建筑由智能化到數(shù)字化
| 摘要：國家信息化、城市數(shù)字化，使智能建筑進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期，傳統(tǒng)的智能建筑理念、概念、技術(shù)、管理都發(fā)生了很大變化，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷進(jìn)入智能建筑，智能建筑的市場容量不斷擴(kuò)大。文章介紹了智能建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，數(shù)字城市的內(nèi)涵、基本框架、關(guān)鍵技術(shù)，建筑由智能化到數(shù)字化的發(fā)展及數(shù)字化社區(qū)。 1 關(guān)于智能建筑 1．1 概述 1984年美國康涅狄格州(Connocticut)哈特福(Hartperol)市建成世界上第一座“智能大廈”——“都市大廈”(Gty place building)。在美國智能型建筑學(xué)會(AIBI)的推動下，相繼在美國、日本、西歐及亞洲建成一大批智能建筑。日本新建的建筑物中60％以上屬智能型；美國自95年以后的建筑、改造的辦公樓70％以上是智能建筑。90年代后期，智能建筑除單體智能建筑外，已向“智能化街區(qū)”、“智能化大廈群”、“智能化國際信息城”發(fā)展。 實(shí)際上，日本智能大樓從90年代開始向區(qū)域管理系統(tǒng)和城市系統(tǒng)發(fā)展，山武霍尼韋爾承接的“橫濱業(yè)務(wù)大樓”是一個由十座智能大樓組成的“智能化大廈群”，總建筑面積24萬m2，設(shè)有冷熱源中心等，由16000個控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)智能大廈群的一體化集中管理和監(jiān)控。日本東京還有一個建筑群;設(shè)有一個智能大樓監(jiān)控中心。該中心可以監(jiān)控智能化大樓300座，還可以對500km以外的大坂智能大廈進(jìn)行監(jiān)控，日本山武霍尼韋爾、清水各大公司目前已規(guī)劃設(shè)計(jì)出21世紀(jì)智能建筑的模型——實(shí)現(xiàn)城市智能化。韓國投巨資為建設(shè)“智能半島”而努力；印度加爾各答的鹽湖城正在建成智能化城市。由于信息高速公路(IS)的發(fā)展，各國都在向數(shù)字化管理邁進(jìn)。我國90年代以后智能建筑的發(fā)展速度較快，除先后建成中國國際貿(mào)易中心、華潤大廈、上海博物館等智能建筑外，還把智能建筑的概念推向智能化小區(qū)和智能化住宅。 1．2 什么是智能建筑(智能大廈) (1)智能建筑_Intelligent Building直譯過來的術(shù)語； (2)“智能建筑”是指建筑物中具有由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合管理的建筑物； (3)“建筑智能化系統(tǒng)”是指建筑物中的智能化管理系統(tǒng)； (4)自動化領(lǐng)域中的“智能控制”是將“人工智能”(Artific Intelligence)用于自動控制(Automatic Control)，來控制生產(chǎn)過程、運(yùn)動機(jī)械、機(jī)器人等。 “人工智能”的兩個分支是利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)功能，運(yùn)用一些邏輯推理以解決專家才能解決的問題；其次是利用閥值神經(jīng)元模型組成“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，試圖模擬動物和人腦的感知和學(xué)習(xí)能力。智能建筑中的“智能”不等于智能控制中的“智能”。 1．3 智能建筑的組成 (1)通訊自動化CA(Communication Automation)； (2)樓宇自動化BA(Building Automation)； (3)辦公自動化OA(Office Automation)； (4)結(jié)構(gòu)化綜合布線SC(Structured Cabling)； (5)3A+SC。 1.4 智能建筑(智能大廈)的定義 美國研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為：將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理四項(xiàng)基本要素及它們之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行最優(yōu)化組合，來提供一個投資合理并具有高效、舒適、便利環(huán)境的建筑物。 