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关键词:智能建筑;绿色建筑;节能;环保
中图分类号: TU18文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)20-5015-02
智能建筑的出现极大地改变了人们的生活和办公方式,为人们提供了极大的方便和舒适。在新时代背景下,典型的智能建筑已不能满足当代人对绿色、环保、节能的最新追求,为实现建筑的可持续发展,必须在智能建筑中体现绿色和节能。为此,笔者试从智能建筑的绿色与节能出发,对其进程进行论述,对其发展进行展望。
1智能建筑的出现与发展
智能建筑的概念最先在国外出现,这个概念的产生得益于数字计算机技术的发展,可以说,智能建筑是信息时展的必然产物。也正是基于20世纪80年代的信息化发展,智能建筑的概念应运而生,并且很快地,这一概念投入实践。在1984年1月,美国在康涅狄格州哈伏特市建成了世界第一座智能大厦,在这里,建筑的使用者无需准备复杂的设备,便可享受语音通信、文字处理、电子邮件、资料检索、市场情报等多项服务。此外,大厦还实现了由计算机系统智能控制的空调、防火、防盗、配电、供水自动化系统,划开了建筑设计新的篇章。
在我国,智能建筑起步较晚,在90年代初期,中国科学院计算机研究所首先提出了我国《智能化办公大楼可行性研究》报告,这也是我国智能建筑起步的开端。在此之后,在改革发展经济飞速发展的大背景下,在90年代中后期逐渐出现了很多以“智能建筑”为标签的建筑物,虽然有很多建筑实际上仅是以此为噱头,但是在这个时期也发展起了一批正在具有智能化功能的建筑物,也为我国智能建筑的进一步发展奠定了基础。
虽然智能建筑的蓬勃发展改变了人们的生活方式,使得我们生存的环境更为便利、舒适。但是作为建筑,其始终是能耗大户,为贯彻可持续发展的战略思想,在21世纪的智能建筑发展更多地偏向了绿色与节能。这一点从我国对于智能建筑的定义也显然可见,在《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2000)将智能建筑定义为“以建筑为平台,兼备建筑自动化设备BA,办公自动化OA及通信网络CA,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。”但在随后的几年,国家对该标准中智能建筑的定义进行了修订,新标准GB/T 50314-2006将智能建筑定义为“以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等,集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体,向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境”[1]。可以看出,在新修订的智能建筑定义中,添加了“节能、环保、健康”的概念,由此,智能建筑被赋予了新的时代特征。
2智能建筑中的绿色与节能
智能建筑的绿色与节能概念最早源于绿色建筑的理念,在绿色建筑的理念里,追求以最小能源消耗、最有效的能源利用方式,在最低的环境负荷下,构建安全、健康、便利及舒适的建筑空间,达到人、自然与建筑的和谐统一。智能建筑的绿色与节能在于,不局限于用智能系统管控建筑设施,而是更充分地利用智能系统来构建绿色建筑,发挥智能科技在节能和减排以及环保中的作用,以“智能”服务“绿色”,使得建筑拥有活力的生命和可持续的生机。
近年来,智能建筑设计中通常会考虑绿色建筑的设计理念,同样地,绿色建筑的设计里也会涉及很多智能化技术和信息自动化技术,正是两者相互渗透的关系使得智能建筑具有了绿色与节能的属性。一般地,智能建筑中的绿色与节能主要体现在:对自然能源的利用,如太阳能、风能、地热的利用等;智能暖通空调系统,如区域热电冷三联供系统、变频空调系统等;智能室内环境控制,如室内照明控制,随环境、温度、湿度自动调节的呼吸墙等;智能的给排水系统,如对泵类设备根据需要的智能调速、雨污自动收集和分离、污水的一体化处理设备等。可以说,智能建筑的绿色与节能并非简单的建材和新设备的组合,而是在它们有机结合的基础上体现出绿色建筑的功能特点。为体现出绿色建筑的功能特点,就必须对智能建筑进行恰当地管理,使建筑系统中的环境、生态、能源、建筑结构、电器、设备、通信、网络等管理相互协调,以实现绿色环保的最终目标。
3建筑发展的方向——绿色建筑和智能建筑的一体化发展
