智能樓宇基本概念

智能樓宇是樓宇發(fā)展的階段。對于智能樓宇，由于智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，至今仍無統(tǒng)一的定義。智能樓宇物研究機構(gòu)認為“通過對建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務和管理方面的功能以及其內(nèi)在，以*化的設計，提供一個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，財產(chǎn)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將得到zui大利益的回報。”

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

智能樓宇蓬勃發(fā)展，以美國和日本興建的zui多。日本*次引進智能樓宇的概念是在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。日本是在智能樓宇領(lǐng)域進行全面的綜合研究并提出有關(guān)理論和進行實踐的有代表性的國家之一。新加坡政府為推廣智能樓宇，撥巨資進行專項研究，計劃將新加坡建成“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“智能城”，智能樓宇的發(fā)展形勢可謂是如日中天。由于智能樓宇具有、節(jié)能、舒適等突出優(yōu)點，在歐、美、日及世界各地迅速發(fā)展，引起普遍重視。

我國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，在北京、上海、廣州等大城市，相繼建起了數(shù)幢具有相當水平的智能樓宇。北京的發(fā)展大廈可謂是我國智能樓宇的雛形，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高水平的智能大廈。據(jù)不*統(tǒng)計國內(nèi)已建成的智能樓宇約有一千四百棟，基本按標準設計、施工和管理。當前國內(nèi)的智能樓宇開始轉(zhuǎn)向大型公共建筑，例如，會展中心、圖書館、體育場館等，據(jù)國外預測，本世紀*的智能樓宇將有一半以上在中國建成。

智能樓宇的目標

智能樓宇是指通過建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務和管理等4個基本要素之間的內(nèi)在，運用系統(tǒng)工程的觀點，對它們進行優(yōu)化組合（系統(tǒng)集成），提供一個投資合理，環(huán)境、舒適、安全、方便的建筑物。

智能樓宇應滿足以下兩個基本要求、達到四個主要目標、實現(xiàn)三項服務功能。

兩個基本要求

對大廈管理者來說，智能樓宇應當有一套管理、控制、運行、維護的通信設施，能夠花較少的經(jīng)費及時地與外界取得（例如：消防隊、醫(yī)院、安全保衛(wèi)機關(guān)、新聞單位等）。

對大廈的使用者來說，有一個利于提高工作效率、激發(fā)人的創(chuàng)造性的環(huán)境。

四個基本目標

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)約管理費用，達到短期投資長期受益的目標。

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

三項服務功能

安全服務功能

安全服務功能包括：防盜報警、出入口控制、閉路電視監(jiān)視、保安巡更管理、電梯安全與運控、周界防衛(wèi)、火災報警、消防、應急照明、應急呼叫等。

舒適服務功能

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

便捷服務功能

便捷服務功能包括：辦公自動化、通信自動化、計算機網(wǎng)絡、結(jié)構(gòu)化綜合布線、商業(yè)服務、飲食業(yè)服務、酒店管理等。

智能樓宇的組成和功能

智能樓宇按組成來說，一般可由 10個弱電子系統(tǒng)共同構(gòu)成。它們分別是：中央計算機及網(wǎng)絡系統(tǒng)（Center Computer System ，CCS）、辦公自動化系統(tǒng)（Office Automation System ，OAS）、樓宇設備自控系統(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）、火災報警系統(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)來說，智能樓宇是由智能樓宇集成管理系統(tǒng)通過綜合布線系統(tǒng)將樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）、通信自動化系統(tǒng)（CAS）和辦公自動化系統(tǒng)（OAS）三大要素連接起來并予以管理和控制的，即通常所說的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)等五個部分組成。

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

它具有各個智能化系統(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。接口界面要標準化、規(guī)范化，以實現(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）。

