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 智慧楼宇

1设计理念

1.1. 智慧楼宇的概念

智慧楼宇起源于最早由美国人提出的智能建筑概念。1984年1月,美国联合科技集团的UTBS公司在康涅狄格州哈伏特市建成了世界上第一座智能大厦,它是由一座旧金融大厦改建而成的都市大厦。在这座3层高,总建筑面积达10万多平方米的建筑里,客户不必自己添置设备,便可获得语言通讯、文字处理、电子邮件、市场行情信息、科学计算和情报资料检索等服务。此外,大厦实现了自动化综合管理,楼内的空调、供水、防火、防盗供配电系统等均由电脑控制,使客户真正感到舒适、方便和安全,同时,改造后的大厦在出租率、经济效益等都取得了较大的成功;自从“智能建筑”(IntelligentBuilding)一词在美国广告媒体上出现以来,很快传遍了世界,并在世界各地掀起了一阵又一阵的智能建筑热潮。许多国家的政府都纷纷制定了发展智能建筑的规划,成立了有关机构和学术团体,带动了一大批相关产业的快速发展,甚至希望以此来拉动整个国家的经济!因此,有人认为智能建筑发展情况是国家经济发达程度的一个重要标志。

我国智能建筑起始与1986年,国家“七五”重点科技攻关项目-“智能化办公大楼可行性研究”,1991年通过鉴定。主要针对一些涉外酒店、高档公共建筑和特殊需要的工业建筑。主要技术国外引进,涉及机电设备控制、管理;计算机网络、火灾报警、有线电视等,系统相互独立。中国台湾的智能大楼起步较早,1989年竣工最多,1991年已建成约1300栋,其中有233栋具有较高智能化,以台北市智能大楼密度最高,台北101大厦是台湾乃至世界智能大楼的典范。中国香港智能建筑建得也较早,相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。1989年,北京发展大厦的建成,标志着我国第一幢IB的问世。北京发展大厦涵盖BA/OA/CN(CA);但是不完善,三个系统没有实现统一控制。1993年建成的广州的广东国际大厦(总建筑面积:183600平方米63层)可称大陆“首座智能化商务大楼”,有较完善的“3A”系统。智能建筑的建设在90年代中后期形成高潮年代中后期形成高潮。

总而言之,智慧建筑就是在独立的一座建筑或一组建筑物中,整合并优化了物理基础构架和信息基础构架,从而减少能源和运营的投入提高运营的效率使居住者更加舒适更加安全更加环保产生更大经济效益智慧楼宇是一个被有效管控的、具备各方面相关系统的运营环境。作为一个生态系统涵盖了能源、排污、服务等方面,并在建筑物或楼宇级别实现优化管理。它与其内部的各个系统(如楼宇自动化系统)协同运作,并有机地组成了智慧城市的一部分。它将关键事件信息发给城市指挥中心,并接受来自城市指挥中心的指示。

1.2. 智慧楼宇的特点

智慧楼宇是在传统建筑平台上为实现智能化而进行全方位改进的产物,从而使冷冰冰的混凝土建筑物成为温暖的、人性化的智慧型建筑。智慧楼宇与传统建筑相比,不但功能更多、更强,而且更节约资源,适应性和灵活性更强。智慧楼宇与一般建筑的区别在于:

Ø 工程规模和总建筑面积都比较大,如中、高层建筑,楼宇,广场,运输枢纽中心等。

Ø 具有重要性质或特殊地位,如电视台,报社,政府、军队、公安的指挥中心,通信枢纽楼宇等。

Ø 应用系统配套齐全,如网络、安全、环境等服务功能完善。

Ø 资金和技术密集,是现代化的高科技产物,需要一个强大的工程部门来管理。

Ø 总体结构复杂,配合协调较多,是一个综合的集成系统。

Ø 智慧楼宇的新功能需求:

Ø 对环境和使用功能的变化具有感知能力,如室温、光照的感知等。

Ø 具有传递、处理感知信息的能力,如温控、闭路监控等。

Ø 具有综合分析、判断的能力,如根据用户授权提供不同的信息访问能力。

Ø 具有做出决定并且发出指令信息,提供动作响应的能力,如消防处理系统。

Ø 低碳环保,能取得较好的节能效益。

智慧楼宇的主要特点:

(1) 高度集成 从技术角度看,智慧楼宇与传统建筑最大的区别就是各智能化系统的高度集成,将建筑中分散的设备,子系统,功能,信息,通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统,实现信息,资源,任务的重组和共享。智慧楼宇安全,舒适,便利,节能,节省人工费用的特点必须依赖集成化的建筑智能化系统才能得以实现。

