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中關(guān)村壹號的定位為總部企業(yè)聚集區(qū),以新材料、下一代互聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航與位置服務(wù)及科技金融為重點引入對象。項目建成后,將引入企業(yè)300余家,就業(yè)人數(shù)3萬人,企業(yè)總收入500億元,實現(xiàn)稅收超過40億元,對于地區(qū)創(chuàng)造產(chǎn)值和稅收、解決就業(yè)都將起到巨大作用。目前,入駐企業(yè)有賽爾網(wǎng)絡(luò)、北銀消費、天地融科技等國內(nèi)知名科技創(chuàng)新企業(yè)。
中關(guān)村壹號項目地處海淀北部中關(guān)村國家自主創(chuàng)新區(qū)核心區(qū)的中心地帶,南臨北清路,西至永旭北路,北臨豐秀東路,東至永嘉北路,總建筑面積44萬平方米,其中地上建筑面積27萬平方米,地下建筑面積17萬平方米,不僅建筑本身達(dá)到綠建三星級標(biāo)準(zhǔn)(綠色建筑最高級別),同時在內(nèi)部裝修和外部裝飾過程中,也將采用節(jié)能環(huán)保、智慧低碳型技術(shù)和產(chǎn)品。據(jù)悉,項目后期建設(shè)將優(yōu)先選擇中關(guān)村企業(yè)的技術(shù)和產(chǎn)品。
“待中關(guān)村壹號正式建成時,她不僅是海淀北部的地標(biāo)建筑,更是中關(guān)村高精尖技術(shù)與產(chǎn)品的展示地,是中國乃至世界最低碳、最智能的建筑?!表椖靠偣ぴ绖ν嘎?,該項目將能用到的產(chǎn)品和技術(shù)包括冷熱電三聯(lián)供、光導(dǎo)筒、雨洪利用、微噴滴灌系統(tǒng)、地下車庫一體化、BIM設(shè)計與應(yīng)用、智能監(jiān)控、智慧樓宇管理、能源管理系統(tǒng)、餐廚垃圾處理、LED光源產(chǎn)品等。
“我們要打造這個時代集科技、低碳、智慧于一體的建筑,引領(lǐng)科技園區(qū)建筑的發(fā)展方向。”這是實創(chuàng)股份董事長陳曉智對中關(guān)村壹號項目提出的要求。
中關(guān)村壹號項目連接翠湖科技園和永豐產(chǎn)業(yè)基地兩大組團。項目建成后,園區(qū)企業(yè)的入駐將極大激發(fā)高新技術(shù)企業(yè)的創(chuàng)新活力,積極帶動北部地區(qū)的產(chǎn)業(yè)升級,有力促進整個區(qū)域向國際一流園區(qū)邁進。
隨著信息傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展,高新技術(shù)逐漸滲透入建筑行業(yè),人居環(huán)境的不斷改善,智能建筑無疑將成為現(xiàn)代建筑文化的必須詞。近年來,建筑智能化技術(shù)在住宅建筑中大量應(yīng)用,具有智能化、信息化、數(shù)字化功能的住宅小區(qū)和樓宇大廈不斷涌現(xiàn),智能建筑的設(shè)計要求越來越高。智能化水平的提高不僅成為一個國家經(jīng)濟實力的體現(xiàn),更是一個國家科學(xué)技術(shù)水平的綜合標(biāo)志之一,它也成為人類社會住宅建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。
【關(guān)鍵詞】智能建筑技術(shù)普及 未來標(biāo)志
【 Abstract 】With the rapid development of information transmission technology, high and new technique has infiltrated the construction industry, and the intelligent building will undoubtedly become the representative words for modern architecture culture for the constant improvement of the living environment. In recent years, the intelligent building technology has been largely applied in residential building with constantly emerging the residential area and mansion with the functions of intelligence, information, digital, and there provides higher and higher design requirement for intelligent buildings. To raise the level of intelligence not only become a reflection of the national economic strength, but also one of the comprehensive symbols of the national science and technology level. And the intelligent building will become the inevitable trend of the housing construction development of human society.
