智能樓宇基本概念

智能樓宇是樓宇發(fā)展的階段。對(duì)于智能樓宇，由于智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，至今仍無(wú)統(tǒng)一的定義。智能樓宇物研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為“通過(guò)對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理方面的功能以及其內(nèi)在，以*化的設(shè)計(jì)，提供一個(gè)投資合理又擁有率的優(yōu)雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。智能樓宇能夠幫助樓宇的主人，財(cái)產(chǎn)的管理者和擁有者等意識(shí)到，他們?cè)谥T如費(fèi)用開(kāi)支、生活舒適、商務(wù)活動(dòng)和人身安全等方面將得到zui大利益的回報(bào)。”

國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

智能樓宇蓬勃發(fā)展，以美國(guó)和日本興建的zui多。日本*次引進(jìn)智能樓宇的概念是在1984年的夏天，近十多年來(lái)，相繼建成了野村證券大廈、NEC總公司大樓等。日本是在智能樓宇領(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)踐的有代表性的國(guó)家之一。新加坡政府為推廣智能樓宇，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(kāi)始建設(shè)“智能城”，智能樓宇的發(fā)展形勢(shì)可謂是如日中天。由于智能樓宇具有、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。

我國(guó)智能樓宇的起步較晚，直到80年代末才有較大的發(fā)展，近幾年來(lái)，在北京、上海、廣州等大城市，相繼建起了數(shù)幢具有相當(dāng)水平的智能樓宇。北京的發(fā)展大廈可謂是我國(guó)智能樓宇的雛形，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*統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)已建成的智能樓宇約有一千四百棟，基本按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、施工和管理。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的智能樓宇開(kāi)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)*的智能樓宇將有一半以上在中國(guó)建成。

智能樓宇的目標(biāo)

智能樓宇是指通過(guò)建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理等4個(gè)基本要素之間的內(nèi)在，運(yùn)用系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，對(duì)它們進(jìn)行優(yōu)化組合（系統(tǒng)集成），提供一個(gè)投資合理，環(huán)境、舒適、安全、方便的建筑物。

智能樓宇應(yīng)滿足以下兩個(gè)基本要求、達(dá)到四個(gè)主要目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)服務(wù)功能。

兩個(gè)基本要求

對(duì)大廈管理者來(lái)說(shuō)，智能樓宇應(yīng)當(dāng)有一套管理、控制、運(yùn)行、維護(hù)的通信設(shè)施，能夠花較少的經(jīng)費(fèi)及時(shí)地與外界取得（例如：消防隊(duì)、醫(yī)院、安全保衛(wèi)機(jī)關(guān)、新聞單位等）。

對(duì)大廈的使用者來(lái)說(shuō)，有一個(gè)利于提高工作效率、激發(fā)人的創(chuàng)造性的環(huán)境。

四個(gè)基本目標(biāo)

能夠提供高度共享的信息資源。

確保提高工作效率和舒適的工作環(huán)境。

節(jié)約管理費(fèi)用，達(dá)到短期投資長(zhǎng)期受益的目標(biāo)。

適應(yīng)管理工作的發(fā)展需要，做到具有可拓展性、可變性、適應(yīng)環(huán)境的變化和工作性質(zhì)的多樣化。

三項(xiàng)服務(wù)功能

安全服務(wù)功能

安全服務(wù)功能包括：防盜報(bào)警、出入口控制、閉路電視監(jiān)視、保安巡更管理、電梯安全與運(yùn)控、周界防衛(wèi)、火災(zāi)報(bào)警、消防、應(yīng)急照明、應(yīng)急呼叫等。

舒適服務(wù)功能

舒適服務(wù)功能包括：空調(diào)通風(fēng)、供熱、給排水、電力供應(yīng)、閉路電視、多媒體音響、智能卡、停車場(chǎng)管理、體育和娛樂(lè)管理等。

便捷服務(wù)功能

便捷服務(wù)功能包括：辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)化綜合布線、商業(yè)服務(wù)、飲食業(yè)服務(wù)、酒店管理等。

