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智能建筑

智能建筑定義
修訂版的國家標準《智能建筑設計標準》(GB/T50314-2006)對智能建筑定義為“以建筑物為平臺,兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統等,集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體,向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境”。

原國家標準《智能建筑設計標準》(GB/T50314-2000)對智能建筑定義為“以建筑為平臺,兼備建筑自動化設備BA、辦公自動化OA及通信網絡系統CA,集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優化組合,向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境”。

按照上海市的定義,智能家居“是采用現代計算機、信息通信和系統集成技術建立的家庭信息化平臺,它通過家庭網絡將與家居設備和系統互聯并統一管理,以提供一個舒適、便利、安全、節能和環保的家居生活環境”。

內在聯系,以最優化的設計,提供一個投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環境空間。智能建筑物能夠幫助大廈的主人,財產的管理者和擁有者等意識到,他們在諸如費用開支、生活舒適、商務活動和人身安全等方面得到最大利益的回報。”

系統組成

建筑智能化工程又稱弱點系統工程,主要指通訊自動化(CA),樓宇自動化(BA),辦公自動化(OA),消防自動化(FA)和保安自動化(SA),簡稱5A。其中包括的系統有:

計算機管理系統工程,樓宇設備自控系統工程,通訊系統工程,保安監控及防盜報警系統工程,衛星及共用電視系統工程,車庫管理系統工程,綜合布線系統工程,計算機網絡系統工程,廣播系統工程,會議系統工程,視頻點播系統工程,智能化小區物業管理系統工程,可視會議系統工程,大屏幕顯示系統工程,智能燈光、音響控制系統工程,火災報警系統工程,計算機機房工程,一卡通系統工程。

系統集成

對弱電子系統進行統一的監測、控制和管理——集成系統將分散的、相互獨立的弱電子系統,用相同的網絡環境,相同的軟件界面進行集中監視。

實現跨子系統的聯動,提高大廈的控制流程自動化——弱電系統實現集成以后,原本各自獨立的子系統在集成平臺的角度來看,就如同一個系統一樣,無論信息點和受控點是否在一個子系統內都可以建立聯動關系。

提供開放的數據結構,共享信息資源——隨著計算機和網絡技術的高度發展,信息環境的建立及形成已不是一件困難的事。

提高工作效率,降低運行成本 ——集成系統的建立充分發揮了各弱電子系統的功能。

智能化集成系統(IIS)intelligented integration system,將不同功能的建筑智能化系統,通過統一的信息平臺實現集成,以形成具有信息匯集、資源共享及優化管理等綜合功能的系統。

信息設施系統(ITSI)information technology system infrastructure,為確保建筑物與外部信息通信網的互聯及信息暢通,對語音、數據、圖像和多媒體等各類信息予以接收、交換、傳輸、存儲、檢索和顯示等進行綜合處理的多種類信息設備系統加以組合,提供實現建筑物業務及管理等應用功能的信息通信基礎設施。

信息化應用系統(ITAS)information technology application system,以建筑物信息設施系統和建筑設備管理系統等為基礎,為滿足建筑物各類業務和管理功能的多種類信息設備與應用軟件而組合的系統。

建筑設備管理系統(BMS) building management system,對建筑設備監控系統和公共安全系統等實施綜合管理的系統。

公共安全系統(PSS)public security system,為維護公共安全,綜合運用現代科學技術,以應對危害社會安全的各類突發事件而構建的技術防范系統或保障體系。

機房工程(EEEP)engineering of electronic equipment plant,為提供智能化系統的設備和裝置等安裝條件,以確保各系統安全、穩定和可靠地運行與維護的建筑環境而實施的綜合工程。

防御措施

智能建筑在一、二類建筑物中采用較多,防雷等級通常為一、二級,一級防雷的沖擊接地電阻應小于10歐姆,二級防雷的沖擊接地電阻不大于20歐姆,公用接地系統的接地電阻應小于或等于1歐姆。在工程中,將屋面避雷帶、避雷網、避雷針或混合組成的接閃器作為接閃裝置,利用建筑物的結構柱內鋼筋作為引下線,以建筑物基礎地梁鋼筋、承臺鋼筋鋼筋或樁基主筋為接地裝置,并用接地線將它們良好焊接。與此同時將屋面金屬管道、金屬構件、金屬設備外殼等與接閃裝置進行連接,將建筑物外墻金屬構件或鋼架、建筑物外圈梁與引下線進行連接,從而形成閉合可靠的“法拉第籠”。建筑物內,將智能系統中的設備外殼、金屬配線架、敷線橋架、穿線金屬管道等與總等電位或局部等電位相逢在配電系統中的高壓柜、低壓柜安裝避雷器的同時在智能系統電源箱及信號線箱中安裝電涌?;て?SPD)。從而達到綜合防御雷擊的目的,確保智能建筑的安全。

