新形勢(shì)下對(duì)智能樓宇建設(shè)的思考

翁俊峰 倪瑾瑾

1.深圳招商房地產(chǎn)有限公司 廣東 深圳 518067

2.中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518000

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，再加上人們物質(zhì)生活水平的不斷提高以及觀念上的變化，當(dāng)前對(duì)寫字樓使用需求已從簡(jiǎn)單的安裝并運(yùn)行獨(dú)立的照明設(shè)備、安防系統(tǒng)、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為更加智能化的辦公樓使用需求，包括環(huán)境健康、經(jīng)濟(jì)以及能源可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)智能樓宇研發(fā)和建設(shè)正在快速發(fā)展，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)智能化管理。

1 智能樓宇的發(fā)展歷程

從全球智能樓宇的發(fā)展歷程來(lái)看，大致可以分為三個(gè)階段：

1）1980-2000年為自動(dòng)化建筑階段，具體特性為關(guān)鍵性能指標(biāo)已經(jīng)具備一定的可視化，能夠識(shí)別一般問(wèn)題，但是不能識(shí)別能源浪費(fèi)問(wèn)題及數(shù)據(jù)分析能力，即傳統(tǒng)的5A系統(tǒng)（BA、SA、FA、CA、OA）。

2）2000-2020年發(fā)展為感知型智能建筑，具備了解房間及中央能源消耗，能夠進(jìn)行分級(jí)控制、理解使用者舒適偏好、收集會(huì)議和天氣的信息，即結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用的智能化開發(fā)新階段IBMS、BIM、BIM+FM、BIM+GIS。

3）2020年至今，在社會(huì)形勢(shì)變化和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，人們對(duì)于樓宇的更高需求集中表現(xiàn)為對(duì)公共建筑的精細(xì)化管控要求更高效、環(huán)境更友好、運(yùn)營(yíng)更經(jīng)濟(jì)，目前智能樓宇的智慧系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入新階段，即運(yùn)用各種物聯(lián)網(wǎng)（IOT）平臺(tái)分析建筑能耗，實(shí)現(xiàn)實(shí)際建筑物與數(shù)據(jù)化虛擬建筑物的實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)，并對(duì)簡(jiǎn)單事件進(jìn)行自動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和處理。

2 智能樓宇的價(jià)值增值點(diǎn)分析

當(dāng)前建筑包含了許多監(jiān)測(cè)設(shè)備、復(fù)雜的控制系統(tǒng)以及各種用于提高用戶的工作效率、安全性和舒適度的平臺(tái)，但由于還是系統(tǒng)集成，依然受品牌協(xié)議限制、非組態(tài)模塊化無(wú)法快速部署復(fù)制，維護(hù)升級(jí)難，部署后如需增加新應(yīng)用場(chǎng)景及功能難度大。相對(duì)封閉，無(wú)法加載第三方應(yīng)用，算力有限，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)系統(tǒng)智慧聯(lián)控。

未來(lái)真正的智能樓宇能夠做到：同一個(gè)建筑中的所有設(shè)施和系統(tǒng)都能彼此影響并相互聯(lián)系，當(dāng)數(shù)據(jù)信息在互連設(shè)備和系統(tǒng)之間不受限制地流動(dòng)時(shí)，照明，空調(diào)，安保和其他系統(tǒng)的運(yùn)行效率要高很多。這必將導(dǎo)致為用戶帶來(lái)更多的增值收益，主要增值點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面：

1）降低運(yùn)營(yíng)成本

智能辦公建筑相當(dāng)于超級(jí)連接器，能夠?qū)⑴c建筑相關(guān)的所有現(xiàn)存機(jī)器，設(shè)備和軟硬件系統(tǒng)連接起來(lái)。如果利用得當(dāng)，這種超級(jí)連接可以降低建筑的運(yùn)營(yíng)成本。智能建筑提供的是更加智慧和便利的服務(wù)，包括企業(yè)增值服務(wù)、能源和運(yùn)營(yíng)服務(wù)、提高舒適度與生產(chǎn)力的服務(wù)、以及互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，這些服務(wù)讓用戶以最優(yōu)的成本來(lái)保障生產(chǎn)力。

圖1 智能樓宇中的系統(tǒng)互聯(lián)

