談建筑智能化之路

李春喜

LI Chun-xi

（云南省機(jī)械研究設(shè)計(jì)院/云南省先進(jìn)制造技術(shù)研究中心/云南省機(jī)電一體化應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）

(Yunnan Provincial Mechanical Research and Design Institute/Yunnan Advanced Manufacturing Technology Research Center/Key Laboratory of Electromechanical Integration Application Technology in Yunnan Province)

1　引言

說(shuō)起智能，現(xiàn)在很潮。似乎所有的產(chǎn)品都可以貫以“智能”的稱(chēng)號(hào)，至于它智在哪里，是否真智？是否所有能執(zhí)行命令的機(jī)器都是“智能”呢？其實(shí)大多數(shù)所謂的“智能”我不認(rèn)為是真正意義上的智能。在我們身邊，其實(shí)自然界中有很多智能的現(xiàn)象，宇宙中的天體效應(yīng)、地球的重力感應(yīng)、磁石的磁鐵感應(yīng)等等，這些就是最原始也最具前景的自然界智能現(xiàn)象。從一定意義上來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為建筑智能化真的不一定要全部押注在信息化和物聯(lián)化等設(shè)備管理上。

2　傳統(tǒng)建筑的智能措施

中國(guó)建筑史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，傳統(tǒng)建筑中也有很多有價(jià)值的智能措施。古代建城造園，從單體選型到群落組合及門(mén)窗開(kāi)向、屋面選色等都直接影響著建筑的主動(dòng)節(jié)能?；氐奖举|(zhì)，建筑智能化的目的是為人類(lèi)提供更舒適更健康的人性化生活及生產(chǎn)空間。結(jié)合傳統(tǒng)四合院，從宏觀上來(lái)講，整個(gè)院落都依山傍水，其間種植花草樹(shù)木，不僅增加了空氣溫度、濕度，還增添了不少樂(lè)趣。而單體建設(shè)遵循坐北朝南的原則，這種做法爭(zhēng)取了更多的日照，而采用深色瓦屋面更能吸收更多的輻射熱，順應(yīng)主導(dǎo)風(fēng)向開(kāi)窗則更增加了室內(nèi)通風(fēng)，同時(shí)也避開(kāi)了冬季主導(dǎo)寒流。竣工后再在梁柱間施以紅藍(lán)相間的彩繪，不僅增加了文化氛圍，更給業(yè)主帶來(lái)了愉悅的心理感受。這些就是建筑用語(yǔ)言在闡述著以人為本、住戶(hù)至上的原生智能?，F(xiàn)今采用諸多科技手段：增加中央空調(diào)恒溫加濕、暖氣、背景音樂(lè)，不都是為了更加舒適，舒緩人心嗎？但古人利用面向赤道建房采暖，利用萬(wàn)有引力組織雨流，利用地?zé)豳Y源治療疾病，利用建筑美感凈化心靈，是不是無(wú)形中的智能呢？這些都是最原始也是最有研究?jī)r(jià)值和前景的智能化，是建筑智能化利用的初級(jí)階段。

3　現(xiàn)代建筑對(duì)智能的發(fā)展利用

在歐美，智能化建筑自本世紀(jì)以來(lái)得到了快速發(fā)展，已經(jīng)獨(dú)立成了一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)。而當(dāng)代都市化、城鎮(zhèn)化之路更將人和建筑都塞進(jìn)了擁擠的城市空間，從上級(jí)建設(shè)主管機(jī)關(guān)伊始，具體到各地建設(shè)公司包括從業(yè)負(fù)責(zé)人，一致認(rèn)定在當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)中，智能化系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用是大勢(shì)所趨的。目前最全面的建筑智能基本要求是：應(yīng)具有完整的控制、管理、維護(hù)和通信設(shè)施；以便安全管理、環(huán)境控制、監(jiān)視報(bào)警.總而言之，智能化建筑應(yīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備方面自動(dòng)化，通信方面高性能化，建筑本身柔性化。由于采用了服務(wù)化的管理，智能建筑已經(jīng)可提供優(yōu)越的生存條件和較高效的工作效率。空調(diào)恒溫和標(biāo)準(zhǔn)照度加上綠色清靜的人造環(huán)境讓人感到舒適。總結(jié)起來(lái)，和普通的傳統(tǒng)建筑相比，智能化建筑具備了以下特性。