【 Keywords 】 intelligent building; technology popularization; the future symbols
中圖分類號: K928.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
【正文】
目前,我國出現(xiàn)了很多具備“智能化住宅”特點的現(xiàn)代化居住小區(qū),這些小區(qū)獨具特色的綜合“信息系統(tǒng)”,近年來中國對智能化住宅的關(guān)注力度逐漸加大,國家對智能化住宅小區(qū)的發(fā)展政策將更加注重綠色、環(huán)保、智能和可持續(xù)性。中國智能化住宅的發(fā)展將有兩個階段性目標(biāo)。第一個階段,到2010年,全國新建建筑爭取三分之一以上能夠達(dá)到綠色建筑和節(jié)能建筑的標(biāo)準(zhǔn),全國城鎮(zhèn)建筑的總耗能要實現(xiàn)節(jié)能50%,據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,已達(dá)成第一階段目標(biāo)。第二個階段,到2020年,要通過進一步推廣綠色建筑和節(jié)能建筑,使全社會建筑的總能耗能夠達(dá)到節(jié)能65%的總目標(biāo),這些就需要國家政策和激勵措施的積極推進,以及建筑行業(yè)的同仁的共同努力,完成這一宏偉目標(biāo)。
一、建筑智能化的定義
所謂建筑智能化,就是給具有 “重、厚、長、大”的骨骼和肌肉的傳統(tǒng)建筑加上“聰明”的頭腦和“靈敏”的神經(jīng)系統(tǒng)。 建筑智能化涉及廣泛,涵蓋電氣、安裝、裝修、弱電、計算機、軟件等諸多學(xué)科,又屬于建筑行業(yè)的一個邊緣分支,在很多時候不受各大設(shè)計院青睞,多數(shù)設(shè)計院都把建筑智能化劃在了電氣專業(yè),而有些業(yè)主更是把建筑智能化劃在了IT或信息化專業(yè),對建筑智能化的定義可謂是五花八門。
1、國內(nèi)對智能建筑的基本定義::
我國建筑業(yè)普遍認(rèn)同的定義為:智能建筑以建筑為平臺,兼?zhèn)渫ㄐ拧⑥k公設(shè)備自動化,集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合,提供一個高效、舒適、安全、便利的建筑環(huán)境。
2、國外對智能建筑的定義:
歐洲智能化建筑集團,把智能化建筑定義為:“使其用戶發(fā)揮最高效率,同時又以最底的保養(yǎng),最有效的管理本身資源的建筑”。智能化建筑提供“反映快,效率高和有力支持的環(huán)境,使用戶達(dá)到其業(yè)務(wù)目標(biāo)”。
美國智能化建筑研究所則定義:智能化建筑通過對建筑的四個基本要素,即結(jié)構(gòu),系統(tǒng),服務(wù),管理以及她們之間內(nèi)在的關(guān)聯(lián)的最優(yōu)化考慮,來提供一個投資合理的但又擁有高效率的舒適、溫馨、便利的環(huán)境,并幫助建筑物業(yè)主、物業(yè)管理人員和租用人實現(xiàn)在費用、舒適、便利和安全等方面的目標(biāo),當(dāng)然還要考慮長遠(yuǎn)的系統(tǒng)靈活性及市場能力。
日本對智能化建筑下的定義是:智能化建筑就是高功能大廈,其功能是:1)方便有效的利用信息和通訊設(shè)備:2)采用樓宇自動控制技術(shù),使其具有高度的綜合管理能力。
新加坡對智能化建筑下的定義是,智能化建筑必須具備三個條件,1)安全、舒適的環(huán)境,即具有消防功能,溫度和濕度控制功能以及燈光及其它樓宇設(shè)備的控制功能,2)良好的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,使數(shù)據(jù)信息能夠在大廈內(nèi)傳輸。3)足夠的對外通信設(shè)施與通信能力。
二、智能建筑的基本特點和主要功能要求
一)基本特點
1、智能建筑與節(jié)能環(huán)保以及使用者的經(jīng)濟效益緊密相聯(lián)。
建筑物的節(jié)約能源和保護環(huán)境,已成為智能建筑發(fā)展必須考慮的首要前提和最重要的條件。智能建筑功能的采用必須與用戶或業(yè)主的經(jīng)濟效益緊密相關(guān)。
智能建筑充分的體現(xiàn)“以人為本”的思想。
智能建筑的最終受益者應(yīng)該是在其中生活、工作的人。一棟大廈智能化程度,不能光憑其所裝設(shè)備器材的先進度來認(rèn)定,而主要取決于使用人的需求功能。智能建筑發(fā)展到今天,已經(jīng)不是單純的高新技術(shù)產(chǎn)品的簡單合成,而是采用高科技來實現(xiàn)人的需求,改善和提高人工環(huán)境的品質(zhì),更好地為人服務(wù)。智能建筑是信息產(chǎn)品升級換代和業(yè)主自身需求的結(jié)合。智能建筑的發(fā)展完全是一種市場及使用者行為的結(jié)果。而業(yè)主完全是根據(jù)市場和自身的需求來投資適用的智能建筑,不會盲目攀比。同樣,建筑商或設(shè)計也不會為標(biāo)榜自己而設(shè)計建造一棟沒有市場需求的智能建筑。
二)智能建筑具備的主要功能
1、智能建筑的系統(tǒng)集成中心(SIC)
該中心具有各個智能化系統(tǒng)信息總匯集和各類信息的綜合管理的功能。具體要達(dá)到以下三方面要求:
