智能建筑融入智慧城市建設(shè)

文｜張公忠

在“2014年中國智慧城市與智能建筑發(fā)展高峰論壇”上，筆者從智能建筑的體系架構(gòu)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)理念、訪問模式、協(xié)同集成、云計(jì)算服務(wù)、運(yùn)維服務(wù)以及嵌入式控制八個(gè)方面，闡述智能建筑是智慧城市的重要元素。

智能建筑要融入智慧城市的建設(shè)，必須樹立自上而下的規(guī)劃和設(shè)計(jì)理念，確定體系架構(gòu)，建立指標(biāo)體系，建設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)，落實(shí)保障措施，引進(jìn)人才和有政府的支持。

我國智慧城市建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀

智慧城市建設(shè)，起源是城市信息化建設(shè)，中國的城市信息化發(fā)展歷程可分為初始、數(shù)字城市、智慧城市三個(gè)階段。

初始階段：起始于上世紀(jì)80年代初，局域網(wǎng)LAN開始出現(xiàn)，隨著局域網(wǎng)的發(fā)展，作為局域網(wǎng)終端的PC出現(xiàn)了，并促使了網(wǎng)上資源共享技術(shù)的發(fā)展。在此階段中，由于城域網(wǎng)MAN功能上的局限，因此城市信息化僅在于基層的辦公自動(dòng)化和管理信息系統(tǒng)等的應(yīng)用。

數(shù)字城市階段：90年代中期，隨著IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是具有瀏覽器和Web 服務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，形成了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一統(tǒng)信息化領(lǐng)域的局面。在本階段中，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體、3S、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)滲透到城市管理、生活、產(chǎn)業(yè)等各個(gè)方面。

智慧城市階段:發(fā)展于本世紀(jì)前十年的后期，物聯(lián)網(wǎng)從互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中脫穎而出。物聯(lián)網(wǎng)是基于傳感、控制技術(shù)的智能化和基于通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信息化兩者融合的產(chǎn)物。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用與云計(jì)算服務(wù)的急速發(fā)展，促使智能化、信息化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程三者的加速融合，開始進(jìn)入構(gòu)建“智慧城市”階段。智慧城市是數(shù)字城市發(fā)展的延續(xù)，強(qiáng)調(diào)了感知、智能控制、智能管理、智能服務(wù)和智能處理等。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心價(jià)值是：把這些感知和智能化應(yīng)用從孤島邁向群和遠(yuǎn)的環(huán)境；在群和遠(yuǎn)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)傳感/控制信息的采集、存儲(chǔ)、處理、交換和服務(wù)；實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感/控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。顯然，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的目標(biāo)之一就是構(gòu)建智慧城市。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用使得城市中與傳感/控制相關(guān)的行業(yè)獲得了飛躍的發(fā)展，智慧交通、智慧公共安全、智慧醫(yī)療、智慧物流、智慧農(nóng)畜牧業(yè)、智慧樓宇、智慧社區(qū)等應(yīng)運(yùn)而生。

智慧城市建設(shè)技術(shù)要素

智慧城市建設(shè)技術(shù)要素包括頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)、指標(biāo)體系、體系架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)系列和公共信息平臺(tái)。

1、頂層規(guī)劃與設(shè)計(jì)

根據(jù)城市總體發(fā)展的戰(zhàn)略、愿景和目標(biāo)，結(jié)合本城市的人、技、物、財(cái)情況，提出城市建設(shè)的近期和未來的需求，然后形成智慧城市建設(shè)的總體目標(biāo)和需求。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行智慧城市的頂層規(guī)劃和設(shè)計(jì)。智慧城市的頂層規(guī)劃和設(shè)計(jì)是利用系統(tǒng)論的方法對(duì)智慧城市各個(gè)方面、各個(gè)層次、各種要素進(jìn)行全面、統(tǒng)籌考慮，為智慧城市提供了一個(gè)總體框架藍(lán)圖?；诳蚣芩{(lán)圖, 進(jìn)一步做好智慧城市的總體設(shè)計(jì)、具體設(shè)計(jì)、具體實(shí)施以及運(yùn)行管理服務(wù)。如果忽略頂層設(shè)計(jì)步驟，勢必造成城市中行業(yè)、基層單元信息孤島林立；不僅達(dá)不到建設(shè)目標(biāo)，還浪費(fèi)了人、財(cái)、時(shí)間等資源；智慧城市建設(shè)也不可持續(xù)。

2、指標(biāo)體系

要做好智慧城市的總體設(shè)計(jì)，必須要有智慧城市的指標(biāo)體系，規(guī)劃和設(shè)計(jì)者依照智慧城市總體框架藍(lán)圖，并根據(jù)指標(biāo)體系來設(shè)計(jì)整個(gè)智慧城市的總體設(shè)計(jì)方案。