對大廈各個智能化系統(tǒng)的綜合管理。

對大廈內(nèi)各種網(wǎng)絡管理，必須具有很強的信息處理及數(shù)據(jù)通訊能力。

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

它為整個大廈的光電信息傳輸提供技術(shù)標準統(tǒng)一（ISO標準）、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)），適應多種信息（語音、圖像、數(shù)據(jù)等）傳輸、管理配置靈活（按需跳接線即可）、維護方便（系統(tǒng)而完整的各類標記：如標簽、標記排、標記帶等）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。通過信息插座，可把各種適配器連接各種設備，比如通過網(wǎng)卡連接微機，通過ISDN適配器連接ISDN終端，通過圖像適配器連接攝像機，當然，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)、設備子系統(tǒng)及大廈室外連接子系統(tǒng)等六個部分組成。

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

它對智能樓宇中的暖通、空調(diào)、電力、照明、給排水、消防、電梯、停車場、廢物處理等大量機電設備進行有條不紊綜合協(xié)調(diào)，科學地運行管理及維護保養(yǎng)工作。它為所有機電設備提供了安全、可靠、節(jié)能、長壽命運行可信賴的保證。樓宇自動化系統(tǒng)必須包括以下三個系統(tǒng)：

建筑物管理子系統(tǒng)：對大廈內(nèi)所有機電設備完成運行狀態(tài)監(jiān)視，報表編制，起停控制及維護保養(yǎng)，事故診斷分析的系統(tǒng)。大廈中央管理系統(tǒng)通過設在現(xiàn)場各被控設備附近的控制分站來完成上述工作。

安全保衛(wèi)子系統(tǒng)：在具備高度信息化辦公室內(nèi)對安全保衛(wèi)系統(tǒng)的重要性越來越受到重視。出入警衛(wèi)、防盜、防災、防火、車庫管理、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、傳感控制等來實現(xiàn)安全保衛(wèi)要求。

能源管理子系統(tǒng)：它的任務是在不降低舒適性的前提下，達到節(jié)能因而降低運行費用的目的。

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

通訊網(wǎng)絡是智能樓宇的“中樞神經(jīng)”。它由各種通信設備、通信線路和相關(guān)計算機軟件組成。它主要包括傳送話音、數(shù)據(jù)和圖像的基本通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)樓層間各種終端、微機、工作站之間通信的樓層局域網(wǎng)；溝通樓群或樓內(nèi)計算機與樓內(nèi)各個局域網(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）相通的遠程數(shù)據(jù)通信。

一般來說，一幢建筑應有一個高速主干通信網(wǎng)絡，每個樓層有一個或幾個局域網(wǎng)，各局域網(wǎng)連接到高速主干網(wǎng)。高速主干網(wǎng)溝通計算機中心主機及各局域網(wǎng)，同時負責實現(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、語言通訊及數(shù)據(jù)通訊等四個子系統(tǒng)。

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

圖文通訊在當今智能樓宇中，可實現(xiàn)傳真，可視數(shù)據(jù)檢索，電子郵件，電視會議等多種通訊業(yè)務。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)字通訊線路實現(xiàn)多種通訊方式，使得根據(jù)需要選定經(jīng)濟而通訊線路成為可能。

語言通訊系統(tǒng)可給用戶提供預約呼叫、等候呼叫、自動重撥、快速撥號、轉(zhuǎn)向呼叫、直接撥入、用戶帳單報告、語言郵政（E--mail）等上百種不同特色的通訊服務。

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)電腦及其外部設備完成電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務（EDI）。多功能自動交換系統(tǒng)還可以使不同售主的電腦相互之間進行通訊。

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

智能樓宇中要處理行政、財務、商務、檔案、報表、文件等管理業(yè)務，安全保衛(wèi)業(yè)務、防災害業(yè)務。這些業(yè)務特點是部門多、綜合性強、業(yè)務量大，時效性高。沒有科學的辦公自動化系統(tǒng)來處理這些業(yè)務是不可能想象的。因此辦公自動化系統(tǒng)被譽為智能樓宇的忠實可靠的人事、財務、行政、保衛(wèi)、后勤的總管。

OAS系統(tǒng)是在CAS系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起來的信息系統(tǒng)，主要由日常事務型和決策型兩個子系統(tǒng)組成。前一個子系統(tǒng)是通用的，主要是提高人們的工作效率，后一個子系統(tǒng)是與人們從事的工作領(lǐng)域有關(guān)，是“專門領(lǐng)域的應用信息系統(tǒng)”，如金融領(lǐng)域的信息系統(tǒng)。

