建筑工程中智能建筑技術的應用探討

□劉 覓

一、智能建筑技術在建筑工程中的具體應用

(一)BIM技術。BIM技術應用場景貫穿于智能建筑工程始終，可以全面提高工程設計水平、建設質量、施工管理及運維管理水平。其中，在工程設計階段，BIM技術應用于深化設計、圖紙方案審查、碰撞檢查、場地布置等場景中，幫助設計師發現方案中的設計問題，起到輔助設計作用，避免在后續施工期間出現質量問題。在工程施工階段，可以輔助管理人員加大對施工過程與現場環境的管控力度，提前消除質量安全隱患，發現并解決突發狀況，保證工程如期竣工交付、建設質量達標。同時，還具備施工模擬、4D/5D試驗、工程量統計等多元化使用功能。而在智能建筑運維管理階段，BIM技術被用于空間定位、設備維護、建筑環境管理、災害疏散等場景中。例如，在設備維護場景，BIM數據庫自工程決策立項階段起，將會持續收集整理工程建設與智能建筑使用期間產生的有價值信息數據，包括電氣設備型號種類、使用年限、生產日期、歷史運行數據、故障診斷與檢修報告等，將其作為設備維護保養與檢修方案的制定依據。而在設備運行期間出現故障問題或處于異常運行狀態時，BIM系統將自動發送報警信號，在報告中詳細標注設備故障初步判斷結果、故障設備位置、實時運行參數、設備故障發生前一段時間運行數據等信息，便于后續設備檢修工作的開展。

(二)LOT技術。LOT技術也被稱為物聯網技術，通過安裝信息傳感裝置、應用GPS系統和射頻識別技術，持續對聲、光、力學、位置等要素進行實時采集分析，依托互聯網，在建筑智能控制系統和被控對象之間建立起互聯互通網絡，用于改善建筑環境和提供決策信息支持，而這也是實現智能照明控制、自動化給排水控制、現場設備遠程控制、暖通空調系統運行負荷調節等建筑智能使用功能的前提條件。

例如，在智能家居場景中，提前在所安裝的空調、插座、照明燈具、冰箱、熱水器等家居設備中設置應答器，通過Wi-Fi將家居設備的應答器接入建筑智能控制系統中，系統跟蹤監測家居設備實時運行狀態。隨后，用戶登錄手機端APP訪問建筑智能控制系統，在自身權限范圍內，遠程向家居設備下達控制指令，以此來控制設備運行能耗、保證用電安全、滿足自身使用需求，包括提前啟動熱水器與調節水溫、遠程啟閉照明燈具、實施遙控插座定時通斷電流。同時，還可以通過互聯網向業主反饋家居設備程序軟件的數據分析報告，如在使用智能體重秤時提出健康建議、未按時刷牙時接收提醒信息。

(三)大數據與云計算技術。首先，與普通建筑相比，智能建筑雖然可以向業主提供多元化的建筑服務，且建筑運維管理水平得到明顯提升。但是，在建筑使用期間，配套子系統和智能總控系統將會持續生成和接收海量數據，對系統數據處理能力有著極高要求。因此，為彌補智能建筑的短板，需要應用到大數據技術，由系統對所收集信息數據進行預加工處理，執行篩選、關聯分析、歸類整理等操作，篩除無實際價值和重復收集的數據，將數據導入對應類別的文件中，自動生成圖形報表，將繁雜的數據加以簡化處理，幫助管理人員直觀、準確了解遠超自身能力極限的數據信息。同時，還需要應用到云計算技術，將所收集數據上傳至云平臺進行線上存儲，以及向云平臺提交較為復雜的數據計算和處理任務。如此，在保證數據處理質量與效率的前提下，放寬建筑智能總控系統的硬件設備性能要求，節省成本。

(四)智能節能技術。在傳統建筑使用期間，普遍存在建筑系統運行能耗過大的現象，造成不必要的能源損耗，使得建筑總體使用成本較為高昂。例如，在不具備實際使用需求的情況下長時間開啟照明設施、暖通空調系統運行負荷調整不及時、供配電系統運行功率過高而產生額外電力損失等。針對這一問題，盡管建筑企業在工程設計、施工階段中采取使用新型綠色節能材料、調整建筑平面布局規劃、安裝節能型照明燈具與節水器具等方法手段，但實際所取得的建筑節能效果有限，節能屬性有待進一步提高。

因此，在現代建筑工程中，建筑企業需要應用到智能照明、自動化給排水、智能控制變電等智能建筑技術，全方位提高資源、能源利用率。一是對智能照明技術的應用，在照明系統中設置嵌入式計算機信息處理模塊，組合應用自動檢測技術，通過建筑結構上安裝的傳感器，持續收集分析周邊環境光源亮度等現場監測信號，根據分析結果制定控制方案，智能控制系統依托物聯網向照明系統實時發送控制指令，根據日照條件來調整照明燈具亮度，根據室內照明需求的變化來調整照明燈具啟閉數量，起到節能效果。二是對自動化給排水技術的應用，系統將在建筑使用期間持續檢測給排水設備運行狀態與實時水位、水流量與水壓值，對比實時測量結果和預先設定的額定值，根據對比結果調整系統運行模式和設備運行參數，必要時執行啟停控制指令、切換備用泵和發送報警信號，避免水資源浪費。三是對智能控制變電技術的應用，通過實時監測高低壓配電柜功率因數、變壓器溫度等參數，基于程序運行準則自動執行提前設定的控制方案，并在參數額定值與實時參數產生較大偏差時啟動糾偏機制，根據變配電系統實時運行狀態來調整控制方案內容，例如，啟動無功器件補償裝置來控制功率因素，進而減小系統電能損耗。