(1)匯集建筑物內(nèi)外各種信息。接口界面要標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化,以實現(xiàn)各智能化設(shè)備之間的信息交換和通信協(xié)議(接口、命令等);
(2)對建筑物各個智能化系統(tǒng)的綜合管理:
(3)對建筑物內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)管理,必須具備根強的信息處理和數(shù)據(jù)通信能力。
2、綜合布線系統(tǒng)(GCS)
該系統(tǒng)是一種集成化通用傳輸系統(tǒng),利用雙絞線(u’rP)同軸電纜及光纖來傳輸智能建
筑或建筑群內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)、圖像和救控信號。Gcs是智能建筑連接3A系統(tǒng)各種控制信號
必備的基礎(chǔ)設(shè)施。目前已被智能建筑廣泛采用。Gcs通常是由工作區(qū)(終端)子系統(tǒng)、水
平布線子系統(tǒng)、垂直布線子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、設(shè)備子系統(tǒng)及建筑群室外連接子系統(tǒng)等六個部分組成的。
Gcs克服了傳統(tǒng)布線各系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián),施工管理復(fù)雜,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及適應(yīng)環(huán)境變化
靈活性差等缺點。它采用積木式結(jié)構(gòu),模塊化設(shè)計,實施統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),完全能滿足智能建筑高效、可靠、炙活性強的要求。
3、建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)(BAS)
建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)對智能建筑中的暖通、空調(diào)、電力、照明、供排水、消防、電梯、
停車場、廢物處理等大量機電設(shè)備進行有條不紊的綜合協(xié)調(diào),科學(xué)地運行管理及維護保養(yǎng)工作。它為所有機電設(shè)備提供了安全、可靠、節(jié)能、長壽命運行可信賴的保證。建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)必須包括以下三個子系統(tǒng):
(1)建筑物管理子系統(tǒng)是對建筑物內(nèi)所有機電設(shè)備完成運行狀態(tài)監(jiān)控,報表編制,起??刂萍熬S護保養(yǎng),事故診斷分析的系統(tǒng)。建筑物中央管理系統(tǒng)通過設(shè)在現(xiàn)場各被控設(shè)備附近的控制分站來完成上述工作;
(2)安全保衛(wèi)子系統(tǒng)在具備高度信息化的辦公室內(nèi)對安全保衛(wèi)系統(tǒng)的重要性越來越受到重視。出入口警衛(wèi)、防盜、防災(zāi)、防火、車庫管理、商業(yè)秘密等都屬安全保衛(wèi)系統(tǒng)a它采用了身份卡、閉路電視、遙感、傳感控制等來實現(xiàn)安全保衛(wèi)要求;
(3)能源管理子系統(tǒng)它的任務(wù)是在不降低舒適性的前提下,達(dá)到節(jié)能因而降低運行費用的目的。
4、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(CNS)
該系統(tǒng)能高速處理智能建筑內(nèi)外各種圖像、文字、語言及數(shù)據(jù)之間的通信。可分為衛(wèi)星通信、圖文通信、語言通信及數(shù)據(jù)通信等四個子系統(tǒng)。
(1)衛(wèi)星通信突破了傳統(tǒng)的地域觀念,實現(xiàn)了“相隔萬里近在眼前”的國際化信息交往聯(lián)系,起到了零距離零時差信息傳輸?shù)闹匾饔谩?/p>
(2)圖文通信在當(dāng)今智能建筑中.可實現(xiàn)傳真、可視數(shù)據(jù)檢索、電子郵件、電視會議
等多種通信業(yè)務(wù)。由于數(shù)字傳輸和分組交換技術(shù)發(fā)展及采用大容量高速數(shù)字專用通信線路實
現(xiàn)多種通信方式,使得根據(jù)需要選定經(jīng)濟而高效的通信線路成為可能。
(3)語音通信系統(tǒng)可給用戶提供預(yù)約呼叫、等候呼叫、自動重?fù)?、快速撥號、轉(zhuǎn)移呼叫、直接撥入、用戶賬單報告、語音信箱、E-Mail等上百種不同特色的通信服務(wù)。
(4)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可供用戶建立區(qū)域網(wǎng),以聯(lián)結(jié)其辦公區(qū)內(nèi)電腦及其外部設(shè)備完成電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)(EDI):多功能自動交換機系統(tǒng)還可使不同業(yè)主的電腦相互之間進行通信。
5、辦公自動化系統(tǒng)(0AS)智能建筑中要處理行政、財務(wù)、商務(wù)、檔案、撤表、文件等管理業(yè)務(wù),安全保衛(wèi)業(yè)務(wù)以及防災(zāi)害業(yè)務(wù)。這業(yè)務(wù)特點是部門多、綜臺性強、業(yè)務(wù)量大、實效性高。沒有科學(xué)的辦公自動化系統(tǒng)來處理這業(yè)務(wù)是不可想象的。因此辦公自動化系統(tǒng)被譽為智能建筑的忠實可靠的人事、財務(wù)、行政、保衛(wèi)、后勤總管。