①具備了良好的接收和反應(yīng)信息的能力，提高了人們的工效；

②提高了建筑本身的安全舒適和便捷性；節(jié)能效果良好。

③各類(lèi)設(shè)備的有效控制，提的環(huán)境舒適性的同時(shí)，節(jié)能效果也很明顯，可達(dá)15%至20%左右；一方面可以降低機(jī)電設(shè)備的成本，另一方面則因?yàn)橄到y(tǒng)使用了高度集成，所以，操作和管理也高度集中，盡而人工成本也能降到最低。

而令人遺憾，目前國(guó)內(nèi)95%的建筑都是高效能建筑，這些矗立在“水泥森林”中的大型建筑，每年都在消耗大量的能源?？梢?jiàn)，粗放式能源管理的方式已經(jīng)不能適應(yīng)低碳社會(huì)的發(fā)展要求了。

但建筑局限于配套設(shè)備方面，不足以實(shí)現(xiàn)真正的智能化。我認(rèn)為可以從本身以及配套設(shè)備四個(gè)方面深化。

①建筑自身結(jié)構(gòu)要符合智能化。譬如小開(kāi)間設(shè)計(jì)，可分可并。而樓板跨度設(shè)計(jì)也必須是開(kāi)放的大跨度建筑結(jié)構(gòu)，這樣就可允許業(yè)主迅速方便地改變其使用功能，或者根據(jù)需要臨時(shí)布置平面布局。比如開(kāi)間設(shè)計(jì)為活動(dòng)式的隔斷，甚至樓板也能活動(dòng)，大空間的可以分為小工位的隔間，每個(gè)工位處的樓板由簡(jiǎn)單的小塊板拼成，這樣，開(kāi)間和隔墻的布置就可以隨著需要靈活變更。

②綜合布線也應(yīng)作變跳考慮，就可快速改變插座功能。通信與電力的供應(yīng)設(shè)計(jì)也應(yīng)該有很大的靈活性，這樣，通過(guò)結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)，就可以在室內(nèi)分布多種標(biāo)準(zhǔn)的弱電與強(qiáng)電插座，緊急時(shí)只須改變接線，就能改變插座的功能。遠(yuǎn)程控制電話接口也能變?yōu)橥ㄐ沤涌凇?/p>

③當(dāng)下很多中央空調(diào)并不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，以至于通風(fēng)成為傳播疾病的媒介之一。國(guó)外把這類(lèi)引起精神萎靡不振，甚至頻繁生病的大樓稱(chēng)之為“sick Building Syndrome”大廈。但是智能化最重要的是要確保使用者的安全和健康，因此防火與保安系統(tǒng)等的智能化便首當(dāng)其沖，面對(duì)火災(zāi)和非法入侵等時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)，采取有效措施及時(shí)制止蔓延。未來(lái)在空調(diào)系統(tǒng)中裝設(shè)能監(jiān)測(cè)出空氣有害污染物含量的設(shè)備，啟動(dòng)自動(dòng)消毒，使之成為“安全健康大廈”。同時(shí)，智能對(duì)于溫度濕度以及照度均應(yīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制噪聲，從而使人心情舒暢，提高品質(zhì)。

④通過(guò)利用遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，使辦公自動(dòng)化系統(tǒng)從信息孤立的建筑物變成為廣域網(wǎng)的一個(gè)接點(diǎn)。遠(yuǎn)近通訊配合，使用戶(hù)通過(guò)身邊的電話機(jī)，就可以控制給定值的變更以及測(cè)試值的確認(rèn)；運(yùn)行狀態(tài)的通知等。從而使接在辦公自動(dòng)化的區(qū)域網(wǎng)路上的個(gè)人電腦、工作站獲得建筑物管理信息，使預(yù)約管理系統(tǒng)與空調(diào)運(yùn)行結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。甚至還可使建筑物的管理系統(tǒng)收集到與辦公自動(dòng)化相匹配的財(cái)務(wù)管理。