圖2 建筑全生命周期的運(yùn)營(yíng)成本

2）提高用戶工作效率

真正意義上的智能辦公建筑，能夠提供旨在改善并提高建筑實(shí)用性的工具，給用戶帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的幫助。這些工具和技術(shù)可以讓用戶更好地完成他們的工作，例如，通過(guò)改善辦公空間的舒適度（即改善溫度、濕度、照明等環(huán)境因素）、提供人員進(jìn)出的便利性來(lái)提高用戶的工作效率等。

此外，智能樓宇可以通過(guò)配置的各種設(shè)備收集用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，尤其是用戶在使用過(guò)程中發(fā)生的數(shù)據(jù)，例如能源消耗情況、安全隱患問(wèn)題等等。當(dāng)通過(guò)合適的方式加以分析時(shí)，這些“社會(huì)物理”數(shù)據(jù)就可以被用于設(shè)計(jì)有針對(duì)性的辦公空間，更好地服務(wù)于用戶的交互和協(xié)作。

3）增強(qiáng)環(huán)境的可持續(xù)性

多年以來(lái)，寫字樓管理系統(tǒng)通過(guò)消耗剛好足夠的能源來(lái)進(jìn)行制熱、制冷和照明，滿足用戶最低限度的舒適感。這些系統(tǒng)可以利用自動(dòng)化控制來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度和亮度的調(diào)節(jié)，同時(shí)，自動(dòng)化控制可以幫助寫字樓業(yè)主和運(yùn)營(yíng)商完成環(huán)境可持續(xù)性的目標(biāo)。

另一方面，在智能辦公建筑中，樓宇的管理數(shù)據(jù)能夠以便于閱讀的可視化儀表圖形式供他們參考，那些負(fù)責(zé)管理樓宇可持續(xù)發(fā)展的決策者們可以更好地了解其建筑整體的可持續(xù)發(fā)展情況[1]。

3 智慧平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)應(yīng)用探究

項(xiàng)目前期階段建立BIM模型，用于設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工，后期階段利用BIM模型可進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理提升優(yōu)化，BIM空間資產(chǎn)管理平臺(tái)對(duì)建筑資產(chǎn)進(jìn)行全方位管理，可對(duì)現(xiàn)有資產(chǎn)及新增資產(chǎn)進(jìn)行信息編輯和錄入，解決建筑資產(chǎn)難量化的問(wèn)題。

首先，智能化樓宇總體建設(shè)架構(gòu)可分別三部分：

1）頂層搭建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)（IOT）平臺(tái)，主要功能是數(shù)據(jù)分析和面向客戶端，基于BIM、IOT與3DGIS的智慧建筑運(yùn)維管理整體解決方案，以三維模型（BIM）為載體，結(jié)合5G、IOT、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)集中管控的可視、可控、可管的三維建筑管理平臺(tái)，并且可以通過(guò)APP或電腦端輸出可視化的管控結(jié)果。

2）中間層是智慧化的AI中臺(tái)。將建筑運(yùn)營(yíng)每天產(chǎn)生的各類海量數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集提取和分析，通過(guò)共享算力，挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)價(jià)值并進(jìn)行持續(xù)訓(xùn)練，提升數(shù)據(jù)價(jià)值，反哺建筑自身運(yùn)營(yíng)。

3）底層基礎(chǔ)設(shè)施是各個(gè)弱電硬件設(shè)備，包括智能照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、電子巡更系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、水景控制系統(tǒng)等。

其次，具體實(shí)施的技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)包括：

1）可視化監(jiān)管系統(tǒng)。通過(guò)三維可視化界面對(duì)總體態(tài)勢(shì)和各子系統(tǒng)進(jìn)行管理，包括整體狀態(tài)、設(shè)備定位、信息查看、管線路由查詢、報(bào)警信息提醒預(yù)處理等。

2）資產(chǎn)設(shè)施運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)有助于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)效率的提升，業(yè)務(wù)數(shù)字化與流程化升級(jí)提高便捷度，降低管理運(yùn)作難度與運(yùn)營(yíng)成本。智能化系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)能耗優(yōu)化，降低整體運(yùn)營(yíng)成本。

3）能源管理系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)沉淀分析，生成專業(yè)能耗報(bào)告，以及量化能耗目標(biāo)、分析優(yōu)化能耗策略，可實(shí)時(shí)自動(dòng)分析、自動(dòng)告警，從而防止能耗異常，達(dá)到能耗最優(yōu)解，提高總體能效水平。