(2) 绿色节能 以现代化商厦为例,其空调与照明系统的能耗很大,约占大厦总能耗的70%。在满足使用者对环境要求的前提下,智慧楼宇应通过其"智能",尽可能利用自然光和大气冷量(或热量)来调节室内环境,以最大限度地减少能源消耗。按事先在日历上确定的程序,区分"工作"与"非工作"时间,对室内环境实施不同标准的自动控制,下班后自动降低室内照度与温湿度控制标准,已成为智慧楼宇的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术,最大限度地节省能源是智慧楼宇的主要特点之一,其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。

(3) 节省运行维护的人工费用 根据美国大楼协会统计,一座大厦的生命周期为60年,启用后60年内的维护及营运费用约为建造成本的3倍。再依据日本的统计,大厦的管理费,水电费,煤气费,机械设备及升降梯的维护费,占整个大厦营运费用支出的60%左右;且其费用还将以每年4%的速度增加。所以依赖智能化系统的智能化管理功能,可发挥其作用来降低机电设备的维护成本,同时由于系统的高度集成,系统的操作和管理也高度集中,人员安排更合理,使得人工成本降到最低。

(4) 安全,舒适和便捷的环境 智慧楼宇首先确保人,财,物的高度安全以及具有对灾害和突发事件的快速反应能力。智慧楼宇提供室内适宜的温度,湿度和新风以及多媒体音像系统,装饰照明,公共环境背景音乐等,可大大提高人们的工作,学习和生活质量。智慧楼宇通过建筑内外四通八达的电话,电视,计算机局域网,因特网等现代通信手段和各种基于网络的业务办公自动化系统,为人们提供一个高效便捷的工作,学习和生活环境。智慧楼宇一体化集成管理的能力是其最重要的特点,是区别智慧楼宇与传统建筑的分水岭。同样一体化集成管理的能力大小,也反映了智慧楼宇的"智商"程度。

1.3. 建筑行业发展趋势

智慧楼宇本身处于建筑行业之内,建筑的发展对智慧楼宇起到决定性和指导性的作用。现代建筑的发展趋势则主要包括了建筑智能化、绿色环保、健康特色三个方面。

1.3.1 绿色环保

绿色环保的概念是为适应“可持续发展”这一当前人类所面临的课题而提出的。地球上的资源是有限的,而人类的消耗太大,人类不得不面对资源更加匮乏的境地。怎样节约资源,为后代留下足够的生存空间,应从以下两点考虑:一是建筑材料;二是造出来的房子自身消耗的能源要少。现在,世界各国已经兴起一股绿色环保建筑的热潮。我国也已非常重视绿色建筑的开发与建设。绿色建筑能充分利用太阳能、地热等再生能源,安装太阳能热水系统、太阳能空调,收集雨水再利用,全方位采取节能降耗技术,综合能耗为普通建筑的四分之一,再生能源利用率占建筑使用能耗的20%,室内环境优质,再生建材资源利用率60%。

1.3.2 智慧楼宇

智慧楼宇首先解决的是安全问题和设备管理问题。安全问题主要包括保安和消防。设备管理包括两个方面:一是用户对设备的要求;二是物业管理者对设备的要求。智慧建筑从可能发生的危险源入手去构造安全环境,要将安全防范的技术及管理问题纳入设计标准,以最大限度地提高建筑安全度。国内不少地区已开始采用现代高科技,如多媒体安全防范及综合减灾物业管理系统,与楼宇及建筑物安全设计相结合,确保建筑物安全系统的自动化、智能化水平。

1.3.3健康特色

特色建筑针对现有的建筑原材料的放射性、污染性等健康和环境问题,遵循以人为本的设计理念,加强对建筑环境的监测还管控。在外观方面符合当地人文风貌,具有鲜明城市色彩和现代科技特征。 

1.4. 智慧楼宇技术发展趋势

随着科技水平快速发展,越来越多的高新技术在现实生活中得到实际应用,也进一步推动了智慧楼宇的发展和技术的更新换代。其中具有代表性的新技术研究和应用方向包括:

  人工智能技术 神经网络技术专家系统和模糊逻辑控制技术已开始应用到楼宇自控系统和节能管理中,神经网络芯片和模糊芯片用于设备的智能控制,应用专家系统对设备进行监测、预测维护和故障诊断分析等。

  信息网络技术《中共中央关于制定十一五规划的建议》中明确提出,要加强宽带通信网、数字电视网和下一代互联网等信息基础设施建设,推进三网合一健全信息保证体系。

(1) 网络宽带化 由于系统集成及信息融合的需求,目前实现网络宽带化的有效手段是光纤到区(楼)FTTB、光纤到户FTTH(桌面)、EPON、GPON技术的广泛应用,向多网融合、三网合一技术发展,在同一个网络上实现音频、数据和视频的传送。从目前国内部分项目应用效果看,其系统的优越性与性价比明显提高,今后,随着资源的短缺,光进铜退将是发展的大趋势。

