智能建筑融入智慧城市建設

文｜張公忠

在“2014年中國智慧城市與智能建筑發展高峰論壇”上，筆者從智能建筑的體系架構、設計標準、設計理念、訪問模式、協同集成、云計算服務、運維服務以及嵌入式控制八個方面，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，必須樹立自上而下的規劃和設計理念，確定體系架構，建立指標體系，建設應用系統，落實保障措施，引進人才和有政府的支持。

我國智慧城市建設發展現狀

智慧城市建設，起源是城市信息化建設，中國的城市信息化發展歷程可分為初始、數字城市、智慧城市三個階段。

初始階段：起始于上世紀80年代初，局域網LAN開始出現，隨著局域網的發展，作為局域網終端的PC出現了，并促使了網上資源共享技術的發展。在此階段中，由于城域網MAN功能上的局限，因此城市信息化僅在于基層的辦公自動化和管理信息系統等的應用。

數字城市階段：90年代中期，隨著IP網絡技術，特別是具有瀏覽器和Web 服務的互聯網技術的發展，形成了互聯網技術一統信息化領域的局面。在本階段中，數字化、網絡化、多媒體、3S、數據庫等技術滲透到城市管理、生活、產業等各個方面。

智慧城市階段:發展于本世紀前十年的后期，物聯網從互聯網應用中脫穎而出。物聯網是基于傳感、控制技術的智能化和基于通信、網絡技術的信息化兩者融合的產物。物聯網應用與云計算服務的急速發展，促使智能化、信息化和城鎮化進程三者的加速融合，開始進入構建“智慧城市”階段。智慧城市是數字城市發展的延續，強調了感知、智能控制、智能管理、智能服務和智能處理等。物聯網應用的核心價值是：把這些感知和智能化應用從孤島邁向群和遠的環境；在群和遠的環境中實現傳感/控制信息的采集、存儲、處理、交換和服務；實現對傳感/控制系統的監控和管理。顯然，物聯網應用的目標之一就是構建智慧城市。物聯網應用使得城市中與傳感/控制相關的行業獲得了飛躍的發展，智慧交通、智慧公共安全、智慧醫療、智慧物流、智慧農畜牧業、智慧樓宇、智慧社區等應運而生。

智慧城市建設技術要素

智慧城市建設技術要素包括頂層規劃設計、指標體系、體系架構、標準系列和公共信息平臺。

1、頂層規劃與設計

根據城市總體發展的戰略、愿景和目標，結合本城市的人、技、物、財情況，提出城市建設的近期和未來的需求，然后形成智慧城市建設的總體目標和需求。在此基礎上，進行智慧城市的頂層規劃和設計。智慧城市的頂層規劃和設計是利用系統論的方法對智慧城市各個方面、各個層次、各種要素進行全面、統籌考慮，為智慧城市提供了一個總體框架藍圖。基于框架藍圖, 進一步做好智慧城市的總體設計、具體設計、具體實施以及運行管理服務。如果忽略頂層設計步驟，勢必造成城市中行業、基層單元信息孤島林立；不僅達不到建設目標，還浪費了人、財、時間等資源；智慧城市建設也不可持續。

2、指標體系

要做好智慧城市的總體設計，必須要有智慧城市的指標體系，規劃和設計者依照智慧城市總體框架藍圖，并根據指標體系來設計整個智慧城市的總體設計方案。

在住房和城鄉建設部發布的“國家智慧城市（區、鎮）試點指標體系（試行）”文件中說明了一個內容較全面指標體系，包括了4個一級指標，11個二級指標，57個三級指標以及指標說明，對智慧城市（區、鎮）建設試點申報單位提供了一個可參照的較為合理的建設范本。在第三級57個指標條款中幾乎涵蓋了我國智慧城市建設目標的全部內容，并增加了建設保障體系條款。

指標體系的實質是一個建設標準，重要性在于為智慧城市建設規劃和設計作為參照，并作為智慧城市建設試點的評估指標。2014年1月，住房和城鄉建設部通過了全國90個智慧城市（區、鎮）項目申報，作為第一批試點，還會增加試點項目。

3、體系架構

為了實現指標體系所規定的各項指標，還必須要遵循共同的標準，即需要一套完整的標準體系支撐。首先要確定智慧城市體系架構，架構不僅體現了智慧城市功能總體關系，更重要是反映了各個功能所對應標準的總體關系。智慧城市體系架構如圖1所示。

圖1 智慧城市體系架構

4、標準系列

對應于智慧城市體系架構的各個子層和模塊，引出了相應的標準系列，標準系列包括了數以千計的標準，其中包括了國際、國家、行業以及地方標準。經過梳理、整理后，提出可操作的常用的主流標準系列，提供給智慧城市咨詢、設計、施工、驗收、評估人員使用。

