高建濤， 黃開宏， 王建立

(科進(jìn)柏誠(chéng)工程技術(shù)(北京)有限公司，北京 100102)

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑機(jī)電系統(tǒng)的“單兵作戰(zhàn)”模式，即建筑機(jī)電的暖通空調(diào)專業(yè)、給排水消防、強(qiáng)電、智能化(部分單位更細(xì)分出動(dòng)力專業(yè))等各專業(yè)均由專業(yè)負(fù)責(zé)人進(jìn)行技術(shù)把控的方式，逐步暴露出諸多弊端，例如在建筑設(shè)計(jì)初期，有大量的協(xié)調(diào)配合工作需要與業(yè)主或建筑師對(duì)接，僅機(jī)電專業(yè)就需多人參與，但往往效率低下且專業(yè)之間易出現(xiàn)矛盾。 針對(duì)此情況，筆者所在單位作為專業(yè)的機(jī)電顧問公司，采取的“多兵協(xié)同”模式，即對(duì)機(jī)電各專業(yè)各系統(tǒng)需求等方面由專人統(tǒng)籌，負(fù)責(zé)對(duì)接業(yè)主、建筑師，以達(dá)到機(jī)電一體化的方式。 而且隨著通信網(wǎng)絡(luò)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，智能建筑需要整合各機(jī)電子系統(tǒng)成為有機(jī)的整體，因此需要“知其然知其所以然”，方可實(shí)現(xiàn)。 本文通過我司參與的國(guó)內(nèi)某電商總部大樓的機(jī)電系統(tǒng)方案的制訂，淺談機(jī)電系統(tǒng)的優(yōu)化咨詢服務(wù)及智能建筑的發(fā)展方向，以期起到拋磚引玉的作用，供各位同仁共同探討。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目處于北京亦莊區(qū)，總建筑面積50 多萬(wàn)m2，地下5 層，地上由三棟樓組成，最高一棟19 層，高度約100m，主要功能為辦公，同時(shí)配套會(huì)議、餐飲、報(bào)告廳、車庫(kù)等。 建成后將做為業(yè)主全球總部使用，定位較高。

2 機(jī)電系統(tǒng)優(yōu)化咨詢服務(wù)－機(jī)電方案的確定

2.1 機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向及原則

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)做為建筑的“血液及靈魂”已越來(lái)越被開發(fā)商重視，智能、環(huán)保、綠色、可持續(xù)性逐步成為現(xiàn)代建筑機(jī)電系統(tǒng)的必備要素。 在筆者看來(lái)，機(jī)電系統(tǒng)的確定是一個(gè)“大方向”至“小細(xì)節(jié)”的過程。 大的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向，需項(xiàng)目負(fù)責(zé)人針對(duì)項(xiàng)目的具體情況，對(duì)整個(gè)機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌，做出合理規(guī)劃，而若由各專業(yè)負(fù)責(zé)人各自為戰(zhàn)，難免后期出現(xiàn)系統(tǒng)間相互矛盾的狀況。對(duì)于機(jī)電系統(tǒng)的大方向，除了考慮項(xiàng)目具體業(yè)態(tài)外，還需考慮下述因素。

(1)該項(xiàng)目后期物業(yè)管理是單獨(dú)大物業(yè)或多物業(yè)管理，多物業(yè)管理模式在大型綜合體項(xiàng)目?jī)?nèi)較常見。

(2)項(xiàng)目建成后是業(yè)主自持或是整售/分割銷售。

(3)項(xiàng)目建成后是業(yè)主自用或是整租/分割出租。

(4)項(xiàng)目所處位置以及業(yè)主對(duì)項(xiàng)目的定位。

(5)業(yè)主對(duì)項(xiàng)目總體成本管控。

(6)項(xiàng)目周邊市政條件(電力、電信、熱力、給水、排水、中水、燃?xì)獾?。

(7)當(dāng)?shù)靥厥庹呒疤厥庖?，例如海綿城市、新能源等。

(8)智能化系統(tǒng)，結(jié)合業(yè)主定位，需具備基于現(xiàn)狀，適度超前的理念。

每個(gè)項(xiàng)目因其所處位置不同、業(yè)主定位不同、市政條件不同、當(dāng)?shù)匾蟛煌?，機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方向均須有不同的考慮，作為專業(yè)機(jī)電顧問的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，必須具有機(jī)電一體化理念，不能局限考慮某個(gè)專業(yè)，只有把機(jī)電作為整體來(lái)考慮，才可制訂出合理的機(jī)電系統(tǒng)。