oAs系統(tǒng)是在cNs系統(tǒng)基礎(chǔ)卜建立起來的信息系統(tǒng),主要由曰常事務(wù)型和決策型兩個子系統(tǒng)組成。前一個子系統(tǒng)是通用的,主要是提高人們的工作效率。后一個子系統(tǒng)是與人們從事的工作領(lǐng)域有關(guān),是“專門領(lǐng)域的應(yīng)用信息系統(tǒng)”.如金融領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)、工業(yè)企業(yè)領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)、國家經(jīng)濟宏觀調(diào)控領(lǐng)域的專用信息系統(tǒng)等。
三、智能建筑較傳統(tǒng)建筑的突出特點
1、技術(shù)方面
智能建筑與傳統(tǒng)建筑最大的區(qū)別就是智能建筑各智能化系統(tǒng)高度集成。智能建筑系統(tǒng)集成,就是將智能建筑中分離的設(shè)備、子系統(tǒng)、功能、信息,通過計算機網(wǎng)絡(luò)集成為一個相互關(guān)聯(lián)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)的系統(tǒng),實現(xiàn)信息、資源、任務(wù)的重組和共享。智能建筑安全、舒適、便利、節(jié)能。 2、節(jié)能方面以現(xiàn)代化商廈為例,其空調(diào)與照明系統(tǒng)的能耗很大,約占大廈總能耗的70%。在滿足使用者對環(huán)境要求的前提下,智能大廈應(yīng)通過其“智能”,盡可能利用自然光和大氣冷量(或熱量)來調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境,以最大限度地減少能源消耗。按事先在日歷上確定的程序,區(qū)分“工作”與“非工作”時間,對室內(nèi)環(huán)境實施不同標(biāo)準(zhǔn)的自動控制,下班后自動降低室內(nèi)照度與溫濕度控制標(biāo)準(zhǔn),已成為智能大廈的基本功能。利用空調(diào)與控制等行業(yè)的最新技術(shù),最大限度地節(jié)省能源是智能建筑的主要特點之一,其經(jīng)濟性也是該類建筑得以迅速推廣的重要原因。 3、節(jié)省運行及維護費用根據(jù)美國大樓協(xié)會統(tǒng)計,一座大廈的生命周期為60年,啟用后60年內(nèi)的維護及營運費用約為建造成本的3倍。再依據(jù)日本的統(tǒng)計,大廈的管理費、水電費、煤氣費、機械設(shè)備及升降梯的維護費,占整個大廈營運費用支出的60%左右;且其費用還將以每年4%的速度增加。所以依賴智能化系統(tǒng)的智能化管理功能,可發(fā)揮其作用來降低機電設(shè)備的維護成本,同時由于系統(tǒng)的高度集成,系統(tǒng)的操作和管理也高度集中,人員安排更合理,使得人工成本降到最低。 4、創(chuàng)造安全、舒適和便捷的環(huán)境智能建筑首先確保人、財、物的高度安全以及具有對災(zāi)害和突發(fā)事件的快速反應(yīng)能力。智能建筑提供室內(nèi)適宜的溫度、濕度和新風(fēng)以及多媒體音像系統(tǒng)、裝飾照明,公共環(huán)境背景音樂等,可大大提高人們的工作、學(xué)習(xí)和生活質(zhì)量。智能建筑通過建筑內(nèi)外四通八達(dá)的電話、電視、計算機局域網(wǎng)、因特網(wǎng)等現(xiàn)代通信手段和各種基于網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)辦公自動化系統(tǒng),為人們提供一個高效便捷的工作、學(xué)習(xí)和生活環(huán)境。
現(xiàn)代化建筑已經(jīng)不僅僅是一種藝術(shù)體現(xiàn)、文化表現(xiàn),也是一個國家先進科技的表達(dá)。通過現(xiàn)代化建筑的智能化標(biāo)準(zhǔn)可以衡量一個國家現(xiàn)如今的高科技水平。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測,21世紀(jì)以后中國的智能化建筑將達(dá)到世界的一半以上。現(xiàn)如今,我國建筑電氣經(jīng)過電氣化階段、自動化階段兩個階段后,以邁進智能化階段。智能化建筑技術(shù)的發(fā)展非常迅速。
1智能建筑的含義
