淺析智慧建筑的發展之路

鄭永超

內容摘要? 在城市現代化發展的今天，人們對于生活服務標準及服務質量的要求越來越高，原來單一組網的智能建筑時代必將向綜合化、集成化、網絡化、智能化的智慧建筑發展，智慧建筑的標準化、市場化成為一種趨勢。智慧建筑通過大數據檢索、智能AI、人臉識別、光電感測、語音識別等智能終端，通過大數據分析、功能計算、模糊控制等一系列技術手段實現，將建筑物的結構、系統、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環境，通過對建筑物智能化功能的配備，實現高效、安全、節能、舒適、環保和可持續發展的目標。

關鍵詞? 智慧建筑 樓宇 安防 家居

1 引言

第一次工業革命是機器代替手工勞動的時代;第二次工業革命人類進入了“電氣時代”;20世紀中葉，第三次科技革命以原子能、電子計算機、空間技術和生物工程的發明和應用為主要標志，是涉及信息技術、新能源技術、新材料技術、生物技術、空間技術和海洋技術等諸多領域的一場信息控制技術革命。科技的進步使人們對生活品質的追求越來越高，從而智能建筑應運而生，隨著今天科技的進一步發展，人們又提出的“智慧建筑”的口號[1]。

2 智能建筑到智慧建筑的發展

“人創造了建筑，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世紀末，智能建筑時代到來，5A智能建筑依托于“安防自動化、消防自動化、樓宇自動化、辦公自動化、信息自動化”五大專業，各專業自成體系，依靠科技的力量實現系統管控的自動化和智能化。科技的進一步發展、AI技術的普遍應用、集中控制理念的深入、信息共享協議的標準化，使智慧建筑成為未來建筑的發展趨勢。

3 智慧建筑新模型

智慧建筑運用計算機技術、互聯網技術、智能AI、多功能平臺、自動化控制技術等先進技術將所有分立系統數據整合共享、互聯互通、集中運算，以人為中心，實現建筑的智慧控制。智慧建筑改變了傳統智能建筑的系統架構，將原來智能建筑中的5大獨立系統，整合為一個系統，重新建立了統一系統構架，實現了數據的統一傳輸、分配、交換，數據的集中處理，各系統的交互響應。智慧建筑系統架構主要為4層：信息采集層、信息傳輸層、管理調度層、信息匹配與呈現層[2]。

3.1 信息采集層

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

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

外部信息采集是依托互聯網平臺的大數據存儲，通過智能檢索實現信息的收集，智能AI可以定制主人的喜好，也可以根據主人的歷史記錄分析主人的喜好，更優化的配置分配資源。通過檢索技術，人們可以實時了解各地的新聞、了解人們目的地的天氣狀況，可以獲取最新的電影資訊。

環境信息采集依靠環境傳感器，實現定向環境識別，智能建筑發展時代，給人們帶來的邊界，可以通過傳感技術輕松的知道家中的溫濕度，可以監控環境的火災發生情況及時預警，可以實施得至家中水、電、氣、暖的使用情況。而智慧家居是在智能家居便捷的同時，把系統傳感技術進一步的優化，統一配置、實現數據的共享互聯。

3.2 信息傳輸層

信息傳輸依托于網絡技術及網絡協議的進一步統一。互聯網技術的高速發展、WiFi的普及、5G技術的推廣、局域、廣域網絡入住千家萬戶，以及智能網關設備、無線交換設備等的逐步問世，信息的共享與傳輸逐步跨越了溝壑，開始最大限度的實現的數據的共享。不同設備之間的共享，不同系統之間的共享，需要一個通用的標準來涵蓋所有用戶的設備[3]。

隨著光纖技術的發展，數據傳輸量大大提高，而5G技術的發展，是移動網絡更加便捷，高速發展的網絡技術，讓人們可以實施觀看在雅典的奧運會，可以和家人分享在巴厘島的旅游度假相冊、可以實施監控家中老人的生活起居狀況、可以讓電梯隨叫隨到、可以及時知道到訪賓客。

3.3 管理調度層

管理調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中傳回的數據信息，提取可靠信息，摒棄無用信息，對用戶的每一個具體需求做出最準確的反饋。智慧控制依托智能控制理論，是以控制理論、計算機科學、人工智能、運籌學等學科為基礎，擴展了相關的理論和技術，其中應用較多的有模糊邏輯、神經網絡、專家系統、遺傳算法等理論和自適應控制、自組織控制、自學習控制等技術。

3.4 信息匹配與呈現

以最大限度地滿足用戶體驗為前提，通過集控，創造宜人家居，科技的發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，通過智慧大腦的統一協調分配，終端呈現出的是各系統、各設備的統一協調工作。

4 智慧建筑發展制約

智慧建筑的發展相對緩慢，系統開發的廠家前期未形成統一的標準、后期兼容性等問題比較明顯。

（1）智慧建筑系統的分立融合問題，智能建筑的發展，智能家居，智能安防、智能消防等產品的升級換代，但還未跳脫出分立協議的局限，智能家居多采用zigbee、藍牙、WiFi等協議實現的家居系統集中控制，通過App，語音控制實現。而智能安防系統多為485、CAN，RF433/315、紅外等協議通過獨立主機，采用移動互聯網絡實現，系統發展的分立導致系統設備間的數據共享存在問題。

（2）智慧建筑的設計施工標準不完善，系統的普及要求行業中要有現行的標準規范，國內關于智能化系統技術的規范很多，雖然在智能建筑提出后，國家提出諸多標準、規范，但各系統間的融合等問題尚未解決，互聯互通仍存在一道需要道德屏障。這些規范普遍功能論述較多，做什么談得較多，但怎么做不夠具體。系統設計施工人員缺少一本類似JGJ/T 16—2018《民用建筑電氣設計規范》這樣的工具書。

（3）智慧建筑的推廣應用勢必造成工程成本的增加，現今房地產市場的大起大落，各建設單位在投資方面細之又細，不會去承擔未知風險，探索新事物。

5 智慧建筑的未來之路

首先，來設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。它通過大數據檢索、智能AI、人臉識別、光電感測、語音識別等智能終端，通過大數據分析、功能計算、模糊控制等一系列技術手段實現。

智慧建筑是通過將建筑物的結構、系統、服務和管理根據用戶的需求進行最優化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環境，通過對建筑物智能化功能的配備，實現高效、安全、節能、舒適、環保和可持續發展的目標。

智慧建筑整體解決方案是根據系統工程的原理，為適應不同用戶的需求，將計算機技術、通信技術、控制技術、生物識別技術、多媒體技術和現代建筑藝術有機結合，通過對建筑內設備、環境和使用者信息的采集、監測、管理和控制，實現建筑環境的組合優化，從而為使用者提供滿足建筑物設計功能需求和現代信息技術應用需求，并且具有安全、經濟、高效、舒適、便利和靈活特點的現代化建筑或建筑群。

6 結語

影響智能建筑今后發展的因素較多，但值得特別關注的是，在接下來的發展之路上，智慧建筑必須融入智慧城市建設。智能建筑已經深入的今天，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度，標準的不斷統一，智慧建筑勢必成為未來建筑的主要發展方向。

（作者系中鐵建置業有限公司 工程師）

【參考文獻】

[1]趙學鋒.現代智能化建筑的節能技術應用[J].制造業自動化，2011，33（3）：201-203.

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

[3]應健，曾志富.物聯網技術在智能化建筑領域的發展[J].智能建筑與城市信息，2012（2）：24-26.