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建筑科学与文化 作者: 金磊 1.建筑的生命与智能 1.1 从智能产品说起 随着现代科技的进步及互联网络的普及，智能化产品已开始进入社会和家庭。目前， 世界上一些大公司正竞相开发功能各异的智能化产品。因此，智能化产品在21世纪将成 为现代社会和家庭的新宠及追求。 美国摩托罗拉公司计划研制一系列智能化产品：其中带有电子标签的衣服可“告诉” 智能洗衣机如何洗涤；智能冰箱能够“解读”食品上的标签，提醒主人及时添置食品； 智能洗碗机则可与其他智能家电相互“协商”并“和睦相处”，以决定噪音大小或使用 多少能源。该公司预计上述产品将在21世纪初问世。 日本松下电器公司研制的一种电子热水瓶已在50户家庭中进行试验。这种热水瓶附 有液晶显示屏，类似“高龄者居家安全确认系统”的终端机，人们可通过电话每天两次 检查老人是否使用热水瓶的情况，还可通过语音查询了解其他资讯情况。此外，松下公 司还将研制具有家庭伺服器功能的智能冰箱，这种冰箱可集中管理电视、音响、热水器、 空调等家用电器。针对独居老人寂寞的生活，松下公司将推出可与老人简单对话的智能 玩具——宠物猫。这种”猫”除可为老人解除孤独、寂寞，还可与互联网连接，记录老 人与“猫”对话的次数，起到监护老人安全的目的。 英国IcL电脑公司和伊莱克斯公司不久前研制出智能冰箱。这种冰箱不仅可提醒主 人存储的食品是否快吃完，而且还能上网发送电子邮件。美国鲁特格尔斯大学研制的智 能微波炉也已进入实用测试阶段。这种微波炉能够根据食品上的条形码标签信息烹好食 品，不仅操作简便，而且可根据条形码信息“决定”加热食品时间及烹饪的温度。 除智能家电外，智能材料的研制步伐也在加快。英国雷丁大学已研制成智能型温室 覆盖材料，这种材料可通过控制温室光照起到杀灭细菌、减少病虫害、提高作物生长质 量的作用。德国研制的智能纤维增强材料，重量轻、强度高，可根据外界环境变化控制 材料改变形状。该材料应用广泛，可用于航空、建筑等领域。 智能汽车的研制几年前便已起步并取得了可喜的成果。最近，美国和日本的科研人 员正共同研制一种智能汽车。该车依据车上的电脑及装于方向盘、油门、制动器上的探 测器，能够预测司机做出诸如转弯、加速、超车的意图、动作，自动启动车内警报或制 动系统，提醒甚至制止司机的危险动作。在模拟测试中，该车可在司机做出危险动作前 12秒，预测到司机的危险动作，其预测的准确率据称高达95％。 智能化住宅的研制也取得长足的发展。美国国际商用机器公司和贝尔大西洋电话公 司与建筑商合作，为人们提供集“电脑、通信、建筑”三合一的智能化住宅。这种住宅 墙壁内装“家庭管理系统”网络设备，住户可通过预设的指令，遥控家中的任何电器。 目前，能够辨认出主人并自动开启的自动门、自动启动一些家用电器的视听设备等已进 入家庭。 随着现代科技的进步，智能产品将越来越面对公众生活，具有智能型的建筑将应运 而生，如用计算机管理建筑已成为时尚且效果尤佳。如美国得克萨斯州开发的500栋新 型建筑物能够自己控制能源的消耗，与普通建筑物相比，可以节约能源20％左右。它们 利用微型计算机管理包括照明、加热、取暖、制冷和空调设备等在内的全部耗能系统， 节能效果十分显著，而且可以减少管理人员。美国能源管理部门十分看好这项新技术， 计划在全国推广。 西班牙隆卡建筑事务所最近推出一种旋转式公寓住宅，很引人注目。这幢住宅约24 小时旋转1周，或者按季节调整其旋转方位和周期，以保证每个房间都可以得到充足的 阳光和流通的空气。它的旋转机构设计独特，全部由计算机操纵和控制。 美国建筑专家巧妙构思，研制出一种由计算机控制的旋转房屋。它里面安装了一种 如同雷达的红外线跟踪器，屋内的马达天一亮就会启动；接着整座房子便像向日葵似地 迎着太阳缓缓转动，一直与太阳保持着最佳的角度，从而确保屋内能够射人最多的阳光； 在太阳下山后，房屋又慢慢地回复到原位。