二、智能建筑技術在建筑工程中的應用策略

(一)推動建筑智能技術的集成化發展。當前在部分智能型建筑工程中，雖然建筑企業正確認識到智能建筑技術的應用價值，綜合采取多項技術手段，但卻同時建立起智能照明、自動化給排水控制等多個建筑智能控制系統，系統間缺乏協調運行機制，由此引發系統功能重復、信息資源未得到共享、系統結構過于復雜、前期建設成本高昂、建筑設計難度提高等一系列問題，最終影響到工程綜合效益與建筑使用功能的正常發揮。針對這一問題，必須推動建筑智能技術的集成化發展，建立建筑智能總控制系統，在系統中接入智能照明、消防預警、辦公自動化、自動檢測等子系統，由總控制系統對子系統上傳的全部數據信息執行篩選、分析運算、歸類整理等操作，判斷各項子系統的實時運行狀態與使用需求，制定與動態調整控制方案，再通過局域網或互聯網向建筑子系統和終端設備下達控制指令。簡單來講，則是依托建筑智能技術來建立上層總控制網與下層現場控制網，上層總控制網由建筑智能總控系統組成，下層現場控制網由建筑配套子系統組成，上下層控制網保持雙向連接狀態，且下層現場控制網中的各項子系統保持相互平等關系。如此，可以同時起到提高信息資源利用率、改善管理效果、降低工程造價成本、強化突發狀況應急處理能力等多重作用。例如，在降低工程造價成本方面，智能照明等配套子系統主要負責接收和執行總控系統下達的控制指令，僅需在子系統中設計少量回路、安裝單個小型控制器與若干控制閥裝置即可，在智能建筑總控系統中設置功能完備的大型控制器用于執行數據分析、決策制定等相對較為復雜的操作任務，以此來節省系統開發設計成本和硬件設備采購成本。

(二)持續拓展智能建筑技術的應用場景。目前來看，雖然多數建筑企業都認識到智能建筑技術的應用價值，將打造智能建筑作為企業規劃發展方案的重要內容，并就此采取加大技術引進力度、人員信息化培訓等一系列措施。但是，由于技術應用經驗匱乏，智能建筑技術的實際應用場景有限，技術優勢沒有得到充分發揮。因此，建筑企業需要積極借鑒國內外同類項目的成熟經驗，掌握智能建筑技術特征與概念，結合工程建設要求與建筑使用需求，從而拓展智能建筑技術的應用場景。例如，在停車規劃場景中應用大數據技術，由智能控制系統實時統計小區內空閑停車位分布情況，在已掌握信息基礎上預測未來一段時間的停車位使用狀態和空間停車位數量，通過互聯網向業主車輛駕駛系統發送信息，自動匹配停車位，實時規劃車輛駛入停車位的最佳路線，以及提供停車位預約、車輛自動放行等使用功能。同時，在車輛駛出停車場時，系統從所拍攝視頻圖像資料中提取車輛牌照等信息，上傳至數據庫進行對比，在判斷車輛為業主登記車輛或是已提交停車申請后，按照停車時長直接在預設電子賬戶上扣除停車費，開啟路欄放行車輛。

在建筑防火場景中，則應用自動檢測技術，在建筑結構內部空間安裝煙霧探測器、火災報警器、溫度感應器等信息傳感裝置，裝置持續采集、上傳現場監測信號，在檢測到煙霧濃度超標、環境溫度異常上升、出現明火等異常狀況時，自動發送報警信號。隨后，由建筑智能總控系統聯動控制廣播通信、應急照明、門禁、電梯等配套子系統，分別下達對應控制指令，從而撲滅初期火勢、安全疏散建筑內部受災人群，包括向噴淋滅火系統下達啟動走道噴頭的指令、向電梯系統下達關閉消防電梯以外全部電梯的指令、向應急照明系統下達啟動應急照明燈具和顯示安全逃生線路的指令、向門禁系統下達開啟全部閘機的指令。

(三)加大人員培訓力度。在現代建筑工程中，隨著對智能建筑技術的廣泛應用，建筑工程的設計施工方式、運維管理模式發生了明顯變化，而部分工程參建人員與運維管理人員的知識結構較為老化，信息化素養有待提升，進而影響到建筑工程的建設情況和運維效果。例如，從智能建筑運維角度來看，對智能集成控制系統的建立，將由系統替代人工完成信息收集、分類整理、參數實時監測等任務，管理方式由手工操作改為數字化控制，管理流程步驟與工作內容隨之改變，但部分運維管理人員的信息化素養不過關，尚未正確掌握智能集成控制系統和配套軟件產品的正確操作方法。因此，建筑企業和運營單位必須加大人員培訓力度，以全新設計、施工和管理模式下的相關理論知識、軟件產品與系統程序操作方法、常見問題處理方式、智能建筑概念等作為培訓內容，定期組織實操模擬演練活動，重點提高工作人員的信息化素養，及早建立起現代化的管理團隊。

三、結語

綜上所述，為實現建筑工程增值目的，全面提高工程綜合效益，推動智能建筑的穩定發展、持續改進。因此，建筑企業需要在建筑工程中積極應用物聯網、大數據、BIM等智能建筑技術，落實上述技術應用措施，正視并解決技術應用期間面臨的重難點問題，建立起完善的智能建筑技術應用體系。