所谓绿色建筑与智能建筑的一体化发展,即是将智能建筑的设计方法和绿色建筑的设计理念相结合,以“既能满足当代人的需要,又不对后代人满足其需要的能力构成危害”的可持续发展观念为核心,通过智能化手段与绿色理念的融合来实现人、资源、环境三者的最优化发展[2]。通常,绿色建筑和智能建筑的一体化发展所形成的建筑被称作绿色智能建筑,对应绿色智能建筑,其所使用的技术被称为绿色智能建筑技术[3],常见的包括:节能技术、节地技术、节水技术、节材技术以及智能化设备及技术。实际上绿色智能建筑技术在我国已有多处应用的实例,如2008年北京奥运会的主场馆“鸟巢”,迎合绿色奥运的口号,体育场使用了地源热泵,可以从土壤中吸收能量,夏季吸收土壤中存贮的冷量向鸟巢供冷,冬季吸收土壤中蕴涵的热量为鸟巢供热。又如在2008年北京奥运会场馆“水立方”,膜结构等相关技术使自然光能得到充分利用,能实现一天中绝大部分在封闭的场馆中利用自然光进行照明,大大的节省电力能源;同时在“水立方”,3万m2的屋顶可以把雨水100%的收集,相关资料显示,该雨水收集系统一年收集的雨水量相当于100户居民一年的用水量,因此这种高雨水收集率的建筑对于北方缺水地区尤其适用。此外,将绿色智能建筑技术用于原有建筑的改造也是今后建筑发展的一个重要方向,如厦门中银大厦节能改造项目,在对原大厦的能源改造中,首先对技术落后的2台冷水机组和4台水泵进行更新,提高运行效率;其次,重置了冷冻水温度以符合预期冷冻负荷;再次,采取了控制通风的先进控制策略;而后,对风机和水泵进行变频改造;进行了夜间回设,夜间操作循环使HVAC设备在无人期间保持区域级管理实现节能;再而后,通过楼宇设备监控系统实现对水泵和冷却塔风机的开启、运行监测,水流量根据实际负荷进行自动化调节;最后,对照明系统进行了节能改造。据了解经改造后,该大厦每年可节电近95万千瓦时,省电达30%,为国内同类型的公共建筑利用绿色智能建筑技术进行节能绿色改造提供了借鉴。综上所述,在今后,绿色建筑与智能建筑的一体化发展必将成为建筑的发展方向,也只有这样,人们对于绿色生活以及节能的全新要求才能得到最大满足。
参考文献:
[1]上海现代建筑设计(集团)有限公司等.GB/T50314-2006智能建筑设计标准[S].北京:中国计划出版社,2007.
关键词:计算机技术 通信技术 电控技术 现代图像显示技术
随着我国建筑行业的不断发展,越来越多科技成果在建筑方面得到广泛运用。智能建筑弱电技术综合了近年来开发的通信技术、计算机模拟与操作技术、自动控制技术、图像处理与显示技术、电子布线技术、弱电技术等多种先进的技术开辟了建筑行业的新纪元。由此可见弱电技术已然成为了智能建筑不可或缺的关键技术。智能建筑的先进程度取决于弱电技术在智能建筑领域范围内所应用的广度与深度,所以智能建筑弱电技术已经在智能建筑中得到广泛的应用与研究。但是由于智能建筑弱电技术仍未在我国得到成熟的运用,所以有关于智能建筑弱电技术的理论描述、施工规范、设计规范等等基本问题仍在探索过程中。没有一套标准的规范或研究结论。在此情况下,本文从智能建筑弱电的理论研究、应用现状、发展方向、出现问题等各个方面对智能建筑弱电技术发展进行科学的研究。并且针对出现的问题提出一些看法与理解。力争通过研究智能建筑弱电技术的发展前景与研究方向,能够完善智能建筑弱电技术的相关理论,为我国建立一套科学、全面的智能建筑弱电技术体系提供参考。
1 智能建筑弱电技术的涵义
要想清楚的明白智能建筑弱电技术的涵义,首先必须清楚的理解弱电技术的涵义,弱电的概念主要是根据强电的概念进行定义的,指的是直流电路或者电压在32V以内的直流电压。弱电可以通过电能有效地将信号进行传播与交换。衡量弱电的主要标准是信号传送的效果优劣,主要特点在于其电压较低、频率较高。在建筑应用中根据应用范围不同弱电可以分为以下两类:一类是用于楼控、电气消防、周界报警等大型公共设施,此类弱电可以视作一种低电压电能;而另一类弱电则作为一种信息源进行信息的交换,比如电视、计算机等家用电器,有关于此类的技术均称之为弱电技术。而智能建筑弱电技术顾名思义,就是利用弱电技术实现建筑的安防、楼控、消防等各个方面的智能化的技术。随着弱电技术的不断发展,智能建筑弱电技术也逐渐步入了4C时代(即Computer、Control、Communication、CRT)。现阶段弱电技术在建筑领域的应用已经涉及到计算机、通信、电控以及现代图像显示技术等各项先进的技术。将其应用到了布线、安防、消防、系统集成等智能建筑的各个角落。所以可以说弱电技术的科学应用带动了智能建筑的不断革新,形成了全新的、独立的智能建筑弱电技术概念。
