新形勢下對智能樓宇建設(shè)的思考

翁俊峰 倪瑾瑾

1.深圳招商房地產(chǎn)有限公司 廣東 深圳 518067

2.中國建筑第二工程局有限公司華南分公司 廣東 深圳 518000

隨著社會的不斷發(fā)展，再加上人們物質(zhì)生活水平的不斷提高以及觀念上的變化，當(dāng)前對寫字樓使用需求已從簡單的安裝并運行獨立的照明設(shè)備、安防系統(tǒng)、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)為更加智能化的辦公樓使用需求，包括環(huán)境健康、經(jīng)濟以及能源可持續(xù)發(fā)展的目標。目前國內(nèi)智能樓宇研發(fā)和建設(shè)正在快速發(fā)展，融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用，使建筑物內(nèi)的電力、空調(diào)、照明、防災(zāi)、防盜、運輸設(shè)備等協(xié)調(diào)工作實現(xiàn)智能化管理。

1 智能樓宇的發(fā)展歷程

從全球智能樓宇的發(fā)展歷程來看，大致可以分為三個階段：

1）1980-2000年為自動化建筑階段，具體特性為關(guān)鍵性能指標已經(jīng)具備一定的可視化，能夠識別一般問題，但是不能識別能源浪費問題及數(shù)據(jù)分析能力，即傳統(tǒng)的5A系統(tǒng)（BA、SA、FA、CA、OA）。

2）2000-2020年發(fā)展為感知型智能建筑，具備了解房間及中央能源消耗，能夠進行分級控制、理解使用者舒適偏好、收集會議和天氣的信息，即結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用的智能化開發(fā)新階段IBMS、BIM、BIM+FM、BIM+GIS。

3）2020年至今，在社會形勢變化和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的推動下，人們對于樓宇的更高需求集中表現(xiàn)為對公共建筑的精細化管控要求更高效、環(huán)境更友好、運營更經(jīng)濟，目前智能樓宇的智慧系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)進入新階段，即運用各種物聯(lián)網(wǎng)（IOT）平臺分析建筑能耗，實現(xiàn)實際建筑物與數(shù)據(jù)化虛擬建筑物的實時對應(yīng)，并對簡單事件進行自動風(fēng)險識別和處理。

2 智能樓宇的價值增值點分析

當(dāng)前建筑包含了許多監(jiān)測設(shè)備、復(fù)雜的控制系統(tǒng)以及各種用于提高用戶的工作效率、安全性和舒適度的平臺，但由于還是系統(tǒng)集成，依然受品牌協(xié)議限制、非組態(tài)模塊化無法快速部署復(fù)制，維護升級難，部署后如需增加新應(yīng)用場景及功能難度大。相對封閉，無法加載第三方應(yīng)用，算力有限，無法真正實現(xiàn)物聯(lián)系統(tǒng)智慧聯(lián)控。

未來真正的智能樓宇能夠做到：同一個建筑中的所有設(shè)施和系統(tǒng)都能彼此影響并相互聯(lián)系，當(dāng)數(shù)據(jù)信息在互連設(shè)備和系統(tǒng)之間不受限制地流動時，照明，空調(diào)，安保和其他系統(tǒng)的運行效率要高很多。這必將導(dǎo)致為用戶帶來更多的增值收益，主要增值點可以概括為以下幾個方面：

1）降低運營成本

智能辦公建筑相當(dāng)于超級連接器，能夠?qū)⑴c建筑相關(guān)的所有現(xiàn)存機器，設(shè)備和軟硬件系統(tǒng)連接起來。如果利用得當(dāng)，這種超級連接可以降低建筑的運營成本。智能建筑提供的是更加智慧和便利的服務(wù)，包括企業(yè)增值服務(wù)、能源和運營服務(wù)、提高舒適度與生產(chǎn)力的服務(wù)、以及互聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，這些服務(wù)讓用戶以最優(yōu)的成本來保障生產(chǎn)力。

圖1 智能樓宇中的系統(tǒng)互聯(lián)