在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的“國家智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）試點(diǎn)指標(biāo)體系（試行）”文件中說明了一個(gè)內(nèi)容較全面指標(biāo)體系，包括了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，11個(gè)二級(jí)指標(biāo)，57個(gè)三級(jí)指標(biāo)以及指標(biāo)說明，對(duì)智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）建設(shè)試點(diǎn)申報(bào)單位提供了一個(gè)可參照的較為合理的建設(shè)范本。在第三級(jí)57個(gè)指標(biāo)條款中幾乎涵蓋了我國智慧城市建設(shè)目標(biāo)的全部內(nèi)容，并增加了建設(shè)保障體系條款。

指標(biāo)體系的實(shí)質(zhì)是一個(gè)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，重要性在于為智慧城市建設(shè)規(guī)劃和設(shè)計(jì)作為參照，并作為智慧城市建設(shè)試點(diǎn)的評(píng)估指標(biāo)。2014年1月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部通過了全國90個(gè)智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）項(xiàng)目申報(bào)，作為第一批試點(diǎn)，還會(huì)增加試點(diǎn)項(xiàng)目。

3、體系架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)指標(biāo)體系所規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，還必須要遵循共同的標(biāo)準(zhǔn)，即需要一套完整的標(biāo)準(zhǔn)體系支撐。首先要確定智慧城市體系架構(gòu)，架構(gòu)不僅體現(xiàn)了智慧城市功能總體關(guān)系，更重要是反映了各個(gè)功能所對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的總體關(guān)系。智慧城市體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧城市體系架構(gòu)

4、標(biāo)準(zhǔn)系列

對(duì)應(yīng)于智慧城市體系架構(gòu)的各個(gè)子層和模塊，引出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系列，標(biāo)準(zhǔn)系列包括了數(shù)以千計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，其中包括了國際、國家、行業(yè)以及地方標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過梳理、整理后，提出可操作的常用的主流標(biāo)準(zhǔn)系列，提供給智慧城市咨詢、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、評(píng)估人員使用。

5、公共信息平臺(tái)

智慧城市公共信息平臺(tái)是一個(gè)構(gòu)建智慧城市的核心系統(tǒng)軟件, 該平臺(tái)的功能基本上涵蓋了數(shù)據(jù)和服務(wù)支撐兩層。面對(duì)著國家智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）試點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)，對(duì)于未來國家不同地域、不同需求、不同規(guī)模的數(shù)以萬計(jì)的智慧城市（區(qū)、鎮(zhèn)）建設(shè)，研發(fā)一個(gè)類似智慧城市操作系統(tǒng)的先進(jìn)、通用、可擴(kuò)、可管理的公共信息平臺(tái)是絕為重要的。公共信息平臺(tái)應(yīng)用框架如圖2所示，公共信息平臺(tái)上連智慧城市需要的各類智慧應(yīng)用，下連智慧城市信息基礎(chǔ)設(shè)施（包括感知控制層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層）。當(dāng)然公共信息平臺(tái)也必須要考慮信息安全。

圖2 公共信息平臺(tái)應(yīng)用框架

為了避免城市間信息資源割裂，智慧城市孤島林立。必須具有全國統(tǒng)一的智慧城市指標(biāo)體系，一致的體系架構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)系列和公共信息平臺(tái)來支撐智慧城市建設(shè)。

智能建筑與智慧城市

1、智能建筑是智慧城市的重要元素

智能建筑是跨部委、多行業(yè)、多技術(shù)的集合系統(tǒng)，涉及城市各個(gè)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括20-30個(gè)子系統(tǒng)，由常規(guī)和專業(yè)應(yīng)用兩大系統(tǒng)組成，技術(shù)上包括傳感/控制、與傳感/控制無關(guān)兩類系統(tǒng)。智能建筑支撐綠色建筑，直接關(guān)系城市的低碳和環(huán)保。建筑智能化的范圍包括了智能樓宇和綜合體、智能家居和社區(qū)以及智能園區(qū)三個(gè)領(lǐng)域。

在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的智慧城市57項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)體系中，直接屬于智能建筑的有智慧社區(qū)、智能家居、綠色建筑、建筑節(jié)能等。間接的涉及諸多智慧行業(yè)，包括智慧交通、智慧安全、智慧能源、智慧環(huán)保、智慧物流、醫(yī)療衛(wèi)生、給排水、燃?xì)庀到y(tǒng)、供熱系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等?？梢哉J(rèn)為智慧城市半數(shù)以上的三級(jí)指標(biāo)與智能建筑有關(guān)。

總之，不論智能建筑本身，還是智慧城市指標(biāo)體系，對(duì)于智慧城市建設(shè)，智能建筑是具有較大影響面的重要元素。

2、智能建筑必須融入智慧城市建設(shè)