智能樓宇的組成和功能

智能樓宇按組成來(lái)說(shuō)，一般可由 10個(gè)弱電子系統(tǒng)共同構(gòu)成。它們分別是：中央計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（Center Computer System ，CCS）、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（Office Automation System ，OAS）、樓宇設(shè)備自控系統(tǒng)（Building Automation System ，BAS）、保安管理系統(tǒng)（Security Management System，SMS）、智能卡系統(tǒng)（Smart Card System ，SCS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（Fire Alarm System ，FAS）、內(nèi)部通信系統(tǒng)（Inter-Communication System ，ICS）、音視頻及共用天線系統(tǒng)（Central Antenna evision ，CATV）、停車場(chǎng)管理系統(tǒng)（Car-parking Management System ，CMS）和綜合布線系統(tǒng)（Premises Distribution System ，PDS）。按體系結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，智能樓宇是由智能樓宇集成管理系統(tǒng)通過(guò)綜合布線系統(tǒng)將樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）、通信自動(dòng)化系統(tǒng)（CAS）和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（OAS）三大要素連接起來(lái)并予以管理和控制的，即通常所說(shuō)的3A智能樓宇。在智能化建筑環(huán)境內(nèi)體現(xiàn)智能化功能的就是由SIC、PDS和3A系統(tǒng)等五個(gè)部分組成。

智能樓宇的系統(tǒng)集成中心（System  Integrated  center，簡(jiǎn)稱SIC）。

它具有各個(gè)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：

匯集大廈內(nèi)外各種信息。接口界面要標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，以實(shí)現(xiàn)各智能化系統(tǒng)之間的信息交換及通訊協(xié)議（接口、命令等）。

對(duì)大廈各個(gè)智能化系統(tǒng)的綜合管理。

對(duì)大廈內(nèi)各種網(wǎng)絡(luò)管理，必須具有很強(qiáng)的信息處理及數(shù)據(jù)通訊能力。

綜合布線系統(tǒng)（Premises  Distribution  System ，PDS）。

它為整個(gè)大廈的光電信息傳輸提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一（ISO標(biāo)準(zhǔn)）、傳輸介質(zhì)統(tǒng)一（五類雙絞線以及光纖）、布線結(jié)構(gòu)整齊一致（模塊化的星形結(jié)構(gòu)），適應(yīng)多種信息（語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)等）傳輸、管理配置靈活（按需跳接線即可）、維護(hù)方便（系統(tǒng)而完整的各類標(biāo)記：如標(biāo)簽、標(biāo)記排、標(biāo)記帶等）的信息傳輸通道。它所采用的五類雙絞線傳輸帶寬為100MHZ，水平距離為100米。通過(guò)信息插座，可把各種適配器連接各種設(shè)備，比如通過(guò)網(wǎng)卡連接微機(jī)，通過(guò)ISDN適配器連接ISDN終端，通過(guò)圖像適配器連接攝像機(jī)，當(dāng)然，像則可直接插上去即可。PDS通常是由工作區(qū)（終端）子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、設(shè)備子系統(tǒng)及大廈室外連接子系統(tǒng)等六個(gè)部分組成。

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)（Building Automation System，BAS）。

它對(duì)智能樓宇中的暖通、空調(diào)、電力、照明、給排水、消防、電梯、停車場(chǎng)、廢物處理等大量機(jī)電設(shè)備進(jìn)行有條不紊綜合協(xié)調(diào)，科學(xué)地運(yùn)行管理及維護(hù)保養(yǎng)工作。它為所有機(jī)電設(shè)備提供了安全、可靠、節(jié)能、長(zhǎng)壽命運(yùn)行可信賴的保證。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)必須包括以下三個(gè)系統(tǒng)：

建筑物管理子系統(tǒng)：對(duì)大廈內(nèi)所有機(jī)電設(shè)備完成運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，報(bào)表編制，起?？刂萍熬S護(hù)保養(yǎng)，事故診斷分析的系統(tǒng)。大廈中央管理系統(tǒng)通過(guò)設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)各被控設(shè)備附近的控制分站來(lái)完成上述工作。

