吴梦甜 边晶梅
沈阳化工大学（辽宁沈阳110142）
摘要：建筑随着时代的发展而发展，智能建筑的内涵也在不停地发展与充实。本文通过文献梳理，界定了智能建筑的概念，分析了建筑智能化集成系统的构成，并从建筑工程的视角，对智能建筑的运行机制进行了些许探究。
关键词：智能建筑；智能化；集成系统；运行机制
Abstract::With the development of the times, architecture develops, and the connotation of intelligent architecture is constantly developing and enriching. This paper defines the concept of intelligent building, analyzes the composition of building intelligent integrated system, and probes into the operation mechanism of intelligent building from the perspective of architectural engineering.
Key words: Intelligent Building; Intellectualization; Integrated System; Operating Mechanism
建筑业一直以来都是国民经济的支柱性产业，其发展情况一向受到高度重视。随着生活水平的不断提高，人们对建筑有了更高的要求，对智能化建筑的需求急剧上升。在社会总体发展不断向上的背景下，智能建筑受到人们越来越多的关注，国家不仅出台了相关的战略性规划报告，还加大了财政政策的支持力度，以增加在智能建筑方面的研究。目前，智能建筑的发展处于相对成熟的阶段，各种规范标准、政策文件都相对完善，实际应用例子也不少，如北京国家体育场、上海金茂大厦，这些都是标志性的智能建筑。但智能建筑还存在比较多的问题，没有一个统一体系，每个智能建筑的建设都是相互独立的，使其在发展过程中存在很多的孤岛信息。并且智能建筑的内涵是随着时代的进步而不断拓展延伸的，类似于智慧建筑、绿色建筑、节能建筑与生态建筑等概念最终会成为一个整体性的概念。在查阅了有关智能建筑的文献后，发现对于智能建筑的界定存在一定的差异，尤其是随着智慧建筑等有关概念的提出，使智能建筑有了新发展。本文在梳理智能建筑相关文献后提出了关于智能建筑的概念，剖析了有关智能建筑的内涵，在综合关于智能建筑的分析的基础上系统地搭建了智能建筑的运行机制模型。
一、智能建筑的概念界定
1.智能的内涵
“智能”与“智慧”的定义相似，但又有所不同。智能等于“智”加“能”，“智”一般可理解为智力，“能”则是指运用知识的能力，主要是指知识和智力的集合。知识是基础性的，有了一定的知识储备才称得上具有智力，智力可象征为一种能力，旨在获取和运用知识求解上。智慧是集对事物的觉察理解、推理判断等能力为一体的高级思维。智慧是智能的下一个阶段，智能通常形容思维敏捷和对反馈的快速响应，智慧是在智能的基础上赋予机器思考和执行的能力。智能化是指利用新技术发掘数据潜在价值，实现数据的搜集、传输、计算分析、应用、反馈的价值闭环。因此，智能化有五大主要特征，即自“我”感知、自“我”学习、自“我”适应、自“我”决策和自“我”执行。用“智能”来描述建筑，就意味着赋予建筑了生物学上的能力。建筑的智能化主要指搜集信息并对搜集来的信息进行综合处理利用的能力，这个能力包括了信息的搜索与合成、信息的预判与处理、信息的互换与共享几个方面。
2.智能建筑的界定
智能建筑是发展延伸的概念，会伴随着信息技术的更新迭代和人们的需求变化而不断更新和补充。随着国家城镇化建设的不断推进以及智慧城市的规划发展，智能建筑作为推动城镇化进程的驱动力和智慧城市建设的最主要的单元，其内涵及理论体系越来越受到学者的关注。通过在知网搜索关键词“智能建筑”，对搜索到的文献通过筛选，选取其中较为相关的文章进行总结，并梳理了部分学者对智能建筑的定义，如表1所示。
