从传统建筑到智慧建筑,时代推动行业发展论文_郦波,赵占先

从传统建筑到智慧建筑,时代推动行业发展论文_郦波,赵占先

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摘要:城市化的基础是建筑,建筑是城市的构筑元素,社会通过建筑向人类提供各种资源、推送各种服务,毫不夸张地说,与文字一样,建筑也是文明的特征性符号。随着社会发展,建筑规模越来越大,建筑功能越来越复杂,建筑融合的城市服务越来越多,需要的机械化、动力化、电气化设备也就越来越多。于是,人类将自动化、信息化、数字化系统不断地添加到建筑里,推动了建筑从自动化、智能化向智慧化发展。因此,需要正确理解自动化、信息化、数字化等概念,分清智能化建筑与智慧化建筑的异同,指导工程设计实践。

关键词:传统建筑;智慧建筑;发展

1智慧就是信息处理与决策的能力

“智慧建筑”并不是一个新概念,按照建筑智慧化程度,大体上分为三个阶段:传统建筑阶段、智能建筑阶段、智慧建筑阶段。

“传统建筑”,它更侧重于物理系统及设计艺术,满足人们基本的生活需求。“智能建筑”在我国起步于20世纪80年代中期,在“传统建筑”的基础上配备各种信息化系统,如安保系统、消防系统、楼宇自动化系统、办公自动化系统等(统称5A系统)。“智慧建筑”的定义由技术转向用户体验和绿色环保方面,通过各种嵌入式传感器、建筑信息模型和技术创新,以人的感受和需求为基本出发点,提高建筑的整体智慧和“自适应”能力。

智慧是人类特有的生命属性。人类的世界观与方法论,都需要经过逻辑分析、想象思维、情感认知等主观思维过程才能够获取,依靠后天的不断学习与实践。1997年,“深蓝”依靠逻辑思维,获得动作序列的完整记忆与执行能力,战胜国际象棋大师。2016年,“阿尔法狗”获得想象思维的能力,取得辨析人类形象与行为特征的智慧,横扫中外围棋界。此外,人类通过语言、行为、物件等表达情感,通过情感交流传递人的思想,形成驱动人类行为的决策系统。人类依靠逻辑、想象、情感等思维意识处理信息,形成黑白分明、灰度空间、色彩鲜艳的世界观,指导人类征服与改造世界。

总而言之,智慧是人类特有的主观意识模式,通过逻辑、想象、情感等大脑思维活动,完成数据的采集、处理与决策等过程,实现人类行为的有序化、信息处理的自动化、相互联系的智慧化,构成了人类社会的行为基础。

2认清自动化、信息化、数字化的本质

遵循一定的游戏规则,进行社会分工与合作,实现社会行为的有序化,这就是管理。智慧即管理的艺术,实现人类行为的有序化,取得规模化的优势。管理过程称之为“戴明环”,通过P—D—C—A循环,实现社会行为的有序化。用传感器替代人眼、执行器替代人手、电脑替代人oo脑,调整戴明环的起始点,转变为C—A—P—D循环,就构成自动控制的基本原理。自动化系统叠加在机电工艺体系之上,由传感器、控制器、执行器等o构成,赋予机器自我感知、自主决策、自觉执行的能力,并形成人机交互的信息体系,替代人类完成繁杂的社会劳动。早期,人类采取集中控制策略,实现了小规模的自动化;后来,应用集散控制策略扩大自控规模,发展生产流水线提高自动化水平,但是受到管理的宽度与层级的制约。目前,积极推进全分布控制策略,赋予机器更多的信息处理与决策功能,压缩了工人数量,降低了管理的难度,实现超规模、跨区域的脉动式生产机制。其实,自动化即管理的过程,使机器不依靠人的干预,实现自我行为的有序化,获得规模化的社会生产活动。

无论管理、还是自动化,其本质都是针对信息的采集、处理、决策。转换思维,将信息处理本身作为一种生产工艺,借助自动化系统的感知与执行能力,用布线系统替代传输神经、用网络设备替代各级信息中枢、用服务器实现大数据的融合处理,在自动化的基础上构建信息化体系。工业革命后,电报、电话与电视等人机互动媒介赋予人类跨越时空间隔阂的通信能力。进入网络时代,Bluetooth、ZigBee等物联网技术实现感知数据的融合接入,Wifi与5G等实现信息终端的融合接入,XPON技术实现数据线路的融合传输,IP技术打通数据信息的互联互通之路,多媒体技术解决信息融合的难题。信息技术革命推动了工业化与信息化的融合发展,组成了智能化系统。智能化利用信息融合技术扩大自动化系统的管理跨度,压缩自动化系统的管理层级,提供人机交互的媒介,从而提高人类的管理能力与效率。