安全保衛(wèi)子系統(tǒng)：在具備高度信息化辦公室內(nèi)對(duì)安全保衛(wèi)系統(tǒng)的重要性越來(lái)越受到重視。出入警衛(wèi)、防盜、防災(zāi)、防火、車庫(kù)管理、商業(yè)秘密等都屬安全保衛(wèi)系統(tǒng)。它采用了身份卡、閉路電視、遙感、傳感控制等來(lái)實(shí)現(xiàn)安全保衛(wèi)要求。

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(yùn)行費(fèi)用的目的。

通信自動(dòng)化系統(tǒng)（Communication Automation System，CAS）。

通訊網(wǎng)絡(luò)是智能樓宇的“中樞神經(jīng)”。它由各種通信設(shè)備、通信線路和相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件組成。它主要包括傳送話音、數(shù)據(jù)和圖像的基本通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)樓層間各種終端、微機(jī)、工作站之間通信的樓層局域網(wǎng)；溝通樓群或樓內(nèi)計(jì)算機(jī)與樓內(nèi)各個(gè)局域網(wǎng)間通信的樓群或樓內(nèi)高速主干網(wǎng)以及與公共信息資源（如Internet， China PAC， China DDN等等）相通的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。

一般來(lái)說(shuō)，一幢建筑應(yīng)有一個(gè)高速主干通信網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)樓層有一個(gè)或幾個(gè)局域網(wǎng)，各局域網(wǎng)連接到高速主干網(wǎng)。高速主干網(wǎng)溝通計(jì)算機(jī)中心主機(jī)及各局域網(wǎng)，同時(shí)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)樓群間的通信連網(wǎng)。

CAS能高速處理智能樓宇內(nèi)外各種圖像、文字、語(yǔ)言及數(shù)據(jù)之間的通訊。目前，一般可分為衛(wèi)星通訊、圖文通訊、語(yǔ)言通訊及數(shù)據(jù)通訊等四個(gè)子系統(tǒng)。

衛(wèi)星通訊突破了傳統(tǒng)的地域觀念，實(shí)現(xiàn)了相距*近在眼前的信息交往。起到了零時(shí)差信息的重要作用。

圖文通訊在當(dāng)今智能樓宇中，可實(shí)現(xiàn)傳真，可視數(shù)據(jù)檢索，電子郵件，電視會(huì)議等多種通訊業(yè)務(wù)。由于數(shù)字傳送和分組交換技術(shù)發(fā)展及采用大容量高速數(shù)字通訊線路實(shí)現(xiàn)多種通訊方式，使得根據(jù)需要選定經(jīng)濟(jì)而通訊線路成為可能。

語(yǔ)言通訊系統(tǒng)可給用戶提供預(yù)約呼叫、等候呼叫、自動(dòng)重?fù)?、快速撥?hào)、轉(zhuǎn)向呼叫、直接撥入、用戶帳單報(bào)告、語(yǔ)言郵政（E--mail）等上百種不同特色的通訊服務(wù)。

數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)可供用戶建立區(qū)域網(wǎng)，以聯(lián)接其辦公區(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(dòng)交換系統(tǒng)還可以使不同售主的電腦相互之間進(jìn)行通訊。

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)（Office  Automation  System，OAS）。

智能樓宇中要處理行政、財(cái)務(wù)、商務(wù)、檔案、報(bào)表、文件等管理業(yè)務(wù)，安全保衛(wèi)業(yè)務(wù)、防災(zāi)害業(yè)務(wù)。這些業(yè)務(wù)特點(diǎn)是部門多、綜合性強(qiáng)、業(yè)務(wù)量大，時(shí)效性高。沒(méi)有科學(xué)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)處理這些業(yè)務(wù)是不可能想象的。因此辦公自動(dòng)化系統(tǒng)被譽(yù)為智能樓宇的忠實(shí)可靠的人事、財(cái)務(wù)、行政、保衛(wèi)、后勤的總管。

