淺析智慧建筑的發(fā)展之路

鄭永超

內(nèi)容摘要? 在城市現(xiàn)代化發(fā)展的今天，人們對(duì)于生活服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)及服務(wù)質(zhì)量的要求越來越高，原來單一組網(wǎng)的智能建筑時(shí)代必將向綜合化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智慧建筑發(fā)展，智慧建筑的標(biāo)準(zhǔn)化、市場(chǎng)化成為一種趨勢(shì)。智慧建筑通過大數(shù)據(jù)檢索、智能AI、人臉識(shí)別、光電感測(cè)、語音識(shí)別等智能終端，通過大數(shù)據(jù)分析、功能計(jì)算、模糊控制等一系列技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境，通過對(duì)建筑物智能化功能的配備，實(shí)現(xiàn)高效、安全、節(jié)能、舒適、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞? 智慧建筑 樓宇 安防 家居

1 引言

第一次工業(yè)革命是機(jī)器代替手工勞動(dòng)的時(shí)代;第二次工業(yè)革命人類進(jìn)入了“電氣時(shí)代”;20世紀(jì)中葉，第三次科技革命以原子能、電子計(jì)算機(jī)、空間技術(shù)和生物工程的發(fā)明和應(yīng)用為主要標(biāo)志，是涉及信息技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、空間技術(shù)和海洋技術(shù)等諸多領(lǐng)域的一場(chǎng)信息控制技術(shù)革命。科技的進(jìn)步使人們對(duì)生活品質(zhì)的追求越來越高，從而智能建筑應(yīng)運(yùn)而生，隨著今天科技的進(jìn)一步發(fā)展，人們又提出的“智慧建筑”的口號(hào)[1]。

2 智能建筑到智慧建筑的發(fā)展

“人創(chuàng)造了建筑，人的需求定義了建筑的功能，人的活力決定了建筑的生命”，在20世紀(jì)末，智能建筑時(shí)代到來，5A智能建筑依托于“安防自動(dòng)化、消防自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、信息自動(dòng)化”五大專業(yè)，各專業(yè)自成體系，依靠科技的力量實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管控的自動(dòng)化和智能化。科技的進(jìn)一步發(fā)展、AI技術(shù)的普遍應(yīng)用、集中控制理念的深入、信息共享協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，使智慧建筑成為未來建筑的發(fā)展趨勢(shì)。

3 智慧建筑新模型

智慧建筑運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能AI、多功能平臺(tái)、自動(dòng)化控制技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)將所有分立系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合共享、互聯(lián)互通、集中運(yùn)算，以人為中心，實(shí)現(xiàn)建筑的智慧控制。智慧建筑改變了傳統(tǒng)智能建筑的系統(tǒng)架構(gòu)，將原來智能建筑中的5大獨(dú)立系統(tǒng)，整合為一個(gè)系統(tǒng)，重新建立了統(tǒng)一系統(tǒng)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸、分配、交換，數(shù)據(jù)的集中處理，各系統(tǒng)的交互響應(yīng)。智慧建筑系統(tǒng)架構(gòu)主要為4層：信息采集層、信息傳輸層、管理調(diào)度層、信息匹配與呈現(xiàn)層[2]。

3.1 信息采集層

信息采集層主要是功能系統(tǒng)獲取用戶需求、環(huán)境因素、外部信息，它主要包含用戶信息采集、外部信息采集、環(huán)境信息采集3種類型。

用戶系統(tǒng)采集依托于人工智能、聲紋識(shí)別、指紋識(shí)別、圖像傳感、智能定位、人工模擬等的智能終端，識(shí)別用戶信息、用戶需求。例如通過人臉識(shí)別技術(shù)，人們可以知道家中女主回到家。

外部信息采集是依托互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過智能檢索實(shí)現(xiàn)信息的收集，智能AI可以定制主人的喜好，也可以根據(jù)主人的歷史記錄分析主人的喜好，更優(yōu)化的配置分配資源。通過檢索技術(shù)，人們可以實(shí)時(shí)了解各地的新聞、了解人們目的地的天氣狀況，可以獲取最新的電影資訊。

環(huán)境信息采集依靠環(huán)境傳感器，實(shí)現(xiàn)定向環(huán)境識(shí)別，智能建筑發(fā)展時(shí)代，給人們帶來的邊界，可以通過傳感技術(shù)輕松的知道家中的溫濕度，可以監(jiān)控環(huán)境的火災(zāi)發(fā)生情況及時(shí)預(yù)警，可以實(shí)施得至家中水、電、氣、暖的使用情況。而智慧家居是在智能家居便捷的同時(shí)，把系統(tǒng)傳感技術(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化，統(tǒng)一配置、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享互聯(lián)。

3.2 信息傳輸層

信息傳輸依托于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的進(jìn)一步統(tǒng)一?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展、WiFi的普及、5G技術(shù)的推廣、局域、廣域網(wǎng)絡(luò)入住千家萬戶，以及智能網(wǎng)關(guān)設(shè)備、無線交換設(shè)備等的逐步問世，信息的共享與傳輸逐步跨越了溝壑，開始最大限度的實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)的共享。不同設(shè)備之間的共享，不同系統(tǒng)之間的共享，需要一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)來涵蓋所有用戶的設(shè)備[3]。

隨著光纖技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸量大大提高，而5G技術(shù)的發(fā)展，是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)更加便捷，高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，讓人們可以實(shí)施觀看在雅典的奧運(yùn)會(huì)，可以和家人分享在巴厘島的旅游度假相冊(cè)、可以實(shí)施監(jiān)控家中老人的生活起居狀況、可以讓電梯隨叫隨到、可以及時(shí)知道到訪賓客。