2 我国智能建筑弱电技术的应用
虽然我国智能建筑弱电技术起步较晚,在建筑的结构、系统、服务和管理等各个方面的智能化均落后于发达国家。但是我国智能建筑弱电技术的应用在我国也取得了阶段性进展。具体应用如下:①综合布线系统。弱电技术在智能建筑的广泛应用离不开综合布线系统,弱电技术所形成的计算机以及通信网络都是依赖综合布线系统作为信息传输的通道以及物理基础。综合布线系统是智能建筑弱电技术的产物,由于智能建筑弱电技术为住户提供了数据、语音、视像为一体的全方位的通信设备、安全设备、控制设备。所以线路相对较为复杂,所以利用综合布线系统来连接建筑物与外部网络或数据终端,是智能建筑弱点技术设计中的重要环节;②火灾报警系统。现阶段智能建筑弱电技术广泛的利用在建筑物的火灾报警系统中。建筑火灾报警系统已经发展到灭火装置与通信装置联动,形成建筑安全控制网络,具有自动报警、自动灭火、无线电安全引导、消防档案管理等功能。从而提高智能建筑的智能安全理念,值得智能建筑弱电系统能够保障居民的安全;③建筑设备管理系统。建筑设备管理系统指的是利用弱电技术将智能建筑中的空调控制系统、通信自动化系统、智能卡技术、办公电子设备、给排水系统的智能化监控管理、电力系统的智能化监控管理等智能建筑所有设备通过数据传递、通讯等方式实行联动管理。充分的发挥智能建筑的舒适、便利、安全、节能和环保等各项优势。
3 我国智能建筑弱电技术的未来发展方向
根据国外的先进经验以及研究现状,未来智能建筑弱电技术仍旧以信息技术为基础,以系统集成技术为方法。智能建筑弱电技术在国内建筑业也会引起越来越多的关注与应用,具有极为广阔的发展前景。具体可以表现为以下方面:①未来的智能建筑弱电系统会应用更多的计算机以及网络技术,逐步完善智能建筑的安全、通讯、办公等智能功能,力争通过增强智能建筑弱电技术的通信网络系统、信息网络系统能力可以实现更高一层的建筑集成管理系统。并且逐步实现适合我国居住环境与习惯的智能大厦管理系统和楼宇管理系统。②智能建筑弱电技术中也在不断的进行通信技术的研发工作。随着国外的宽带多媒体通信技术以及ATM通信技术逐渐成熟,未来几年内智能建筑的通讯技术仍然会追求数字化、宽带化以及高速化、网络化的多媒体通信技术。③智能建筑网络系统逐渐向“三网融合”的方向迈进。通过利用基站架设、智能设备管理等优势,弱电技术所利用的信息平台将会实现网络互联互通、资源共享的目标。④智能建筑随着弱电技术的不断发展,会更多的运用办公自动化系统、建筑设备自动化系统、综合布线系统、通信网络系统等多种技术来迎合居民越来越多的生活需求,将会成为今后智能建筑建设的主流方向。智能建筑最终会实现利用弱电技术完成语音、数据、视频、图像的综合应用。⑤未来的智能建筑能够实现开放式网络控制技术也就是通过web技术的三层结构以及网络总线、现场总线、计算机总线实现智能建筑的网络集成、软件界面集成、功能集成。最终可以达到对智能建筑内所有设备采用现代化技术进行有效地监控与管理。⑥智能建筑弱电技术的安全管理将逐渐利用到智能卡技术以及人体识别技术。智能卡也会逐渐向指纹识别、视网膜识别等方向发展。
4 当前我国智能建筑弱电技术发展中的问题与看法
虽然智能建筑弱电技术具有极大的潜力与发展前景,但是当前我国的智能建筑仍然存在制度上与人才方面的因素,阻碍了智能建筑弱电技术的迅速发展,根据多年的总结与研究,提出几点看法:①通过对智能建筑弱电系统的研究,发现虽然我国已经出台了许多有关于智能建筑方面的设计标准,比如《智能建筑设计标准》、《智能建筑工程质量验收规范》、《建筑及居住区数字化技术应用》等。但是由于智能建筑行业涉及的技术比较多,创新周期较短,所以我国难做出适用性较强的规范性标准。建议我国有关部门尽量一年发行一次智能建筑弱电技术工程质量评价试用稿,解决我国智能建筑验收无章可循的现状。②精通智能建筑弱电技术的专业人员相对较少,不能将建筑设计与施工与网络、通信等技术充分的结合。所以建议我国引入国外的先进技术或者将专业人员输送到国外进修,以填补专业人员的确实现状。③智能建筑行业出现一味追求功能齐全,没有注重配套技术的研发工作。从而导致国内智能建筑弱电技术空有其名并无实质。不能发挥出智能建筑应有的功能与作用。建议在智能建筑弱电技术设计中加强建筑配套设施的规划与完善,使得智能建筑得到全方位升级。
参考文献:
[1]张言荣.智能建筑综合布线技术―智能建筑弱电技术纵横谈[J].工程设计CAD与智能建筑,2002(5).
[2]邢晓玉.浅议建筑电气安装工程质量通病及预防[J].山西建筑,2009.