日本研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為兼?zhèn)湫畔⑼ㄐ?、辦公自動化信息服務(wù)以及樓宇自動化各項(xiàng)功能的、便于進(jìn)行智力活動需要的建筑物。 我國通常認(rèn)為：建筑物中的樓宇自動化系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)、通訊自動化系統(tǒng)通過結(jié)構(gòu)化布線和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中、統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)舒適、安全、節(jié)能、高效。 1．5 我國90年代在廣州、深圳、上海、北京建成一批智能大廈 (1)北京發(fā)展大廈是智能建筑的雛形(開始采用3A)； (2)廣州國際大廈(大陸首座智能商務(wù)大廈，具有完善的3A)； (3)北京國貿(mào)中心、上海博物館、上海金茂大廈、中華世紀(jì)壇、八一大廈、中國電信指揮中心等全國建成近百座智能大廈并向住宅社區(qū)發(fā)展——智能化住宅小區(qū)；此外，我國還成立了相關(guān)智能建筑的機(jī)構(gòu)及制定了一些標(biāo)準(zhǔn)： ①建設(shè)部成立了智能建筑開發(fā)推廣中心； ②中國自動化學(xué)會成立了智能建筑與樓宇自動化專業(yè)委員會； ③建設(shè)部組織制定了“智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)"GB／T50314-2000。 1．6 智能建筑的最新發(fā)展 1．6．1 智能建筑的類型不斷擴(kuò)展 傳統(tǒng)的智能建筑主要是寫字樓和酒店，新興的智能建筑包括： (1)機(jī)關(guān)、企業(yè)單位辦公用建筑的智能化。受國家信息化數(shù)字城市發(fā)展的影響，機(jī)關(guān)企業(yè)單位老辦公樓改造和新建辦公樓均對信息化、智能化提出了較高的要求。其次，由于部分行業(yè)迅速發(fā)展，比如銀行、保險、金融、電信等。這些行業(yè)自身的特點(diǎn)，對智能化、信息化要求更強(qiáng)烈； (2)數(shù)字化圖書館。由于科教興國戰(zhàn)略已被中國政府確定為基本國策，圖書館信息化、數(shù)字化已成為新的市場，國家已初步建立了“中國圖書館信息網(wǎng)絡(luò)”(CLINET)，地市級以上圖書館基本入網(wǎng)，并與Internet網(wǎng)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息資源共享和電子文獻(xiàn)傳輸，并提出要實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館的整體解決方案； (3)醫(yī)院智能化、數(shù)字化。國家在九五期間對醫(yī)院改造投資很大，重點(diǎn)是醫(yī)療設(shè)備更新、醫(yī)療網(wǎng)絡(luò)化的信息系統(tǒng)建設(shè)、醫(yī)療環(huán)境改善。 目前大型醫(yī)院為適應(yīng)數(shù)字化城市的需求，在新建和改造的醫(yī)院大樓均提出數(shù)字化的要求； (4)數(shù)字化校園。最早學(xué)校一般是由建設(shè)單一的校園網(wǎng)和計(jì)算機(jī)多媒體教室，后來發(fā)展到一卡通的建設(shè)，包括消費(fèi)(校內(nèi)餐廳、購物、上機(jī)、交學(xué)費(fèi))、證件(代替學(xué)生證、教務(wù)管理、借書證、醫(yī)療證…)、門禁等。近年來，智能化、數(shù)字化的要求愈來愈高，相當(dāng)數(shù)量的高等學(xué)校啟動數(shù)學(xué)化工程，例如結(jié)合數(shù)字北京的建設(shè)，北京工業(yè)大學(xué)正在實(shí)施“數(shù)字工大工程”，不少中小學(xué)也提出實(shí)現(xiàn)智能化管理。目前智能化、數(shù)字化建設(shè)已進(jìn)入很多大、中、小學(xué)校； (5)數(shù)字化博物館、會展中心。1997年上海博物館智能化系統(tǒng)通過了建設(shè)部科技委的評審，之后又完善了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、信息應(yīng)用系統(tǒng)，形成一個完整的智能化系統(tǒng)，在國內(nèi)產(chǎn)生很大影響。