智能建筑的未來

[摘要]本文較為系統(tǒng)的介紹信息技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用，以及國(guó)內(nèi)外智能建筑發(fā)展?fàn)顩r，闡述了智能建筑的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能，討論了智能建筑的發(fā)展趨勢(shì)與關(guān)鍵技術(shù)。 1.引言 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)等得到迅速發(fā)展，極大地促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)力的提高，也使人們的生產(chǎn)方式和生活方式產(chǎn)生了日新月異的變化，在建筑領(lǐng)域，則誕生了智能建筑的概念。所謂“智能建筑”是綜合計(jì)算機(jī)、信息通信等方面最先進(jìn)的技術(shù)，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)建筑物綜合管理自動(dòng)化、遠(yuǎn)程通信和辦公自動(dòng)化的有效運(yùn)作，并使這三種功能結(jié)合起來的建筑。 智能建筑蓬勃發(fā)展，以美國(guó)和日本興建的最多。日本第一次引進(jìn)智能建筑的概念是在1984年的夏天，近十多年來，相繼建成了野村證券大廈、NEC總公司大樓等。日本是在智能建筑領(lǐng)域進(jìn)行全面的綜合研究并提出有關(guān)理論和進(jìn)行實(shí)踐的最具有代表性的國(guó)家之一。新加坡政府為推廣智能建筑，撥巨資進(jìn)行專項(xiàng)研究，計(jì)劃將新加坡建成“智能城市花園”。此外，印度也于1995年起在加爾各答的鹽湖開始建設(shè)“智能城”，智能建筑的發(fā)展形勢(shì)可謂是如日中天。由于智能建筑具有高效、節(jié)能、舒適等突出優(yōu)點(diǎn)，在歐、美、日及世界各地迅速發(fā)展，引起普遍重視。 2.我國(guó)智能建筑的發(fā)展 智能建筑的發(fā)展是科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的綜合體現(xiàn)，它已成為一個(gè)國(guó)家、地區(qū)和城市現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。在我國(guó)步入信息社會(huì)和國(guó)內(nèi)外正在加速建設(shè)信息高速公路的今天，智能建筑將成為城市中的“信息島”或“信息單元”，它是信息社會(huì)最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。 我國(guó)智能建筑的起步較晚，直到80年代末才有較大的發(fā)展，近幾年來，在北京、上海、廣州等大城市，相繼建起了數(shù)幢具有相當(dāng)水平的智能建筑。北京的發(fā)展大廈可謂是我國(guó)智能建筑的雛形，而后相繼出現(xiàn)了上海的金茂大廈、青島的中銀大廈等具有相當(dāng)高水平的智能大廈。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)已建成的智能建筑約有一千四百棟，基本按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、施工和管理。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的智能建筑開始轉(zhuǎn)向大型公共建筑，例如，會(huì)展中心、圖書館、體育場(chǎng)館等，據(jù)國(guó)外預(yù)測(cè)，本世紀(jì)全世界的智能建筑將有一半以上在中國(guó)建成。 中國(guó)政府亦高度重視，在科研、資金和政策等方面積極地進(jìn)行支持和引導(dǎo)，使智能建筑的發(fā)展。1996年1月在上海佘山建設(shè)部召開了我國(guó)歷史上第一次智能建筑設(shè)計(jì)研討會(huì)，對(duì)我國(guó)智能建筑的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。華東建筑設(shè)計(jì)研究院編制了我國(guó)第一部智能建筑設(shè)計(jì)指導(dǎo)性文件——上海市《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，并已正式實(shí)施。 中國(guó)臺(tái)灣智能建筑發(fā)展較早，到1991年已建成1300棟左右，其中以臺(tái)北市居多。中國(guó)香港智能建筑建得也較早，相繼出現(xiàn)了匯豐銀行大廈、立法會(huì)大廈、中銀大廈等一批智能化程度較高的智能建筑。 3.智能建筑的構(gòu)成及功能 雖然智能大廈的類型各不相同，但其核心功能、系統(tǒng)是相同的。智能系統(tǒng)的設(shè)備通常放置在智能化建筑環(huán)境內(nèi)的系統(tǒng)集成中心，它通過綜合布線與各種終端設(shè)備連接，并通過計(jì)算機(jī)對(duì)整棟大樓進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)高度智能化。而整體的智能化要靠許多子系統(tǒng)的相連接，現(xiàn)在常用的最基本的子系統(tǒng)有樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BA）、通信自動(dòng)化系統(tǒng)（CA）、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）、但從實(shí)際情況來看，消防系統(tǒng)和保安系統(tǒng)是專門機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)有著比其它系統(tǒng)更加嚴(yán)格的管理和驗(yàn)收程序，因此，單獨(dú)列出防火自動(dòng)化系統(tǒng)（FA）、安全保衛(wèi)自動(dòng)化系統(tǒng)（SA），因而，智能系統(tǒng)主要由系統(tǒng)集成中心、設(shè)備管理自動(dòng)化系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、防火自動(dòng)化系統(tǒng)安全保衛(wèi)自動(dòng)化系統(tǒng)以及綜合布線（GC）構(gòu)成。