3.3 管理調(diào)度層

管理調(diào)度層是智慧建筑的核心層，作為智慧建筑的智慧大腦，他需要分析所有系統(tǒng)中傳回的數(shù)據(jù)信息，提取可靠信息，摒棄無用信息，對(duì)用戶的每一個(gè)具體需求做出最準(zhǔn)確的反饋。智慧控制依托智能控制理論，是以控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，擴(kuò)展了相關(guān)的理論和技術(shù)，其中應(yīng)用較多的有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)。

3.4 信息匹配與呈現(xiàn)

以最大限度地滿足用戶體驗(yàn)為前提，通過集控，創(chuàng)造宜人家居，科技的發(fā)展帶給人們更多的舒適和便捷。智慧家居就是讓這些科技“活”起來，通過智慧大腦的統(tǒng)一協(xié)調(diào)分配，終端呈現(xiàn)出的是各系統(tǒng)、各設(shè)備的統(tǒng)一協(xié)調(diào)工作。

4 智慧建筑發(fā)展制約

智慧建筑的發(fā)展相對(duì)緩慢，系統(tǒng)開發(fā)的廠家前期未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、后期兼容性等問題比較明顯。

（1）智慧建筑系統(tǒng)的分立融合問題，智能建筑的發(fā)展，智能家居，智能安防、智能消防等產(chǎn)品的升級(jí)換代，但還未跳脫出分立協(xié)議的局限，智能家居多采用zigbee、藍(lán)牙、WiFi等協(xié)議實(shí)現(xiàn)的家居系統(tǒng)集中控制，通過App，語音控制實(shí)現(xiàn)。而智能安防系統(tǒng)多為485、CAN，RF433/315、紅外等協(xié)議通過獨(dú)立主機(jī)，采用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)發(fā)展的分立導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備間的數(shù)據(jù)共享存在問題。

（2）智慧建筑的設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)不完善，系統(tǒng)的普及要求行業(yè)中要有現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，國內(nèi)關(guān)于智能化系統(tǒng)技術(shù)的規(guī)范很多，雖然在智能建筑提出后，國家提出諸多標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，但各系統(tǒng)間的融合等問題尚未解決，互聯(lián)互通仍存在一道需要道德屏障。這些規(guī)范普遍功能論述較多，做什么談得較多，但怎么做不夠具體。系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工人員缺少一本類似JGJ/T 16—2018《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》這樣的工具書。

（3）智慧建筑的推廣應(yīng)用勢(shì)必造成工程成本的增加，現(xiàn)今房地產(chǎn)市場(chǎng)的大起大落，各建設(shè)單位在投資方面細(xì)之又細(xì)，不會(huì)去承擔(dān)未知風(fēng)險(xiǎn)，探索新事物。

5 智慧建筑的未來之路

首先，來設(shè)想一下人們心中的智慧建筑：在北方城市的早晨，清晨的第一縷陽光并不能叫醒疲憊的你，但窗簾可以，它們緩緩地分開，晨光在房間緩緩的鋪展開來，一束柔和的陽光緩緩地掠過你的臉，你慢慢睜開了朦朧的雙眼，耳邊響起了著名相聲演員郭德綱的聲音：“窗前明月光，疑似地上霜，舉頭望明月，我叫你起床”。隨后悠揚(yáng)歡快的音樂響起，伴隨著音樂您伸伸懶腰，開始了新的一天。

所有的這一切都是源于智慧建筑。它通過大數(shù)據(jù)檢索、智能AI、人臉識(shí)別、光電感測(cè)、語音識(shí)別等智能終端，通過大數(shù)據(jù)分析、功能計(jì)算、模糊控制等一系列技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)。

智慧建筑是通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境，通過對(duì)建筑物智能化功能的配備，實(shí)現(xiàn)高效、安全、節(jié)能、舒適、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

智慧建筑整體解決方案是根據(jù)系統(tǒng)工程的原理，為適應(yīng)不同用戶的需求，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、生物識(shí)別技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合，通過對(duì)建筑內(nèi)設(shè)備、環(huán)境和使用者信息的采集、監(jiān)測(cè)、管理和控制，實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境的組合優(yōu)化，從而為使用者提供滿足建筑物設(shè)計(jì)功能需求和現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用需求，并且具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效、舒適、便利和靈活特點(diǎn)的現(xiàn)代化建筑或建筑群。

6 結(jié)語

影響智能建筑今后發(fā)展的因素較多，但值得特別關(guān)注的是，在接下來的發(fā)展之路上，智慧建筑必須融入智慧城市建設(shè)。智能建筑已經(jīng)深入的今天，雖然諸多問題延緩了智慧建筑的腳步，但隨著科技的不斷進(jìn)度，標(biāo)準(zhǔn)的不斷統(tǒng)一，智慧建筑勢(shì)必成為未來建筑的主要發(fā)展方向。

（作者系中鐵建置業(yè)有限公司 工程師）

【參考文獻(xiàn)】

[1]趙學(xué)鋒.現(xiàn)代智能化建筑的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011，33（3）：201-203.

[2]牛盛楠，楊現(xiàn)國.淺析綠色智能化建筑的可持續(xù)性[J].低壓電器，2009（4）：1-3+12.

[3]應(yīng)健，曾志富.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能化建筑領(lǐng)域的發(fā)展[J].智能建筑與城市信息，2012（2）：24-26.