智能建筑行業(yè)要有統(tǒng)一的體系架構(gòu)。目前智能建筑行業(yè)無一致的體系架構(gòu)可循，各個(gè)智能建筑項(xiàng)目各行其事，造成城市中眾多的建筑物信息孤島。因此，智能建筑行業(yè)需要有統(tǒng)一的體系架構(gòu)，智能建筑體系架構(gòu)應(yīng)是智慧城市體系架構(gòu)的一個(gè)分支，與智慧城市體系架構(gòu)連接，并融入智慧城市的體系架構(gòu)中。

智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)如圖3所示。各層的內(nèi)容應(yīng)與智慧城市體系架構(gòu)相似，但功能上僅適應(yīng)智能建筑行業(yè)。

圖3 智能建筑物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用體系架構(gòu)

智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮智慧城市建設(shè)目標(biāo)。目前的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與智慧城市無關(guān)，城市中智能建筑孤島林立。因此必須更新目前的版本，在新版本中應(yīng)考慮國家新型城鎮(zhèn)化和智慧城市建設(shè)的大目標(biāo)。

智能建筑的設(shè)計(jì)理念應(yīng)自上向下。目前傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是自下而上的，按功能需求，設(shè)計(jì)若干個(gè)子系統(tǒng)，然后，再考慮是否要集成？往往造成項(xiàng)目完成后子系統(tǒng)孤島林立。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念下，智能建筑重要的頂層設(shè)計(jì)步驟已被忽略。在智慧城市建設(shè)的大目標(biāo)下，智能建筑的設(shè)計(jì)理必須自頂向下，首先要符合智慧城市建設(shè)和智能建筑行業(yè)發(fā)展的目標(biāo)，應(yīng)在統(tǒng)籌的智慧城市和智能建筑行業(yè)體系架構(gòu)下進(jìn)行智能建筑系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

智能建筑系統(tǒng)應(yīng)采用門戶技術(shù)和B/S訪問模式。目前智能建筑各個(gè)物聯(lián)子系統(tǒng)的應(yīng)用越來越趨向b/S訪問模式，基于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)、采用門戶技術(shù)和Web服務(wù)是大勢所向。不僅應(yīng)用軟件、而且系統(tǒng)維管軟件均要采用該技術(shù)和訪問模式。門戶技術(shù)和B/S訪問模式是目前所有電腦、智能終端均支持的功能，可以認(rèn)為，門戶技術(shù)和B/S訪問模式是智能建筑基層集成、乃至行業(yè)走向大集成的技術(shù)底線。

智能建筑系統(tǒng)集成應(yīng)走向協(xié)同的集成平臺(tái)建設(shè)。既然目前幾乎所有的應(yīng)用子系統(tǒng)都由IP以太網(wǎng)支撐，在構(gòu)建智能建筑時(shí)，要摒棄傳統(tǒng)的采用OPC、ODBC技術(shù)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)型的集成技術(shù)，而采用IP以太網(wǎng)支持的VLAN技術(shù)，并進(jìn)一步利用Web服務(wù)、中間件和SOA等技術(shù)構(gòu)建橫向協(xié)同的集成平臺(tái)系統(tǒng)。

要構(gòu)建智能建筑云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。要融入智慧城市建設(shè)，智能建筑必須走向大集成，在協(xié)同集成平臺(tái)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)展行業(yè)云計(jì)算服務(wù)技術(shù)及其自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。服務(wù)完善的云計(jì)算平臺(tái)提供了基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用軟件和功能平臺(tái)三類服務(wù)，構(gòu)成智能建筑云服務(wù)中心，支撐智能建筑行業(yè)的應(yīng)用。

要重視智能建筑第三方運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)的建設(shè)。智能建筑的運(yùn)維問題一直困擾著本行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的依靠乙方和甲方的運(yùn)維模式越來越不適應(yīng)智能建筑新時(shí)期可持續(xù)發(fā)展的要求。在互聯(lián)網(wǎng)門戶技術(shù)和B/S訪問模式、云服務(wù)等技術(shù)支持下，構(gòu)建智能建筑第三方運(yùn)維服務(wù)平臺(tái)是可行的，且刻不容緩。

自主研發(fā)嵌入式控制器和相關(guān)集成電路?；诮y(tǒng)一的體系架構(gòu)，采用門戶技術(shù)和B/S訪問模式，智能建筑行業(yè)各個(gè)物聯(lián)子系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)取得一致，一致的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)給與自主研發(fā)嵌入式控制器和相關(guān)集成電路提供了機(jī)遇。嵌入式控制器優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了智能建筑行業(yè)自主產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

智能建筑是智慧城市的重要元素，隨著國家智慧城市建設(shè)廣度和深度展開，智能建筑必須融入智慧城市建設(shè)，這是智能建筑可持續(xù)發(fā)展的大方向。