安保措施

在智能大廈保安監控,門禁,報警,技防設施,是現常用的,也必須是預防和反物質的手段,結合人防的關鍵,優良的品質與安全團隊完善的管理體系,反物質,需要一個堅固的外圍設備,門控設施。電鎖,看固定資產投資建設,電鎖的硬件產品前期預算和后期維護,必須充分考慮從建筑防火設計方面的考慮,必須確保所選擇的產品,以最大限度地提高安全在緊急情況下的工作人員迅速撤離,從建筑裝飾美學的產品或產品的應用學科建設的整體風格是非常關鍵的,從應用的角度,要求查看不同功能的智能建筑,建筑五金,或電鎖是不同的。在此基礎上,建設智能電鎖產品的選擇必須考慮到建設項目的結構,功能,款式,消防,安全水平的因素,選擇最合適的產品解決方案。

在電動鎖和硬件產品的智能化公共建筑要求:

緊急逃生。為了確保任何緊急情況下,確保所有人員在建筑物的安全,以確保他們能夠在最短的時間內逃脫,所以選擇鎖和硬件產品的分配要充分考慮到緊急情況,必須能方便打開逃生門,反映一般選擇電鎖,將電源打開,在這些特定的位置設置類型的鎖;

火災。消防及逃生是相互關聯的,在火災給予優先考慮,以確保智能建筑內的人員逃生的情況下,其次要保證防火門,火災發生時,防火卷簾設施安全地隔離火災蔓延,以確保人員和財產,所有電鎖和硬件產品兼容與建筑物的門禁電鎖防火等級;

內部管理職能。內部分區的不同功能有不同的管理權限,電鎖和硬件匹配必須是智能建筑的設施和設備的安裝需要的地方和合理,以確保隔離區工作人員的不同職能相結合的內部管理;

系統的耐久性。對智能建筑的主體建筑的使用壽命是超過一百年,但往往看到幾年后面臨著很多修理或更換的情況,許多建筑物在電鎖或硬件產品的建筑物,所以在相關產品選拔過程不是單純的追求低價格,而是一個全面的評估,選擇最符合成本效益的產品;

通道控制。智能建筑設計,從使用功能不同的通道,人流,不同方面的規范,電門禁電鎖鎖及五金產品的選擇必須符合這些設計概念,完全滿足設計要求,并在與渠道流線控制邏輯。

為了方便殘疾人,無障礙的人。無障礙國家有關規范,盡可能反映在建筑鎖硬件?;げ屑踩絲梢允褂蒙硤宓娜魏尾課?,打開通道門通道和人身安全?;さ娜ɡ?,在這方面選定的產門禁電鎖品,應仔細評估,以作出對用戶最友好的設計。

審美要求每一個建筑師在設計時寧可使用某種建筑風格,這種風格將反映在各方面的建設,所以在選鎖和硬件產品的分銷也應充分理解和尊重設計師的想法和風格,使用的產品,以滿足整體建筑外觀的需求。

節能趨勢

節能和環保是實現可持續發展的關鍵??沙中ㄖψ裱讜薊?、生態化、人性化、無害化、集約化等基本原則,這些原則服務于可持續發展的最終目標。

從可持續發展理論出發,建筑節能的關鍵又在于提高能量效率,因此無論制訂建筑節能標準還是從事具體工程項目的設計,都應把提高能量效率作為建筑節能的著眼點。智能建筑也不例外,業主建設智能化大樓直接動因就是在高度現代化、高度舒適的同時能實現能源消耗大幅度降低,以達到節省大樓營運成本的目的。依據我國可持續建筑原則和現階段國情特點,能耗低且運行費用最低的可持續建筑設計包含了以下技術措施:①節能;②減少有限資源的利用,開發、利用可再生資源;③室內環境的人道主義;④場地影響最小化;⑤藝術與空間的新主張;⑥智能化。

20世紀70年代爆發能源?;岳?,發達國家單位面積的建筑能耗已有大幅度的降低。與我國北京地區采暖度日數相近的一些發達國家,新建建筑每年采暖能耗已從能源?;鋇?00kWh/m2降低至現在的150kWh/m2左右。在其后不會很長的時間內,建筑能耗還將進一步降低至30~50kWh/m2。

創造健康、舒適、方便的生活環境是人類的共同愿望,也是建筑節能的基礎和目標,為此,21世紀的智能型節能建筑應該是:①冬暖夏涼;②通風良好;③光照充足。盡量采用自然光,天然采光與人工照明相結合;④智能控制。采暖、通風、空調、照明、家電等均可由計算機自動控制,既可按預定程序集中管理,又可局部手工控制,既滿足不同場合下人們不同的需要,又可少用資源。?