功能如圖1所示。 其中，智能建筑的信息通信系統(tǒng)（CA）是保證樓內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)、圖像傳輸?shù)幕A(chǔ)，它同時(shí)與外部通信，和公用電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)及其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)相連，并與世界各地互通信息。辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OA）提供先進(jìn)的信息處理功能，具有決策支持體系。設(shè)備管理自動(dòng)化系統(tǒng)（BA）是采用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)組成的高度自動(dòng)化的綜合管理系統(tǒng)，它確保建筑物內(nèi)的舒適和安全的辦公環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能要求。防火自動(dòng)化系統(tǒng)（FA）通過設(shè)在建筑物內(nèi)不同位置的煙火檢測(cè)裝置提供的信息，自動(dòng)進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。同時(shí)，啟動(dòng)火災(zāi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警和實(shí)施人員疏散措施。安全保衛(wèi)系統(tǒng)（SA）主是提供不受外界干擾和避免人員受到傷害和財(cái)物損失的環(huán)境，防止工商業(yè)間諜和國(guó)際恐怖活動(dòng)，保障人的生命安全。綜合布線系統(tǒng)（GC）將所有的語音、數(shù)據(jù)、視頻信號(hào)等的布線，經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計(jì)，綜合在一套標(biāo)準(zhǔn)的布線系統(tǒng)中，將智能建筑的三大子系統(tǒng)有機(jī)地連接起來。系統(tǒng)集成中心（SIC）對(duì)系統(tǒng)各個(gè)智能化模塊和各類信息具有綜合管理的功能，匯集建筑物內(nèi)外各類信息，并進(jìn)行實(shí)時(shí)處理及通信能力，對(duì)建筑物各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。 4.智能建筑的發(fā)展趨勢(shì) 智能建筑是個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力和科技水平的具體體現(xiàn)之一，被認(rèn)為是本世紀(jì)建筑發(fā)展的主流。目前，世界各國(guó)都在加大力度發(fā)展信息高速公路。中國(guó)也把信息高速公路的建設(shè)納入了重要的議程。智能建筑與國(guó)際信息高速公路接軌，也將促進(jìn)信息高速公路的極大發(fā)展。 智能建筑要想給人們帶來安全、舒適、高效等的工作和生活空間，關(guān)鍵要綜合運(yùn)用現(xiàn)代高科技，進(jìn)行規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化的開發(fā)與設(shè)計(jì)，既充分利用現(xiàn)有資源，又不破壞周邊環(huán)境，向“綠色建筑”的方向發(fā)展，才能實(shí)現(xiàn)智能建筑的可持續(xù)發(fā)展。 筆者認(rèn)為智能建筑未來的發(fā)展集中體現(xiàn)在軟硬兩方面，其中軟方面主要表現(xiàn)為如下四點(diǎn)： （1）各方面的高度重視和迫切需求 業(yè)主已把建筑設(shè)計(jì)中智能部分的設(shè)計(jì)列為其基本要求之一，而政府亦高度重視，在科研、資金和和政策等方面積極地進(jìn)行支持和引導(dǎo)，使智能建筑的發(fā)展朝著健康和規(guī)范化的方向發(fā)展。政府和各大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)以及有關(guān)廠商等正將智能建筑作為一個(gè)新的研究課題和商業(yè)機(jī)會(huì)，積極投入力量，開發(fā)相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品，使智能建筑實(shí)施便利，成本降低。 （2）智能建筑的功能朝著多元化方向發(fā)展。 由于用戶對(duì)智能建筑功能要求有很大差異，智能建筑的設(shè)計(jì)也要分門別類，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)出符合用戶的功能需求。例如：專門用于金融、證券業(yè)和公司總部等作為信息源基地；為振興地方城市，培育地區(qū)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展信息通信服務(wù)；小規(guī)模的用戶也能享受高水平的信息服務(wù)；能夠適應(yīng)用戶對(duì)辦公室布置變更需求；把現(xiàn)有大樓改造成智能大樓；從單體建筑物向綜合性建筑群的發(fā)展；賓館的智能化；住宅的智能化；醫(yī)院的智能化；學(xué)校的智能化。 （3）對(duì)智能建筑管理的高度重視 由90年代初期的起步發(fā)展到現(xiàn)在，智能建筑正由粗糙化、重復(fù)化、累加化向集約化、細(xì)分化、系統(tǒng)化方向發(fā)展，其中重要的一點(diǎn)就是認(rèn)識(shí)到管理的重要性，而管理一方面集中體現(xiàn)在充分調(diào)動(dòng)人的主觀能動(dòng)性，對(duì)各種設(shè)備設(shè)施進(jìn)行科學(xué)的管理、運(yùn)行和維護(hù)，充分提高其利用率。