关键词:智能建筑;物联网;大数据;健康信息;服务管理;
作者简介:何愉舟,男,生于1992年,浙江宁波人,硕士研究生,研究方向:建设管理与房地产。;韩传峰,男,生于1962年,山东寿光人,教授,博导,研究方向:管理系统与系统工程、应急管理、区域发展等。
1引言
随着信息技术的突飞猛进,提升建筑管理智能化水平,强调以信息化领先发展与带动战略,建设以数字化、网络化、智能化为主要特征的智慧城市,已成为目前我国重要的城市发展战略之一。作为智慧城市的主要组成部分,智能建筑的健康信息服务管理是其重要环节。
物联网被看作是全球信息产业继计算机、互联网之后的第三次革命性浪潮,也是国家战略性新兴产业之一——新信息技术中的重点领域。利用物联网掌握的智能建筑大数据有利于支撑创建畅通、高效、智能的建筑综合管理信息系统,为智能建筑健康提供诊断和维护等服务,对推动信息技术与城市发展全面融合,实现城市智能管理,建设智慧城市,具有重要的理论意义和应用价值。
本文分析智能建筑健康信息及其服务管理的概念,探讨该系统所具备的基本功能,并基于物联网与大数据技术设计智能建筑健康信息服务管理的实现框架,为提高我国智能建筑的管理水平开拓新思路。
2智能建筑健康信息服务管理内涵及系统设计
2.1健康信息服务管理内涵
“健康”原本是指人体健康,但在建筑、环境、机械等领域均衍生相应的概念,如结构健康,生态健康等。智能建筑健康信息服务是指依据智能建筑的特性,利用工程管理、设备管理、信息管理、公共管理等专业理论,将反映建筑运行健康状况的有效信息,提供给智能建筑相关人员的过程。智能建筑健康信息服务管理即是指在健康信息服务的基础上,利用物联网大数据等新信息技术,实现智能建筑健康状况的诊断、诊疗、预见等功能,对健康信息服务进行全过程管理。
2.2健康信息服务管理系统设计目标
作为未来智慧城市建设的重要组成部分,以实现城市智能化网络化管理为导向的智能建筑健康信息服务管理系统构建需满足和体现以下基本要求和特点。
2.2.1实现智能建筑信息的一体化
智能信息一体化有智能建筑自身物理信息集成和相关的非物理信息集成两个方面。物理信息包括结构监测信息、空气环境信息、光环境信息等,将建筑物理信息进行整合与利用,是创建建筑健康使用环境的保证。非物理信息包括运营现金流、房价地价信息等,以及体现人类主观判断的人为加工信息。随着信息服务水平的不断提高,社会上各种建筑及房地产信息数据库已经应运而生,将这些智能建筑的“软信息”与自身物理信息的一体化是实现健康信息服务的重要台阶。
2.2.2实现智能建筑城市网络
为使建筑信息达到集成和共享,产生规模效应,并由政府统一管理监督,实现管理水平的提升,智能建筑信息网络应以覆盖和连接一个行政区域甚至一个城市内的智能建筑为基本要求。
2.2.3实现服务对象的多主体并联
智能建筑健康信息服务管理的参与者有政府、建筑管理者、建筑使用者三个主要层次。该系统需同时服务于三者,在满足同系统同功能的同时,通过权限设置满足各方实际需要,实现层次化管理。
2.2.4实现物联网与大数据等新信息技术的应用
实现智能建筑信息网络构建、信息采集、信息计算,需要强大的信息采集能力、信息交互能力和数据计算能力,并为这些需求提供保证。
2.3健康信息服务管理参与者需求分析
智能建筑健康信息服务管理的参与者有政府,建筑管理者,建筑使用者三个层次,其角色与关系见图1。
2.3.1政府需求
政府有关机构是智能建筑健康信息服务的对象之一。信息服务过程中产生的大量数据为政府机构协调各生产部门的运作以及政策制定提供帮助;同时,政府相关机构又是智能建筑健康信息服务管理的推行者和构建者。从政府层面看,其需求包括两个,一是对大量建筑信息数据进行整合,通过数据挖掘、处理和计算,产生各种分析报告,为制定政策实施管理提供帮助;二是对整个城市的智能建筑系统进行监管,如人事管理、行政管理、维护系统硬件等。政府相关职能机构要制定一套完整的政策法规明确各方的权限,维护各方权益,并通过智能建筑信息网络及时发现和解决问题。
2.3.2建筑管理者需求
建筑管理者是智能建筑健康管理主要的实施者和管理者,因此,智能建筑信息服务管理系统给建筑管理者提供的主要功能,应围绕中微观层面的智能建筑系统,实现建筑自动化、智能化管理。例如,对建筑保持实时监控、采集管理权限内的建筑信息、分析运营数据、向建筑发送指令、向住户反馈状况等。