4）消安一體化監(jiān)管系統(tǒng)。將建筑消防系統(tǒng)全方位升級(jí)，保障消防安全，可通過(guò)線上三維場(chǎng)景進(jìn)行消防演練，提升演練效率。同時(shí)，助力打造AI智慧安防監(jiān)控體系，充分保障人員、建筑整體和財(cái)產(chǎn)安全，實(shí)現(xiàn)消安可視化應(yīng)用價(jià)值最大化[2]。

5）以及大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)分析系統(tǒng)、智慧建筑運(yùn)營(yíng)服務(wù)等。

圖4 智能樓宇技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)

4 智能樓宇實(shí)施案例分析

1）中國(guó)尊項(xiàng)目

項(xiàng)目需求：中國(guó)尊作為北京最高的建筑，其建設(shè)目標(biāo)是打造三維可視化消防設(shè)備、消防策略、消防資源融合管理平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)超高層建筑面對(duì)火災(zāi)時(shí)合理高效應(yīng)對(duì)險(xiǎn)情的效果。

圖5 北京中信大廈“中國(guó)尊”智慧消防BIM運(yùn)維管理平臺(tái)

建設(shè)內(nèi)容：構(gòu)建中國(guó)尊樓體整體BIM模型，打通大廈建筑內(nèi)部消防設(shè)備、機(jī)電系統(tǒng)、重點(diǎn)機(jī)房等設(shè)施，融合搭建IOT平臺(tái)、BIM空間資產(chǎn)平臺(tái)、可視化監(jiān)管系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等，打造超高層建筑智慧消防BIM運(yùn)維管理體系。

實(shí)現(xiàn)價(jià)值：平臺(tái)通過(guò)空間管理、設(shè)備管理、資源管理、監(jiān)控管理、聯(lián)動(dòng)應(yīng)用等能力，實(shí)現(xiàn)面對(duì)災(zāi)情時(shí)對(duì)災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后的可視化應(yīng)急指揮，可降低災(zāi)情帶來(lái)的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失情況。

2）騰訊濱海大廈

項(xiàng)目需求：騰訊以將總部濱海大廈打造成為智慧可視化、業(yè)務(wù)場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、資產(chǎn)設(shè)備一體化管理、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、體驗(yàn)整體升級(jí)的科技大廈。

建設(shè)內(nèi)容：搭建完整的智慧建筑運(yùn)維系統(tǒng)，包括IOT平臺(tái)、BIM空間資產(chǎn)平臺(tái)、可視化監(jiān)管系統(tǒng)、資產(chǎn)設(shè)施運(yùn)維系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)分析系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等；融合騰訊微瓴平臺(tái)構(gòu)建了即資產(chǎn)數(shù)字化管理、空間設(shè)備三維可視化管理、全生命周期管理、業(yè)務(wù)流程一體化管理、能耗量化優(yōu)化管理等應(yīng)用場(chǎng)景于一體的智慧建筑運(yùn)營(yíng)管理體系。

實(shí)現(xiàn)價(jià)值：通過(guò)BIM運(yùn)維管理平臺(tái)，以三維可視化的方式管理各建筑以及各樓層，讓工程維護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，安防監(jiān)控可視化、實(shí)時(shí)化，數(shù)據(jù)積累信息化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析便捷化，從而提高管控能力，提高工作效率，提高整體運(yùn)行維護(hù)管理水平[3]。

圖6 騰訊總部濱海大廈BIM運(yùn)維管理平臺(tái)

5 結(jié)束語(yǔ)

智能辦公建筑可以將一棟寫字樓的各個(gè)部分連接成一個(gè)統(tǒng)一的、動(dòng)態(tài)的、有活力的智能建筑平臺(tái)，真正智能的辦公建筑在國(guó)內(nèi)才剛剛嶄露頭角，相信不久的將來(lái)還會(huì)有更多智能辦公建筑涌現(xiàn)。本質(zhì)上，真正智能的辦公建筑是能夠自動(dòng)集成物聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件，進(jìn)而系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)用戶行為的建筑物，讓人們更安全、更舒適、更經(jīng)濟(jì)的入駐辦公建筑。

我們正邁向真正智能的世界，在未來(lái)，辦公建筑也將會(huì)變得更加智慧化。并且，社會(huì)的發(fā)展將導(dǎo)致人們的生活理念和生活方式不斷發(fā)生變化，未來(lái)用戶的需求可能會(huì)變得更加復(fù)雜，用戶對(duì)辦公空間的智能程度的要求將越來(lái)越高，我們應(yīng)盡早做好準(zhǔn)備。