智能建築

《2013-2017年中國智能建築行業發展前景與投資戰略規劃分析報告》顯示，我國建築業產值的持續增長推動了建築智能化行業的發展，智能建築行業市場在2005年首次突破200億元之後，也以每年20%以上的增長態勢發展，2012年市場規模達到861億元。我國智能建築行業仍處於快速發展期，隨著技術的不斷進步和市場領域的延伸，未來幾年智能建築市場前景仍然巨大。

智能建築是隨著人類對建築內外信息交換、安全性、舒適性、便利性和節能性的要求產生的。智能建築及節能行業強調用戶體驗，具有內生髮展動力。建築智能化提高客戶工作效率，提升建築適用性，降低使用成本，已經成為發展趨勢。顯示，2012年我國新建建築中智能建築的比例僅為26%左右，遠低於美國的70%、日本的60%，市場拓展空間巨大。

同時，我國中國城鎮化建設的不斷推進，也給智能建築的發展提供了沃土。我國平均每年要建20億平米左右的新建建築，預計這一過程還要持續25-30年。按照“十二五”末國內新建建築中智能建築佔新建建築比例30%計算，該比例提高近一倍。未來三年智能建築市場規模增速維持在25%左右，2013年市場將超千億規模。

通過將建築物的結構，系統，服務和管理四項基本要求以及他們的內在關係進行優化，來提供一種投資合理，具有高效，舒適和便利環境的建築物

修訂版的國家標準《智能建築設計標準》GB/T50314-2006）對智能建築定義為“以建築物為平台，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建築設備管理系統、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、健康的建築環境”。

原國家標準《智能建築設計標準》（GB/T50314-2000）對智能建築定義為“以建築為平台，兼備建築自動化設備BA、辦公自動化OA及通信網路系統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、便利的建築環境”。

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

內在聯繫，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。智能建築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。”.

據統計，2012年智能建築的投資約佔建築總投資的5%-8%，有的可達10%，主要包括住宅小區智能化系統投資、公共建築智能化系統投資兩大塊。2012年，智能建築佔新建建築的比例，美國為70%，日本為60%，中國不到40%，按2012年860億元計算，未來數年內即使沒有增長，2012－2020年8年內的市場規模也將達1萬億元。

建築智能化工程又稱弱電系統工程，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，計算機網路系統工程，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。

智能控制是以控制理論、計算機科學、人工智慧、運籌學等學科為基礎，擴展了相關的理論和技術，其中應用較多的有模糊邏輯、神經網路、專家系統、遺傳演演算法等理論和自適應控制、自組織控制、自學習控制等技術。

專家系統是利用專家知識對專門的或困難的問題進行描述. 用專家系統所構成的專家控制，無論是專家控制系統還是專家控制器，其相對工程費用較高，而且還涉及自動地獲取知識困難、無自學能力、知識面太窄等問題. 儘管專家系統在解決複雜的高級推理中獲得較為成功的應用，但是專家控制的實際應用相對還是比較少。

模糊邏輯

模糊邏輯用模糊語言描述系統，既可以描述應用系統的定量模型也可以描述其定性模型. 模糊邏輯可適用於任意複雜的對象控制. 但在實際應用中模糊邏輯實現簡單的應用控制比較容易. 簡單控制是指單輸入單輸出系統(SISO) 或多輸入單輸出系統(MISO) 的控制. 因為隨著輸入輸出變數的增加，模糊邏輯的推理將變得非常複雜。

遺傳演演算法

遺傳演演算法作為一種非確定的擬自然隨機優化工具，具有并行計算、快速尋找全局最優解等特點，它可以和其他技術混合使用，用於智能控制的參數、結構或環境的最優控制。

神經網路

神經網路是利用大量的神經元按一定的拓撲結構和學習調整方法. 它能表示出豐富的特性：并行計算、分佈存儲、可變結構、高度容錯、非線性運算、自我組織、學習或自學習等. 這些特性是人們長期追求和期望的系統特性. 它在智能控制的參數、結構或環境的自適應、自組織、自學習等控制方面具有獨特的能力.