2.3.3建筑使用者需求
建筑使用者在智能建筑健康信息服务管理中主要是被服务和被管理的角色。他们一方面是建筑的直接使用者,建筑健康管理的直接受益者;另一方面也是智能建筑健康信息服务管理的参与者。建筑使用者可以随时获取自己所处房屋的状态,并通过远程发送命令进行控制,这将是建筑使用者对于系统需求的主要方向。
2.4智能建筑健康信息服务管理功能构成
功能模块是从智能建筑信息发展到智能建筑信息服务管理的关键层次。根据智能建筑健康信息服务的实际需求,可归纳为如下六大功能。
2.4.1智能建筑健康监控
实时监控是保证建筑健康环境的基本功能。智能建筑相关人员可以通过PC、手机、平板电脑等移动终端实时地看到其权限范围内所关心的任何一个子系统的任一个设备或关键点的状态,以图形、文字或动画的方式显示出来。
监控权限的设置是很重要的:建筑使用者需要以及可以观察到的监控内容是他自己居住或工作区域的相关信息,这部分内容可能会涉及到较高的个人隐私,不能被其他人获得;建筑管理者需要监控的是他们负责或管理的建筑内的公共区域场景,而对于建筑的运营信息,则可以全部获取;对政府来说,重要交通干道的实时画面是监视的主要内容,它们是城市公共安全的基本保证。若发生了具体的治安案件,则应有一套必要的法律流程使政府获得监控公私隐私信息的权限。
2.4.2智能建筑健康档案
从各种渠道获得的大量智能建筑信息经过集成、去噪、分类、储存形成健康档案数据库。该数据库可依据智能建筑系统分类并细化,产生具体针对某一种信息的数据档案。智能建筑健康信息主要包括三大层面:1建筑设备设施健康信息:建筑设施设备健康指建筑实体结构与基本设备是否能够正常、安全的运行。智能控制、安保设施、停车场设施、电梯设备等与建筑运营管理关联性较高的次级需求归于建筑运营健康信息。2建筑环境健康信息:建筑环境健康强调的是人类在建筑生产生活环境中对于舒适程度的体验和反馈,是对建筑环境本身的评价,有主观判断和客观数据两方面要素。3建筑运营健康信息:建筑运营本身指建筑施工完成后在围绕建筑生产生活中进行的计划、组织、实施、控制等活动。建筑运营健康强调的是建筑运营过程中的高效性、安全性、可持续性。
智能建筑健康档案数据库需要有较高的硬件水平,提供巨大的储存空间和高速的信息读写速度,以满足建筑健康信息的即时传输、储存和查询。每一条建筑信息都可以追溯到采集的时间、地点。
2.4.3智能建筑健康诊断
健康诊断是进行智能建筑健康信息服务管理的关键功能。利用传感设备采集的即时数据和数据中心的分析系统,通过即时数据和历史数据的比较和分析,可以立刻对智能建筑的运行状态进行诊断,发现建筑运营中出现的问题,并精确定位到出现问题的时点、位置。具体则可以形成各种诊断应用,如建筑能耗分析、建筑结构分析、建筑日照分析、建筑空气分析等等,作为政府、建筑管理者、建筑使用者行动的依据。
2.4.4智能建筑健康遥控
健康遥控是从建筑使用者角度实现健康管理的功能。建筑使用者通过移动终端远程监视建筑的状态并对建筑发出指令的概念很早被提出,目前在技术实现上已经没有任何难度。结合智能建筑健康监控、智能建筑健康档案和智能建筑健康诊断,建筑使用者可以主动通过移动设备向智能建筑发出指令,遥控建筑的各个设备,如开关窗户、提前打开空调等等;或是接受到建筑管理者发送的建议或要求配合进行遥控(因为建筑管理者不具有给私人所有物发出指令的权限)。
2.4.5智能建筑健康诊疗
智能建筑健康诊疗是建筑管理者需要的功能。对建筑管理者而言,他们管理的范围是一整栋建筑或是一个小区,智能建筑运行过程中会面临一些常发或突况。健康诊疗即管理者依据智能建筑运行状况直接向建筑下达控制指令,调整设备的工作参数或从物业组织管理角度入手优化建筑运营管理。管理者应充分利用各种资源信息,制定诊疗方案。
2.4.6智能建筑健康预见
智能建筑健康预见是提升城市建筑智能化管理水平的核心理念。政府的相关职能单位不会关注每一个建筑个体的运营情况,它们需整合所有的信息对城市进行宏观管理。智能建筑健康预见,指的是依据现有的智能建筑健康信息,掌握城市建筑的运营状况,形成对智能建筑管理各方面经验的总结和对城市建筑未来发展的预测,制定相关法律法规,实施具体行政手段,最终实现城市管理水平的提升。