對(duì)于本電商總部大樓項(xiàng)目而言，其業(yè)態(tài)單一，物管及產(chǎn)權(quán)劃分清晰，相比大型綜合體項(xiàng)目而言，本大樓機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)大方向較簡(jiǎn)單，按照自用自管的方式考慮。

2.2 機(jī)電主系統(tǒng)的確定

每個(gè)項(xiàng)目可采用的機(jī)電系統(tǒng)并不是唯一的，例如暖通的冷熱源系統(tǒng)分為電制冷＋鍋爐、風(fēng)冷熱泵機(jī)組、溴化鋰直燃機(jī)組、冰蓄冷等，末端分為風(fēng)機(jī)盤管＋新風(fēng)、VAV、冷梁＋新風(fēng)等，不同的外部因素，直接影響機(jī)電系統(tǒng)。 對(duì)于項(xiàng)目機(jī)電主系統(tǒng)的確定，專業(yè)的機(jī)電顧問在提供給業(yè)主多個(gè)選擇的同時(shí)也需提供答案。 也就是每個(gè)機(jī)電主系統(tǒng)均需進(jìn)行具體分析，提供專項(xiàng)分析報(bào)告后，由業(yè)主最終決策。 而機(jī)電各系統(tǒng)并非孤立存在，而是相互影響，例如暖通電制冷系統(tǒng)相比風(fēng)冷熱泵機(jī)組系統(tǒng)用電量要高得多，直接影響項(xiàng)目的總體電力裝機(jī)容量，因此在做系統(tǒng)分析時(shí)需兼顧整體、突出個(gè)體，綜合初投資、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)等因素進(jìn)行分析，以確定最適合方案。 機(jī)電顧問的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，須對(duì)各個(gè)專業(yè)的主系統(tǒng)進(jìn)行全面了解，統(tǒng)籌考慮、把控方向，具備與業(yè)主溝通討論的能力。 而對(duì)于各專業(yè)負(fù)責(zé)人，須進(jìn)行細(xì)致全面的專業(yè)性的比較，給與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人專業(yè)支持。

對(duì)于本項(xiàng)目，筆者所在單位在方案前期階斷進(jìn)行了下述專項(xiàng)分析，后期隨設(shè)計(jì)進(jìn)程推進(jìn)，對(duì)于一些小的細(xì)節(jié)，若存在多種選擇的情況，則仍需進(jìn)一步分析比較:(1)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)分析；(2)冷熱源分析；(3)空調(diào)末端形式分析；(4)空調(diào)水管制式分析；(5)冷卻塔布置分析；(6)餐飲區(qū)層高分析；(7)空調(diào)系統(tǒng)冬季供冷分析；(8)充電樁單、雙槍設(shè)置分析；(9)智能化系統(tǒng)配置分析；(10)720P 與1080P 攝像機(jī)比較分析；(11)訪客管理系統(tǒng)分析；(12)無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)分析；(13)一卡通系統(tǒng)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)分析等。

3 智能建筑一體化相關(guān)系統(tǒng)