智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。上個世紀(jì)70年代末,在美國,首先產(chǎn)生了智能建筑(Intelligent Building)的概念。它的興起和發(fā)展主要是適應(yīng)社會信息化與經(jīng)濟國際化的需要。1997年6月,清華大學(xué)張瑞武教授就智能建筑給出了如下定義:智能建筑是指利用系統(tǒng)集成方法,將智能型計算機技術(shù)、通信技術(shù)、信息技術(shù)與建筑藝術(shù)有機結(jié)合,通過對設(shè)備的自動監(jiān)控、對信息資源的優(yōu)化組合,所獲得的投資合理、適合信息社會需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的建筑物。這一定義對于我們更多的認(rèn)識和了解智能建筑,有很大幫助。而在國外,關(guān)于智能建筑的記載是:“智能建筑”就是高功能大樓,是有效地利用現(xiàn)代信息與通信設(shè)備,采用樓宇自動化技術(shù)高度綜合管理的大樓(日本)。美國智能建筑學(xué)會(A IB I)是關(guān)于智能建筑的相關(guān)描述是:智能建筑就是通過建筑的四個基本要求,即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理進行最優(yōu)化的組合,為用戶提供一個高經(jīng)濟性、高效率、高舒適性的建筑物。以上是國外提供的智能建筑的定義。
2與傳統(tǒng)建筑相比,智能建筑具有的優(yōu)點
智能建筑通常具有三大主要特征,即建筑物自動化(building automation,即BA),通信自動化(Communication Automation,即OA)、布線綜合化。稱為3A智能化建筑。與傳統(tǒng)建筑相比,智能建筑是更有優(yōu)勢的。
2.1智能控制的研究對象是存在模型嚴(yán)重的不確定性,即在很大的范圍內(nèi)變動模型未知或知之甚少者模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù),而傳統(tǒng)的自動控制是建立在確定的模型基礎(chǔ)上的。
2.2傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)的輸入或輸出設(shè)備與人及外界環(huán)境的信息交換很不方便。傳統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)具有控制任務(wù)單一性的特點,對控制任務(wù)的要求要么使輸出量為定值(調(diào)節(jié)系統(tǒng)),要么使輸出量跟隨期望的運動軌跡(跟隨系統(tǒng))。
2.3與傳統(tǒng)自動控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對象及環(huán)境的有關(guān)知識以及運用這些知識的能力;智能控制系統(tǒng)具有變結(jié)構(gòu)特點,可以總體自尋優(yōu),具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)的能力:智能控制系統(tǒng)能以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)表示的混合控制過程,采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制結(jié)合的多模態(tài)控制方式;智能控制系統(tǒng)有補償及自修復(fù)能力和判斷決策能力??偠灾?,與傳統(tǒng)的控制理論相比,智能控制系統(tǒng)通過智能機自動地完成其目標(biāo)的控制過程,其可以在熟悉或不熟悉的環(huán)境中自動地或人一機交互地完成擬人任務(wù),對高度非線性的控制對象處理比較完美。
3建筑電氣系統(tǒng)
電氣技術(shù)在智能建筑中的重要作用智能建筑是在建筑平臺上實現(xiàn)的,脫離了建筑這個平臺,那么智能建筑也就無法實施。建筑電氣系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑實行智能化的核心,它對整個建筑物功能的發(fā)揮、建筑布局和結(jié)構(gòu)的選擇、建筑藝術(shù)的體現(xiàn)、建筑的靈活性以及建筑安全的保證等方面,都起著十分重要的作用。建筑電氣信號系統(tǒng)是建筑電氣系統(tǒng)中專門用于傳輸各類信號的弱電系統(tǒng)。智能建筑中弱電系統(tǒng)的設(shè)備、纜線安全必須依靠電氣技術(shù)如:電源技術(shù)、防雷與接地技術(shù)、防諧波技術(shù)、抗干擾技術(shù)、屏蔽技術(shù)、防靜電技術(shù)、布線技術(shù)、等電位技術(shù)等眾多的電氣技術(shù)來支持方可奏效。建筑電氣信號系統(tǒng)主要有:消防監(jiān)測系統(tǒng)、閉路監(jiān)視系統(tǒng)、電腦管理系統(tǒng)、共用電視天線系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和無線呼叫系統(tǒng)等?!?/p>
4智能化建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
智能建筑是八十年代中期在美國出現(xiàn)的,1984年在美國康涅狄格州哈特福德市建成世界第一幢智能大廈——城市廣場,僅僅二十年里,美國現(xiàn)已有上萬座智能建筑。目前,日本新建的大型建筑,大概60%都是屬于智能型建筑;在我國,從上個世紀(jì)90年代起,智能建筑如雨后春筍般涌現(xiàn),上海、北京、廣州、深圳已建和在建幾十座高樓大廈都采用了建筑智能化系統(tǒng)。人們已經(jīng)認(rèn)識到并開始享受到智能建筑帶來的方便、安全、便捷和效益。中國智能建筑是逐步發(fā)展起來的,據(jù)不完全統(tǒng)計,至2001年底,國內(nèi)已建成的智能建筑約有2300幢,按國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計、施工與管理。目前在建的智能建筑大廈已轉(zhuǎn)向大型公共建筑,如會展中心、圖書館、體育場館、文化藝術(shù)中心、博物館等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測,21世紀(jì)以后中國的智能化建筑將達(dá)到世界的一半以上。在我國步入信息社會的今天,現(xiàn)代建筑作為城市的信息單元,是信息社會最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,因此,它的高速發(fā)展是必然趨勢。
