程 大 章

(同濟(jì)大學(xué), 上海 200092)

0 引 言

20世紀(jì)60年代中期,世界建筑業(yè)啟動(dòng)新一輪的發(fā)展,建筑物單體的高度與體量急驟增加,200～300 m的超高層建筑、單體建筑面積超過(guò)10萬(wàn)m2的大型建筑已十分普通。建筑規(guī)模的增大與工程建設(shè)的技術(shù)難度不僅體現(xiàn)在高度與面積上,建筑物的多功能使用(同一幢建筑物內(nèi)可分層區(qū),具有辦公、酒店、商場(chǎng)、公寓、娛樂(lè)等使用功能),各類使用者對(duì)建筑物的服務(wù)要求(多樣化)和服務(wù)性能日趨提高,人們?cè)絹?lái)越重視生活條件與環(huán)境的舒適性、社會(huì)和人際溝通的便捷性、生存空間的安全性、設(shè)施服務(wù)的完善性、管理組織的嚴(yán)密性等,都給建筑電氣工程帶來(lái)復(fù)雜性和大量的難題。

1 建筑電氣工程是人類社會(huì)進(jìn)步的產(chǎn)物

建筑物的電氣設(shè)備曾經(jīng)十分簡(jiǎn)單,其中的技術(shù)有過(guò)“一只開(kāi)關(guān)兩根線”的戲謔說(shuō)法。但是隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展,建筑電氣工程發(fā)生巨大的變化。

為了滿足建筑物使用功能與眾多的服務(wù)要求,在建筑物中設(shè)置空調(diào)、冷熱源、通風(fēng)、給水、排水、污水處理、變配電、應(yīng)急供電、照明、電梯、電動(dòng)扶梯、安全防范、信息通信等建筑設(shè)備,這些建筑設(shè)備的數(shù)量龐大(一幢樓中可有數(shù)千臺(tái)甚至數(shù)萬(wàn)臺(tái)各類設(shè)備),分布區(qū)域廣,不僅需要提供安全、可靠的電源,更需要對(duì)成千上萬(wàn)個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制[1]。

由此可見(jiàn),隨著人類社會(huì)文明的進(jìn)步,建筑物中電氣設(shè)備的應(yīng)用內(nèi)容越來(lái)越多,關(guān)聯(lián)的學(xué)科領(lǐng)域門類眾多,逐步衍生成一門與應(yīng)用對(duì)象(建筑物)緊密結(jié)合、具有學(xué)科交叉特征的技術(shù)——建筑電氣技術(shù)。

早在1982年,中國(guó)建筑工程設(shè)計(jì)界就意識(shí)到建筑電氣已不再是一個(gè)依附于土建工程的簡(jiǎn)單配套工程,而是應(yīng)有其特殊地位的獨(dú)立工種,于是向當(dāng)時(shí)的國(guó)家建設(shè)局申請(qǐng)成立建筑電氣專業(yè)組織——全國(guó)建筑電氣情報(bào)網(wǎng),并得到核準(zhǔn)。1992年,建設(shè)部頒布JGJ/T 16—1992《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》,2002年國(guó)家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局頒布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50303—2002《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》。國(guó)際工程界也開(kāi)始關(guān)注建筑電氣技術(shù),國(guó)際電工組織IEC從1992年起陸續(xù)發(fā)布IEC 60364《建筑物電氣裝置》第1-7部分的標(biāo)準(zhǔn)。

1985年上海同濟(jì)大學(xué)分校在全國(guó)率先籌辦“建筑電氣工程”專業(yè),1987年起國(guó)內(nèi)建工類院校陸續(xù)開(kāi)辦“建筑電氣”專業(yè),1997年同濟(jì)大學(xué)開(kāi)始招收“智能建筑電氣技術(shù)”研究生。

2003年中國(guó)注冊(cè)電氣工程師開(kāi)考,鑒于全國(guó)的建筑電氣行業(yè)僅設(shè)計(jì)從業(yè)人員就有近7萬(wàn)人,于是專門分類設(shè)置建筑電氣工程執(zhí)業(yè)范圍的內(nèi)容,考試內(nèi)容由中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑電氣專業(yè)委員會(huì)負(fù)責(zé)。