發展狀況

和其他國家的智能建筑相比,我國更加注重智能建筑的節能減排,更加追求的是智能建筑的高效和低碳。這一切對于節能減排降低能源消耗等都具有非?;拇俳饔?。

隨著我國社會生產力水平的不斷進步,隨著我國計算機網絡技術、現代控制技術、智能卡技術、可視化技術、無線局域網技術、數據衛星通信技術等高科技技術水平的不斷提升,智能建筑將會在未來我國的城市建設中發揮更加重要的作用,將會作為現代建筑甚至未來建筑的一個有機組成部分,不斷吸收并采用新的可靠性技術,不斷實現設計和技術上的突破,為傳統的建筑概念賦予新的內容,穩定且持續不斷改進才是今后的發展方向。

具備優勢

智能控制與傳統的或常規的控制有密切的關系,不是相互排斥的. 常規控制往往包含在智能控制之中,智能控制也利用常規控制的方法來解決“低級”的控制問題,力圖擴充常規控制方法并建立一系列新的理論與方法來解決更具有挑戰性的復雜控制問題。

1. 傳統的自動控制是建立在確定的模型基礎上的,而智能控制的研究對象則存在模型嚴重的不確定性,即模型未知或知之甚少者模型的結構和參數在很大的范圍內變動,比如工業過程的病態結構問題、某些干擾的無法預測,致使無法建立其模型,這些問題對基于模型的傳統自動控制來說很難解決.

2. 傳統的自動控制系統的輸入或輸出設備與人及外界環境的信息交換很不方便,希望制造出能接受印刷體、圖形甚至手寫體和口頭命令等形式的信息輸入裝置,能夠更加深入而靈活地和系統進行信息交流,同時還要擴大輸出裝置的能力,能夠用文字、圖紙、立體形象、語言等形式輸出信息. 另外,通常的自動裝置不能接受、分析和感知各種看得見、聽得著的形象、聲音的組合以及外界其它的情況. 為擴大信息通道,就必須給自動裝置安上能夠以機械方式模擬各種感覺的精確的送音器,即文字、聲音、物體識別裝置. 可喜的是,近幾年計算機及多媒體技術的迅速發展,為智能控制在這一方面的發展提供了物質上的準備,使智能控制變成了多方位“立體”的控制系統.

3. 傳統的自動控制系統對控制任務的要求要么使輸出量為定值(調節系統) ,要么使輸出量跟隨期望的運動軌跡(跟隨系統) ,因此具有控制任務單一性的特點,而智能控制系統的控制任務可比較復雜,例如在智能機器人系統中,它要求系統對一個復雜的任務具有自動規劃和決策的能力,有自動躲避障礙物運動到某一預期目標位置的能力等. 對于這些具有復雜的任務要求的系統,采用智能控制的方式便可以滿足.

4. 傳統的控制理論對線性問題有較成熟的理論,而對高度非線性的控制對象雖然有一些非線性方法可以利用,但不盡人意. 而智能控制為解決這類復雜的非線性問題找到了一個出路,成為解決這類問題行之有效的途徑. 工業過程智能控制系統除具有上述幾個特點外,又有另外一些特點,如被控對象往往是動態的,而且控制系統在線運動,一般要求有較高的實時響應速度等,恰恰是這些特點又決定了它與其它智能控制系統如智能機器人系統、航空航天控制系統、交通運輸控制系統等的區別,決定了它的控制方法以及形式的獨特之處.

5. 與傳統的自動控制系統相比,智能控制系統具有足夠的關于人的控制策略、被控對象及環境的有關知識以及運用這些知識的能力。

6. 與傳統自動控制系統相比較,智能控制系統能以知識表示的非數學廣義模型和以數學表示的混合控制過程,采用開閉環控制和定性及定量控制結合的多模態控制方式.

7. 在與傳統自動控制系統相比,智能控制系統具有變結構特點,能總體自尋優,具有自適應、自組織、自學習和自協調能力.

8. 與傳統自動控制系統相比,智能控制系統有補償及自修復能力和判斷決策能力.

總之,智能控制系統通過智能機自動地完成其目標的控制過程,其智能機可以在熟悉或不熟悉的環境中自動地或人─機交互地完成擬人任務.