此后各地相繼建成和再建了一批博物館和會展中心，如河南博物館、廣州博物館、廈門國際會展中心、湖南長沙國際會展中心、廣州東莞國際會展中心、北京首都博物館等。目前正在建設(shè)的國家博物館、北京新國際會展中心、天津開發(fā)區(qū)國際會展中心對智能化數(shù)字化提出了更高的要求； (6)數(shù)字化體育場館。近年來我國主持舉辦了亞運(yùn)會等許多大型體育項(xiàng)目，一批國際水平的體育場館興建起來，大都采用了先進(jìn)的智能化管理。特別是申奧成功后，僅北京就要建立32個大型體育場館、52個訓(xùn)練場館，體育場館的智能化和數(shù)字化工程提上了日程； (7)智能化小區(qū)及數(shù)字化社區(qū)。由于居民住宅發(fā)展迅速，居民對居住條件有了更高的要求，近年來，智能大樓的概念引入了居民小區(qū)。智能化居民小區(qū)發(fā)展非常迅速，目前在大城市幾乎所有新建的居民小區(qū)都對智能化提出了要求，且隨著數(shù)字城市的發(fā)展已經(jīng)出現(xiàn)了一批數(shù)字化社區(qū)。今后隨著居民住宅建設(shè)的發(fā)展，對智能化、數(shù)字化的需求愈來愈高。 1．6．2 智能建筑由單體向建筑群智能化發(fā)展 隨著數(shù)字化城市的發(fā)展，城市公用信息平臺的形成，目前對建筑群智能化和信息化的要求越來越多。辦公、居住、商用、廠房等多種建筑物群形成的數(shù)字化街區(qū)、數(shù)字化園區(qū)、數(shù)字化建筑群不斷涌現(xiàn)，使智能建筑由單體的智能建筑走向建筑群的智能化、數(shù)字化。如北京中關(guān)村軟件園數(shù)字化工程、哈爾濱軟件園數(shù)字化工程、煙臺開發(fā)區(qū)建筑群智能化工程、武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)數(shù)字化工程等。 因此，形成以信息服務(wù)、信息應(yīng)用為核心的建筑群數(shù)字化系統(tǒng)不僅規(guī)模上、系統(tǒng)配置上、功能上、技術(shù)難度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)的智能大廈，同時也是對智能大廈的一次新挑戰(zhàn)。 1．6．3 智能化建筑的理念及概念正在不斷更新 隨著國家信息化要求的提出和數(shù)字城市的發(fā)展，智能大廈、智能化居民小區(qū)已成為數(shù)字城市的一個信息節(jié)點(diǎn)，對傳統(tǒng)的智能大廈、智能化居民小區(qū)的理念、概念產(chǎn)生新的挑戰(zhàn)。 傳統(tǒng)的智能建筑通常認(rèn)為智能大廈的智能化系統(tǒng)是以樓宇自控系統(tǒng)為核心組成。當(dāng)前很多專家認(rèn)為智能大廈作為數(shù)字化城市中的信息節(jié)點(diǎn)，其智能化系統(tǒng)應(yīng)以信息系統(tǒng)為核心，而傳統(tǒng)的樓宇自控、消防、安防等子系統(tǒng)應(yīng)作為一般必要的配置。智能化居民小區(qū)的智能化系統(tǒng)通常認(rèn)為以安防為核心，當(dāng)前很多專家認(rèn)為在數(shù)字城市發(fā)展的今天，應(yīng)成為信息系統(tǒng)為核心的數(shù)字化社區(qū)，安防、物業(yè)管理等設(shè)備應(yīng)作為一般必要的配置。 智能大廈3A的概念應(yīng)具有更新的內(nèi)涵。以辦公自動化OA為例，1984年美國建成世界上第一座“智能大廈”開始提出了OA的概念。 狹義的辦公自動化系統(tǒng)OAS定義“利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，不斷使人們的部分辦公業(yè)務(wù)活動，物化于人以外的各種現(xiàn)代化辦公設(shè)備中，并由這些設(shè)備與辦公人員構(gòu)成服務(wù)于某種目的的人機(jī)信息處理系統(tǒng)”。 由于技術(shù)的發(fā)展OAS的內(nèi)容愈來愈豐富，包括了綜合信息與數(shù)據(jù)庫管理；決策支持系統(tǒng)；電子郵件、群件系統(tǒng)；事物處理；物業(yè)管理；財(cái)務(wù)及電子商務(wù)系統(tǒng)；行業(yè)管理系統(tǒng)。 特別是國家信息化及數(shù)字城市的發(fā)展，其信息系統(tǒng)包括了電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠(yuǎn)程電子教育、遠(yuǎn)程網(wǎng)上醫(yī)療、網(wǎng)上圖書館等。