3基于物联网的智能建筑健康信息网络
3.1智能建筑信息物联网构架
物联网是指物体通过各种信息传感设备,按约定的协议与互联网相连,形成能让物和物直接进行信息交互的智能网络。依据智能建筑系统的特点属性,本文构建智能建筑健康信息服务管理物联网。由感知层、网络层和应用层三层组成,见图2。
3.1.1感知层
本层由采集智能建筑信息的设备组成,是物联网的基础层,主要用来感知和识别反映建筑状况的物理信息。常见的传感器包括结构检测仪、温度传感器、空气检测仪、监控摄像头、电子标签、地面沉降监测仪,以及GIS、gps等技术。
3.1.2网络层
网络层是各种通信网络综合形成的融合网络,使信息、数据与指令能够在感知层与应用层之间传递。它主要包括互联网、移动互联网、局域网以及行业专用通信网等。针对智能建筑健康管理的信息服务专网可以以城市为一个整体,条件允许也可建立以国家为整体的网络系统。
3.1.3应用层
应用层将物联网技术与智能建筑健康信息服务需求相结合。布局分为智能建筑健康管理子中心、智能建筑健康信息大数据中心。智能建筑健康管理子中心可以一个小区为基本管理单位,即时或定时保存感知层采集到的各类智能建筑数据。智能建筑健康信息大数据中心则是将大范围内、许多小区的建筑信息集合到一处,统一储存和运算分析。智能建筑健康信息服务应用即对大数据中心集成的大量数据进行计算分析和开发应用,满足各专业的业务需求,形成不同类型的信息服务,为智能建筑健康管理提供帮助。
3.2智能建筑物联网的物理部署
以城市为框架的智能建筑健康信息服务管理物联网部署示意图,见图3。它以城市智能建筑健康信息大数据中心为核心,行政区所为分节点,以小区为智能建筑健康管理子中心单位,再往下则为智能建筑及具体的数据采集设备。
4基于大数据的智能建筑健康信息处理
智能建筑健康信息管理过程中会产生海量数据,有效的利用它们能创造巨大的经济和社会效益。大数据处理过程中常用的技术包括数据挖掘、分布式数据系统、云计算、数据可视化等。本文提出针对智能建筑健康信息服务管理的大数据处理模型,分为数据采集、数据集成、数据分析三个层次,见图4。
4.1数据采集
数据采集是大数据处理过程中最基础的一步。智能建筑信息大数据的特点是数据来源广泛、种类繁多。这些数据有结构化的,也有半结构化和非结构化的,采集数据的精度需要符合现有系统的软硬件条件,避免影响到信息的流通速度和准确性。除了对应基于物联网的数据采集以外,互联网上已有的各种建筑信息数据库也是重要的数据来源。
4.2数据集成
数据集成包括对已经采集到的数据进行过滤、整合和储存。由于大数据特点之一就是多样性,从各种渠道获取的数据种类和结构都非常复杂,给之后的数据分析带来很多困难。首先,需要将结构复杂的数据转换为便于处理的统一结构。其次,对数据进行过滤处理,去除数据杂音和干扰。最后,则是集成和储存,可以对应智能建筑健康管理子中心建立信息子数据库,以小区为单位进行集成储存。优点是信息存储传输过程短,数据流量小,同时防止网络故障情况下发生数据遗失。
4.3数据分析
数据分析对应智能建筑物联网中的应用层,将海量数据转化为有价值的信息,是实现健康信息服务管理的核心步骤。具体来说,即通过云计算、数据挖掘等一系列大数据技术,把纷繁凌乱的数据整合为有用的信息,利用数据可视化技术直观形象地展现数据的内涵,形成各种应用,如区域建筑能耗分析、建筑结构健康分析、日照分析等等。具体的计算方法和软件编程则由工程技术人员和程序员共同完成。最后,由管理者对数据分析的结果进行主观能动的反应,实现智能建筑健康管理。
5智能建筑健康信息服务管理系统集成总结
关键词:智能 ,建筑 ,自动化, 信息
Abstract: the intelligent building is the social informatization of a part, as people live and activity places buildings with changes to adapt to the information, the production and the development of the intelligent building is an inevitable trend.