神經網路可以和模糊邏輯一樣適用於任意複雜對象的控制，但它與模糊邏輯不同的是擅長單輸入多輸出系統和多輸入多輸出系統的多變數控制. 在模糊邏輯表示的SIMO 系統和MIMO 系統中，其模糊推理、解模糊過程以及學習控制等功能常用神經網路來實現。模糊神經網路技術和神經模糊邏輯技術：模糊邏輯和神經網路作為智能控制的主要技術已被廣泛應用. 兩者既有相同性又有不同性. 其相同性為：兩者都可作為萬能逼近器解決非線性問題，並且兩者都可以應用到控制器設計中. 不同的是：模糊邏輯可以利用語言信息描述系統，而神經網路則不行；模糊邏輯應用到控制器設計中，其參數定義有明確的物理意義，因而可提出有效的初始參數選擇方法；神經網路的初始參數(如權值等) 只能隨機選擇. 但在學習方式下，神經網路經過各種訓練，其參數設置可以達到滿足控制所需的行為. 模糊邏輯和神經網路都是模仿人類大腦的運行機制，可以認為神經網路技術模仿人類大腦的硬體，模糊邏輯技術模仿人類大腦的軟體. 根據模糊邏輯和神經網路的各自特點，所結合的技術即為模糊神經網路技術和神經模糊邏輯技術. 模糊邏輯、神經網路和它們混合技術適用於各種學習方式 智能控制的相關技術與控制方式結合或綜合交叉結合，構成風格和功能各異的智能控制系統和智能控制器是智能控制技術方法的一個主要特點。

在我國，由於智能建築的理念契合了可持續發展的生態和諧發展理念，所以我國智能建築主要更多凸顯出的是智能建築的節能環保性、實用性、先進性及可持續升級發展等特點，和其他國家的智能建築相比，我國更加註重智能建築的節能減排，更加追求的是智能建築的高效和低碳。這一切對於節能減排降低能源消耗等都具有非常積極的促進作用。

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

智能控制與傳統的或常規的控制有密切的關係，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並建立一系列新的理論與方法來解決更具有挑戰性的複雜控制問題。

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範圍內變動，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，這些問題對基於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，希望製造出能接受印刷體、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麼使輸出量為定值(調節系統) ,要麼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複雜，例如在智能機器人系統中，它要求系統對一個複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. 對於這些具有複雜的任務要求的系統，採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複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於人的控制策略、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，採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.

相對於智能家居在中國的發展，智能建築的歷史還要更長，就基礎功能而言，大型公共建築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築，這也就意味著公共建築的智能化已經成為現代建築的標準配置。然而，智能建築在國內的發展狀況也並不讓人滿意，系統穩定性差、功能實現率低、智能化水平參差不齊，一直是智能建築屢遭詬病的問題。近些年，智能一體化設計逐漸在智能建築行業興起。簡單來說，智能建築一體化，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。

建築設計院專業配套，人才濟濟，但主要集中於建築、結構、水、電、暖五個專業，能從事建築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於 建築設計院，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。問題在於這部分人員走出校門后未經設計培訓，對建築設計不夠了解，施工圖設計質量較差。而且由於建築設計中建築、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。

建築智能化系統工程的設計依據主要是國家現行標準規範和建設單位的投資情況、功能需求。目前國內關於智能化系統技術的規範很多，但我認為這些規範功能論述較多，做什麼談得較多，但怎麼做不夠具體。智能化系統設計人員手頭缺少一本類似《民用建築電氣設計規範》這樣一冊工具書。

有關部門規定，建築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。建築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；部分建築設計院設計的智能化系統工程施工圖如果送審也由於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。

建築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。由於建築智能化系統工程設計未與建築設計一道委託，以致滯后未參加評審。部分工程項目智能化設計與建築設計同步進行，但由於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。

影響智能建築今後發展的因素較多，但值得特別關注的是，在接下來的發展之路上，智能建築必須融入智慧城市建設，這也可認為是智能建築的“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。而智能建築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，智能建築必須融入智慧城市建設，這是智能建築今後發展的大方向。

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

智能建築的基本功能主要由三大部分構成，即建築設備自動化(Building Automation．BA)、通信自動化(Communication Automation，CA)和辦公自動化(Office Automation，OA)，它們是智能化建築中最基本的且是必須具備的基本功能，從而形成“3A”智能建築。

智能建築主要由系統集成中心、綜合布線系統、建築設備自動化系統、辦公自動化系統、通信自動化系統五大部分組成。智能建築所用的主要設備通常放置在智能建築內的系統集成中心(System Integrated Center，SIC)。它通過建築物綜合布線(GenericCabling，GC)與各種終端設備，如通信終端(電話機、傳真機等)、感測器(如壓力、溫度、濕度等感測器)的連接，“感知”建築物內各個空間的“信息”，並通過計算機進行處理后給出相應的控制策略，再通過通信終端或控制終端(如開關、電子鎖、閥門等)給出相應的控制對象的動作反應，使建築達到某種程度的智能，從而形成建築設備自動化系統、辦公自動化系統、通信網路自動化系統。

