袁全

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

1 智能化技術在建筑工程中的應用意義

1.1 提升建筑綜合管理水平

現(xiàn)代建筑工程現(xiàn)場環(huán)境復雜、工序流程繁瑣、建設規(guī)模龐大、項目組織結構臃腫等，傳統(tǒng)粗放型管理模式缺乏適應性，很難滿足實際管理需要，典型問題包括數(shù)據(jù)處理能力薄弱、部門溝通不暢、缺乏協(xié)作管理基礎。從數(shù)據(jù)處理角度來看，在工程建設期間產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，手工計算方式的數(shù)據(jù)處理速度較慢，常發(fā)生漏算、錯算、重復計算的問題，數(shù)據(jù)處理結果缺乏實際參考價值。

與此同時，通信網(wǎng)絡、人工智能、系統(tǒng)集成等智能化技術的應用，建立智能管理系統(tǒng)，由系統(tǒng)替代或輔助人工完成數(shù)據(jù)收集、運算分析、圖表生成等基礎性管理任務，在建筑施工管理與運維管理上獲得明顯優(yōu)化效果，突破傳統(tǒng)管理模式的局限性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效處理、信息實時共享目標。

例如，從現(xiàn)場質量管理角度來看，預先在工程現(xiàn)場布置若干種類與一定數(shù)量的信息傳感裝置，負責采集環(huán)境溫度、空氣濕度、構件安裝位置、設備運行參數(shù)等現(xiàn)場要素，向管理系統(tǒng)上傳現(xiàn)場監(jiān)測信號，用于反映施工成果質量與電氣設備性能，在檢測到工序篡改、設備性能不達標、構件移位等質量問題時，自動發(fā)送預警信號，將問題反饋至管理人員。

而從信息處理角度來看，憑借智能管理系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理能力，可以在無人工干預條件下持續(xù)收集建筑在全生命周期內產(chǎn)生的相關信息，基于信息屬性狀態(tài)與內在關聯(lián)程度進行分類整理、運算分析，從海量數(shù)據(jù)流中提取高價值信息，以圖表形式進行呈現(xiàn)，幫助管理人員掌握超出自身能力極限的龐大數(shù)據(jù)。

1.2 實現(xiàn)建筑功能集成總控目標

受到技術限制，早期建筑普遍采取分散控制方式，在建筑照明、通風、弱電、火災防控等系統(tǒng)中安裝獨立的控制器，系統(tǒng)將現(xiàn)場監(jiān)測信號與運行數(shù)據(jù)上傳至控制中心進行運算處理，再由控制中心向終端設施傳達控制指令，此類控制模式結構復雜、設備性能要求高、系統(tǒng)協(xié)調困難、結構松散，建筑自控系統(tǒng)的前期搭建成本較高。

系統(tǒng)集成等智能化技術以集中控制方式取代分散控制方式，僅需在建筑自控系統(tǒng)中設置一處總控制中心即可，將子系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)與現(xiàn)場監(jiān)測信號導入總控制中心進行統(tǒng)一加工處理，根據(jù)處理結果來輸出控制指令，再由總控中心進行統(tǒng)一下達，從而起到實現(xiàn)子系統(tǒng)聯(lián)動控制、減少系統(tǒng)建設成本、簡化系統(tǒng)結構、提升集成操作水平、保障信息完整性的作用。

例如，在智能建筑使用期間出現(xiàn)火災事故時，煙霧探測器與溫度傳感器在檢測到明火、有毒煙霧與室內環(huán)境溫度異常提升時，將問題反饋至建筑樓宇總控系統(tǒng)后臺，由總控系統(tǒng)向子系統(tǒng)下達聯(lián)動控制指令，如啟動應急照明燈具、打開機械排風裝置、廣播系統(tǒng)循環(huán)播報建筑火情、開啟建筑入口處閘機、關閉消防電梯外的全部電梯。

1.3 改善建筑節(jié)能降耗效果

在碳中和+低碳經(jīng)濟的時代背景下，為實現(xiàn)我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標，緩解能源短缺矛盾，對建筑節(jié)能降耗水平提出了更高的要求。

自動控制等智能化技術的應用，可以在建筑工程建設、使用期間取得更為理想的節(jié)能降耗效果，避免產(chǎn)生不必要的電能損耗。例如，在空調系統(tǒng)節(jié)能控制方面，早期建筑多采取風機口周邊設置單片機溫控器、由人工手動調整系統(tǒng)啟閉狀態(tài)與風速檔位的控制方式，此項方式有著體驗效果差、缺乏遠程控制功能、操作不便、在沒有及時手動操作開關時造成風機無效運行的局限性，實際節(jié)能效果有限。