这种新式房屋一方面充分利用太阳能驱动房 屋运动，确保了室内的日常供热和用电；另一方面能够储存宝贵的光能，以便阴雨天和 晚间使用。 日本科技人员在东京的麻布地区修建了一座现代化的房屋，以解决大自然如何协调 的问题。它设计新颖，有一个半露天式庭院，在室内的感应装置能够随时测量出天气的 温度、湿度和风力等，然后将各种数据及时输送给地下的计算机系统。后者以此为根据， 控制着门窗的开闭和空调器的开关，使房间保持住户感到最舒适的状态。最有趣的是， 在计算机的指挥下，房屋内的各种仪器配合默契、工作协调。例如，遇上刮风下雨的坏 天气，门窗会立即自动关闭起来，而调整室内温度的空调器随之开始运转。倘若住户正 在看电视，这时电话铃响了，电子控制系统便马上自动地把电视音量缩小。 三泽房产公司是日本的大建筑公司之一，它的研究人员开发的新式住宅系统可以节 能1／4，被广泛应用。这种节能住宅由于选用的是隔热窗框和热反射玻璃，因此隔热能 力和密封性分别提高了7倍和50倍。新住宅每套面积130平方米，造价为200万日元左右。 因为使用了计算机控制的节能系统，所以大大地减少了使用冷暖设备的费用，每年可省 下能源费用25万日元。日本竹中建筑公司在东京市中心建了一栋6层大楼，它在强烈的 模拟地震试验中安然无恙。这栋新建筑物之所以能抗震，一方面在于有一个液压支架系 统，能减弱和抑制40％的震动；另一方面是楼的顶层安装了一个大滑块，在大楼受到飓 风或地震的影响将倾斜时，这块9吨重的滑块会根据计算机的指令朝相反的方向移动。 “建筑是凝固的音乐”，但使建筑具有生命已不再是人类的梦想。什么是生命建筑？ 它是有生命的，以生物的方式感知建筑内部的状态和外部环境，并及时做出判断和反应， 一旦灾害发生，它能进行自我保护。生命建筑概念是1994年底来自15个国家的科学家在 美国讨论时提出的。而在此之前，已有科学家在研究试验，结果是令人振奋的。如美国 的彼得·弗尔教授把光纤直接埋在建筑材料中作为建筑物的“神经”。光纤是光纤传感 器的一部分，通过感知光信号的相对变化特征，从而反映出建筑物变形和振动的情况。 美国南加州大学的罗杰斯研究小组，则在建筑物的合成梁中埋植记忆合金（SMA）纤维， 由电热控制的SMA纤维能像人们的肌肉纤维一样产生形状和张力变化，从而根据建筑物 受到的振动改变梁的刚性和自动振动频率，减少振幅，使框架结构的寿命大大延长。此 外，生命建筑还应具有‘大脑”，能自动调节和控制建筑物内的无数光纤维传感器，驱 动执行器有条不紊地工作而不致于乱成一团。于是，科学家们为它们设置了一种计算程 序，这个程序模仿一个真实的神经细胞，称为人工神经细胞，它能在突发的建筑事故中， 具有判断能力，或是由神经网络处理，或是送往远端的中央处理器处理。同时，生命建 筑还设置了自动适应系统，以便在必要时自动接换各自的传感器等。同样，由于地震和 风暴会造成建筑物大幅度振动，从而使其崩塌而被摧毁，因此生命建筑应在灾害发生时 能自我保护。于是，日本发展了智能化的主动质量阻尼技术，当地震发生时，生命建筑 中的驱动器和控制系统会迅速改变建筑内的阻尼物（如流体箱）的质量，从而改变阻尼 物的振动频率，以此来抵消建筑物的振动。美国则研究地震发生时如何让生命建筑之间 能自动伸出自己的驱动阻尼器，并连在一起，就像人在摇晃的船甲板上手拉手一样不易 跌倒。至于生命建筑的自我康复，美国科学家已找到了好办法，它的执行元件是充有异 丁烯酸中酯黏结剂和硝酸钙抗蚀剂的水管。当生命建筑有裂缝时水管断裂，管内物质流 出，形成自愈的混凝土结构。 1.2 智能建筑的产生及演变 智能建筑是发展知识经济的需要。 回顾历史，不难看出：历史车轮在永不间歇地向前发展，顺潮流者昌，逆潮流者亡。 200年前，中国作为超级大国在经济与文化发展水平上是欧美无法比拟的。