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目前尚未对智能建筑形成统一界定，基于以上定义，可以总结出，智能建筑主要强调三方面的内容：一是为人们提供一个舒适、安全、高效、绿色、健康的生活环境；二是强调建筑、人、环境三者融合发展；三是对建筑物的整个生命周期来说，人—机—环境三者之间的关系处于核心地位。在人、机器、环境三者的关系中，人处于主体地位，机器则是指基于建筑的智能化系统。因此，本文提出智能建筑的概念为：智能建筑是以人为中心的，将建筑技术与信息技术集成，具有信息搜集处理和信息综合利用能力，强调建筑、人、环境三者和谐发展，能为人们提供一个舒适、安全、健康以及具有可持续发展性能的人性化建筑。
二、智能建筑的内涵分析
智能建筑的内涵是基于建筑物的自身结构、系统、服务和综合管理的基本要求和内在关系对建筑内的智能化子系统进行集成化管理，形成一个彼此联系、协同运作的智能化集成系统，实现四项基本要求的最优化组合。智能化集成系统是智能建筑的核心，通过集成系统将智能建筑中分离的智能设备、子系统、各功能、多方信息通过多重技术进行优化组合，从而对整个建筑产生较好的控制力，使其更好的服务于人。新时代大数据、云技术、物联网、现代通信技术、BIM、人工智能等技术的发展，成为了智能建筑的新基础技术。技术的发展使智能建筑的各个子系统集成化，使建筑具有自“我”感知、自“我”适应、自“我”学习、自“我”判断、自“我”决策、自“我”执行等智能化特征。目前，智能建筑的子系统包括通信智能化系统（CA）、办公智能化系统（OA）、火警智能化系统（FA）、安保智能化系统（SA）、楼宇自动化运行系统（BA）、综合布线系统（GCS） [9]。据此，本文构建了智能建筑的智能化集成系统，如图1所示。
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图1 智能建筑的智能化集成系统
1.通信智能化系统
通信智能化系统，简称CA，主要是指由语言通信、数据通信、图形图像通信等组成，通过数字存储程序设备对语音、数据、图形图像等进行传输以及接受，通过公共通信网络和GCS接口运行多媒体通信系统。该系统是以综合布线系统为基础的，接收建筑物内外发出的各种信息并进行处理传输，为做出决策提供依据。系统需要实现其提供的业务服务及业务接口都应与各个用户终端连接，满足人们在建筑内外进行信息交流的需求。CA包括：信息网络系统、多媒体通信系统、网络电视系统、公共广播系统、电话交互系统、无线通信系统等。
2.办公智能化系统
办公智能化系统（简称OA），主要是指通过将计算机网络技术和数据库技术相结合来完成工作，使各种办公活动得到各种设备和各种人机信息系统的辅助的一种自动通信系统，在此基础上实现信息的充分利用、工作效率和工作质量的提升。对该系统的要求会随着各种数据资料处理数量的不断增加而提高，帮助用户更好的体验智能化办公。办公自动化系统包括：物业管理系统、公共信息服务系统、智能卡应用系统、办公业务服务系统等。
3.楼宇智能化运行系统
楼宇智能化运行系统，简称BA，主要指是集中监控智能建筑中的各个设备，在设备发生突发情况时能够及时自动处理，且能根据外部环境自动调节，使整个楼宇的运行处于最佳状态。该系统包括设备运行管理与监控子系统和消防安全报警系统，若消防安全报警系统单独设立，则应与BA监控中心建立相应的通信联系，与其他子系统进行一体化协调控制。BA包括：给排水控制系统，配电系统，照明控制系统，冷热源控制系统，空调控制系统，电梯运行系统等。
4.安保智能化系统
安保智能化系统，简称SA，主要指是由视频监控系统、门禁卡管理系统、报警管理系统、电子巡逻系统等组成的具有综合性的管理系统，对建筑物内的重点安防的地方进行实时监控，一旦监测到危险事故出现或有很大可能发生时，则会第一时间启动报警系统来有效保障建筑物内人身和财产的安全，将损失达到最低。该系统是对智能建筑安全的保障，用各种智能设备来保障用户的安全，提高安全防范工作的效率，为人们提供一个舒适安全的居住环境。