針對此，需要組合應用通信網(wǎng)絡與自動控制技術，用戶可以通過手機端與計算機遠程了解空調系統(tǒng)運行狀況與下達溫度加減與風速調檔等控制操作（圖1），同時，系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測信號來判斷運行需求、自動下達控制指令，在無人工干預條件下保持系統(tǒng)的最佳運行狀態(tài)。

圖1 智能空調控制系統(tǒng)

2 智能化技術在建筑工程中的具體應用

2.1 在運維管理系統(tǒng)中的應用

在運維管理系統(tǒng)中，為解決缺乏數(shù)據(jù)支持、終端設備控制力度薄弱的問題，需要應用到BIM、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)與系統(tǒng)集成等智能化技術。其中，BIM技術負責持續(xù)收集建筑全生命周期內產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)，打破工程策劃立項、設計、施工、運維管理等階段的信息壁壘，為運維管理計劃的制定、實施提供信息支持。

例如，在設備故障診斷場景中，由BIM軟件提供設備規(guī)格型號、質量檢驗報告、調試記錄、安裝位置等信息，在BIM模型中標記建筑設備的分布位置與屬性狀態(tài)。大數(shù)據(jù)技術負責收集建筑使用期間產(chǎn)生結構化與非結構化數(shù)據(jù)，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、匯總整理、運算分析等操作，從龐大數(shù)據(jù)流中提取有價值信息，幫助運維人員全面掌握建筑總體情況與子系統(tǒng)實時運行狀況。

物聯(lián)網(wǎng)技術負責通過信息傳感器、紅外感應器、GPS系統(tǒng)來保持建筑設備與運維管理系統(tǒng)間的泛在連接狀態(tài)，持續(xù)采集環(huán)境溫度、空氣濕度、設備位置等現(xiàn)場監(jiān)測信號，智能化感知終端設備運行狀態(tài)與所處環(huán)境情況，對比實時監(jiān)測值與額定控制值的差值來下達相應控制指令，建立起穩(wěn)定的閉環(huán)控制系統(tǒng)，維持終端設備與建筑服務系統(tǒng)的最佳運行狀態(tài)（圖2）。而系統(tǒng)集成技術負責在建筑運維管理系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中處理、系統(tǒng)狀態(tài)判斷、聯(lián)動控制的使用功能，做到對全部類型數(shù)據(jù)信息的高度集成處理，這也是建設智能建筑樓宇自控系統(tǒng)的關鍵。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術在建筑中的應用

2.2 在弱電系統(tǒng)中的應用

在弱電系統(tǒng)中，應用信息技術、現(xiàn)代計算機技術、通信技術、自動控制技術與系統(tǒng)集成技術等智能化技術。其中，信息技術由信息獲取、傳輸、檢索、安全存儲、處理等手段組成，負責完成數(shù)據(jù)信息產(chǎn)生與處理過程的全部操作。

計算機技術起到掌握終端設施設備運行狀態(tài)、實現(xiàn)自動監(jiān)控與控制功能的作用，由控制中心根據(jù)已掌握信息來下達設備控制指令。通信技術起到建立弱電控制系統(tǒng)與終端設備穩(wěn)定通信通道的作用，避免現(xiàn)場監(jiān)測信號與控制指令在傳輸期間因遭受外部環(huán)境干擾而出現(xiàn)傳輸中斷、信息失真的問題。

自動控制技術采取開環(huán)與閉環(huán)兩種方式，開環(huán)控制是由系統(tǒng)制定預先導入的控制指令，在特定時間段向目標對象下達控制信號，而閉環(huán)控制則是在系統(tǒng)運行期間對比弱電設備的輸出量與給定量，根據(jù)二者偏差程度來形成相應的控制信號，使弱電設備始終維持在最佳運行狀態(tài)。而系統(tǒng)集成技術起到保持弱電設備與系統(tǒng)各項使用功能在物理、邏輯層面上連接狀態(tài)的作用，以此來實現(xiàn)信息綜合處理、統(tǒng)一監(jiān)管的目標。

圖3 樓宇弱電自控系統(tǒng)結構圖

2.3 在火災防控系統(tǒng)中的應用

在火災防控系統(tǒng)中，組合應用信息傳感、人工智能、集成聯(lián)控與通信網(wǎng)絡技術，信息傳感技術負責采集現(xiàn)場監(jiān)測信號與火情預警，人工智能技術負責模擬人類思維方式來制定應急處置預案，集成聯(lián)動技術負責對建筑服務系統(tǒng)與全部使用功能進行聯(lián)動控制，通信網(wǎng)絡技術負責建立火情信息的穩(wěn)定通信通道。