但是，中国 的封建统治者没有认识到历史发展规律必然要从农业社会发展到工业社会，仍坚持小生 产体制，最后被沦为半殖民地，经济地位十分低下。改革开放后的中国发生了巨大变化， 取得了很大进步，目前又处在一个由工业大生产向知识经济转变的重要历史变革时期， 这就是知识经济的到来。改革开放后的中国深刻认识到这一点，并紧紧抓住这个历史发 展的难得机遇，正在大踏步追赶发达国家。每个时期的建筑都与其所处时代的经济发展 水平相适应。在奴隶社会，生产力低下，建筑仅是一个挡风避雨的窝；封建社会以农业 经济为基础，中国秦砖汉瓦式建筑在当时是一种典型；当今社会以大生产为基础，混凝 土、钢结构的高大厂房与公共建筑拔地而起。随着人类文明、技术与经济的进一步发展， 知识经济时代随之到来，与之相适应的建筑物也必须跟上时代发展的步伐，智能建筑是 历史的必然。 早在20世纪80年代中期，美国企业界已有人认识到知识的价值和知识资本的意义， 因此十分重视软科学的研究与软件产品的生产。正是信息与高新技术的应用才会使企业 迅速从小到大，已创造出像美国微软公司那样迅猛发展及其总裁比尔·盖茨成为全球首 富的奇迹。与此同时，也记录了美国电子管大王因忽视半导体的重要作用而彻底破产的 惨痛教训。任何时代的建筑都与其所处的经济发展水平和历史环境相适应。伴随着知识 经济的到来，传统的建筑已不能满足前所未有的知识信息社会发展的需要。例如，北京 饭店贵宾楼等建筑在建筑艺术与建筑史上的名声是大的，但因受过去历史的局限，使其 信息环境落后于当前信息时代的需要，也无法满足发展知识经济的需求，故接待富有的 旅游者是可以的，但无法满足政府元首或跨国大企业首脑对建筑环境的全面需求。据悉， 北京饭店已制定了改造计划。相比之下，新建的大型公共建筑均系跨世纪工程，一般属 智能建筑范畴，都具有不同程度的智能功能。例如，北京各大银行的办公楼、各省市的 信息枢纽中心、上海的证券大厦等建筑，均采用大跨度框架结构，建筑平面划分灵活； 综合布线提供了高速、灵活的信息传输通道；楼宇自动化系统创造了安全、舒适、温馨 和有助于提高人们创造力的环境；通信与办公自动化系统能使人们能迅速获取、加工与 输出各种信息。总之，改革开放促使中国的经济突飞猛进，中国现代化的大型公共建筑 以堪称世界之冠的规模和令世人瞩目的速度发展，其主流是智能建筑。新建的智能型建 筑与已有的传统建筑相比，更能适应发展知识经济的需要，虽然距尽善尽美还存在不小 的距离，但大方向正确，代表了建筑业发展的潮流。 智能建筑的概念，在本世纪末诞生于美国。80年代中期，智能建筑在美、日、欧及 世界各地蓬勃发展，我国的智能建筑虽然晚至90年代初才起步，但迅猛发展势头空前， 令世人瞩目。近年来，“智能建筑”一词虽不陌生，但无论在国际上或在国内，至今尚 无统一定义。其重要原因之一是智能建筑是信息时代的产物，当今科学技术正处于高速 发展阶段，人类知识约5年就翻新20％以上，其中相当多的成果将应用于智能建筑，使 其具体内容与形式相应提高并不断发展。时至今日，国外新建的大型建筑多数已属该范 畴，智能住宅也已开始实施。作为近年世界大型建筑主要兴建区的中国，为了跟上信息 时代发展的潮流，需要全面理解智能建筑的深刻内涵，有必要先统一对“智能建筑”的 定义。 美国智能建筑协会（AIBI）定义智能建筑是：将结构、系统、服务、运营及其相互 联系全面优化综合，所获得的高效率、高功能与高舒适性的大楼。该定义的特点是较概 括与抽象，也较全面。欧洲智能建筑集团（EIBG）把智能化大楼定义为：“使其用户发 挥最高效率，同时又以最低的保养成本最有效地管理本身资源的建筑”。与普通办公楼 相比，智能大楼在建筑和室内环境方面有其独到的特点；智能大楼要求根据“以人为本、 主随客便、众口能调”的设计原则，创造方便、舒适、健康的工作环境。智能大楼与信 息技术的发展是息息相关、相辅相成的。