智能建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用

梁喜玲 合肥工大建設(shè)監(jiān)理有限責(zé)任公司

1 前言

在智能建筑項(xiàng)目中，暖通空調(diào)系統(tǒng)需要承載較多環(huán)境監(jiān)測(cè)功能，還要在中央控制系統(tǒng)的支持下，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各個(gè)功能區(qū)域之間的環(huán)境指標(biāo)。有效運(yùn)用暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方法，能夠?qū)崿F(xiàn)更加智能化和生態(tài)化的建筑工程項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)。但是在合理運(yùn)用各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)方案的過(guò)程中，需根據(jù)智能建筑中的相關(guān)功能系統(tǒng)應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

2 智能建筑技術(shù)

智能施工技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，其基礎(chǔ)是既有建筑施工、信息通信技術(shù)、基于建筑實(shí)物結(jié)構(gòu)的智能施工平臺(tái)，以及通過(guò)不斷優(yōu)化調(diào)整措施完善施工方法。與此同時(shí)，智能建筑技術(shù)有機(jī)地將行之有效的技術(shù)融入不同學(xué)科，確保建筑整個(gè)施工過(guò)程的安全性、可行性和合理運(yùn)行，同時(shí)為人們提供更好、更實(shí)用和更多樣化的服務(wù)智能施工技術(shù)。第一，有利于建筑設(shè)計(jì)的智能建模和仿真驗(yàn)證，為以后施工的順利進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二，智能施工技術(shù)可以利用智能系統(tǒng)處理施工機(jī)器人，而不是為人類(lèi)執(zhí)行更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，從而減少施工誤差和工作人員操作風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)確保建筑質(zhì)量。第三，智能建筑技術(shù)強(qiáng)調(diào)建筑工程管理中的智能協(xié)調(diào)，便于通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)共享數(shù)據(jù)。第四，智能建筑技術(shù)能夠在工程運(yùn)行階段，從海量數(shù)據(jù)中準(zhǔn)確收集和分析有價(jià)值的信息，從而為現(xiàn)代建筑工程提供有效和準(zhǔn)確的支持。

3 我國(guó)智能建筑行業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)

第一，在時(shí)間周期上，我國(guó)智能建筑的發(fā)展共經(jīng)歷了初創(chuàng)期、規(guī)范期、發(fā)展期三個(gè)階段，目前正處于高速發(fā)展期。2018年，我國(guó)智能建筑行業(yè)總產(chǎn)值達(dá)49.07億美元，到2025年我國(guó)智能建筑行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)118.83億美元，并且在這一時(shí)期形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)業(yè)鏈，對(duì)城市建設(shè)及其他相關(guān)行業(yè)產(chǎn)生了輻射和影響。

第二，在地域上呈現(xiàn)多點(diǎn)面普及化發(fā)展。隨著2020年1月1日實(shí)施的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》將智能建筑技術(shù)納入“鼓勵(lì)類(lèi)”產(chǎn)業(yè)這一政策的落地，我國(guó)智能建筑由一線城市逐漸向二、三線城市擴(kuò)展，未來(lái)將普及至農(nóng)村、城鎮(zhèn)等更廣泛的地域。

第三，在技術(shù)上，我國(guó)智能建筑行業(yè)的管理正由傳統(tǒng)的管理模式逐漸向智能化、信息化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的管理模式轉(zhuǎn)變。通過(guò)時(shí)間、地域、技術(shù)三個(gè)維度的特點(diǎn)可見(jiàn)，目前我國(guó)智能建筑覆蓋領(lǐng)域逐漸增加，行業(yè)發(fā)展迅猛，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)智能建筑的需求巨大。建筑行業(yè)應(yīng)用智能建造技術(shù)勢(shì)在必行，將促進(jìn)國(guó)內(nèi)建設(shè)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，智能建筑技術(shù)將在建筑設(shè)計(jì)到管理各方面起到舉足輕重的作用。

4 智能技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用特點(diǎn)

4.1 安全性

根據(jù)有關(guān)資料顯示，部分住宅電氣系統(tǒng)常常會(huì)出現(xiàn)一系列不良安全事故，尤其是針對(duì)那些歷史久遠(yuǎn)的建筑物，電氣系統(tǒng)所誘發(fā)的安全事件較多。其主要原因就在于老式建筑中電氣系統(tǒng)的工作效率不高，安全性較低，極易出現(xiàn)安全事故。所以，采取智能技術(shù)手段，可以大幅度地減少安全事故出現(xiàn)可能性。究其原因，考慮到智能技術(shù)敏感度較高，只要操作不合理，智能技術(shù)就會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)察覺(jué)并把控它，防止出現(xiàn)不良安全故障，具備極高的可靠性和科學(xué)性，進(jìn)而為人們的生命健康提供保障。