5、公共信息平臺

智慧城市公共信息平臺是一個構建智慧城市的核心系統軟件, 該平臺的功能基本上涵蓋了數據和服務支撐兩層。面對著國家智慧城市（區、鎮）試點項目建設，對于未來國家不同地域、不同需求、不同規模的數以萬計的智慧城市（區、鎮）建設，研發一個類似智慧城市操作系統的先進、通用、可擴、可管理的公共信息平臺是絕為重要的。公共信息平臺應用框架如圖2所示，公共信息平臺上連智慧城市需要的各類智慧應用，下連智慧城市信息基礎設施（包括感知控制層、網絡傳輸層）。當然公共信息平臺也必須要考慮信息安全。

圖2 公共信息平臺應用框架

為了避免城市間信息資源割裂，智慧城市孤島林立。必須具有全國統一的智慧城市指標體系，一致的體系架構、標準系列和公共信息平臺來支撐智慧城市建設。

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、多技術的集合系統，涉及城市各個領域。系統包括20-30個子系統，由常規和專業應用兩大系統組成，技術上包括傳感/控制、與傳感/控制無關兩類系統。智能建筑支撐綠色建筑，直接關系城市的低碳和環保。建筑智能化的范圍包括了智能樓宇和綜合體、智能家居和社區以及智能園區三個領域。

在住房和城鄉建設部發布的智慧城市57項三級指標體系中，直接屬于智能建筑的有智慧社區、智能家居、綠色建筑、建筑節能等。間接的涉及諸多智慧行業，包括智慧交通、智慧安全、智慧能源、智慧環保、智慧物流、醫療衛生、給排水、燃氣系統、供熱系統、照明系統等。可以認為智慧城市半數以上的三級指標與智能建筑有關。

總之，不論智能建筑本身，還是智慧城市指標體系，對于智慧城市建設，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

智能建筑行業要有統一的體系架構。目前智能建筑行業無一致的體系架構可循，各個智能建筑項目各行其事，造成城市中眾多的建筑物信息孤島。因此，智能建筑行業需要有統一的體系架構，智能建筑體系架構應是智慧城市體系架構的一個分支，與智慧城市體系架構連接，并融入智慧城市的體系架構中。

智能建筑物聯網應用體系架構如圖3所示。各層的內容應與智慧城市體系架構相似，但功能上僅適應智能建筑行業。

圖3 智能建筑物聯網應用體系架構

智能建筑設計標準應考慮智慧城市建設目標。目前的設計標準與智慧城市無關，城市中智能建筑孤島林立。因此必須更新目前的版本，在新版本中應考慮國家新型城鎮化和智慧城市建設的大目標。

智能建筑的設計理念應自上向下。目前傳統的設計理念是自下而上的，按功能需求，設計若干個子系統，然后，再考慮是否要集成？往往造成項目完成后子系統孤島林立。在傳統的設計理念下，智能建筑重要的頂層設計步驟已被忽略。在智慧城市建設的大目標下，智能建筑的設計理必須自頂向下，首先要符合智慧城市建設和智能建筑行業發展的目標，應在統籌的智慧城市和智能建筑行業體系架構下進行智能建筑系統的規劃和設計。

智能建筑系統應采用門戶技術和B/S訪問模式。目前智能建筑各個物聯子系統的應用越來越趨向b/S訪問模式，基于互聯網基礎設施平臺、采用門戶技術和Web服務是大勢所向。不僅應用軟件、而且系統維管軟件均要采用該技術和訪問模式。門戶技術和B/S訪問模式是目前所有電腦、智能終端均支持的功能，可以認為，門戶技術和B/S訪問模式是智能建筑基層集成、乃至行業走向大集成的技術底線。

智能建筑系統集成應走向協同的集成平臺建設。既然目前幾乎所有的應用子系統都由IP以太網支撐，在構建智能建筑時，要摒棄傳統的采用OPC、ODBC技術異構網絡型的集成技術，而采用IP以太網支持的VLAN技術，并進一步利用Web服務、中間件和SOA等技術構建橫向協同的集成平臺系統。

要構建智能建筑云計算服務平臺。要融入智慧城市建設，智能建筑必須走向大集成，在協同集成平臺基礎上，進一步發展行業云計算服務技術及其自主創新的產品。服務完善的云計算平臺提供了基礎設施、應用軟件和功能平臺三類服務，構成智能建筑云服務中心，支撐智能建筑行業的應用。

要重視智能建筑第三方運維服務平臺的建設。智能建筑的運維問題一直困擾著本行業的發展，傳統的依靠乙方和甲方的運維模式越來越不適應智能建筑新時期可持續發展的要求。在互聯網門戶技術和B/S訪問模式、云服務等技術支持下，構建智能建筑第三方運維服務平臺是可行的，且刻不容緩。

自主研發嵌入式控制器和相關集成電路。基于統一的體系架構，采用門戶技術和B/S訪問模式，智能建筑行業各個物聯子系統的系統結構取得一致，一致的系統結構給與自主研發嵌入式控制器和相關集成電路提供了機遇。嵌入式控制器優化了系統結構，促進了智能建筑行業自主產業的可持續發展。

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