一方面智能大楼是信息技术的集中应用和体现； 另一方面智能大楼又是全球信息高速公路网的重要节点。我国智能大楼的建设还处于初 级阶段，无论在设计、施工、系统集成、系统调试和物业管理等方面都存在不少问题， 但是，智能大楼无疑是我国建筑业的一个重要的增长点，智能大楼既是对建筑业的挑战， 更是建筑业的一个发展机遇。应强调智能大厦具有多学科、多技术系统综合集成的特点， 故推荐如下定义：“智能建筑系指利用集成方法，将智能型计算机技术、通信技术、信 息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的 信息服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理，适应信息社会与知识经济发展需 要并且具有安全、高效、舒适、便利、经济和灵活特点的建筑物。”从该定义可看出， 智能建筑具有如下特点：①具有完善的数据、语言、图像及多媒体通信设施与快捷的信 息综合服务；②具备安全、舒适、温馨并能提高人们工作效率和激发人们创造力的高品 质环境；③使用灵活、便于发展、运行经济、投资合理，无论对使用者或投资者均有利 可图；④为达到上述要求，必须重视采用高新技术，并通过集成方法，充分发挥多学科 技术、各种设备与系统的潜力，实现信息与资源的共享。 总而言之，智能建筑既是一个概念，又是一类实际存在的建筑物。只有以发展的眼 光，动态地而不是静止不变地分析和认识它，才能正确指导我们的工作。当前，有多种 倾向需引起重视： （1）认为智能是建筑的高度自动化，故把智能建筑看成是弱电工程师的事。实际 上，建筑结构是主体，没有大跨度结构、开放的建筑设计与节能的空调系统，弱电系统 将难有用武之地。开放办公、流动办公概念的应用是提高其经济技术指标的关键，没有 智能建筑环境就没有智能建筑，也不可能有优良的弱电系统。我们强调智能建筑环境的 重要性与跨行业的特点，也是为突出其多学科性的特点。 （2）系统集成首先体现在设计、施工、运行、维护、管理、经营与服务的全面综 合。对于任何建筑而言，优秀的设计是前提，但只有优秀的规划设计不一定能成为智能 建筑的楷模，尤其要重视运营与服务。投资者与使用者是上帝，只有使“上帝”满意并 获利，真正产生经济效益与社会效益才是我们最终追求的智能建筑。 （3）弱电系统的集成是重要的，是未来发展的方向，但近期受我国经济条件与知 识经济发展水平的限制，不宜要求过高。据调查，如今上海高层建筑的智能化系统也开 始出现“空置”症状一一投资上百万元布置了大楼智能系统，却由于种种原因，“智能 大楼”依然没有智能。据不完全统计，上海有近800幢高层建筑使用了计算机网络系统， 有上百幢大厦自称是“智能大楼”，但是据专家分析，实际有80%以上的所谓“智能大 楼”的智能系统已出现问题，处于“空置”瘫痪状态。上海市一幢大厦使用智能设备不 久，因一个小配件损坏向国外供应商购买，花去几千美元，由于大楼使用的是国外公司 垄断经营的产品，小修小补动辄就是上千美元，最后业主吃不消，索性就放弃了全部的 智能系统。在有些业主看来，没有智能系统，大楼依然可以运转，只是使用不便、效率 降低的小毛病。对智能系统的外行管理以及系统本身的不成熟，使得越来越多的大楼将 智能设备束之高阁。孰知这无形中造成的浪费将是巨大的，按智能化的弱电系统投资占 大楼总投资10％左右计算，一幢上千万元投资的大楼，就要白白流失上百万元的智能投 资费用。一些大楼在设计时，不根据实际需求选择智能系统，面面俱到地接纳各类智能 产品，不采取国外智能大楼那样有所侧重的投资策略，也造成了部分“智能”的“空置” 和浪费。 如果说，智能建筑作为一个新的经济增长点吸引着众多厂商、系统集成商的介入， 是一件值得庆幸的事。那么，鱼龙混杂、良莠不齐的设计、工程和售后服务，十分令人 堪忧。与一般不同的是，建筑产品不可逆特性十分明显，即建筑安装完成后，很难通过 “修改”的方式弥补缺陷，完善其功能，建设智能建筑尤其如此。