至此,建筑電氣工程不僅在技術(shù)進(jìn)步上完成其成長(zhǎng)歷程,而且得到行業(yè)、教育界及政府的認(rèn)可。

2 建筑電氣工程的特征

建筑電氣技術(shù)是隨著建筑業(yè)的發(fā)展而形成的,具有現(xiàn)代電氣工程的鮮明特征與內(nèi)涵。在沿著電氣工程應(yīng)用道路上,現(xiàn)代建筑電氣設(shè)備已經(jīng)無(wú)法簡(jiǎn)單地將其劃為電工類、電子類、控制類或信息類設(shè)備[2]。

首要的特征是安全。在建筑物中,電力系統(tǒng)采用多功能測(cè)控一體化的綜合保護(hù)裝置,以提高供電的可靠性;設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)和電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng),以防止火災(zāi)事故;設(shè)置安全防范系統(tǒng),控制人為的突發(fā)安全事件等。建筑物中的電話、電視及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等數(shù)字化設(shè)備往往受到雷電、電火花、電網(wǎng)瞬變、高次諧波等各種電磁脈沖的干擾,因此需要以電磁兼容技術(shù)來(lái)處理防雷、接地、電涌電壓吸收、靜電泄放、屏蔽、濾波等問(wèn)題,以保證信息類系統(tǒng)的正常工作。為保證建筑物中人身、事務(wù)和財(cái)物的安全,建筑電氣工程的內(nèi)容須日臻完善。

其次的特征是強(qiáng)弱電融合。以建筑物的供電為例,變電站高低壓開(kāi)關(guān)柜中的智能斷路器中設(shè)有微處理器,以測(cè)控供電回路狀態(tài);同時(shí)整個(gè)供電系統(tǒng)中的斷路器及測(cè)控電路又構(gòu)成一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路,形成的能源控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視、負(fù)荷調(diào)控以及綜合管理。電氣元件里嵌入xPU(各類專用的處理器芯片),電氣開(kāi)關(guān)柜內(nèi)安裝可編程邏輯控制器(PLC)和直接數(shù)字控制器(DDC);供電網(wǎng)、可再生能源、儲(chǔ)能裝置和電力用戶合為一體的智能微電網(wǎng)等都顯示建筑電氣工程已不是單純的強(qiáng)電設(shè)備,而是融合電工、電子、控制與信息技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)工程。

第三大特征是管控優(yōu)化。建筑物中有70%的電力負(fù)荷是以電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備,已不再局限于簡(jiǎn)單的供電與開(kāi)關(guān)。其中風(fēng)機(jī)、水泵、電梯與冷凍機(jī)組等設(shè)備需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以取得最佳的工作狀態(tài)與實(shí)現(xiàn)節(jié)能,因此在動(dòng)力控制中采用變頻器控制的設(shè)備占電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的25%～35%。由于大多數(shù)建筑設(shè)備是由多臺(tái)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng),如冷凍水系統(tǒng)由多臺(tái)水泵、多臺(tái)冷凍機(jī)組及多臺(tái)調(diào)節(jié)閥等組成,其中每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)影響著系統(tǒng)的工作,而每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)又受到系統(tǒng)中其他設(shè)備工作參數(shù)的干擾。所以,這些設(shè)備采用的變頻器不僅要能實(shí)現(xiàn)反饋控制,而且需要有通信接口提供變頻器全部的運(yùn)行數(shù)據(jù),受到上級(jí)管理系統(tǒng)的監(jiān)控與協(xié)調(diào)。建筑設(shè)備系統(tǒng)的管控優(yōu)化要求,只能由建筑電氣技術(shù)給予支持。

總之,這三大特征均體現(xiàn)電工技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)與信息技術(shù)在建筑物中的綜合應(yīng)用。

3 智能建筑提升建筑物的功能

智能建筑把計(jì)算機(jī)、控制技術(shù)及電子設(shè)備運(yùn)用于建筑物,是高新技術(shù)在電氣工程中的綜合應(yīng)用。智能建筑經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的建設(shè)、應(yīng)用與管理,已經(jīng)凸現(xiàn)其理論結(jié)構(gòu)。智能建筑的理論結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能建筑的理論結(jié)構(gòu)