Keywords: intelligent, building, automation, information
中图分类号:G267文献标识码:A 文章编号:
智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现代控制技术所组成。它以建筑物为平台,兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等,集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体,向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境
作为人居住和活动场所的建筑物要适应信息化带来的变化,智能建筑的产生和发展是必然趋势。智能建筑是通过配置建筑物内的各个子系统,以综合布线为基础,以计算机网络为桥梁 ,全面实现对通信系统、建筑物内各种设备(空调、共热、给排水、变配电、照明、电梯、 消防、公共安全等)的综合管理。所有这些,从技术上也为智能建筑的产业起到技术上的支撑作用。
一、 智能建筑的概念及其发展
在信息社会中,人们对于现代建筑的概念也在发生变化,传统建筑提供的
服务已远远不能满足现代社会和工作环境等方面的要求。
智能大厦(Intelligent Building)的出现,使得一幢幢楼就变成一个小社会,其内部有众多的小公司,各种商业的生活行为要求数以兆计的信息和控制指令进出整座大厦。智能大厦把建筑物的结构、系统、服务和管理等基本要 素以及它们之间内在联系进行优化组合,从而提供一个投资合理、高效、舒适、便利的环境 。
由于经济的发展和社会的信息化,“智能大厦”这一术语逐渐在建筑业流行起来,在国内的楼宇建设中正流行一股“智能化”的热潮。许多房地产商在广告宣传时,将其大名必冠以“ 智能化”或“5A甲级智能大厦”。但大厦的“智能化”并不仅仅是建设一个简单的综合布线系统,更不是时髦的头衔能随便加在自己头上。我们必须对智能大厦有一个全面、综合、深入的认识,这对于设计者、使用者乃至发展商都是非常重要的。
二、智能建筑的组成
智能建筑通常由楼宇自动化系统、通信自动化系统、办公自动化系统组成。 2.1 楼宇自动化系统(Building Automation)采用传感器技术、图形图像技术、计算机和现代通信技术对建筑的电力、空调、电梯、冷水机组、热力站、给排水、消防系统、保安监控、出入门控制等设备实行全自动的综合监控管理。包括楼宇自动化管理、出入管理、磁卡识别系统、保安监控系统、防火系统以及各种设备控制和监控系统等。它们建立在综合布线系统之上,将完成如下基本功能:各类参数的实时控制和监视、各种动力设备的起停控制与监视、各种设备运行状态显示、设备非正常状态的报警、动力设备的节能控制。
2.2 通信自动化系统(Communication Automation)提供建筑内外的一切语言和数据通信,主要包括:
(1)以程序交换机为核心的电话、传真等为主的通讯网络。
(2)建筑内的局域网,把建筑内的各种终端、微机、工作站、主计算机与数据库等联网,实现数据通信。
(3)与国内外建立远程数据通信网络。先进的通信自动化系统即可传输语言、数据,还可以传输图像等多媒体信息,不同功能用途的建筑,对通信要求有所不同,应根据应用需求,提供相应的应用系统。
2.3 办公自动化系统(Office Automation)由高性能的传真机、各种终端、微机、文字处理机、主计算机、声像设备等现代化办公设备与相应的软件组成。主要用于文字处理、办公服务、公文文档等综合管理,以及电子票务、电子邮件、电视会议以及电子数据交换等。
三、智能建筑的目标
3.1 建筑功能运作自动化。大型建筑物的运作包含有多种功能系统,如水、电、热力、空调、通讯等等。它们又各有特色,如水又分为生活用水、生活污水、生活热水、生产污水、消防用水、生活及生产废水处理与循环利用、生产及生活污水的处理等,而这些对一座建筑物来说要实现自动控制就十分复杂。所以智能的概念是替人来做出最佳方案并完成其运行。
3.2 建筑物的节能运作。智能建筑的另一个使命是降低建筑物各类设备的能耗,延长其使用寿命,提高效率,减少管理人员,求取更高的经济效率。
3.3 通信自动化。利用电信网络、卫星电视和计算机互联网络为大厦提供现代化的信息传递手段。
3.4 办公自动化。
3.5 安全保卫自动化。通过各种摄像、各种感触探测器进行信号采集、分析、处理,并经过机电一体化的设备进行控制保护。
建筑智能化是整个社会信息化的一个组成部分,智能建筑中很大服务功能,具有较强的社会性,过去那种以一栋建筑和一个小区为单位运行和管理模式不能很好发挥智能化系统应有的功能,应该把智能化系统构筑在社会统一信息平台上,并以此平台为建筑和建筑中的人员提供服务,这就需要对智能建筑的投资、建设、运行和管理模式进行调整。这种服务模式也有利于满足不同的服务需求,和降低智能化设施维护管理成本。
总之技术在进步、制度在变革,中国智能建筑充满着希望,也面临严峻挑战,需要不断地学习,不断地研究,共同探讨智能建筑的发展道路。
参考文献:1 、《智能建筑技术与设计》 清华大学出版社 阎俊爱
2、《建筑设计新概念》山东科学技术出版社
关键词:智能建筑;建筑设计;节能设计