(2) 下一代互联网 下一代互联网能改善现有的互联网所遇到的问题,如安全性、可靠性、业务质量保证、可移动性等。下一代互联网不等于IPv6,但其协议是IPv6。

(3) 信息安全 网络的发展使网络安全问题日趋突出,网络不安全因素正由单一型向混合型转变,必须采取有效的手段进行防御。目前我国在安全测评评估技术、安全存储系统技术、主动实时防护模型与技术、网络安全事件控制技术、安全态势的分析与识别体系、数据备份与可再生技术、可信计算机平台项目、UTM与网络安全管理等技术方面已有实质性突破,目前开始着手开展下一代互联网的安全研究。

(4) 通信网络技术 程控电话用户交换机由普通电话业务向ISDN综合业务交换延伸,并且可以实现与微蜂窝无线通信系统、会议电视系统、VSAT卫星通信系统等系统的互联互通。通过IP网关开放IP电话业务,提供增值服务与呼叫中心业务,能方便构建专用交换网络与公用通信网络互通,软交换技术的应用为网络与业务的融合提供了条件。

(5) 综合布线技术 综合布线已由3类、5类发展到今天的6类、6A类,甚至7类屏蔽与非屏蔽铜缆布线以及OM3多模光缆、单模光缆。支持的传输带宽为100MHz~1GHz,网络应用的传输速率可达10000Mbps,其不仅应用于通信网络的基础设施,而且在门禁、监控、楼控等系统中也得到了广泛的应用。

(6) 无线技术 近年来,智能建筑智能化住宅楼宇无线技术的应用随着Internet的无线访问、无线局域网、无线家居(例如蓝牙技术、红外)等技术的成熟应用越来越广泛,特别是近两年来,具有宽带移动功能的WiMAX、WIFI技术应用已经成熟,目前无线北京已得到广泛应用。3G移动通信网的发展对拓展智慧楼宇网络和业务将新的意义。

(7) 数字视频传输技术 数字视频传输技术近年来有了较大的突破,智能化楼宇、公共建筑的VOD、可视对讲系统逐步采用了数字化技术,继而会议电视系统也采用了该项技术。近年来,基于TCP/IP协议的数字视频监控系统逐步成为主流,其实现了数字化采集、数字化传输、数字化存储及显示,广播系统、多媒体会议系统、有线电视系统正实现从传统模拟系统向数字化系统的转变。安防监控系统正向全数字化、智能化、网络化方向发展。

(8) 现场总线技术 由于现场总线技术的发展,BAS逐渐采用了现场总线技术。但由于各种现场总线标准始终不能统一,人们寻求一种统一标准的总线,建议采用TCP/IP协议的以太网,工控界称之为工业以太网。目前,工业以太网技术的实时性、可靠性、安全性及供电等问题已经逐步得到了解决,国内外均有成熟产品投入市场。

(9) 消防报警系统 消防报警系统探测器已由单一型发展为复合型、被动型发展为主动型吸收式、接触型发展为非接触型图像火灾探测器。目前自动报警器的研究正向光、声火灾控制技术、微波探测技术发展。新的火灾信号处理技术,如模糊神经网络算法是一种集模糊逻辑推理的强大结构性知识表达能力与神经网络的强大自学习能力于一体的技术。它是模糊逻辑推理与神经网络的有机结合体。

(10) 住宅建筑相关智能家居发展 上世纪90年代,智能家居简单的将家庭里的消费电子产品联系起来,只要一个遥控器就可以对其进行遥控。20世纪以来,智能家居的理念有了新的突破,消费家居也有了全新的定义:将各种家庭通信产品、计算机产品、消费类电子产品(3C),按照各类家庭数字化的需求,形成家庭网络,通过与社会全方位的信息交互,组成家庭信息、娱乐、控制服务和信息功能系统,使家居生活更加舒适、安全、智能化,开创一种新的生活方式。也就是说,新一代数字家居在连接家庭设备的同时与外部的服务连接起来,这样才能真正地把精力转移到服务和应用上,以此带来巨大的市场。

(11) 物联网 所谓物联网(Internet of Things),指的是将各种信息传感设备,如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的,是让所有的物品都与网络连接在一起,方便识别和管理。物联网是利用无所不在的网络技术建立起来的。

1.5. 智慧楼宇理念

1.5.1 生态环保

楼宇首先是自然、和谐、健康的人居环境,绿色、环保是其成长的基础。将人工设施与自然景观相结合,重视楼宇的生态循环,利用好自然的资源,如雨水、光照等等,依托自然建立和谐的可持续的生态环境。

1.5.2 安全高效

智慧楼宇采用了云计算技术,其高度集成,统一管理的特性,带来了天生的安全性能及高效的使用性能,极大提高了资源管理、资源使用的效率,数据的存储也更加有所保障。

1.5.3 提高运营效率

智慧楼宇的建设,改变了传统的楼宇模式,优化了运营的运作流程,让园区的管理者能够更加方便快捷的管理好整个园区,并且所有管理记录及档案都能随时获取并查看。方便快捷的管理方式,不仅节省了大量的人力、物力成本,更加提高了运营的效率。

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