智能建筑為人類活動(dòng)提供信息化、自動(dòng)化的工作和生活場(chǎng)所,其應(yīng)用對(duì)象是建筑物的使用者、管理者與服務(wù)提供者。只要是按現(xiàn)代化、信息化運(yùn)作的機(jī)構(gòu),其建筑物都有智能建筑的需求,因此智能建筑并非辦公建筑的專利,公共建筑、住宅建筑、工業(yè)建筑、軍事建筑都屬于智能建筑特定功能層。近30年來(lái),全球建成大量智能型的辦公樓、酒店、體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、醫(yī)院、學(xué)校、法院、圖書館、劇院、博物館、機(jī)場(chǎng)、車站、住宅、電子廠、食品廠、化工廠、發(fā)電廠、軍營(yíng)、應(yīng)急指揮中心等建筑物,這些建筑物在世界經(jīng)濟(jì)與社會(huì)中起著極為重要的作用。在此層面上,智能化系統(tǒng)功能需求與設(shè)備配置受建筑物的個(gè)性、建設(shè)目標(biāo)、管理模式和投資力度的影響,有較大的差別[3]。

智能建筑的技術(shù)基礎(chǔ)由通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和綜合管理技術(shù)等組成。在這些技術(shù)領(lǐng)域中,最新的技術(shù)成果及其形成的裝備以最快的速度應(yīng)用于建筑業(yè)。20年前,當(dāng)軟件工程界剛開(kāi)始討論中間件技術(shù)時(shí),市場(chǎng)上立即推出采用中間件技術(shù)的智能建筑管理系統(tǒng)(IBMS)集成軟件;當(dāng)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)突破,隨即出現(xiàn)基于工業(yè)以太網(wǎng)的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng);如今人工智能又進(jìn)入智能建筑,進(jìn)而被廣泛討論著智慧建筑的發(fā)展。

智能建筑嵌入許多令人目眩的技術(shù),但并不僅是新技術(shù)的綜合與新裝備的組合,而在于其深層次中有基礎(chǔ)理論的支撐。自從1945年奧地利人貝塔朗菲創(chuàng)建系統(tǒng)論形成“系統(tǒng)哲學(xué)”(把世界看作一個(gè)巨大組織的機(jī)體主義世界觀),其包括系統(tǒng)本體論、系統(tǒng)認(rèn)識(shí)論、系統(tǒng)價(jià)值論和系統(tǒng)方法論。系統(tǒng)理論的概念(等級(jí)秩序、漸進(jìn)分化、反饋、開(kāi)放等)與方法(圖論、集論、控制論、對(duì)策論、排隊(duì)論等),也是智能建筑總體設(shè)計(jì)與工作流程規(guī)劃中的重要工具。美國(guó)人香農(nóng)在1948年奠定信息論的理論基礎(chǔ),使人類傳統(tǒng)的科學(xué)從以材料與能量為中心的體系轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆牧?、能量與信息為中心的體系。當(dāng)建筑物的智能水平日益提高后,人們已不滿足僅在通信信道容量、噪聲抑制、數(shù)據(jù)加密上應(yīng)用信息論,而更進(jìn)一步通過(guò)統(tǒng)計(jì)及隨機(jī)過(guò)程的分析來(lái)討論語(yǔ)義分析、信息熵的應(yīng)用。

“以人為本”并不是時(shí)尚的語(yǔ)句,如果智能建筑的功能設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理缺乏針對(duì)使用者與管理者的工作和生活便利考慮,缺乏以人機(jī)工效學(xué)對(duì)人機(jī)界面、機(jī)器與人的共享空間的設(shè)計(jì),缺乏在智能化、數(shù)字化環(huán)境下對(duì)不同職能與層次的人行為處理分析和對(duì)策,則任何再先進(jìn)的智能化系統(tǒng)也是失敗的。