无论自动化还是信息化,都离不开数字化。没有程序逻辑控制器,自动化系统就无法运转;没有网络交换机,信息化系统也无法联通。数字化系统基于数字编码技术而生成,采用数字序列替代电脉冲序列来标识各种信息,实现信息的处理与决策分析。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆智慧化系统建立在智能化系统的基础之上,由存储器、服务器、工作站等构成,通过大数据分析发现各种统计规律,从而获得发现违背规律的反常现象,辨识人物形象与行为特征,形成相关沟通与理解等智慧,提升机器的服务能力,释放更大的社会生产力。

3总结智能建筑的设计经验

智能化建筑面向建筑,提供自动化控制与信息化服务,完善建筑的运行与服务能力。部署消防、安防、楼控、智能卡等自动化系统,实现建筑秩序、空间环境、资源供给、机电设备等的有序化,有效降低建筑的能耗、人工占比,提高建筑的使用效率。部署智能照明系统、客房控制系统、智慧房间系统等,采用全分布控制技术提供多元化的场景服务,满足私密性空间的个性化需求。提供广播与电视、对讲与电话、网络与媒体、会议与视听等信息服务,满足人与机电、人与建筑、人与社会等沟通与联系的需求。

随着工业化与信息化等融合发展,机电设备走上自动化之路,实现机械、动力、配电、自控等一体化,开始替代建筑设备控制系统。互联网进入物联网领域,采集机电工艺与建筑环境等“死”的参数、人物位置与移动轨迹等“动”的数据、生命体征与行为模式等“活”的信息,推动自动化建筑向感知型建筑转型。智能机电+物联网络模式提供了友好的建筑环境,必然对未来的建筑设计产生深远的影响。

此外,采用BIM、GIS构建了建筑数据模型,实现建筑数字化,为建筑资源供给与调度等智慧化业务提供条件。连接城市信息网络,从云端获取数据存储、分析业务,从城市获取智慧服务,从而走向智慧化。

4有序实现智慧化建筑

无人飞机与无人汽车,哪一个是智慧的呢?毫无疑问,两者都具备自我感知能力,也具备自动化的执行力。但是,无人飞机只是一具牵线木偶,被躲在后方的操作员来操控,只能称之为智能化的物件。无人汽车则不同,能够根据路面与交通信息,自主决策,无需人类的干预,的确拥有一个智慧的大脑。

同样的,智慧化建筑,首先应该是一个感知型建筑,需要应用物联网技术,全面感知建筑内外的各种信息;其次,智慧化建筑应该是自动化建筑,各种建筑机电都能够自动运行,无需大量工人操作;其三,智慧化建筑应该是信息化建筑,拥有完善的、融合的、一致的神经网络,数据以统一的协议标准在共享平台上准确传输;其四,智慧化建筑应该是云端的建筑,借助云平台获取数据处理与应用的各种功能,从大数据分析中获取智慧的大脑;其五,智慧化建筑应该是交互式建筑,通过移动终端、公共显示、三维模型等装置,形成与人类的互动交流机制,精准满足人类的需求。但是,科学不是一蹴而就的,大楼也不可以一日建成。现阶段,物联网技术刚开始发展,还无法替代传统的自动化系统,还需要依靠楼控、安防、智能卡、视频等各种传统技术。现有的智能化集成系统仅仅提供了不完整的“间脑”功能,尚未意识到建筑的资源供给的本质,缺乏动线组织秩序、场景模式创新、建筑资源供给、机电设备监控、物管人员调度等智慧化功能,无法为建筑提供智慧的大脑。

因此,笔者建议,在物联网、大数据还在不断创新发展的时期,做好信息的铺路搭桥工作,组建标准化的模块式云端机房。结合现有信息化技术,普及物联网、无线AP、4G/5G等无线接入设计,采取XPON无源光分配网替代有源光交换网,实现多网融合传输业务,优化网络传输体系,降低信息与布线系统的投资成本及能耗。今天,我们可以推动数字化建筑的设计与建造,未来才能够实现建筑智慧化。

结论

建筑智慧化是历史发展的必然,智能型机电将淘汰传统的自动化系统,物联网系统将推动感知型建筑的形成,无线接入+光纤传输将提升建筑信息业务的效率,云技术的应用将自我管理能力赋予建筑,多媒体平台为建筑提供了智慧化的人机互动媒介。但是,物联网、大数据等技术还在研发的路上,今天的人类需要现实面对,为信息铺路搭桥,发展模块化的云端机房,实现数字化建筑,比无法落地的智慧建筑更为现实。

参考文献

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[2]王理,孙连营,王天来.互联网+智慧建筑的发展[J].建筑科学,2016, 32(11):110-115.

[3]孙连营,王理.建筑行业智慧建筑技术路线图研究[J].建筑科学,2016, 32(05):121-125.

[4]朱靖.智慧建筑评价指标体系研究[D].长安大学,2015.

论文作者:郦波,赵占先

论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期

论文发表时间:2019/8/2

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