OAS系統(tǒng)是在CAS系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起來(lái)的信息系統(tǒng)，主要由日常事務(wù)型和決策型兩個(gè)子系統(tǒng)組成。前一個(gè)子系統(tǒng)是通用的，主要是提高人們的工作效率，后一個(gè)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)域的信息系統(tǒng)。

辦公自動(dòng)化是把計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)及行為科學(xué)，應(yīng)用于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)所難以處理、數(shù)量龐大且結(jié)構(gòu)不明確的業(yè)務(wù)上。即在辦公室中，以微型計(jì)算機(jī)為中心，采用傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、電子郵件等一系列現(xiàn)公及通訊設(shè)備，全面而又廣泛地收集、整理、加工、使用信息，為科學(xué)管理和科學(xué)決策提供服務(wù)。辦公自動(dòng)化是一種用高新技術(shù)來(lái)支撐的，輔助人們辦公的先進(jìn)手段。從它的業(yè)務(wù)性質(zhì)來(lái)看，主要有三種類型：電子數(shù)據(jù)處理（Electronic  Data  Processing ，EDP）、管理信息系統(tǒng)（Management  Information  System ，MIS）、決策支持系統(tǒng)（Decision  Support  System ，DSS）。

對(duì)于智能樓宇的總體結(jié)構(gòu)的基本型如圖所示：

智能樓宇的節(jié)能案例

俄亥俄州克里夫蘭環(huán)境中心的節(jié)能應(yīng)用案例

克利夫蘭環(huán)境中心在一座1918年建成的銀行的基礎(chǔ)上改建而來(lái)，它是美國(guó)歷*的標(biāo)志性建筑，節(jié)能減排技術(shù)在樓里的應(yīng)用給人們提供了一個(gè)健康的工作環(huán)境。

挑戰(zhàn)：此項(xiàng)目主要目標(biāo)是設(shè)計(jì)一個(gè)比傳統(tǒng)的HVAC系統(tǒng)更為有效的冷熱循環(huán)系統(tǒng)，要求此建筑的能量有效利用率要比常規(guī)建筑高33％ 。并且室內(nèi)空氣監(jiān)控系統(tǒng)能提供更的室內(nèi)空氣質(zhì)量。

解決方案：此建筑選擇安裝LonWorks自動(dòng)化系統(tǒng)。PE，LEED Acc redited eQuest公司的Joseph Pustai說(shuō)：“我們決定所有合作的廠商的產(chǎn)品都基于LonWorks技術(shù)。”此建筑的HVAC系統(tǒng)包含很多節(jié)能設(shè)計(jì)。zui重要的設(shè)備是水源熱泵， 它們利用地下水源通過(guò)封閉的管道給冷凝器和蒸發(fā)器供水。每個(gè)水源熱泵都有一個(gè)LON恒溫器或者使用Techcon EasyControlsⅢ EC—FCC設(shè)備作為其熱泵控制器。

大樓的屋頂裝有能量回收裝置(ERV，Energy Recovery Unit)。它有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)需用于分別控制送風(fēng)機(jī)和回風(fēng)機(jī)，還有一個(gè)回轉(zhuǎn)式熱交換器用來(lái)對(duì)進(jìn)入大樓的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理和從排風(fēng)中回收熱量。大樓地下室有兩個(gè)熱泵，一個(gè)用來(lái)給ERV設(shè)備提供加熱和冷卻水， 用來(lái)保證送進(jìn)來(lái)的空氣溫度適中。另一個(gè)用來(lái)給位于一層的加熱系統(tǒng)提供能量， 這是一個(gè)空間設(shè)計(jì)特性要求的備份加熱系統(tǒng)。

大樓內(nèi)還有一些控制器和CO 傳感器用來(lái)監(jiān)控新風(fēng)恒溫系統(tǒng)，這會(huì)減少能量損耗。方案中使用了Techcon EasyControls EC一4c、EC一8c和EC一12c自由編程控制器，通過(guò)編程用它們來(lái)對(duì)細(xì)節(jié)和程序進(jìn)行的控制，這些在控制器還監(jiān)控安裝在屋頂?shù)娜齻€(gè)溫度分布傳感器。