智能建筑行业标准、 规范的推出，是建设部加强管理、规范行为、保障质量的重要举措。在这些标准中，突 出了一个“大厂商准人”的原则，即只有具备一定资格、一定资质、一定资金的大型设 计、工程单位，才能承接智能建筑的设计和工程。这一思路，与建筑行业资质管理的总 思路是一致的。有了大厂商准人原则，井不代表所有大型设计、施工单位都有能力承接 智能建筑工程。对相关专业的理解，技术人才的贮备，设计工程经验的积累，制约着对 新行业的开拓。多元化经营是一个热门话题，是利？是弊？业界莫衷一是，面对智能建 筑的诱惑，是固守阵地，还是大力扩张？介入一个新行业，不但要有勇气，更要靠实力。 为了支持“大厂商准人”，同时又协助大家减少投入新行业的风险，国家提出了一 个“智能建筑设计工程联合体”的构想：由建设部。信息产业部等机关的权威咨询机构 出面，联络具有规定资质的大型设计单位、大厂商、大系统集成商及大工程商，综合成 联合体，实行“信息交换，优势组合、联合作战”的方式介入智能建筑的设计和工程。 对于“信息交换”，在现实的条件下，由于利益驱动的影响，还无法实行所有企业设计 工程的信息共享，但是，通过信息交换的方式，可使不同专业的单位突出专长，并以共 同体的方式出现。实现“优势组合”，在这里，权威咨询机构的协调工作将是十分重要 的，由于这一机构的协调，众多项目能够在主要环节上得到最优的服务，而参与其中的 设计、工程单位在不作更多投入的情况下联合作战扩大了市场。在过去的众多项目中， 也有联合作战的例子，但存在利益杠杆的平衡问题，故大兵团作战的现象十分罕见。我 们应该从阿波罗登月项目的实施得到一些启示：应该权威的协调机构指挥着数以万计的 科研机构、制造厂商及集成商，在系统工程思维方式的指导下，完成了这一创举。智能 建筑或许不如登月计划那么庞大，但它也是一种系统工程，如果我们能够借助登月计划 实施的精要，我们的工作或许会做得更好。可以假设一个项目的实施来说明这一过程： 某天，一个大型工程项目的发展商或业主找到建设部、信息产业部的这一权威咨询机构， 要求对其项目进行咨询。咨询机构向发展商展示了工程咨询、设计、施工、供货、运行 维护的全套程序。发展商或业主根据需求，选定了需要的服务项目，咨询机构从设计、 工程联合体中选择了最优组合，并提出了备用组合，得到发展商和业主认可后，一个针 对该项目的、由国内大设计机构、厂商、系统集成商、工程商的组合开始运作，并根据 业务阶段或业主反馈的意见由权威咨询机构进行整体协调。这是一个系统工程的综合资 源的集成。在工程过程中，各单位按规定完成自己的特定任务，而不必搭草台班子，进 军自己陌生的领域。以下再归纳智能大厦运行不正常的原因： （1）概念原因：由于人们对智能建筑的定义认识不正确，把不应该是，实际上也 不是智能建筑的建筑也称为智能建筑去进行宣传，现场参观以后，当然就会对智能建筑 产生误解。这不仅有损于对智能建筑概念的理解，当然对智能建筑实际运行情况及其发 挥经济效益与社会效益的调查也形成误导。 （2）设计图不完善原因：电气施工图设计不完善也是智能建筑不能正常投入运行 的一个重要原因。智能建筑中所涉及到的办公自动化系统（OAS）、通信自动化系统 （CAS）与楼宇自动化系统（BAS）都是当前世界上的先进技术，设计单位很难一下掌握， 熟悉起来要有一个过程。设计单位对选用的系统不熟悉，施工图设计就相当困难，对每 个系统应包括哪些内容，大家都有分歧，因此3A之后，又出现了SA，把本来已经包括在 楼宇自动化系统（BAS）中的消防自动化系统（FAS）与保安自动化系统（SAS）单独分 出来。在国外楼宇自动化系统（BAS），当然应包括消防自动化系统（FAS）与保安自动 化系统（SAS）。国内由于消防部门的要求，消防自动化系统（FAS）要单独设计，否则 有关部门无法审批通过。