智能建筑還必須考量可持續(xù)發(fā)展,從設(shè)備與材料的環(huán)保、系統(tǒng)運(yùn)行方式的綜合能效設(shè)計(jì)、建筑物節(jié)能模式的選擇到建筑物管理的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),都需要從有利于協(xié)調(diào)“自然·社會(huì)·經(jīng)濟(jì)”關(guān)系,提高“人口·資源·環(huán)境”可持續(xù)發(fā)展的水平來(lái)考慮。這些工作有助于7個(gè)工作目標(biāo):選擇資源節(jié)約型的經(jīng)濟(jì)體系、推進(jìn)社會(huì)公平化的社會(huì)體系、重視提高國(guó)家綜合實(shí)力的科技體系、保持自然生產(chǎn)能力的生態(tài)體系、促進(jìn)環(huán)境質(zhì)量提高的環(huán)境體系、提高國(guó)民整體素質(zhì)的人口體系和規(guī)范合理行為的政策法規(guī)體系。“可持續(xù)發(fā)展”是我國(guó)的基本國(guó)策之一,已深入到整個(gè)社會(huì)。智能建筑自然應(yīng)在“可持續(xù)發(fā)展”政策的覆蓋之下[4]。

在智能建筑所有的相關(guān)領(lǐng)域,以上的理論都在工作過(guò)程中起著宏觀導(dǎo)向與微觀指導(dǎo)的作用。此外,智能建筑還具有以下三個(gè)特點(diǎn)。

(1) 多目標(biāo)的優(yōu)化。智能建筑不是機(jī)械的技術(shù)與設(shè)備集合,而是一個(gè)大系統(tǒng),需要多視角地考慮技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)、人文、環(huán)境等因素的大系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo),并且調(diào)動(dòng)各種手段,使之達(dá)到最優(yōu)的綜合目標(biāo),系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)S=f(包括技術(shù)、效率、價(jià)格、發(fā)展、環(huán)境、人氣等)。

(2) 多學(xué)科的綜合。智能建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理,涉及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理以及法律問(wèn)題,都應(yīng)綜合應(yīng)用各學(xué)科的知識(shí)來(lái)解決。

(3) 多因素的相關(guān)性。智能建筑與社會(huì)信息化、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展、管理模式、裝備技術(shù)發(fā)展、政府導(dǎo)向等具有十分密切的關(guān)系,盡管表面來(lái)看智能建筑僅是一種建設(shè)行為與經(jīng)營(yíng)管理方法,但是從建筑物的生命期成本(Life Cycle Cost,LCC)來(lái)看,當(dāng)采用某種設(shè)備與技術(shù)后,可改變其中相關(guān)的成本分項(xiàng)。如采用完善的BA系統(tǒng)進(jìn)行照明系統(tǒng)的節(jié)能控制(按照度、時(shí)間、夜間最低照度、分區(qū)等),可以有效降低電耗與照明設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間,因此照明設(shè)備延長(zhǎng)壽命而減少照明設(shè)備的維護(hù)更新費(fèi)用,可使建筑物L(fēng)CC中的能耗費(fèi)用與設(shè)備更新費(fèi)用減少。但是要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要設(shè)置完善的BA系統(tǒng),又增加建設(shè)的一次投資。同時(shí),降低能耗的效益并不僅僅體現(xiàn)在成本中,對(duì)于廣義的環(huán)境保護(hù)價(jià)值更是巨大的。

4 建筑電氣的產(chǎn)業(yè)鏈

建筑業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要抓手。中國(guó)近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史與現(xiàn)實(shí)也印證了國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀態(tài)上升時(shí)建筑業(yè)興旺,建筑業(yè)能夠持續(xù)推動(dòng)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

隨著我國(guó)城市化的進(jìn)程,基本建設(shè)規(guī)模不斷增大,北京市2008年的奧運(yùn)會(huì)與上海市2010年的世博會(huì),大大刺激建筑業(yè)發(fā)展,智能建筑與智能住宅小區(qū)更成為建筑業(yè)的精品。工業(yè)建筑、民用建筑、軍事建筑與市政建筑中的電氣設(shè)備投資已從20世紀(jì)80年代總投資的5%～6%,增長(zhǎng)到總投資的10%～18%。同時(shí)市場(chǎng)中的各類建筑電氣設(shè)備(供配電、照明、控制、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、通信、廣播、電視、樓宇自動(dòng)控制、安全防范、防雷等)不僅引進(jìn)大量國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品,也涌現(xiàn)大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。建筑電氣設(shè)備制造業(yè)的民族企業(yè)穩(wěn)定成長(zhǎng),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),與建筑電氣設(shè)備相關(guān)的國(guó)內(nèi)企業(yè)有近萬(wàn)家。

