效工作氛圍、節(jié)能、自動氣候調(diào)節(jié)等綠色體驗。智能建筑及智能建筑群落，通過物聯(lián)網(wǎng)、云計算搭建的“智能能源云管控平臺”，對一棟建筑以致一個小區(qū)的建筑群進(jìn)行建筑能耗的優(yōu)化和打點，能更好地實現(xiàn)節(jié)能減排，無需對建筑做結(jié)構(gòu)上的節(jié)能改造。

未來，一座城市所有的建筑群也許可以統(tǒng)一進(jìn)行能源管理和控制，智慧與綠色，將成為物聯(lián)網(wǎng)與建筑結(jié)合發(fā)展的重要特征。