熊鑫博，張九紅

（沈陽建筑大學(xué)）

1 引言

“十四五”是實現(xiàn)美麗中國的關(guān)鍵階段，提出要更好推進(jìn)以人為核心的城鎮(zhèn)化，使城市更健康、更安全、更宜居，成為人民群眾高質(zhì)量、高品質(zhì)的生活空間。智慧建筑作為“住”的新潮流，在數(shù)字化發(fā)展的時代背景下更是建筑領(lǐng)域目前的研究前沿與熱點。智慧建筑是在智能建筑基礎(chǔ)上從時間維度拓展到建筑全生命周期，應(yīng)用邊界涵蓋使用者和管理者（人），計算方式結(jié)合了認(rèn)知計算和智能計算。智慧建筑的內(nèi)涵強(qiáng)調(diào)以人為本，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及優(yōu)化組合于一體，具有感知、傳輸、存儲、學(xué)習(xí)、推理、預(yù)測和決策的綜合智慧能力[1]。因此對于我國智慧建筑的設(shè)計、技術(shù)和發(fā)展方向等研究都需要重視和加強(qiáng)。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 研究方法

采用CiteSpace對文獻(xiàn)進(jìn)行可視化定量分析。2004年，陳超美開發(fā)了Citespace軟件系統(tǒng)，以繪制知識圖譜的方式，對特定學(xué)科研究領(lǐng)域中的關(guān)鍵文獻(xiàn)、熱點研究和前沿方向可視化地展現(xiàn)出來[2]。CiteSpace是近年來在文獻(xiàn)計量和信息分析中最具特色和影響力的可視化分析軟件，并且具有易于操作、一目了然并具有可視化效果等優(yōu)點[3]。

2.2 數(shù)據(jù)來源

文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)均來自CNKI數(shù)據(jù)庫收錄的中文期刊論文為研究對象，關(guān)鍵詞設(shè)定為“智慧建筑”，學(xué)科為“建筑科學(xué)與工程”，文獻(xiàn)類型為綜述和研究論文，年限為1994—2020年，一共檢索到文獻(xiàn)867篇，在此基礎(chǔ)上篩選并剔除出明顯與研究主題不符的文章，共獲得論文673篇。

圖1 出版文獻(xiàn)數(shù)量圖

圖2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

3 我國智慧建筑研究分析

3.1 現(xiàn)狀分析

通過Excel統(tǒng)計，對智慧建筑領(lǐng)域867篇文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量的年增長趨勢進(jìn)行分析，如圖1所示。從圖中可看出截至2020年，對于綠色建筑的研究文獻(xiàn)呈增長趨勢，可以分為三個發(fā)展階段：1994年至2008為第一階段，該階段的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)文量較少；2008年至2016年為第二階段，該階段相關(guān)研究的發(fā)文量逐年穩(wěn)步增加；2016年至今為第三階段，該階段內(nèi)發(fā)文量增長趨勢較迅猛，根據(jù)國家新方針政策和社會的關(guān)注度來看，預(yù)計未來還會持續(xù)增長。

在主要主題分布方面，其中有191篇主要主題詞為“智慧建筑”，也是數(shù)量最多的；其次是“智慧城市”，為100篇；“BIM”為58篇。其余主題詞均圍繞“智慧建筑”、“智慧城市”和“評價體系”等。

3.2 熱點分析

對智慧建筑領(lǐng)域673篇文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行共詞分析，節(jié)點類型選擇Keyword，節(jié)點閥值選擇10，再進(jìn)行聚類分析調(diào)整后，得到關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜見圖2，其中包含節(jié)點534個，連線1559條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.011。對于出現(xiàn)的25個熱點關(guān)鍵詞，其中“智慧建筑”最多，其次是“智慧城市”，而“智慧建筑”、“智慧城市”和“BIM”的中介中心性最大，分別為0.33、0.30和0.16。由此可見，以“智慧建筑”為主題方向的研究主要圍繞智慧城市、技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)四個方面開展。

3.3 趨勢與前沿分析

在圖3的時區(qū)圖中，可以看到綠色建筑領(lǐng)域研究熱點隨時間變化的演進(jìn)過程，從左至右從下至上表示時間依次遞增[4]，圖3中右下角為近8年時區(qū)圖譜局部放大圖。從圖3中可以看出研究前沿逐步轉(zhuǎn)向政策鼓勵、BIM模型、產(chǎn)業(yè)鏈、智慧建筑技術(shù)等方面。1994年至2006年相關(guān)研究較少，主要是以智能建筑的研究為主；2006年出現(xiàn)智慧建筑的相關(guān)研究；2006年至2013年之間，出現(xiàn)智慧城市的研究；2013至2016年該領(lǐng)域研究開始深入，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)密集且豐富；2018至今該領(lǐng)域研究成果豐碩，研究熱點開始多方向、多角度。同時，該圖譜也與發(fā)文量的增長趨勢相符合。

圖3 智慧建筑的時區(qū)圖譜

3.4 結(jié)構(gòu)化特征分析

上述的分析結(jié)果還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)化特征分析，對典型文獻(xiàn)進(jìn)行深入閱讀，將具有代表性的觀點做出系統(tǒng)整合和趨勢分析[5]。通過分析關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜所顯示的關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻率，國內(nèi)有關(guān)智慧建筑的研究主要分為兩大類：智慧建筑和智慧城市、智慧建筑和BIM。因此，通過這兩個熱點詞進(jìn)行典型文獻(xiàn)的深入閱讀、研究和分析。