圖2 建筑全生命周期的運營成本

2）提高用戶工作效率

真正意義上的智能辦公建筑，能夠提供旨在改善并提高建筑實用性的工具，給用戶帶來實質(zhì)性的幫助。這些工具和技術(shù)可以讓用戶更好地完成他們的工作，例如，通過改善辦公空間的舒適度（即改善溫度、濕度、照明等環(huán)境因素）、提供人員進出的便利性來提高用戶的工作效率等。

此外，智能樓宇可以通過配置的各種設(shè)備收集用戶的相關(guān)數(shù)據(jù)，尤其是用戶在使用過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)，例如能源消耗情況、安全隱患問題等等。當(dāng)通過合適的方式加以分析時，這些“社會物理”數(shù)據(jù)就可以被用于設(shè)計有針對性的辦公空間，更好地服務(wù)于用戶的交互和協(xié)作。

3）增強環(huán)境的可持續(xù)性

多年以來，寫字樓管理系統(tǒng)通過消耗剛好足夠的能源來進行制熱、制冷和照明，滿足用戶最低限度的舒適感。這些系統(tǒng)可以利用自動化控制來實現(xiàn)溫度和亮度的調(diào)節(jié)，同時，自動化控制可以幫助寫字樓業(yè)主和運營商完成環(huán)境可持續(xù)性的目標。

另一方面，在智能辦公建筑中，樓宇的管理數(shù)據(jù)能夠以便于閱讀的可視化儀表圖形式供他們參考，那些負責(zé)管理樓宇可持續(xù)發(fā)展的決策者們可以更好地了解其建筑整體的可持續(xù)發(fā)展情況[1]。

3 智慧平臺系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)應(yīng)用探究

項目前期階段建立BIM模型，用于設(shè)計、指導(dǎo)施工，后期階段利用BIM模型可進行運營管理提升優(yōu)化，BIM空間資產(chǎn)管理平臺對建筑資產(chǎn)進行全方位管理，可對現(xiàn)有資產(chǎn)及新增資產(chǎn)進行信息編輯和錄入，解決建筑資產(chǎn)難量化的問題。

首先，智能化樓宇總體建設(shè)架構(gòu)可分別三部分：

1）頂層搭建一個物聯(lián)網(wǎng)（IOT）平臺，主要功能是數(shù)據(jù)分析和面向客戶端，基于BIM、IOT與3DGIS的智慧建筑運維管理整體解決方案，以三維模型（BIM）為載體，結(jié)合5G、IOT、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進技術(shù)，構(gòu)建一個集中管控的可視、可控、可管的三維建筑管理平臺，并且可以通過APP或電腦端輸出可視化的管控結(jié)果。

2）中間層是智慧化的AI中臺。將建筑運營每天產(chǎn)生的各類海量數(shù)據(jù)進行搜集提取和分析，通過共享算力，挖掘相關(guān)數(shù)據(jù)價值并進行持續(xù)訓(xùn)練，提升數(shù)據(jù)價值，反哺建筑自身運營。

3）底層基礎(chǔ)設(shè)施是各個弱電硬件設(shè)備，包括智能照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、電子巡更系統(tǒng)、停車管理系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、水景控制系統(tǒng)等。

其次，具體實施的技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)包括：

1）可視化監(jiān)管系統(tǒng)。通過三維可視化界面對總體態(tài)勢和各子系統(tǒng)進行管理，包括整體狀態(tài)、設(shè)備定位、信息查看、管線路由查詢、報警信息提醒預(yù)處理等。

2）資產(chǎn)設(shè)施運營系統(tǒng)。資產(chǎn)運營管理平臺有助于實現(xiàn)項目運營效率的提升，業(yè)務(wù)數(shù)字化與流程化升級提高便捷度，降低管理運作難度與運營成本。智能化系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的應(yīng)用可實現(xiàn)能耗優(yōu)化，降低整體運營成本。

3）能源管理系統(tǒng)。通過對海量數(shù)據(jù)沉淀分析，生成專業(yè)能耗報告，以及量化能耗目標、分析優(yōu)化能耗策略，可實時自動分析、自動告警，從而防止能耗異常，達到能耗最優(yōu)解，提高總體能效水平。