目前全世界對智能建筑還沒有統(tǒng)一的規(guī)定,我國對智能建筑的定義是:“指通過將建筑物的設(shè)計、設(shè)備、管理、服務(wù)等根據(jù)用戶的實際需要進行優(yōu)化組合,從而為用戶提供一個舒適、安全、高效、便捷的人性化建筑環(huán)境”。智能建筑是以現(xiàn)代化建筑技術(shù)為手段,由辦公自動化系統(tǒng)、樓宇自動化系統(tǒng)和通信自動化系統(tǒng)三大系統(tǒng)所組成,幫助用戶在費用開支、人身安全、生活舒適等方面實現(xiàn)利益最大化。目前智能建筑的集成化管理程度還較低,各個系統(tǒng)之間基本上單獨存在,不具有面對突發(fā)事件的綜合管理能力。
2 智能建筑突發(fā)事件模型與分析
2.1建筑突發(fā)事件分類
突發(fā)事件通常包括自然性突發(fā)事件、社會性突發(fā)事件和綜合性突發(fā)事件。對于智能建筑的突發(fā)事件而言,它具有出現(xiàn)的頻率較高和損失集中、劇烈的顯著特點。根據(jù)事件的特殊狀態(tài)可分為:“正常”、“異?!焙汀肮收匣蚴А比N狀態(tài),當(dāng)智能建筑中的事件處于“正?!焙汀爱惓!睜顟B(tài)時,一般不影響建筑的正常使用。當(dāng)智能建筑中的事件處于“故障和失效狀態(tài)”時,通常指智能建筑的特性和結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本改變。智能建筑監(jiān)控和管理系統(tǒng)的重點是使智能建筑運行在“故障或失效狀態(tài)”之外。
2.2建筑突發(fā)事件優(yōu)先權(quán)機制
智能建筑中,有可能出現(xiàn)很多突發(fā)事件一起發(fā)生的情形,對于這些一起發(fā)生的突發(fā)事件如何進行管理是智能建筑集成管理系統(tǒng)必須認(rèn)真處理的首要問題。有些突發(fā)事件非常重要和緊迫必須馬上得到處理,例如關(guān)系到用戶安全的火災(zāi)報警事件和關(guān)系到用戶財產(chǎn)的盜竊事件。而有些突發(fā)事件可以延緩處理,例如空調(diào)系統(tǒng)的失效、照明系統(tǒng)的失靈。為了使管理系統(tǒng)不僅處理“突發(fā)事件”,也能響應(yīng)“正常事件”,本文對各類事件優(yōu)先權(quán)級別的分配如下:
優(yōu)先權(quán)數(shù)組大小的確定。由于優(yōu)先權(quán)數(shù)組的大小影響管理系統(tǒng)的實時性,為了滿足智能建筑管理系統(tǒng)的需要,本文確認(rèn)優(yōu)先權(quán)數(shù)組的大小為16。
優(yōu)先權(quán)數(shù)組項目的確定。由于面向突發(fā)事件的智能建筑集成系統(tǒng),在沒有突發(fā)事件時要管理和監(jiān)控樓宇設(shè)備的正常運行,在發(fā)生突發(fā)事件時要啟動應(yīng)急預(yù)案,協(xié)調(diào)各種資源進行消災(zāi)和減災(zāi)運行,為了避免智能建筑管理系統(tǒng)存在先天性缺陷,優(yōu)先權(quán)數(shù)組項目要包括手動生命安全、自動生命安全、手動安全防范、自動安全防范、最高權(quán)限操作、最小切換控制、臨時性事件和人工操作七類事件。
3 樓宇自控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議及集成案例
在智能建筑中,各種樓宇自控設(shè)備分布地安裝在不同的位置,為了高效地監(jiān)控和管理智能建筑內(nèi)的各種突發(fā)事件,就要在各種樓宇設(shè)備之間建立通信網(wǎng)絡(luò)。樓宇自控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議是智能建筑管理系統(tǒng)在現(xiàn)場層和自控層實現(xiàn)互連和互操作的基礎(chǔ),本文主要從以下幾個方面介紹。
3.1 BACnet 體系結(jié)構(gòu)
BACnet標(biāo)準(zhǔn)是產(chǎn)生于上世紀(jì)90年代的面向現(xiàn)場總線的產(chǎn)物,目前,BACnet標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為樓宇自控網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議中唯一的一個國際標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)具有以下優(yōu)點:
1)技術(shù)先進、完全開放;2)專門應(yīng)用于樓宇自控網(wǎng)絡(luò),具有高效的優(yōu)點;3)被很多國際的主要標(biāo)準(zhǔn)組織接收為標(biāo)準(zhǔn),具有權(quán)威性;4)不依賴現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),具有良好的互連優(yōu)勢;5)良好的伸縮性和擴展性。