3.4.1 演變過程

智慧建筑的演變過程大致可以分為4個階段：

①傳統(tǒng)智能建筑是基于“信息—建筑”二元空間的系統(tǒng)；

②將人融入其中，形成基于“人—信息—建筑”三元空間的系統(tǒng)的智慧建筑；

③智慧建筑1.0時代，在“信息”這一維度上，第一代智慧建筑更多的依賴于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)；

④智慧建筑2.0，更多的依賴于人工智能技術(shù)，在三元空間系統(tǒng)圖中，“人”與“信息”之間由于引入了Al，會更多的體現(xiàn)出“人—機(jī)”共融特征。智慧建筑是從智能建筑演變和發(fā)展過來的，在智能建筑中通過拓展時間、空間維度、擴(kuò)大要素邊界、更新計算方式和引入新的經(jīng)濟(jì)形式從而形成了智慧建筑。

3.4.2 研究重點

通過深入研究文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)，不同的研究機(jī)構(gòu)對智能建筑的解釋和研究重點是不一樣。國際上智能建筑的一般定義為通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理四項基本要求以及他們的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化，來提供一種投資合理具有高效舒適和便利環(huán)境的建筑物。歐洲對智能建筑的定義為創(chuàng)建了一個環(huán)境，可以最大限度地提高建筑居住者的使用效率，同時通過最低的硬件和設(shè)施壽命周期成本實現(xiàn)高效的資源管理。該定義將焦點放在通過技術(shù)滿足居住者的需求上，同時通過最低的硬件和設(shè)施壽命周期成本實現(xiàn)高效的資源管理。亞洲對智能建筑的定義為指通過將建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境?？梢钥闯鰜喼薅x側(cè)重于技術(shù)的自動化和建筑功能的控制作用，而歐洲定義則將焦點放在通過技術(shù)滿足居住者的需求及綠色可持續(xù)發(fā)展。因此對于智慧建筑的研究和重點也是有所不同的。

3.4.3 聚類圖譜線索性分析

根據(jù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜和時區(qū)圖譜，將國內(nèi)有關(guān)智慧建筑的研究主要分為兩大類：智慧建筑和智慧城市、智慧建筑和BIM。

1）智慧建筑與智慧城市

智慧建筑的不斷發(fā)展，其規(guī)模化、網(wǎng)絡(luò)化也促進(jìn)智慧城市的發(fā)展[6]。智慧城市是把新一代信息技術(shù)通過充分運(yùn)用在城市中各行各業(yè)，實現(xiàn)信息化、工業(yè)化與城鎮(zhèn)化深度融合的可持續(xù)發(fā)展系統(tǒng)[7]。智慧建筑是智慧城市的組成與載體，智慧城市對智慧建筑的發(fā)展方向具有指導(dǎo)作用。而智慧城市的建設(shè)因“城”不同，這就導(dǎo)致了這座城市里的智慧建筑也具備了共性里的個性。

2）智慧建筑與BIM等技術(shù)

BIM是—種建筑全生命周期的智能技術(shù)[8]。BIM可以作為智慧建筑的設(shè)計和運(yùn)營的搭載平臺。信息化和智能化的建設(shè)是智慧建筑的基礎(chǔ)，BIM技術(shù)具備全開放數(shù)據(jù)可視化、開放共享性恰為智慧建筑的吻合點，與此同時，BIM平臺具備開放性的特點，允許相關(guān)軟件數(shù)據(jù)導(dǎo)入的同時進(jìn)行一系列可視化操作[7]。智慧建筑的相關(guān)技術(shù)還涉及物聯(lián)網(wǎng)傳感器、類腦計算云平臺、弱人工智能和強(qiáng)人工智能等，而不同的技術(shù)手段所產(chǎn)生的異構(gòu)數(shù)據(jù)還需要相同的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)指標(biāo)等，才能將他們?nèi)诤希@也是目前智慧建筑發(fā)展急需解決的難題之一。

3）發(fā)展趨勢

隨著國家政策的扶持、核心技術(shù)的不斷發(fā)展與突破，智慧建筑會逐步完善實時感知、高效傳輸、自主控制和學(xué)習(xí)、自尋優(yōu)進(jìn)化、自組織協(xié)同和智能決策等功能。通過對關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜和時區(qū)圖譜的可視化分析，智慧建筑與智慧城市、技術(shù)、評價體系、標(biāo)準(zhǔn)等的研究密不可分。目前對智慧建筑的標(biāo)準(zhǔn)還缺乏統(tǒng)一的界定，特別是數(shù)據(jù)的互通互聯(lián)[8]，這很有可能導(dǎo)致在下一個階段的發(fā)展存在潛在的問題。

4 總結(jié)與討論

我國“十四五”規(guī)劃提出，要更好推進(jìn)以人為核心的城鎮(zhèn)化，為城市的健康、安全、宜居發(fā)展提出了新的發(fā)展方向。智慧建筑智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物，其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。本文通過CiteSpace軟件將我國智慧建筑從1994年至2020年發(fā)文情況、關(guān)鍵詞熱點和研究前沿等進(jìn)行可視化分析，發(fā)現(xiàn)我國目前智慧建筑的研究熱點結(jié)合智慧城市、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、評價體系，智慧發(fā)展趨勢隨著國家對城市的宜居、環(huán)境的健康、人民的舒適不斷重視也被重視起來，且學(xué)者對其研究也越來越深入。但還存在一些問題，比如標(biāo)準(zhǔn)還沒有明確的統(tǒng)一、如何搭建一個信息化的評價平臺等[9]，這都是下一階段構(gòu)建智慧建筑需要思考的方向。