本項(xiàng)目作為集團(tuán)總部辦公樓，項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)定位于高端科技、智慧綠色、創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)代高品質(zhì)建筑，因此，在智能化系統(tǒng)的選擇上我司建議采用“標(biāo)準(zhǔn)配置”＋“升級(jí)配置”＋“亮點(diǎn)配置”＝“本項(xiàng)目的配置”的智能化系統(tǒng)的配置概念，在系統(tǒng)配置的概論中利用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的理念和技術(shù)，從先進(jìn)性、實(shí)用性、冗余性、安全性出發(fā)，結(jié)合光纖通訊、數(shù)字安防技術(shù)、智能控制、節(jié)能環(huán)保等現(xiàn)代技術(shù)，以“科技創(chuàng)新融合”的形式，建成國(guó)際一流水平的，中國(guó)最具特色的現(xiàn)代全光、高清、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代智能建筑示范工程，同時(shí)抓住智能化系統(tǒng)變革時(shí)代，對(duì)弱電系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)超前系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 在方案階段，我司建議設(shè)置下述具有前瞻性的智能化系統(tǒng)，在后續(xù)實(shí)施階段，根據(jù)業(yè)主定位，大部分系統(tǒng)已實(shí)施落地，部分系統(tǒng)預(yù)留升級(jí)條件。

3.1 雙冗余系統(tǒng)

光纖通信因其具有大容量通信、遠(yuǎn)距離傳輸、信號(hào)串?dāng)_小、保密性能好、傳輸質(zhì)量佳等優(yōu)點(diǎn)，在這個(gè)注重安全可信傳輸?shù)臅r(shí)代備受青睞，發(fā)展非常迅速。 本項(xiàng)目為電商總部辦公樓，網(wǎng)絡(luò)的安全性及可靠性尤為重要，因此針對(duì)本項(xiàng)目的需求設(shè)置獨(dú)立的辦公網(wǎng)絡(luò)專用豎井，主干光纖采用雙冗余主干光纖，辦公網(wǎng)絡(luò)的綜合布線光纖分別從不同路由進(jìn)入辦公網(wǎng)絡(luò)專用豎井，保證通訊系統(tǒng)的可靠性及安全性，同時(shí)豎井設(shè)置了門禁系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)保證豎井的安全。

3.2 基于Wi-Fi 6 的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

Wi-Fi 6 即第六代無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(發(fā)展過程見圖1)，是Wi-Fi 聯(lián)盟創(chuàng)建于IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)，Wi-Fi 6 技術(shù)具有高速率、高接入數(shù)、低時(shí)延、低能耗的功能，因此Wi-Fi 6 可以廣泛應(yīng)用于自用辦公項(xiàng)目中，目前本項(xiàng)目在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的選擇上采用Wi-Fi6 的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每個(gè)AP 均接入二根超六類非屏蔽雙絞線，保證辦公人員移動(dòng)辦公的功能。

圖1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展過程

3.3 BIM 運(yùn)維系統(tǒng)

BIM(Building Information Modeling)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱建筑信息模型，目前在建筑設(shè)計(jì)、施工及工程管理中得到廣泛應(yīng)用， BIM 系統(tǒng)也是建筑設(shè)計(jì)中的第二次革命，其具有三維可視化、各專業(yè)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)以及在設(shè)計(jì)施工中提供效率也越來(lái)越受到行業(yè)的認(rèn)可。

在以往的項(xiàng)目中，機(jī)電總包對(duì)給排水管道、消防噴淋管道、強(qiáng)弱電橋架以及通風(fēng)空調(diào)進(jìn)行管線綜合；而在設(shè)計(jì)過程中機(jī)電各專業(yè)的施工圖紙都是分專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各專業(yè)之間缺乏交流溝通，以及必要的協(xié)調(diào)合作，加上工地工期及機(jī)電設(shè)備各個(gè)系統(tǒng)管線繁瑣復(fù)雜，工程量較大，然后建筑物可利用的空間又有限，這就造成了現(xiàn)場(chǎng)施工中各個(gè)系統(tǒng)的沖撞，因此為避免出現(xiàn)上述情況，本項(xiàng)目在項(xiàng)目實(shí)施中大量運(yùn)用BIM 技術(shù)對(duì)各專業(yè)的所有設(shè)備管線進(jìn)行三維建模，確定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高，避免出現(xiàn)管線交叉打架，提高建筑物凈空高度，減少二次施工的損失，同時(shí)線和預(yù)留洞的精確定位，減少了對(duì)結(jié)構(gòu)施工的影響，而且，本項(xiàng)目最終BIM 成果深度按照LOD 500 的深度考慮，將具備指導(dǎo)運(yùn)維的需求。