4.2 靈活性

針對(duì)電氣控制器，固有的控制器操作較為繁瑣，這常常取決于操作人員的主觀意愿。在實(shí)際操作期間極易出現(xiàn)人為偏差，采用智能技術(shù)手段能夠有效彌補(bǔ)問(wèn)題。采取智能技術(shù)手段，不但能夠大幅度提升建筑電氣施工中的精準(zhǔn)程度，同時(shí)還能夠縮減技術(shù)工作者的工作量，提升工作效率，逐步提升電氣工程施工的靈活程度。這一任務(wù)能夠通過(guò)智能技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，且不要求有關(guān)技術(shù)工作者的指導(dǎo)。

4.3 一致性

一致性的應(yīng)用特性通常被應(yīng)用于處置各種不同的數(shù)據(jù)信息。通過(guò)采取智能技術(shù)，把不熟悉的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入至該數(shù)據(jù)中，同時(shí)在輸入結(jié)束后開(kāi)始評(píng)估，確保其符合建筑電氣工程的自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)要求。針對(duì)各個(gè)控制對(duì)象，其所發(fā)揮的作用也會(huì)出現(xiàn)變化。值得注意的是，只要相關(guān)的操作人員意識(shí)到，倘若替換控制器單元，就很難達(dá)成預(yù)期成效。在設(shè)計(jì)過(guò)程中相關(guān)人員務(wù)必要秉持審慎的準(zhǔn)則，同時(shí)還要不斷改善工作細(xì)節(jié)，以此減少偏差。

5 智能建筑技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程中的應(yīng)用策略5.1 BIM技術(shù)

通過(guò)將BIM技術(shù)應(yīng)用于智能建筑工程施工，可以提高施工管理（尤其是可視化操作）的效率。BIM可視化主要涉及控制智能設(shè)計(jì)的整個(gè)設(shè)計(jì)、構(gòu)建和構(gòu)建過(guò)程。對(duì)于建筑公司而言，這種技術(shù)的應(yīng)用還可以有效精細(xì)管理整個(gè)施工過(guò)程，特別是對(duì)于涉及更復(fù)雜范圍的智能施工項(xiàng)目而言。BIM視覺(jué)化功能可模擬圖面的執(zhí)行情況，并以3D方式顯示圖面，協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步修改智慧建筑工程相關(guān)設(shè)定。

由于受智能建筑工程項(xiàng)目影響的子系統(tǒng)很多，需要在實(shí)際運(yùn)行中為相關(guān)信息模塊、監(jiān)控?cái)z像機(jī)和受子系統(tǒng)影響的其他設(shè)備，建立完整的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的統(tǒng)一管理，還包括調(diào)整設(shè)備操作參數(shù)的功能，以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員還必須根據(jù)建筑需要實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，通過(guò)BIM視覺(jué)操作將業(yè)務(wù)工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)，便于相關(guān)人員稍后優(yōu)化智能工程的修改。

5.2 實(shí)現(xiàn)綠色智能化

太陽(yáng)能作為一種新能源和可再生資源，取之不盡、用之不竭，也不會(huì)引發(fā)環(huán)境污染問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提升，人們也不斷拓展對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的研究，為創(chuàng)建綠色智能建筑，可將太陽(yáng)能充分應(yīng)用到多個(gè)建筑領(lǐng)域中，如光熱、光伏、空調(diào)、冷暖及通風(fēng)系統(tǒng)。太陽(yáng)能電能的轉(zhuǎn)換原理，主要是將收集到的太陽(yáng)的光和熱，傳輸?shù)焦夥D(zhuǎn)換裝置上，再利用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，借用半導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行能源提??；太陽(yáng)能熱能的轉(zhuǎn)換，通過(guò)將熱水輸送到發(fā)熱系統(tǒng)末端，實(shí)現(xiàn)制暖效果?？照{(diào)系統(tǒng)也可以充分利用太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)制冷功能和制暖功能的相互轉(zhuǎn)換。

太陽(yáng)能對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的創(chuàng)建，主要是在保持空氣流通的情況下，對(duì)空氣加熱，室內(nèi)室外產(chǎn)生壓力，溫差小壓力小，通風(fēng)效果低下，反之溫差大壓力大，通風(fēng)效果越好。總之，通過(guò)利用太陽(yáng)能，形成多種技術(shù)手段，如太陽(yáng)能導(dǎo)光技術(shù)等，這種技術(shù)手段利用自然光照射到室內(nèi)的原理，彌補(bǔ)光源技術(shù)的不足之處，達(dá)到智能、綠色和節(jié)能效果。

5.3 應(yīng)用蓄能系統(tǒng)