安裝在屋頂表面的傳感器的面積為5×5英尺。一個(gè)傳感器被涂成了黑色，一個(gè)被涂成了白色。還有一個(gè)被屋頂花園覆蓋。系統(tǒng)檢測(cè)屋頂?shù)臏囟确植迹?/span> 并以此來(lái)檢測(cè)屋頂花園的能量效率。不同的屋頂區(qū)域的能量效率通過(guò)LON電量表監(jiān)測(cè)的大樓用電量來(lái)進(jìn)行比較。Techcon EasyControls系統(tǒng)監(jiān)測(cè)整棟大樓的能量消耗， 并將此與屋頂傳感器的能量吸收數(shù)據(jù)比較后顯示在曲線圖中。

來(lái)自于Distech Controls授權(quán)方案提供商Thermal Dynamics的自動(dòng)系統(tǒng)工程師Scott Uline說(shuō)：“我們選擇Techcon產(chǎn)品是因?yàn)槲覀兇_信他們的產(chǎn)品可以滿足項(xiàng)目的要求，Techcon產(chǎn)品線非常全、非常靈活， 同時(shí)還非常易用。”整個(gè)系統(tǒng)使用Techcon的LonWatcher軟件來(lái)管理的， 同時(shí)還裝有提供瀏覽器訪問(wèn)界面的WebWatcher服務(wù)。為了方便教學(xué)還在大廳里安裝了一套×LoN觸摸屏電腦。×LoN電腦通過(guò)大樓里的局域網(wǎng)連接到LonWatcher的LNS數(shù)據(jù)庫(kù)里。中心的參觀者通過(guò)LoN 網(wǎng)絡(luò)能看到所有參數(shù)。

系統(tǒng)收益：這套系統(tǒng)提供了zui大的能源利用率和的空氣質(zhì)量。Distech Controls董事長(zhǎng)Etienne Veilleux說(shuō)：“Distech Controls產(chǎn)品為用戶zui大程度的節(jié)約了能源。”LonWatcher軟件集中管理監(jiān)控系統(tǒng)，從而避免了因?yàn)槎嘞到y(tǒng)信號(hào)傳遞的中斷。此外，通過(guò)WebWatcher軟件，可以在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。此系統(tǒng)不僅減少了建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本， 提供集成管理監(jiān)控系統(tǒng)， 還為克利夫蘭環(huán)境中心發(fā)展綠色建筑技術(shù)和完成教學(xué)任務(wù)提供了強(qiáng)有力的支持。

智能樓宇的發(fā)展前景

從智能樓宇功能來(lái)看，實(shí)現(xiàn)智能樓宇功能主要依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)等(即所謂“3C”技術(shù))以及集成技術(shù)。以它們?yōu)橹鳂?gòu)成了樓宇智能化技術(shù)。

美國(guó)、日本zui早的智能樓宇為日后興起的智能樓宇勾劃了基本的特征。隨后智能樓宇便蓬勃發(fā)展，以美國(guó)和日本興建的zui多。此外在法國(guó)、瑞典、英國(guó)等歐洲國(guó)家和香港、新加坡、馬來(lái)西亞等地的智能樓宇也方興未艾。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，美國(guó)的智能樓宇超過(guò)萬(wàn)幢，日本新建的大樓中60%是智能樓宇。

我國(guó)智能樓宇的起步較晚，直到20世紀(jì)年代末才有較大發(fā)展，近幾年在北京、上海、廣州等大城市，相繼建成了若干具有相當(dāng)水平的智能樓宇。

樓宇智能化技術(shù)是隨著智能樓宇的發(fā)展而進(jìn)步的，一方面，它對(duì)智能化技術(shù)提出了更多更高的要求；另一方面，它也需要智能化技術(shù)的全面支持。可以預(yù)料，隨著智能樓宇的發(fā)展，除了對(duì)“3A”有進(jìn)一步要求外，對(duì)效率、舒適、便捷等方面要求將更高，將有更多學(xué)科的高新技術(shù)應(yīng)用到智能樓宇中。