3.4 人臉識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用

作為金融及電商總部辦公樓，每天進(jìn)出辦公樓的人員非常多，這些人員有內(nèi)部辦公人員，也有訪客，為了加強(qiáng)項(xiàng)目的安全性，本項(xiàng)目在首層大堂設(shè)置了人臉識(shí)別訪客出入口閘機(jī)系統(tǒng)，在辦公樓部分重要通道、重要機(jī)房設(shè)置了人臉識(shí)別門禁系統(tǒng)。

3.5 人工智能(AI)應(yīng)用

項(xiàng)目在首層設(shè)置了迎賓機(jī)器人，機(jī)器人具有的自主導(dǎo)航、信息發(fā)布、才藝表演、人體檢測(cè)、語(yǔ)音對(duì)話等功能，用戶可以通過觸摸屏、語(yǔ)音、遙控器等方式與機(jī)器人進(jìn)行人機(jī)交互。 機(jī)器人可以勝任迎賓導(dǎo)覽、信息查詢、引領(lǐng)、講解、拍攝合影等各種任務(wù)。

在辦公區(qū)域，利用送貨服務(wù)機(jī)器人具有的自動(dòng)運(yùn)送資料、自主充電、自主導(dǎo)航、避讓等實(shí)用功能，能夠代替或者部分代替服務(wù)人員為辦公服務(wù)，減少人員數(shù)量。

3.6 Wi-Fi 及藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用

系統(tǒng)功能是通過藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)或Wi-Fi 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的室內(nèi)導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)了在新大樓室內(nèi)進(jìn)行地圖定位、位置搜索、標(biāo)記(查找)工位和車位，以及路徑導(dǎo)航功能，還支持定點(diǎn)信息推送。 輸入目的地，就可以根據(jù)系統(tǒng)的提示，乘坐電梯、穿行于辦公區(qū)、迅速抵達(dá)。 除此之外，該功能定位精度在3m 左右，并支持360°平面旋轉(zhuǎn)，還可以上傳自己的位置，讓別人更容易找到，極大提高了導(dǎo)航的正確率，對(duì)于總部大樓而言，由于大樓面積大、樓層多，此系統(tǒng)重點(diǎn)解決訪客到達(dá)大廈后，無(wú)法快速找到客戶工位或會(huì)議室問題，同時(shí)結(jié)合此技術(shù)，結(jié)合智能機(jī)器人與電梯的呼梯交互，未來(lái)具備解決快遞最后100m 送至工位的問題。

3.7 全息影像、數(shù)字沙盤、VR、AR 技術(shù)

項(xiàng)目首層大堂設(shè)置有集團(tuán)的展廳及展示區(qū)域，對(duì)于展廳系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我司考慮了全息影像和數(shù)字沙盤。 數(shù)字沙盤系統(tǒng)利用動(dòng)畫及多媒體軟件演示，通過投影的方式，將動(dòng)態(tài)效果投射到實(shí)體沙盤上，結(jié)合燈光音效及配音講解，生動(dòng)直觀地進(jìn)行展示，從而讓參觀者形象生動(dòng)地獲取簡(jiǎn)明、優(yōu)美、逼真的動(dòng)態(tài)信息。 它能使觀眾對(duì)展示對(duì)象有全面、立體、直觀的整體理解，比傳統(tǒng)沙盤更具震撼力和感染力，更好地詮釋客戶所要表現(xiàn)出來(lái)的理念和傳達(dá)給觀眾的內(nèi)容。

3.8 5G 應(yīng)用

第五代移動(dòng)通信技術(shù)是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，發(fā)展史如圖2 所示，也是繼4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統(tǒng)之后的延伸。 5G 的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接。