在建筑施工、使用期間出現(xiàn)火災事故時，由現(xiàn)場配置的煙霧探測器等裝置快速發(fā)現(xiàn)火情與發(fā)送火災預警信號，智能建筑樓宇自控系統(tǒng)在接收到預警信號后啟動應急控制方案，向建筑照明、機械通風、電梯、廣播通信、消防電源、管網(wǎng)氣體滅火等子系統(tǒng)下達聯(lián)動控制指令，包括啟動防火卷簾、防火門、噴淋水泵、消防電梯等設備，控制火勢蔓延速度，盡可量撲滅初期火勢，為建筑內部受災人群的疏散爭取到寶貴時間。

隨后，由人工智能技術采取專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘與知識分析、神經(jīng)網(wǎng)絡分析、建立模糊模型等方法手段，替代人工完成一些復雜度較高的數(shù)據(jù)分析任務，以安全逃生規(guī)劃為例，在數(shù)據(jù)模型中導入火勢蔓延范圍、設備運行狀態(tài)等已知信息，根據(jù)模型輸出結果來規(guī)劃最佳的安全逃生路線，通過調整應急照明燈具啟閉狀態(tài)、廣播播報等方式，引導建筑內部受災人群前往安全逃生路線，以此來減輕人員損傷。最后，依托通信網(wǎng)絡技術，搭建消防臨時指揮體系，在指揮體系中接入運維單位、消防部門、醫(yī)療機構、公安部門，避免因信息溝通不暢而影響到救援工作開展。

2.4 在智能家居系統(tǒng)中的應用

在智能家居系統(tǒng)中，應用到綜合布線、自動控制、網(wǎng)絡通信、物聯(lián)網(wǎng)與安全防范等技術手段，從而建設起具備高度智能化水平的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)將具備家電控制、防盜報警、暖通控制、電話遠程控制、定時控制等多元化的使用功能，為用戶提供更為優(yōu)質的信息交互服務，有助于打造環(huán)保節(jié)能、便捷舒適的建筑環(huán)境。

例如，運用綜合布線技術來建設家庭網(wǎng)絡體系，家庭網(wǎng)絡由智能家電設備產(chǎn)品互聯(lián)組成，并運用網(wǎng)絡通信技術與安裝家庭網(wǎng)關裝置來保持內部家庭網(wǎng)絡與外部網(wǎng)絡間的通信狀態(tài)，用戶通過訪問手機端APP來遠程掌握家電產(chǎn)品的實時運行狀態(tài)與環(huán)境情況，如室內自然采光條件、室內空氣質量、照明燈具啟閉狀態(tài)、供暖制冷系統(tǒng)運行狀態(tài)等，實時下達相應控制指令，系統(tǒng)借助外部擴展模塊或是信息家電產(chǎn)品中的嵌入式處理器來調整設備運行狀態(tài)。

3 智能建造發(fā)展展望

在城鎮(zhèn)化進程放緩、建筑業(yè)人口紅利弱化，以及節(jié)能降耗和“雙碳”目標的背景下，我國建筑行業(yè)亟須轉型升級。智能建造可提高建筑行業(yè)生產(chǎn)力水平，實現(xiàn)建造過程的高質高效、節(jié)能減排，是建筑行業(yè)高質量發(fā)展的方向。在相關政策的有力加持下，智能建造將迎來高速發(fā)展，也給我國建筑行業(yè)的高質量發(fā)展、智能化轉型帶來了新的機遇。

我國智能建造尚屬于起步和探索階段，與發(fā)達國家存在一定的差距，根據(jù)我國國情，建議采取完善智能建造政策和產(chǎn)業(yè)體系、夯實標準化和數(shù)字化基礎、加強信息平臺研發(fā)與共享、發(fā)展集成式智能建造裝備、協(xié)同建造工業(yè)化與智能化等措施促進智能建造的高質量健康發(fā)展，為建筑行業(yè)轉型升級譜寫新的篇章。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)代建筑中系統(tǒng)集成、網(wǎng)絡通信、自動控制等智能化技術的合理應用是保證建筑物功能發(fā)揮的關鍵，通過智能化技術的運用極大的促進了智慧建筑的發(fā)展，真正實現(xiàn)智慧建筑的建筑設備自動化、辦公自動化與通信自動化功能。因而，建筑企業(yè)應提高對智能化技術的重視，加大技術應用力度，實現(xiàn)在建筑運維管理、弱電監(jiān)控、火災防控、智能家居等具體環(huán)境中智能化技術的落地應用。