辦公自動化是把計算機技術(shù)、通信技術(shù)、系統(tǒng)科學及行為科學，應用于傳統(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)務上。即在辦公室中，以微型計算機為中心，采用傳真機、復印機、打印機、電子郵件等一系列現(xiàn)公及通訊設備，全面而又廣泛地收集、整理、加工、使用信息，為科學管理和科學決策提供服務。辦公自動化是一種用高新技術(shù)來支撐的，輔助人們辦公的先進手段。從它的業(yè)務性質(zhì)來看，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，它是美國歷*的標志性建筑，節(jié)能減排技術(shù)在樓里的應用給人們提供了一個健康的工作環(huán)境。

挑戰(zhàn)：此項目主要目標是設計一個比傳統(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自動化系統(tǒng)。PE，LEED Acc redited eQuest公司的Joseph Pustai說：“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)能設計。zui重要的設備是水源熱泵， 它們利用地下水源通過封閉的管道給冷凝器和蒸發(fā)器供水。每個水源熱泵都有一個LON恒溫器或者使用Techcon EasyControlsⅢ EC—FCC設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)。它有兩個驅(qū)動需用于分別控制送風機和回風機，還有一個回轉(zhuǎn)式熱交換器用來對進入大樓的新風進行預處理和從排風中回收熱量。大樓地下室有兩個熱泵，一個用來給ERV設備提供加熱和冷卻水， 用來保證送進來的空氣溫度適中。另一個用來給位于一層的加熱系統(tǒng)提供能量， 這是一個空間設計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 傳感器用來監(jiān)控新風恒溫系統(tǒng)，這會減少能量損耗。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，通過編程用它們來對細節(jié)和程序進行的控制，這些在控制器還監(jiān)控安裝在屋頂?shù)娜齻€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。一個傳感器被涂成了黑色，一個被涂成了白色。還有一個被屋頂花園覆蓋。系統(tǒng)檢測屋頂?shù)臏囟确植迹?/span> 并以此來檢測屋頂花園的能量效率。不同的屋頂區(qū)域的能量效率通過LON電量表監(jiān)測的大樓用電量來進行比較。Techcon EasyControls系統(tǒng)監(jiān)測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。

來自于Distech Controls授權(quán)方案提供商Thermal Dynamics的自動系統(tǒng)工程師Scott Uline說：“我們選擇Techcon產(chǎn)品是因為我們確信他們的產(chǎn)品可以滿足項目的要求，Techcon產(chǎn)品線非常全、非常靈活， 同時還非常易用。”整個系統(tǒng)使用Techcon的LonWatcher軟件來管理的， 同時還裝有提供瀏覽器訪問界面的WebWatcher服務。為了方便教學還在大廳里安裝了一套×LoN觸摸屏電腦。×LoN電腦通過大樓里的局域網(wǎng)連接到LonWatcher的LNS數(shù)據(jù)庫里。中心的參觀者通過LoN 網(wǎng)絡能看到所有參數(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Etienne Veilleux說：“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)，從而避免了因為多系統(tǒng)信號傳遞的中斷。此外，通過WebWatcher軟件，可以在任意時間、任意地點對系統(tǒng)進行監(jiān)控。此系統(tǒng)不僅減少了建設和運營成本， 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)和完成教學任務提供了強有力的支持。

智能樓宇的發(fā)展前景

從智能樓宇功能來看，實現(xiàn)智能樓宇功能主要依賴于計算機技術(shù)、自動控制技術(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、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，以美國和日本興建的zui多。此外在法國、瑞典、英國等歐洲國家和香港、新加坡、馬來西亞等地的智能樓宇也方興未艾。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，美國的智能樓宇超過萬幢，日本新建的大樓中60%是智能樓宇。

我國智能樓宇的起步較晚，直到20世紀年代末才有較大發(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)展而進步的，一方面，它對智能化技術(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。可以預料，隨著智能樓宇的發(fā)展，除了對“3A”有進一步要求外，對效率、舒適、便捷等方面要求將更高，將有更多學科的高新技術(shù)應用到智能樓宇中。