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，用相同的網路環境，相同的軟體界面進行集中監視。

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後，原本各自獨立的子系統在集成平台的角度來看，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係。

提供開放的數據結構，共享信息資源——隨著計算機和網路技術的高度發展，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，將不同功能的建築智能化系統，通過統一的信息平台實現集成，以形成具有信息彙集、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，為確保建築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，提供實現建築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，以建築物信息設施系統和建築設備管理系統等為基礎，為滿足建築物各類業務和管理功能的多種類信息設備與應用軟體而組合的系統。

建築設備管理系統(BMS) building management system，對建築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範系統或保障體系。

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築環境而實施的綜合工程。

智能建築在一、二類建築物中採用較多，防雷等級通常為一、二級，一級防雷的衝擊接地電阻應小於10歐姆，二級防雷的衝擊接地電阻不大於20歐姆，公用接地系統的接地電阻應小於或等於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，利用建築物的結構柱內鋼筋作為引下線，以建築物基礎地梁鋼筋、承台鋼筋或樁基主筋為接地裝置，並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，將建築物外牆金屬構件或鋼架、建築物外圈樑與引下線進行連接，從而形成閉合可靠的“法拉第籠”。建築物內，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櫃、低壓櫃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保護器(SPD)。從而達到綜合防禦雷擊的目的，確保智能建築的安全。

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，電鎖的硬體產品前期預算和後期維護，必須充分考慮從建築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，從建築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築，建築五金，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。

在電動鎖和硬體產品的智能化公共建築要求：

緊急逃生。為了確保任何緊急情況下，確保所有人員在建築物的安全，以確保他們能夠在最短的時間內逃脫，所以選擇鎖和硬體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，以確保智能建築內的人員逃生的情況下，其次要保證防火門，火災發生時，防火捲簾設施安全地隔離火災蔓延，以確保人員和財產，所有電鎖和硬體產品兼容與建築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許可權，電鎖和硬體匹配必須是智能建築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。對智能建築的主體建築的使用壽命是超過一百年，但往往看到幾年後面臨著很多修理或更換的情況，許多建築物在電鎖或硬體產品的建築物，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。智能建築設計，從使用功能不同的通道，人流，不同方面的規範，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，並在與渠道流線控制邏輯。

為了方便殘疾人，無障礙的人。無障礙國家有關規範，儘可能反映在建築鎖硬體保護殘疾人可以使用身體的任何部位，打開通道門通道和人身安全保護的權利，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。

審美要求每一個建築師在設計時寧可使用某種建築風格，這種風格將反映在各方面的建設，所以在選鎖和硬體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，以滿足整體建築外觀的需求。

智能建築節能是世界性的大潮流和大趨勢，同時也是中國改革和發展的迫切需求，這是不以人的主觀意志為轉移的客觀必然性，是21世紀中國建築事業發展的一個重點和熱點。節能和環保是實現可持續發展的關鍵。可持續建築應遵循節約化、生態化、人性化、無害化、集約化等基本原則，這些原則服務於可持續發展的最終目標。

從可持續發展理論出發，建築節能的關鍵又在於提高能量效率，因此無論制訂建築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築節能的著眼點。智能建築也不例外，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。依據我國可持續建築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築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年代爆發能源危機以來，發達國家單位面積的建築能耗已有大幅度的降低。與我國北京地區採暖度日數相近的一些發達國家，新建建築每年採暖能耗已從能源危機時的300kWh/m2降低至150kWh/m2左右。在其後不會很長的時間內，建築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願望，也是建築節能的基礎和目標，為此，21世紀的智能型節能建築應該是：①冬暖夏涼；②通風良好；③光照充足。盡量採用自然光，天然採光與人工照明相結合；④智能控制。採暖、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。

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，為智能建築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《建築自動化和控制系統數據通信協議》標準工作組的組建，將為基於BACnet標準的產品研製提供重要的平台。通過組建標準工作組，開展基於BACnet國際標準的國內轉化，並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，《建築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《關於下達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，全國智能建築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誌著標準制定工作正式啟動。

樓宇自動控制網路數據通訊協議（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，是為了規範樓宇內空調、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。

樓宇自動控制網路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。