以上各種專業(yè)的業(yè)務(wù)信息應(yīng)用系統(tǒng)OAS的概念已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能概括上述內(nèi)容，目前許多專家提出應(yīng)把OAS改為“信息管理系統(tǒng)”將更加全面更加科學(xué)，其余的系統(tǒng)如BAS、CNS也應(yīng)進(jìn)行研究、商榷，以適應(yīng)數(shù)字城市的發(fā)展。 全國各大城市如上海、天津、廣州、深圳受數(shù)字城市及WTO影響已全面進(jìn)入智能化建筑建設(shè)的新高潮。全國的智能建筑市場容量將有很大的突破。 2數(shù)字化城市 2．1 什么是數(shù)字化及數(shù)字化技術(shù) 通俗的講，“數(shù)字化技術(shù)”是指以處理“0”，“1”為基本邏輯單元形式的各種相關(guān)技術(shù)。目前我們所說數(shù)字化是指數(shù)字化技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。 嚴(yán)格地來說，所謂數(shù)字化是指利用計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)把聲、光、電、磁等信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，或者把語言、文字、圖像等信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字編碼，用于傳輸與處理的過程。 與非數(shù)字信號(信息)相比，數(shù)字信號(編號)具有傳輸速度快、容量大、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、便于計(jì)算機(jī)操作和處理等優(yōu)點(diǎn)。 以高速微型計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字編碼、數(shù)字壓縮、數(shù)字調(diào)制與解調(diào)等信息處理技術(shù)，通常稱為數(shù)字化技術(shù)。 2．2 數(shù)字城市的提出 前美國副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年1月31日在加利福尼亞科學(xué)中心首次提出“數(shù)字地球”的概念；1998年江澤民主席提出了“數(shù)字中國”的戰(zhàn)略構(gòu)想；1999年在我國召開了數(shù)字化地球國際會議，專家認(rèn)為數(shù)字地球是信息技術(shù)、空間技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)與地球科學(xué)交融的前沿，經(jīng)多次研討，國內(nèi)專家目前對數(shù)字化地球的定義、技術(shù)內(nèi)涵功能及基本框架達(dá)成共識，數(shù)字化地球的基本框架為：信息提取與分析、數(shù)據(jù)與信息傳輸、數(shù)據(jù)處理與存儲、數(shù)據(jù)獲取與更新、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用體系、咨詢服務(wù)等體系。數(shù)字化地球的特點(diǎn)是具有空間性、數(shù)字性和整體性，三者融合統(tǒng)一，其服務(wù)對象面對全球方方面面。 1999年11月29日，北京市市長劉淇在第一屆“數(shù)字地球國際會議”上正式提出北京要啟動數(shù)字北京工程，1999年12月在“首都248重大創(chuàng)新工程”8個項(xiàng)目中，數(shù)字北京工程項(xiàng)目列為首項(xiàng)重大工程。 北京實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展還面臨著許多有待解決的矛盾，如資源問題、環(huán)境問題、特大城市的管理問題等等，需要用現(xiàn)代信息技術(shù)解決。2000年以來全國各地多次舉辦“數(shù)字化城市研討會”，若干大城市已提出若干年內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化城市、信息港等建設(shè)目標(biāo)。 很多中小城市也提出建設(shè)數(shù)字化城市的規(guī)劃，例如2001年4月在天津塘沽，由建設(shè)部科技司召開的“建設(shè)領(lǐng)域信息化項(xiàng)目計(jì)劃及示范項(xiàng)目”評審會上，有18個城市申請數(shù)字化城市示范項(xiàng)目。除北京、重慶等大城市外，中等城市的示范項(xiàng)目如數(shù)字武漢、數(shù)字 |