BACnet標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)互操作功能將服務(wù)分為文件訪問、對象訪問、遠(yuǎn)程設(shè)備管理、事件與報警、網(wǎng)絡(luò)安全和虛擬終端六個類別。
3.2 BACnet設(shè)備描述模型
由于智能建筑由眾多系統(tǒng)和設(shè)備組成,這些控制系統(tǒng)和設(shè)備有可能來自不同的廠家,具有不同的型號、功能和控制協(xié)議,例如空調(diào)設(shè)備的功能和監(jiān)控設(shè)備的功能就肯定不同,即使都是監(jiān)控設(shè)備,有可能來自不同的廠家,就具有不同的控制方法和通信協(xié)議。因此,如何對智能建筑中眾多的設(shè)備進行描述是集成管理系統(tǒng)首要解決的難題。對設(shè)備進行描述的過程也就是對樓宇設(shè)備進行形式化和模型化的過程。
由于樓宇設(shè)備在控制功能上可以分解為以下基本單元:
1)硬件二進制的輸入或輸出值,如繼電器的開關(guān)狀態(tài);2)硬件模擬量的輸入或輸出值,如壓力的測量值;3)軟件二進制或模擬值,如控制參數(shù)的初始化;4)文件,如記錄文件、程序文件和歷史文件等;5)字符串,如報警信息的顯示。
3.3 BACnet系統(tǒng)集成方法
在實際的系統(tǒng)集成工程項目中,還要有適用的技術(shù)規(guī)范,為了滿足很多技術(shù)人員對BACNET標(biāo)準(zhǔn)不太熟悉的需求,BACnet標(biāo)準(zhǔn)定義了六個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備:操作員工作站、樓宇控制器、專用控制器、高級應(yīng)用控制器、智能傳感器和智能執(zhí)行器。這六個標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備具有預(yù)先定義的互操作功能,由于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備概念直觀,很容易被一般的技術(shù)人員所應(yīng)用,例如,當(dāng)智能建筑管理系統(tǒng)中需要一個傳感器時,就可以直接在標(biāo)準(zhǔn)BACnet設(shè)備類型中選用“智能傳感器”即可。
3.4 某實驗教學(xué)樓管理系統(tǒng)集成
某高校的實驗教學(xué)樓安裝有消防系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)設(shè)備、安全防范設(shè)備和集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。消防系統(tǒng)局部設(shè)備有自動噴淋系統(tǒng),火災(zāi)報警采用人工按鈕防范,監(jiān)控設(shè)備選用的是基于BACnet標(biāo)準(zhǔn)的自控產(chǎn)品、安全防范系統(tǒng)中報警控制器安裝在一樓的門衛(wèi)值班室。
1)事件優(yōu)先權(quán)分配。根據(jù)優(yōu)先權(quán)的分配機制,在本系統(tǒng)中消防系統(tǒng)手動按鈕產(chǎn)生的事件和火災(zāi)自動探測器產(chǎn)生的事件屬于“生命安全”事件,優(yōu)先權(quán)最高。手動安全防范、自動安全防范、最高權(quán)限操作、最小切換控制、臨時性事件和人工操作等事件優(yōu)先級依次降低;2)數(shù)據(jù)傳輸。本文研究的智能建筑管理系統(tǒng)中,事件源和事件接收者之間采用“推”方式進行傳輸,當(dāng)事件源產(chǎn)生事件時,首先查詢事件接收者列表,然后根據(jù)接收者列表把事件主動發(fā)送給接收者,由事情接收者進行處理。
4 結(jié)論
智能建筑具有預(yù)測和預(yù)防各類突發(fā)事件,對突發(fā)事件進行實時響應(yīng),使建筑防患于未然,并在發(fā)生突發(fā)事件時降低損失的功能。
參考文獻(xiàn)
一、智能建筑的定義
我國智能建筑專家、清華大學(xué)張瑞武教授在1997年6月廈門市建委主辦的“首屆智能建筑研討會”上,提出了以下比較完整的定義:智能建筑是指利用系統(tǒng)集成方法,將智能型計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代建筑藝術(shù)有機結(jié)合,通過對設(shè)備的自動監(jiān)控,對信息資源的管理,對使用者的信息服務(wù)及其建筑環(huán)境的優(yōu)化組合,所獲得的投資合理,適合信息技術(shù)需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點的現(xiàn)代化建筑物。這是目前我國智能化研究的理論界所公認(rèn)的最權(quán)威的定義。
二、智能建筑的特點
1、節(jié)約能源。2、節(jié)省設(shè)備運行維護費用。3、提供安全、舒適和高效便捷的環(huán)境。4、廣泛采用了“3C”高新技術(shù)(3C高新技術(shù)是指現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù))。5、系統(tǒng)集成。