存在困境

相對于智能家居在中國的發展,智能建筑的歷史還要更長,就基礎功能而言,大型公共建筑的智能化已經進入普及階段。全國各大中城市的新建辦公樓宇和商業樓宇等基本都已是智能建筑,這也就意味著公共建筑的智能化已經成為現代建筑的標準配置。然而,智能建筑在國內的發展狀況也并不讓人滿意,系統穩定性差、功能實現率低、智能化水平參差不齊,一直是智能建筑屢遭詬病的問題。近些年,智能一體化設計逐漸在智能建筑行業興起。簡單來說,智能建筑一體化,就是將龐雜的智能控制系統集成在了一起,做到了標準統一、施工方統一。這樣一來,系統的穩定性、可靠性都將大大增加。

建筑設計院專業配套,人才濟濟,但主要集中于建筑、結構、水、電、暖五個專業,能從事建筑智能化系統工程設計的人員缺少。系統集成商智能化系統設計人員大大多于 建筑設計院,且大多對智能化系統各子系統技術比較了解,對設備產品也比較熟悉。問題在于這部分人員走出校門后未經設計培訓,對建筑設計不夠了解,施工圖設計質量較差。而且由于建筑設計中建筑、結構、水、電、暖各專業均由設計院設計,系統集成商只搞智能化設計,與各專業配合困難。

建筑智能化系統工程的設計依據主要是國家現行標準規范和建設單位的投資情況、功能需求。目前國內關于智能化系統技術的規范很多,但我認為這些規范功能論述較多,做什么談得較多,但怎么做不夠具體。智能化系統設計人員手頭缺少一本類似《民用建筑電氣設計規范》這樣一冊工具書。

有關部門規定,建筑設計施工圖必須經具有審圖資格的審圖公司審查,經審查合格才能取得施工許可證。建筑智能化系統工程施工圖經審圖公司審查的極少,這是一個被遺忘的角落。一方面部分工程項目在土建施工開始后才進行智能化系統工程設計,由系統集成商設計的工程項目施工圖更不會送審;部分建筑設計院設計的智能化系統工程施工圖如果送審也由于審圖公司未配備相應智能化設計審圖人員以致走過場。施工圖設計質量未得到有效監督。

建筑設計一般有三個階段:方案設計、初步和施工圖設計。前兩個階段一般要經規劃部門、建設部門組織的評審。由于建筑智能化系統工程設計未與建筑設計一道委托,以致滯后未參加評審。部分工程項目智能化設計與建筑設計同步進行,但由于參加評審者為有關主管部門,如規劃、建設、環保、消防、交通、市政、電力等,連電信、廣電部門也未參與,以致智能化部分無人評審。

未來之路

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,智能建筑必須融入智慧城市建設,這也可認為是智能建筑的“夢”。

隨著新一代信息技術急劇發展的推動和國家新四化的演變,特別是在新型城鎮化目標的指導下,為了破解城鎮化帶來的各種“城市病”,智慧城市建設時不可待。而智能建筑作為智慧城市的重要組成元素,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,這是智能建筑今后發展的大方向。

與此同時,智能建筑融入智慧城市應從智能建筑體系架構確定、設計理念更新、標準與規范完善、B/S訪問模式確立、集成融合平臺建設、云計算服務平臺建設以及嵌入式控制器系統架構等方面來考慮。

其他

全國智標委成立以來,作為城市建設領域信息化國家標準的歸口管理單位,為智能建筑信息化方面的標準化工作做出了不懈努力,填補了我國相關標準缺失的空白。據悉《建筑自動化和控制系統數據通信協議》標準工作組的組建,將為基于BACnet標準的產品研制提供重要的平臺。通過組建標準工作組,開展基于BACnet國際標準的國內轉化,并聯合國內外相關機構專家組建專家組,同時組建BACnet應用推廣中心,全面推進BACnet技術的應用試點工作,支撐住房城鄉建設部開展的智慧城市試點工作,為推進新型城鎮化建設美麗中國而努力。

2013年4月8日,《建筑自動化和控制系統數據通信協議》標準工作組新聞發布會在北京召開。該標準是根據國家標準化管理委員會《關于下達2012年第二批國家標準制修訂計劃的通知》(國標委綜合[2012]92號)的要求,全國智能建筑及居住區數字化標準化技術委員會負責歸口管理。標準工作組新聞發布會的召開標志著標準制定工作正式啟動。

樓宇自動控制網絡數據通訊協議(Data Communication Protocol for Building Automation and Control Network)簡稱為BACnet,是一種專門為樓宇設備的集成控制制定的數據通訊協議,是為了規范樓宇內空調、給排水和供配電等樓宇設備自動控制系統之間的互連,使之成為更具有開放性和互操作性的數據通信統一標準協議。

樓宇自動控制網絡數據通訊協議標準主要包括BACnet、Lonworks、TCP/IP三種通信協議。BACnet與后兩者相比較具有如下特點:該協議為樓宇自控專用網,具有樓宇自控所需的特有功能和特性,具有良好的擴展性;協議完全開放、技術先進,沒有商業技術機密,沒有使用授權問題;具有廣泛的權威性。