4　未來(lái)建筑的智能方向

智能化建筑正在隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸發(fā)展和充實(shí)。電腦的數(shù)字通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)的進(jìn)步，正在推動(dòng)著建筑在智能化方面的飛速發(fā)展。或許可以推測(cè)，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，智能化主要依托幾方面來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)。

①預(yù)測(cè)災(zāi)害及高效利用建筑面積。建筑基礎(chǔ)底面可裝設(shè)特定儀器設(shè)備，感知未來(lái)幾天或者幾百里外的地震信息，主要是和天氣預(yù)測(cè)及地震預(yù)測(cè)信息發(fā)部部門(mén)端口相對(duì)接，在基礎(chǔ)上裝設(shè)可移動(dòng)支座，在災(zāi)害來(lái)臨時(shí)允許有適當(dāng)位移而保證建筑不至于倒塌。這類(lèi)技術(shù)在日本已有初步研究。室內(nèi)設(shè)計(jì)為可移動(dòng)式墻體，通過(guò)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)空間的大小以適應(yīng)因面積過(guò)小而影響使用的空間，墻面設(shè)計(jì)為嵌入式家電及吊頂?shù)目勺儞Q使用等。

②主動(dòng)能源節(jié)約。弱電感應(yīng)、節(jié)水、節(jié)電等傳統(tǒng)手段應(yīng)越來(lái)越成熟，建筑從現(xiàn)在的被動(dòng)式節(jié)能逐漸走向主動(dòng)式節(jié)能。比如在水龍頭內(nèi)安裝高靈敏度的傳感器，在電價(jià)分時(shí)收費(fèi)的地區(qū)安裝特斯拉電池組一類(lèi)的自動(dòng)低價(jià)時(shí)段蓄能設(shè)施，高度整合高效能的溫控，資源管理系統(tǒng)；建筑材料根據(jù)季節(jié)變換時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)導(dǎo)熱及色差及太陽(yáng)能和風(fēng)能的轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用到民用建筑中等等。

③建筑的自我學(xué)習(xí)。建筑內(nèi)的設(shè)備應(yīng)有記憶功能，記錄住戶(hù)的生活習(xí)慣數(shù)據(jù)。通過(guò)記憶，調(diào)整資源分配或信道開(kāi)關(guān)，以減少等待時(shí)間，提升居住體驗(yàn)等。建筑還可通過(guò)人物活動(dòng)習(xí)慣順序先后及生理特征識(shí)別，發(fā)現(xiàn)是盜竊等事故時(shí)，快速通過(guò)互聯(lián)信息告知主人或物管公司等。

④主動(dòng)減低噪音及建筑美感帶來(lái)的心情愉悅。城市噪音一直是市民最煩惱的問(wèn)題，是使人患上神經(jīng)來(lái)疾病的源頭之一。是否能象蝙蝠的超聲波那樣，把噪音通過(guò)吸收及反射，從而創(chuàng)造一個(gè)寧?kù)o祥和的居住空間值得探討。建筑美雖然看起來(lái)和智能化毫不相干，但人類(lèi)是情感動(dòng)物，外在視覺(jué)的感觸是影響內(nèi)在情緒的主要原因，有的場(chǎng)面會(huì)給人帶來(lái)震撼，有的場(chǎng)面會(huì)給人帶來(lái)哀傷，有的色彩給人興奮，也有的色彩給人和諧。

5　結(jié)語(yǔ)

人類(lèi)文明和科技的與時(shí)俱進(jìn)，建筑智能化在未來(lái)會(huì)大有可觀而且是必然趨勢(shì)。在自然極端環(huán)境越來(lái)越頻發(fā)的未來(lái)，洪水、火災(zāi)難不在威脅到人類(lèi)，地震、風(fēng)雪不在摧殘我們的家園。取而代之的是，更靈敏的傳感器、更大范圍的動(dòng)作端，更高效的資源調(diào)控機(jī)制，更多的順應(yīng)自然、適應(yīng)自然。相信建筑會(huì)真正的走向智能化，人與建筑在不遠(yuǎn)的未來(lái)將與人類(lèi)和諧共生。