目前在建筑電氣行業(yè),已基本形成一條穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)鏈。建筑電氣行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈各方關(guān)系描述如圖2所示。

圖2 建筑電氣行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈各方關(guān)系描述

建筑物的建設(shè)和使用及管理單位、建筑電氣設(shè)計(jì)安裝單位、教育與科研單位、建筑設(shè)備制造商構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)欠€(wěn)固的,并在持續(xù)發(fā)展。

5 未來(lái)愿景

隨著文明的進(jìn)步,人們對(duì)工作與生活的環(huán)境要求不斷地提高,建筑物的功能與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也逐步提升。建筑電氣技術(shù)作為現(xiàn)代建設(shè)技術(shù)的核心之一,面臨著新的挑戰(zhàn)。建筑發(fā)展趨勢(shì)如何？未來(lái)建筑具有哪些特征？建筑的理念和建筑電氣技術(shù)將發(fā)生什么變化？這些都是需要面對(duì)并努力去探索的問(wèn)題。

未來(lái)的建筑除了傳統(tǒng)的需求外,還要提供條件讓人親近自然;舒適已不是主要目標(biāo),而是以人的健康為重心;建筑的室內(nèi)空間不僅要滿足保護(hù)隱私和安靜的需求,還要能信息交互暢通,提升創(chuàng)造力與工作效率。居住建筑和公共建筑實(shí)現(xiàn)服務(wù)個(gè)性化,在建造和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中更重視保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源和降低污染。

近年來(lái),社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步對(duì)建筑發(fā)生很大的影響。對(duì)于人們的生活而言,衣食住行的基本需求、追求的內(nèi)容、獲得的方式、體驗(yàn)和感受都在短時(shí)期內(nèi)形成了跳躍,作為人類生存的主要場(chǎng)所——建筑物也正在被改變。

我國(guó)政府推進(jìn)的智慧城市、智慧社區(qū)和智慧家庭對(duì)信息技術(shù)應(yīng)用于住宅提出了要求;老齡社會(huì)居家養(yǎng)老的住宅與傳統(tǒng)住宅有明顯的差異,智能化、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)將深入到家家戶戶的日常生活。在城市建設(shè)中,節(jié)約土地資源的高密度城市、以節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境為核心的綠色建筑,以人的生存環(huán)境為核心的健康建筑、以社會(huì)安全為核心的平安城市、以及使既有城市適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的城市更新等發(fā)展要求,更對(duì)居住建筑和公共建筑的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)提出革命性的目標(biāo)。

現(xiàn)代建筑的社會(huì)生態(tài)正在發(fā)生著巨大的變化,促使建筑物的功能、形態(tài)、性能、運(yùn)營(yíng)及與城市交互滲透等方面形成新的理念和技術(shù)方案。大數(shù)據(jù)(Big Data,BD)、人工智能(Artificial Intelligence,AI)、云計(jì)算(Cloud Computing,CC)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)、區(qū)塊鏈技術(shù)(Blockchain Technology,BT)、虛擬現(xiàn)象(Virtual Reality,VR)等新技術(shù)的應(yīng)用沖擊社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域,建筑物的數(shù)字化生態(tài)則為新的理念和技術(shù)方案提供智慧技術(shù)手段,并在信息通信技術(shù)(Information Communication Technology,ICT)推進(jìn)社會(huì)變革的同時(shí),為建筑物與人創(chuàng)建智慧管理、智慧服務(wù)和智慧運(yùn)營(yíng)的空間。于是,智能建筑行業(yè)內(nèi)外頻頻提出以智慧建筑顛覆智能建筑的說(shuō)法。

綜上所述,未來(lái)建筑必然是智慧、綠色和健康的,要為各類居住使用人的生活融入智慧社會(huì)和綠色社會(huì)創(chuàng)造條件,實(shí)現(xiàn)健康中國(guó)的目標(biāo)。

智慧建筑實(shí)現(xiàn)的技術(shù)期望有三個(gè)方向:

(1) 做好基礎(chǔ)的建筑智能化系統(tǒng)工程,應(yīng)用建筑信息化模型(Building Information Modeling,BIM)技術(shù),廣泛采集建筑物及其相關(guān)信息,建立建筑物運(yùn)行的數(shù)據(jù)平臺(tái),提升歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)信息的價(jià)值。這在部分建筑智能化系統(tǒng)比較完善的工程中,應(yīng)用IBMS平臺(tái)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和關(guān)聯(lián)應(yīng)用,已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)。如果基礎(chǔ)的建筑智能化系統(tǒng)工程(消防、安防、通信、設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)、布線等)未能完善實(shí)施,就不可能較全面地獲得建筑物運(yùn)行的數(shù)據(jù),后續(xù)的智慧應(yīng)用是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

(2) 綜合利用建筑物運(yùn)行數(shù)據(jù)的平臺(tái),應(yīng)用人工智能技術(shù)構(gòu)建虛擬管家和虛擬物業(yè)運(yùn)營(yíng)總監(jiān),實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的個(gè)性化服務(wù)與高效率的管理。綜合利用建筑物運(yùn)行數(shù)據(jù)不僅是用簡(jiǎn)單的報(bào)表和統(tǒng)計(jì)的餅圖、線圖等形式給出可視化的結(jié)果,而是需要通過(guò)多維視角的數(shù)據(jù)庫(kù),尋求業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),發(fā)掘數(shù)據(jù)的價(jià)值。

住宅的虛擬管家針對(duì)家庭生活的基本需要、管理事務(wù)與社區(qū)的聯(lián)系,為住家建立的AI型旁站管家系統(tǒng)幫助家庭成員獲得良好的生活環(huán)境、安全方便的生活管理和與社會(huì)的密切聯(lián)系。大型公共建筑的運(yùn)營(yíng)事務(wù)煩多且復(fù)雜,人工管理往往顧此失彼,應(yīng)用信息化與人工智能技術(shù)來(lái)構(gòu)建虛擬物業(yè)運(yùn)營(yíng)總監(jiān),可以應(yīng)對(duì)絕大部分的日常工作。建筑物故障預(yù)測(cè)與健康管理(Building Prognostic and Health Management,B-PHM)系統(tǒng)對(duì)大型公共建筑的全生命期進(jìn)行故障預(yù)測(cè)、健康狀態(tài)評(píng)估和健康管理。大型公共建筑的運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)匯聚建筑物的歷史與實(shí)時(shí)、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)信息,包括建筑結(jié)構(gòu)、空間、設(shè)施、環(huán)境、交通、衛(wèi)生、服務(wù)質(zhì)量、經(jīng)營(yíng)狀況、能源消耗及成本等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)B-PHM針對(duì)每一類業(yè)務(wù)進(jìn)行分析、故障預(yù)測(cè)和健康狀態(tài)評(píng)估(健康、亞健康、病態(tài)、嚴(yán)重病態(tài)?),提出診斷報(bào)告,提供決策建議,必要時(shí)給相關(guān)系統(tǒng)發(fā)出控制策略指令。B-PHM系統(tǒng)的診斷情況還可通過(guò)建筑物的運(yùn)營(yíng)中心按照智慧城市運(yùn)營(yíng)中心的要求上傳。

(3) xPU、AI深度應(yīng)用、生物特征獲取、使喚機(jī)器人和5G商用等將改變傳統(tǒng)建筑智能化系統(tǒng)的功能和形態(tài)。目前BAT等多家大型企業(yè)正在研制建筑物運(yùn)行的傳感器,把溫度、濕度、空氣質(zhì)量、噪聲、照度、人體活動(dòng)等多參數(shù)檢測(cè)合為一個(gè)裝置,在多功能與低成本方面已有足夠的進(jìn)展。當(dāng)這類傳感器遍布整個(gè)建筑物時(shí),建筑運(yùn)行信息將為AI系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)提供充分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

智能硬件和智能軟件在不斷地突破人們的認(rèn)知極限,綜合高新技術(shù)的機(jī)器人能力越來(lái)越強(qiáng),5G商用的實(shí)現(xiàn)可以為信息通信和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供無(wú)限的傳輸通道,未來(lái)智慧、綠色和健康建筑所提出的需求都可以在技術(shù)上得到支持。