三、現(xiàn)階段智能建筑存在的問題
1、電氣施工圖設(shè)計不完善。建筑工程項目在方案設(shè)計階段時,往往重視建筑設(shè)計本身的平、立、剖,而對其他專業(yè),特別是設(shè)備工程,包括水、電、暖等有所忽視,只要寫一個簡單的說明即可,而對智能化系統(tǒng)建設(shè)則未被列入內(nèi)容,有的甚至不考慮。在設(shè)計方案評審時,有關(guān)主管部門提出或設(shè)計單位詢問建筑單位關(guān)于智能化設(shè)計時,項目已進入初步設(shè)計階段,建筑單位才認(rèn)識到需要這方面的設(shè)計,設(shè)計單位也才被要求做智能化系統(tǒng)總體方案設(shè)計。智能建筑中涉及到的辦公自動化系統(tǒng)、通信自動化系統(tǒng)與樓宇自動化系統(tǒng)都是當(dāng)前世界的先進技術(shù),設(shè)計單位難以完全掌握,設(shè)計單位對選用的系統(tǒng)不熟悉,施工圖設(shè)計困難,對各系統(tǒng)應(yīng)包括內(nèi)容有分歧。
2、智能化系統(tǒng)總體方案設(shè)計與建筑設(shè)計不同步。正當(dāng)智能化系統(tǒng)總體方案設(shè)計進行時,由于工期緊迫,建筑設(shè)計已進入施工圖階段,設(shè)計迫在眉睫,智能化系統(tǒng)總體方案甚至未經(jīng)評審就進入施工圖設(shè)計。部分工程項目在進入施工后才發(fā)現(xiàn)缺少智能化系統(tǒng)的設(shè)計施工圖,于是重新找施工單位進行智能化系統(tǒng)設(shè)計。
3、系統(tǒng)集成商在準(zhǔn)備進入項目實施時,發(fā)現(xiàn)沒有弱電井和弱電配電間,要不就是土建已超前,管路預(yù)埋已成空話,或雖有管路但冗余不夠等。介入時發(fā)現(xiàn)電話、電視等已有人實施,許多管路和信息出口的安裝位置,設(shè)備的安裝位置已被占用。諸如此類,使原方案必須重新修訂,系統(tǒng)指標(biāo)和工程預(yù)算發(fā)生較大變化。
4、缺少國產(chǎn)化系統(tǒng)集成產(chǎn)品。目前我國還沒有開發(fā)出一套智能建筑系統(tǒng)集成產(chǎn)品,國外如美國江森自控、I BM、朗訊科技等公司產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)智能建筑市場。國外樓宇自動化系統(tǒng)的供貨都是從敏感元件、執(zhí)行機構(gòu)、閥門、變送器、現(xiàn)場控制站、子站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器及所有軟件成套供貨,產(chǎn)品質(zhì)量有保證,但現(xiàn)場調(diào)試、人員培訓(xùn)、后期服務(wù)等方面不完善,在與甲方及施工單位配合上有難度。自身的技術(shù)力量薄弱。在施工過程中,接線、安裝等低級錯誤引起設(shè)備損壞的現(xiàn)象時有發(fā)生,對國外產(chǎn)品不熟悉和技術(shù)壁壘給智能建筑的正常運行帶來隱患。
四、智能建筑未來的發(fā)展趨勢
1、智能大樓。是指將單棟辦公大樓建成綜合智能化大樓。智能大樓的基本框架是將BA、CA、OA三個子系統(tǒng)結(jié)合成一個完整的整體,發(fā)展趨勢則是向系統(tǒng)集成化、管理綜合化和多元化以及智能城市化的方向發(fā)展,真正實現(xiàn)智能大樓作為現(xiàn)代化辦公和生活的場所。
2、智能廣場。智能大樓從單幢大樓變?yōu)槌善_發(fā),形成一個位置相對集中的建筑群體,稱之為智能廣場。智能建筑不再局限于辦公大樓,逐步向公寓、商場、醫(yī)院、學(xué)校等建筑領(lǐng)域擴展。智能廣場除具備智能大樓的所有功能外,還具有系統(tǒng)更大、結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的特點,一般應(yīng)具有智能建筑集成管理系統(tǒng)IBMS,能對智能廣場中所有樓宇進行全面和綜合的管理。
3、智能化住宅。智能化住宅的發(fā)展分為三個層次:首先是家庭電子化(HE),其次是住宅自動化(HA),最后是住宅智能化,美國稱其為智慧屋(WH),歐洲稱為時髦屋(SH)。
智能化住宅是指通過家庭總線(HDS)把家庭內(nèi)的各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置都并入到網(wǎng)絡(luò)之中,進行集中或異地的監(jiān)視控制和家庭事務(wù)性管理,并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào),提供工作、學(xué)習(xí)、娛樂等各項服務(wù),營造出具有多功能的信息化居住空間。
4、智能化小區(qū)。是對有一定智能程度的住宅小區(qū)的統(tǒng)稱。智能化小區(qū)是具有居家生活信息化、小區(qū)物業(yè)管理智能化、IC卡通用化的小區(qū)。小區(qū)智能化是一個過程,它伴隨著智能化技術(shù)的發(fā)展及人們需求的增長而不斷完善,表明了可持續(xù)發(fā)展是小區(qū)智能化的重要特性。
5、智能化城市。在實現(xiàn)智能化住宅和智能化小區(qū)后,城市的智能化程度將被進一步強化,出現(xiàn)以信息化為特征的智能化城市。
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