圖2 蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展

5G 技術(shù)將在車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無(wú)線醫(yī)療、無(wú)線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無(wú)人機(jī)、社交網(wǎng)絡(luò)、個(gè)人AI 輔助、智慧城市中廣泛應(yīng)用。 本項(xiàng)目在移動(dòng)通信方面按照5G 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.9 反恐技術(shù)應(yīng)用

反恐技術(shù)應(yīng)用主要包含:室內(nèi)防恐和園區(qū)內(nèi)防恐。 室內(nèi)防恐設(shè)備主要應(yīng)用于大廳出入口內(nèi)通道，包含X 光包裹安檢設(shè)備、金屬安檢門等。 園區(qū)防恐設(shè)備包含電動(dòng)升降柱、車底掃描系統(tǒng)，園區(qū)防恐設(shè)備主要應(yīng)用于園區(qū)出入口的車輛通道處、停車場(chǎng)出入口。

根據(jù)預(yù)估，本項(xiàng)目?jī)?nèi)辦公人員超過2 萬(wàn)人，在地下車庫(kù)設(shè)置了超過5 000 輛車位的停車位置，同時(shí)為保證辦公人員的安全，項(xiàng)目在首層大堂主要出入口設(shè)置了X 光包裹安檢設(shè)備、金屬安檢門；在園區(qū)主出入口、車庫(kù)出入口設(shè)置了電動(dòng)升降柱。

3.10 智能化系統(tǒng)集成系統(tǒng)

智能化系統(tǒng)集成管理平臺(tái)(IBMS)是一個(gè)管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構(gòu)在開放的建筑設(shè)置基礎(chǔ)上監(jiān)視控制，通過建筑信息模型及建筑運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的集成，在建筑管理應(yīng)用平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)空間管理、設(shè)備管理、環(huán)境管理及能源管理等各功能的應(yīng)用。 可以將各子系統(tǒng)的信息資源匯集到一個(gè)系統(tǒng)集成平臺(tái)上，通過對(duì)資源的收集、分析、傳遞和處理，從而對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行最優(yōu)化的控制和決策，達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、協(xié)調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)在對(duì)項(xiàng)目突發(fā)事件的快速響應(yīng)能力上，能夠充分發(fā)揮信息集成系統(tǒng)及各個(gè)智能子系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，協(xié)助物業(yè)管理人員或相關(guān)處突部門及時(shí)處理突發(fā)事件。

針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，建筑物內(nèi)所涉及的服務(wù)性信息系統(tǒng)較為復(fù)雜，且系統(tǒng)體量較大，相對(duì)樓宇設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等還涉及管理和使用的復(fù)雜性。 所以本項(xiàng)目所集成的對(duì)象主要包括:建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、無(wú)線巡更系統(tǒng)、無(wú)線對(duì)講、智能照明系統(tǒng)、入侵報(bào)警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、出入口閘機(jī)及訪客管理系統(tǒng)、室內(nèi)空氣品質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電梯/扶梯監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。 通過集成實(shí)現(xiàn)在同一平臺(tái)上對(duì)集成的所有子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。 并留有對(duì)通訊、信息管理集成的接口。 同時(shí)，本項(xiàng)目智能化系統(tǒng)集成系統(tǒng)基于BIM 模型開發(fā)，在3D 可視化的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)全樓故障點(diǎn)自動(dòng)報(bào)警功能及各類應(yīng)用功能，真正做到智能運(yùn)維的需求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過對(duì)某電商總部大樓機(jī)電系統(tǒng)的確定、智能建筑一體化系統(tǒng)的設(shè)置等，對(duì)機(jī)電顧問在現(xiàn)代智能建筑行業(yè)中發(fā)揮的作用、機(jī)電顧問的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、專業(yè)負(fù)責(zé)人需具備的能力等進(jìn)行闡述，對(duì)機(jī)電一體化理念、智能建筑的發(fā)展方向進(jìn)行簡(jiǎn)單描述?，F(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，機(jī)電一體化、智能建筑已勢(shì)在必行，期望業(yè)界同仁攜手共創(chuàng)。