習(xí)近平總書記在黨的第十九次全國(guó)代表大會(huì)上提出“加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家”,“為建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、質(zhì)量強(qiáng)國(guó)、航天強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)、智慧社會(huì)提供有力支撐”。數(shù)字中國(guó)體現(xiàn)著信息化融入國(guó)家的所有領(lǐng)域,智慧社會(huì)的達(dá)成則意味著政務(wù)、商務(wù)、事務(wù)、生活、文化等都在數(shù)字中國(guó)的基礎(chǔ)上形成智慧的應(yīng)用服務(wù)和管理。

近30年來(lái),我們一直在推進(jìn)智能家居、智慧建筑、智慧住區(qū)、智慧社區(qū)、智慧園區(qū)、智慧城市等建設(shè),但很多結(jié)果并不如意,沖動(dòng)地做了很多孤立的、先進(jìn)的、不可持續(xù)的項(xiàng)目?；仡欀蟀l(fā)現(xiàn)除了技術(shù)問(wèn)題外,主要還是對(duì)于這類智慧項(xiàng)目的生態(tài),沒(méi)有縱橫上下的全面考量。智慧社會(huì)的理念突破傳統(tǒng)視野的局限,智能家居、智慧建筑、智慧住區(qū)、智慧社區(qū)、智慧園區(qū)、智慧城市等融入智慧社會(huì)后,才能有效地建設(shè)和運(yùn)營(yíng)。智慧社會(huì)包孕智慧X如圖3所示。

圖3 智慧社會(huì)包孕智慧X

智慧社會(huì)是以寬帶通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、量子計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、地址定位、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)為支撐的全新社會(huì)形態(tài)。在人工智能與其他科技的融合創(chuàng)新與聚變發(fā)展下,社會(huì)形態(tài)正在全面系統(tǒng)性地演進(jìn),使人類社會(huì)逐步地逼近變革的臨界點(diǎn)。智慧社會(huì)成為繼農(nóng)業(yè)社會(huì)、工業(yè)社會(huì)、信息社會(huì)之后的一種社會(huì)形態(tài)。

智慧社會(huì)是科技與社會(huì)互動(dòng)發(fā)展的產(chǎn)物。科技對(duì)各類政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生影響作用的同時(shí),政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)活動(dòng)也對(duì)科技應(yīng)用提出需求和制約,這反映科學(xué)技術(shù)對(duì)社會(huì)發(fā)展的客觀賦能。智慧社會(huì)的發(fā)展受制于人類社會(huì)的法律、道德、倫理等規(guī)范,同時(shí)社會(huì)規(guī)范也需要在科技創(chuàng)新和運(yùn)用的環(huán)境下持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)大規(guī)模建設(shè)的高潮終將過(guò)去,更應(yīng)關(guān)注提高各類建筑物的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和既有建筑的改造,把綠色發(fā)展的理念落地到支持運(yùn)營(yíng)的建筑電氣工程的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行中去。

6 結(jié) 語(yǔ)

建筑電氣工程師應(yīng)在可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策指導(dǎo)下,充分注重節(jié)能與環(huán)保的新標(biāo)準(zhǔn),在電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電氣設(shè)備材料選擇和電氣系統(tǒng)運(yùn)行模式等設(shè)計(jì)中承擔(dān)起社會(huì)責(zé)任。建筑電氣工程的復(fù)雜性促使我們不僅要滿足建筑物對(duì)信息流與能源流的分配與控制,而且要采用智能化與信息化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)各種節(jié)能控制與優(yōu)化管理,進(jìn)而為建筑、城區(qū)及城市的高效與精細(xì)化管理提供技術(shù)基礎(chǔ),堅(jiān)持創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享的發(fā)展理念,從智慧社會(huì)的高度去匯聚智慧,充分共享建筑物和社會(huì)的信息,使智慧、綠色和健康建筑成為提升人們的生活質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)智慧生活的基礎(chǔ)。

總之,智能化、數(shù)字化與綠色化將是現(xiàn)代建筑電氣技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),建筑電氣工程師任重道遠(yuǎn)。