5.火警智能化系统
火警智能化系统，简称FA，主要是指一种计算机设备系统，包括火灾报警受理和报警信息输送的网络化、火灾情形判断的智能化、消防工作的联机一体化、管理模式的现代化、现场监测的实时信息化、消防设备性能分析的定量化、统计资料的标准化，其主要功能是对智能建筑中的各种消防设备进行“指挥”，降低安全隐患及经济损失，使建筑更具智能化。FA包括：火灾报警系统、消防出警系统等。
6.综合布线系统
综合布线系统，简称GCS，指的是一种信息传输系统，按照统一的标准方式将特定的管线排布安装在建筑物中所有智能化设备设施中，形成一个完整的系统，使建筑物内的语音、图形与数据等通信信息进行有效连接，并将各个用户终端连接起来。综合布线系统能够保证智能建筑的高效智能，所以说是智能建筑物的神经系统，贯穿于建筑的各个部分，且与智能化建筑的规划、设计、运维都有紧密联系，是智能化建筑的基本设施和重要组成部分。GCS包括工作区、网络主干、主设备以及水平布线等。
三、智能建筑的运行机制
本文所指的智能建筑的运行机制是在技术发展的大背景下，技术赋予建筑智能化，对建筑全生命周期的各个阶段产生影响， 使其成为一个连续协调的整体，并且各个阶段在运行过程中形成信息集成、数据共享的理念，最后达到人—建筑—环境三者和谐发展的目标。智能建筑是建筑从自动化发展而来，经历了从机械化到自动化到智能化，未来的发展方向为智慧化，如图2所示。新技术使建筑智能化，其本质上是建筑的自我演进，改变了传统的运行模式，并对此进行创新，使其对建筑物的整个全生命周期进行管理，包括规划、设计、建造、运维等阶段的管理。
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图2 建筑的发展阶段
1.智能规划
智能规划主要包括建筑建设地址的选择。大数据技术的不断发展，使智能建筑在选址问题上具有“智慧”。大数据可以用来对市场变化趋势、人口规模发展以及当地住房需求和存储信息做出全面且准确的判断，从而使住房分布更加合理。人文环境和社会文化环境数据对公共建筑来说非常重要的，这些数据能让人们更加地了解当地的政治经济情况、文化教育背景、城市发展趋势等，使该地区的城市规划更具人性化，为人们提供一个舒适、安全、便捷的环境。
2.智能设计
新技术赋予设计阶段智能化，主要是能使建筑的设计具有可视化、多方协同设计的优点。BIM技术、人工智能技术等新技术使设计工具从CAD绘图到三维建模设计，从二维视图到三维、四维甚至五维。BIM在设计阶段的应用除了虚拟施工、碰撞检查等，还使建筑、结构、水电等多专业协调设计成为可能。同时，BIM也使建筑的“逻辑”发生了改变，由的设计向制造转变，并在建筑设计方面借鉴了工业化的思维模式，对产品进行标准化生产。
3.智能建造
智能建造应用BIM、物联网、大数据等新兴技术为工程建设和运营营造一个智能环境，满足工程的功能需求和不同用户的个性化需求，提高施工过程的智能化水平，减少了人参与的比重，且通过智能化技术和智能化管理，也对整个工程生命周期进行有效了改进，提高管理水平，最终实现安全施工、提高建筑物的造价性能和可靠性的目标。
4.智能运维
智能运维主要是从建筑的点-线-面尺度进行智能化升级，从智能家居到智慧物业。智能家居为人们的日常生活带来了很大的便利，它除了本身所具备的住宅功能外，还具有网络通信智能化、信息设备智能化等功能，为人们提供一个安全、舒适、高效、方便的生活环境。故智能家居是系统、结构、管理和服务的集成平台，具有提供各方位的信息并与其进行信息交互的功能，通过此功能帮助家庭成员和外界环境保持顺畅的信息交流，优化人们的生活方式，并帮助人们合理安排时间，提高家庭生活的质量。智慧物业则是利用物联网、云技术、大数据等新兴信息技术，通过各种数据集成的云平台，将物业中各个独立的下属部门的数据进行融合，对数据集中分析，挖掘数据反映的潜在问题，提高物业管理的工作效率、服务质量。
5.运行机制模型