在智能建筑工程建設(shè)項(xiàng)目中，創(chuàng)新應(yīng)用蓄能系統(tǒng)，能夠有效降低暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體能耗量，還能夠動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)建筑內(nèi)部空間環(huán)境控制因素，呈現(xiàn)更加生態(tài)宜居的建筑建造目標(biāo)。在蓄能系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案中，智能建筑中的暖通空調(diào)系統(tǒng)功能可以呈現(xiàn)更加立體化的展現(xiàn)形式，還能可視化分析各類(lèi)能源的實(shí)際利用路徑。在節(jié)能減排的設(shè)計(jì)方案中，創(chuàng)新應(yīng)用各類(lèi)蓄能系統(tǒng)，呈現(xiàn)更加穩(wěn)定的空氣凈化及環(huán)境溫濕度調(diào)節(jié)效果，進(jìn)一步凸顯蓄能裝置的實(shí)際利用價(jià)值。

但是在應(yīng)用蓄能系統(tǒng)設(shè)備的過(guò)程中，中央控制系統(tǒng)需要精準(zhǔn)輸入和輸出各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)指標(biāo)，并保障暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備之間的穩(wěn)定連接狀態(tài)不變。很多蓄能系統(tǒng)設(shè)備都能夠精準(zhǔn)輸出各類(lèi)控制信號(hào)，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行安全檢測(cè)和故障報(bào)修，統(tǒng)計(jì)分析能源實(shí)際利用率。創(chuàng)新應(yīng)用蓄能系統(tǒng)，顯著提升熱能回收技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，呈現(xiàn)更加低碳環(huán)保的智能建筑暖通空調(diào)管理目標(biāo)。

5.4 培養(yǎng)智能建筑領(lǐng)域?qū)I(yè)人才

近年來(lái)，我國(guó)智能建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，生產(chǎn)能力達(dá)5000億元，管理技術(shù)人才短缺數(shù)百萬(wàn)人，智能建筑專(zhuān)業(yè)人員更是少之又少。由于缺乏智能建筑領(lǐng)域的專(zhuān)門(mén)知識(shí)，在智能建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的各個(gè)方面都存在著不同程度的問(wèn)題，導(dǎo)致建筑質(zhì)量差，運(yùn)營(yíng)和維護(hù)困難，是智能建筑能源浪費(fèi)的主要原因。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，需要加強(qiáng)對(duì)智能建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)等從業(yè)人員的培訓(xùn)和能力建設(shè)。加強(qiáng)人才隊(duì)伍，有必要加強(qiáng)有關(guān)設(shè)計(jì)和建筑公司與高等教育機(jī)構(gòu)之間的合作，培訓(xùn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員和管理人員，加強(qiáng)從業(yè)人員培訓(xùn)委員會(huì)，提高從業(yè)人員的活動(dòng)水平。提高相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員對(duì)節(jié)能的認(rèn)識(shí)，讓他們積極參與智能建筑行業(yè)的節(jié)能工作，將節(jié)能概念納入設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)等具體工作的各個(gè)方面，而不是被動(dòng)應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

5.5 樓宇對(duì)講系統(tǒng)

設(shè)計(jì)期間，樓宇對(duì)講系統(tǒng)設(shè)計(jì)極為關(guān)鍵，設(shè)計(jì)工作者還需要系統(tǒng)化地熟知系統(tǒng)的主要構(gòu)成。比如單元門(mén)戶(hù)機(jī)、管理主機(jī)、圍墻機(jī)等。一般條件下，住宅建筑的樓宇對(duì)講系統(tǒng)中兩級(jí)訪客呼叫機(jī)制相對(duì)較為普遍，在這一機(jī)制下，外來(lái)人員通過(guò)管控主機(jī)或者單元門(mén)口呼機(jī)與用戶(hù)展開(kāi)溝通，交互性相對(duì)較強(qiáng)；用戶(hù)房號(hào)還可以迅速呈現(xiàn)在管理機(jī)上，充分發(fā)揮管理效果，進(jìn)一步提升服務(wù)質(zhì)量。針對(duì)樓宇對(duì)講系統(tǒng)，其管理機(jī)具備相對(duì)明顯的功能性，可以編輯用戶(hù)編碼，有利于推進(jìn)管理工作。不僅如此，通話(huà)機(jī)的聲音還包括三處檔位，需要從現(xiàn)實(shí)需求切入，對(duì)其展開(kāi)調(diào)節(jié)，還可以針對(duì)大門(mén)以及單元門(mén)展開(kāi)呼叫，利于用戶(hù)辨別。該系統(tǒng)中還包括對(duì)講、可視訪客門(mén)口機(jī)，一旦出現(xiàn)外來(lái)人員，就要在門(mén)口輸入住宅號(hào)碼，這樣讓住戶(hù)可視話(huà)機(jī)的鈴聲響起，進(jìn)而和外來(lái)人員展開(kāi)溝通。