4）消安一體化監(jiān)管系統(tǒng)。將建筑消防系統(tǒng)全方位升級，保障消防安全，可通過線上三維場景進行消防演練，提升演練效率。同時，助力打造AI智慧安防監(jiān)控體系，充分保障人員、建筑整體和財產(chǎn)安全，實現(xiàn)消安可視化應(yīng)用價值最大化[2]。

5）以及大數(shù)據(jù)運營分析系統(tǒng)、智慧建筑運營服務(wù)等。

圖4 智能樓宇技術(shù)應(yīng)用架構(gòu)

4 智能樓宇實施案例分析

1）中國尊項目

項目需求：中國尊作為北京最高的建筑，其建設(shè)目標是打造三維可視化消防設(shè)備、消防策略、消防資源融合管理平臺，以實現(xiàn)超高層建筑面對火災(zāi)時合理高效應(yīng)對險情的效果。

圖5 北京中信大廈“中國尊”智慧消防BIM運維管理平臺

建設(shè)內(nèi)容：構(gòu)建中國尊樓體整體BIM模型，打通大廈建筑內(nèi)部消防設(shè)備、機電系統(tǒng)、重點機房等設(shè)施，融合搭建IOT平臺、BIM空間資產(chǎn)平臺、可視化監(jiān)管系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等，打造超高層建筑智慧消防BIM運維管理體系。

實現(xiàn)價值：平臺通過空間管理、設(shè)備管理、資源管理、監(jiān)控管理、聯(lián)動應(yīng)用等能力，實現(xiàn)面對災(zāi)情時對災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后的可視化應(yīng)急指揮，可降低災(zāi)情帶來的人員傷亡與經(jīng)濟損失情況。

2）騰訊濱海大廈

項目需求：騰訊以將總部濱海大廈打造成為智慧可視化、業(yè)務(wù)場景聯(lián)動、資產(chǎn)設(shè)備一體化管理、數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、體驗整體升級的科技大廈。

建設(shè)內(nèi)容：搭建完整的智慧建筑運維系統(tǒng)，包括IOT平臺、BIM空間資產(chǎn)平臺、可視化監(jiān)管系統(tǒng)、資產(chǎn)設(shè)施運維系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)運營分析系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等；融合騰訊微瓴平臺構(gòu)建了即資產(chǎn)數(shù)字化管理、空間設(shè)備三維可視化管理、全生命周期管理、業(yè)務(wù)流程一體化管理、能耗量化優(yōu)化管理等應(yīng)用場景于一體的智慧建筑運營管理體系。

實現(xiàn)價值：通過BIM運維管理平臺，以三維可視化的方式管理各建筑以及各樓層，讓工程維護管理標準化、信息化，安防監(jiān)控可視化、實時化，數(shù)據(jù)積累信息化、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析便捷化，從而提高管控能力，提高工作效率，提高整體運行維護管理水平[3]。

圖6 騰訊總部濱海大廈BIM運維管理平臺

5 結(jié)束語

智能辦公建筑可以將一棟寫字樓的各個部分連接成一個統(tǒng)一的、動態(tài)的、有活力的智能建筑平臺，真正智能的辦公建筑在國內(nèi)才剛剛嶄露頭角，相信不久的將來還會有更多智能辦公建筑涌現(xiàn)。本質(zhì)上，真正智能的辦公建筑是能夠自動集成物聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件，進而系統(tǒng)性地學(xué)習(xí)用戶行為的建筑物，讓人們更安全、更舒適、更經(jīng)濟的入駐辦公建筑。

我們正邁向真正智能的世界，在未來，辦公建筑也將會變得更加智慧化。并且，社會的發(fā)展將導(dǎo)致人們的生活理念和生活方式不斷發(fā)生變化，未來用戶的需求可能會變得更加復(fù)雜，用戶對辦公空間的智能程度的要求將越來越高，我們應(yīng)盡早做好準備。