另一方面則體現(xiàn)在物業(yè)管理上，中國(guó)已加入WTO，面對(duì)世界各國(guó)物業(yè)巨頭的強(qiáng)烈競(jìng)爭(zhēng)，中國(guó)的物業(yè)管理公司正深刻的認(rèn)識(shí)到競(jìng)爭(zhēng)的殘酷性，開始從各方面提升自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力，從經(jīng)營(yíng)理念、管理技術(shù)、服務(wù)理念等方面提高自己的整體水平。 （4）基于系統(tǒng)工程的開放式智能化建筑結(jié)構(gòu)的建立 智能大廈是一個(gè)智能化系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)工程開發(fā)方法，如系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施及安裝調(diào)試，建立開放式智能化建筑結(jié)構(gòu)。在一個(gè)智能建筑的生命周期中，建筑結(jié)構(gòu)具有最短的生命周期（約60年）。一般的硬件和軟件設(shè)備有5-7年的生命周期，而辦公自動(dòng)化系統(tǒng)僅有2-3年的生命周期。做成開放式系統(tǒng)的智能大廈系統(tǒng)，能不斷吸收新的技術(shù)，更新舊的設(shè)備，從而使整個(gè)智能化系統(tǒng)設(shè)施運(yùn)行得更好。 硬的方面主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通信技術(shù)、智能化技術(shù)等如下幾個(gè)方面： （1）信息通信技術(shù) 數(shù)據(jù)衛(wèi)星又稱為小型數(shù)據(jù)衛(wèi)星站（VSAT:Very Small Aperture Terminals）。VAST的出現(xiàn)，將通信終端延伸到辦公室和家庭，其發(fā)展是將通信衛(wèi)星技術(shù)引向多功能、智能化、設(shè)備小型化，同時(shí)綜合應(yīng)用衛(wèi)星多波束覆蓋、星載處理技術(shù)、地面窩蜂移動(dòng)通信和計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)。數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用：供Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)的接入，如證券、期貨、銀行；實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)通信系統(tǒng)的結(jié)合；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程多點(diǎn)電視會(huì)議；實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程教學(xué)。 從文本文件和聲音的傳送到靜止和動(dòng)態(tài)圖片的傳送，多媒體技術(shù)與通信技術(shù)日趨交叉在一起，形成多媒體通信。多媒體會(huì)議電視在智能大廈中已得到廣泛應(yīng)用。 本世紀(jì)是互聯(lián)網(wǎng)的世紀(jì)，未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用包括： 1.采用開放的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議TCP/IP和HTTP，用瀏覽器服務(wù)體系結(jié)構(gòu)取代客戶/服務(wù)器模式。 2.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作及綜合信息數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。提高建筑物內(nèi)員工的工作效率和管理質(zhì)量，提高建筑物物業(yè)管理層的決策與全局事件協(xié)調(diào)處理的能力。 3.能夠增強(qiáng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)（如防火系統(tǒng)）與信息系統(tǒng)（如辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、物業(yè)管理系統(tǒng)）之間的信息與數(shù)據(jù)交換能力。 4.信息與控制系統(tǒng)集成可直接使用建筑物中的綜合布線系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與擴(kuò)展很容易實(shí)現(xiàn)，且維護(hù)和培訓(xùn)工作量小。 （2）網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù) 現(xiàn)在典型的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制總線有基金會(huì)總線（Field Foundation，簡(jiǎn)稱FF），CAN (control area network)，Lon Works，SERCOS，JPCN-1,Marco，Deviccenet,Profibus-DP, Interbus-S等，但是，應(yīng)該看到從現(xiàn)場(chǎng)控制總線走向控制網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)必然趨勢(shì)。比較典型的幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP/IP，BACNet, SPX/IPX，AppleTalk等，網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用包括： 1.改善智能建筑內(nèi)樓宇自控系統(tǒng)（BA）、綜合保安系統(tǒng)（SM）、火災(zāi)報(bào)警（FAS）等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的控制與聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。增<