进入到二十一世纪,经济发展与能源短缺的矛盾日益凸显,尤其对于我国这样的发展中国家,能源已经成为国民经济发展的关键制约因素之一。而据统计数据显示,在全社会的能源消耗中,建筑能耗占到三成之多,尤其伴随着城市化进程的加快,城市高耗能建筑也越来越多。因此,节能建筑的研究与设计迫在眉睫,对优化当前社会的资源利用有着重要的现实意义。本文分别从建筑设计和电气设计两方面,阐述智能建筑的节能设计思路,希望对我国智能建筑的发展和能耗控制有一定的推动意义。
一、智能建筑与建筑节能的发展
1. 智能建筑
智能建筑是建筑行业在迎接信息化时代的背景下提出的全新概念,定位于通过各种新设备、新技术、新管理思路等[1],为人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的建筑环境。全世界范围内,第一幢智能建筑出现于上世纪八十年代的美国哈特福特市,从此引发了全球建筑行业对智能建筑的关注和研究。经历了近三十年的发展历程,智能建筑的概念也越来越成熟。从起初为了智能而智能,推崇高科技堆造的设计理念,到如今真正的以人为本、强调能源节约、环境保护的设计理念,智能建筑向着实用化、舒适化、可持续化的方向不断发展。
但很遗憾的是,目前在我国,业内对于智能建筑的认识和设计理念、设计规范、设计标准尚未统一,很多建筑顶着智能的光环,实际利用率却很低,造成了很大的资源浪费。这也正是本文的写作初衷,希望能给当前的建筑节能带来一定的借鉴。
2. 建筑节能
我国的建筑耗能通常包括采暖、降温、电气、照明、炊事等所使用的能源,根据不同地域、不同用途能耗不一,其中以采暖耗能居多。这与我国地域幅员辽阔、人口众多、设备效率低下有关。在建筑设计上,我国的建筑外墙、门窗、顶盖等传热系数均为同等气候条件下发达国家的2-6倍[2]。因此,在节能设计上,我国建筑行业任重而道远。
二、建筑设计中的节能设计
1. 环境规划
城市建筑中,受到地段、环境、经济因素的综合影响,很多建筑忽略了其微气候环境,在房屋的走向、间距以及与周围建筑的整体关系上关注较少。智能建筑在规划时应尽可能按照主导风向、太阳位置等因素来选择房屋朝向,我国大部分地区应遵循南北朝向,按照地区不同适当调整角度,可以在夏季减少太阳辐射,同时在冬季增加太阳辐射,从而节约建筑保温能耗。
2. 外墙及屋顶设计
选用节能型建筑材料进行墙体保温,外墙的保温可以分为外保温、夹心保温和内保温。内保温是将聚苯板、岩棉板、玻璃棉板、珍珠岩板等保温层设置在墙体内侧,再加上防护层。外保温将保温层设置在墙体外侧,采用耐碱玻纤网布和聚合物砂浆组成的纤维增强层或钢丝网防水水泥砂浆做保护层,保护层厚度一般设计为5-8mm。对于严寒地区,可设置中层保温,由主题墙、保温层、围护墙3层通过拉结筋连接起来,墙体厚保温性能好。其中,首选外墙保温[3]。
屋顶通过架空、加保温层等方式隔热保温,但要选择新型轻便的节能材料,避免屋顶过于厚重。
3. 门窗设计
门窗设计时应合理计算不同朝向的门窗布置,其采光度、窗墙比、计算耗热量,从而选择又合理又节能的最优方案。同时在门窗材料的选择上,尽可能选用节能玻璃、热反射帘等品种。
三、电气设计中的节能设计
1. 供配电设计
供配电设计不合理会产生大量的空置损耗,而变电所位置选取、配电竖井、层配电箱以及变压器容量等,都影响着系统的能耗。因此,选址上尽量缩短供电电缆长度,缩短分开关配电距离,选用非晶合金变压器。同时,在设计时,可采用双变压器运行并增加变压器轻载切除装置,当负载容量小时切除一台变压器,而当负载容量大时两台变压器均投入运行。
2. 照明设计
建筑中较为重要的用电就是照明用电,除选择效率高的灯具以外,一方面可通过提高建筑本体的采光度,尽量利用自然光源来避免不必要的照明,另一方面可采用灯光控制系统,以实现不同区域、不同功能、不同场合的区分照明。
3. 空调、通风、电梯设计
从节能的角度讲,智能建筑的空调系统宜选择水源热泵空调,比中央空调的机组效能高很多,可节约50%左右的能耗[4]。即便在使用中央空调的情况下,可选择加设自动控制系统,合理分配采暖空调区域,通过对环境温湿度、室内空气质量以及人员数量等的自动探测,对空调的启停、通风设备的启停进行自动控制。较为先进的控制思想是由智能化软件对建筑物内各区域的热负荷进行实时监测和计算,实现动态的开启控制。而在实际设计中,科学计算机组容量、合理选择相关设备是降低能耗的基础。
4. 可再生能源利用
可再生能源,如太阳能、风能等,都是很好的清洁能源。可根据不同区域的环境特点,加设不同类型的能源采集设备。通常在光照比较充足的区域,可在屋顶装设太阳能电池板,并将采集的电能并网,除自用外还可将剩余电量回馈给电网。
四、结论
我国的智能建筑仍处于起步和发展初期,未来还有很大的发展空间。节能是当前社会各界、各行业普遍关注的问题,智能建筑的节能涵盖了土木建筑、供配电、自动控制等多个专业,因此在设计时,应统筹全局、全面分析,寻找最优方案。与此同时,加强相关理念的宣贯和培训,使节能意识深入人心。行业内也应尽快建立和完善智能建筑的节能标准,多引进节能技术、节能材料,提高能源的利用效率,为可持续发展做出贡献。
参考文献
[1] 刘辉,冯阳.智能建筑节能技术发展及问题研究[J].山西建筑,2012(10):226-228.
[2] 刘霞,高霞.智能建筑节能技术发展及问题研究[J].中华民居,2013(08):192-193.