根据上文所述的有关智能建筑的概念及内涵，在结合建筑全生命周期的基础上综合全面的分析智能建筑。新的基础性技术赋予了建筑智能化，围绕建筑规划、设计、建造、运维等阶段，以智能化集成系统为核心，形成一个集成的信息平台，运用共享理念使信息集成和数据共享，实现人、建筑、环境的和谐发展。据此，本文构建了智能建筑的运行机制模型，如图3所示。
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图3 智能建筑的运行机制模型
上述智能建筑的运行机制模型是基于大数据、物联网、云技术、BIM、人工智能等新基础性技术发展的背景下，通过技术赋能，形成以智能化集成系统为核心的围绕建筑全生命周期的具有信息集成、数据共享功能的智能建筑。其中建筑全生命周期包括智能规划、智能设计、智能建造及智能运维。智能规划主要解决建筑物的选址问题，智能设计则是实现多维视图和多方协同设计，智能建造在施工建造过程中建立一个智能化系统。智慧运维主要包括智能家居和智慧物业，正是建筑各个阶段的智能化运行，才能最终实现人、建筑、环境的和谐发展目标。
四、结论与展望
1.结论
通过总结有关智能建筑的概念，分析智能建筑的内涵，绘制智能建筑的智能化集成系统,基于建筑的全生命周期系统地搭建了智能建筑的运行机制模型，得出以下结论：（1）本文提出的智能建筑的概念为智能建筑是以人为中心的，将建筑技术与信息技术集成，具有信息搜集处理和信息综合利用能力，强调建筑、人、环境三者和谐发展，能为人们提供一个舒适、安全、健康以及具有可持续发展性能的建筑。（2）智能化集成系统是智能建筑智能化的核心部分，大数据、云技术、物联网、现代通信技术、BIM、人工智能等技术是形成该系统的基础性技术，正是由于这些新兴技术的不断发展应用才使建筑不断智能化。（3）智能建筑的运行机制是通过新基础性技术赋能，以智能化集成系统为核心，使整个建筑生命周期智能化，包括智能规划、智能设计、智能建造、智能运维，在这个过程中的信息和数据都是共享的，最终实现人、建筑、环境的和谐发展。
2.展望
目前，相对于建筑其他领域的发展，智能建筑的发展仍有较大差距，有待进一步研究。鉴于此，本文提出以下促进智能建筑发展的建议：（1）研究过程中发现。建筑全生命周期的智能建造阶段的研究比较薄弱，一方面是受限于技术的发展，另一方面是人们对其认识还不够充分。智能建造对于智能建筑来说是很重要的阶段，它能降低智能建筑的建造成本以及提高智能性，并在施工过程中降低污染、提高工程的安全性。智能建筑可通过智能建造，结合工程智能化和智慧化的实际需求，开展在技术层面的创新、应用层面的创新，全面提升整体科技水平。（2）充分利用新技术，尤其是人工智能技术的应用。本文所建立的智能化集成系统并未真正实现，在智能建筑目前发展阶段，其实许多智能建筑还处于单个子系统相互独立的层面，即在建筑物内并没有真正实现系统的集成。加强人工智能技术与智能建筑的融合应用，能够利用人工智能技术对智能建筑的各系统进行很好的控制。（3）实现人、建筑、环境的和谐发展最终目标需要做出进一步努力。为此，智能建筑在发展过程需要自“我”演化，向智慧建筑靠拢。在人的层面上，始终以人为本，将人们的需求放在首位，建筑设计更加人性化，更大程度满足人们的动态需求，使建筑更“懂”人们——具有“智慧”。在环境层面上，绿色可持续是永远的主题，将建筑、生态及现代科技“完美”融合，不断向绿色可持续迈进，向绿色生态智能建筑方向发展，打造绿色建筑生态系统。（4）立足国家政策规划，全面推进面向智慧城市的智能建筑建设。建立从单一建筑到建筑群再到社区最后到城市的系统，需要智能建筑实现资的源整合和数据信息的共享，实现互联互通，智能建筑也将成为实现智慧城市的抓手和平台。在智慧城市的建设中，智能建筑不再是一个的智能化概念，而是城市中不可或缺的靓丽景观。
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【作者简介】吴梦甜（1998.01-），女，汉族，浙江省杭州市人，沈阳化工大学管理科学与工程专业硕士研究生在读，主要研究方向：智能建筑。