通常來(lái)說(shuō)，可視話(huà)機(jī)中還會(huì)攜帶相應(yīng)的開(kāi)門(mén)按鈕，和大門(mén)鎖彼此相連，利用這一按鈕讓外來(lái)人員進(jìn)入小區(qū)。同時(shí)室內(nèi)對(duì)講話(huà)機(jī)還能夠連接管理中心，一旦產(chǎn)生意外，人們可以及時(shí)向管理中心求助。住戶(hù)釋放求救信號(hào)之后，其房間號(hào)就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)于中心管理機(jī)，而且還能夠釋放警報(bào)提示聲音，從而做到精準(zhǔn)管控。與此同時(shí)，管理機(jī)還能夠迅速與住戶(hù)聯(lián)系，還可以實(shí)現(xiàn)與住戶(hù)及外來(lái)人員的三方通話(huà)，大幅度提升安全性。

5.6 云儲(chǔ)存技術(shù)的應(yīng)用

傳統(tǒng)基于紙面的多應(yīng)用程序數(shù)據(jù)管理，使數(shù)據(jù)信息容易丟失，并且在應(yīng)用數(shù)據(jù)時(shí)需要更長(zhǎng)的恢復(fù)時(shí)間。在信息管理模式下，它能夠快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)丟失率。例如，大數(shù)據(jù)技術(shù)可用于檢索相關(guān)數(shù)據(jù)，云存儲(chǔ)技術(shù)可用于管理數(shù)據(jù)信息等快速訪問(wèn)相關(guān)信息和資源并將其下載到云服務(wù)器，以高效的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)資源。作為建筑工程管理的一部分，可使用云計(jì)算技術(shù)減少交互和受管流程，并快速獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

云計(jì)算技術(shù)還可以控制建筑工程，如人員流動(dòng)、建筑機(jī)械管理、工業(yè)粉塵監(jiān)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，滿(mǎn)足建筑工程管理的多樣化需求，并促進(jìn)不斷提高現(xiàn)代建筑工程的質(zhì)量和控制能力。

在施工過(guò)程中，會(huì)受到涉及更多專(zhuān)業(yè)內(nèi)容的多種因素影響，任何環(huán)節(jié)的質(zhì)量問(wèn)題、安全事故或設(shè)備故障都可能直接影響施工進(jìn)度，并增加施工成本。根據(jù)目前的施工管理現(xiàn)狀，存在項(xiàng)目間信息互動(dòng)不足和部門(mén)間溝通不足等問(wèn)題，影響了施工進(jìn)度監(jiān)測(cè)的效果。

5.7 3DP技術(shù)

3DP是一種典型的快速成型創(chuàng)新，它利用成熟的數(shù)字模型將原材料有序分配到不同的結(jié)構(gòu)中，并在最短的時(shí)間內(nèi)完成印刷和生產(chǎn)。在施工過(guò)程中，3DP技術(shù)被廣泛用于水泥、塑料和金屬等不同類(lèi)型粉末的逐層印刷，從而有效地改進(jìn)了施工設(shè)計(jì)規(guī)劃、作業(yè)規(guī)模管理、自動(dòng)化、效率、自動(dòng)化和工程智能。由于采用了3DP技術(shù)，建筑工程設(shè)計(jì)更加靈活，材料更加豐富，建筑結(jié)構(gòu)更加獨(dú)特。與中國(guó)相比，發(fā)達(dá)國(guó)家在采用3DP技術(shù)方面經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較長(zhǎng)，投入了大量資金。美國(guó)、德國(guó)和聯(lián)合王國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家一直十分重視在制造業(yè)應(yīng)用3DP技術(shù)，見(jiàn)表1。

表1 國(guó)外主要國(guó)家和地區(qū)在3DP技術(shù)中的資金投入情況

3DP技術(shù)使有關(guān)人員能夠在設(shè)計(jì)過(guò)程中有更多的結(jié)構(gòu)選擇，并使用計(jì)算機(jī)打印建筑圖紙樣本，然后通過(guò)確定主要設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際研究驗(yàn)證設(shè)計(jì)可行性。中國(guó)蘇州工業(yè)園別墅就是充分利用3DP技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，展示了這座三維打印建筑。

6 結(jié)束語(yǔ)

智能技術(shù)在建筑工程行業(yè)的應(yīng)用促進(jìn)了建筑工程管理質(zhì)量和效率的提高，充分展示了技術(shù)創(chuàng)新的力量，是提高建筑工程單位市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段，建設(shè)工程單位要加強(qiáng)對(duì)智能技術(shù)應(yīng)用的重視，合理應(yīng)用各種智能技術(shù)操作，提高信息的檢索、處理和應(yīng)用能力，構(gòu)建高效智能的建設(shè)工程管理體系。