办公自动化系统（OAS）与通信自动化系统（CAS）也要求由设 计单位来完成设计。这两个系统施工图设计与产品的关系比较密切，各个厂家的产品在 网络结构、产品功能及价格上差别也比较大，施工图设计如果选定了某一厂家产品，随 着建设周期的拖延，资金的变化等原因，很难按设计图纸进行订货，订货一旦有变化， 设计就要变化，所以办公自动化系统（OAS）与通信自动化系统（CAS）施工图设计只能 作到综合布线，并提出一个概算。由于设计上认识的不统一，加上一个工程设备订货往 往变化多次，这也是造成智能建筑不能正常运行，影响其经济效益与社会效益正常发挥 的一个重要原因。 （3）供货商的原因：供货商及其产品质量也是影响智能建筑运行的一个重要因素。 智能建筑运行不正常，不能发挥其经济效益，造成投资浪费，大都是指楼宇自动化系统 （BAS），因为楼宇自动化系统（BAS）运行不正常往往是无法保证自动控制正常投入运 行，或者无法实现工况自动转换，以有效利用室外新风来节约能源，显示部分一般都能 保证正常运行。由于不直接影响到工作，就引不起业主的高度重视。国内智能建筑中所 选用的楼宇自动化系统（BAS）基本都是国外产品，而且以兰吉尔、济森与霍尼韦尔三 大公司的产品为主，执行机构、阀门、变送器、现场控制站（子站）、网络服务器及所 有软件成套供货，其产品质量是完全可以保证的，但国外供货商在现场调试。人员培训、 后期服务等方面不能保证，特别在与甲方及施工单位配合上更难做好。设备到货或有些 安装调试结束后，再进行联系就相当困难，而后期服务费用甲方难以承受，这样就严重 影响了楼宇自动化系统（BAS）的大运行。现场调试及后期服务问题最近几年也5！起了 国外公司的重视，他们有的在国内寻找代理商或合作伙伴，有的办事处也开始配备这方 面的人员，开始承接工程并负责调试与后期服务。所以最近几年智能建筑的楼宇自动化 系统（BAS）正常投运率提高了很多。 （4）技术力量原因：施工单位的技术力量以及对国外产品的熟悉程度，也直接影 响到楼宇自动化系统（BAS）的正常运行。接线错误，特别是因电源线与信号线接错， 或地线接错引起设备损坏的现象时有发生。施工质量保证不了，接线混乱给现场调试及 系统投运造成的影响是非常大的，所以有些供货商在签订合同时往往希望从工程安装开 始承包，事实证明这种办法能够有效保证现场调试与系统的正常投运。 1.3 建筑师应关注智能建筑 1999年，在建设部勘察设计司组织的（智能建筑设计标准）的编制和讨论中，专家 一致认为，在智能建筑设计中，建筑的平台作用至关重要，这是智能建筑设计的基础， 是关系到智能建筑成功与否的一个重要的环节。近几年，随着我国基本建设的不断发展， 智能建筑这一概念也逐渐受到人们的重视，尤其是一些房地产开发商，为了使其开发的 工程成为销售或出租的热点，宣传“3A”、“SA”、全智慧型或智能型大厦。但从实际 建成的项目来看，真正达到智能化的项目数量，并不像宣传或广告中所说的那样。人们 不禁要问，什么样的建筑才能算得上智能建筑？智能建筑包含了哪些主要内容？它与通 常的建筑又有何区别？为何要提出建筑平台这一概念？ 智能建筑是随着社会进步带来的产业结构的变化，随着电子信息技术的高速发展和 人们对建筑物的高效化和多功能化的要求的提高而产生的。也可以说，智能建筑是近十 几年世界信息时代的产物，是现代高科技，尤其是通信技术、计算机技术、微电子技术 以及软件技术综合发展的结果。也只有这些科学技术的发展，才使得建筑的智能化成为 可能，这也是由于建筑本身现代化发展，对建筑本身提出的更高条件和要求。人们常说， 对世纪是信息的时代，而这个时代的到来，并不是阶跃的发展，而是在本世纪末有个渐 进的过程。在这个过程中，人们的工作条件和环境，建筑物本身的管理与控制等，都将 要跟上时代发展的步伐。因此，近十几年来在建筑界出现智能建筑也就成为必然。建筑 智能化系统，从其内容上来看，主要包括：建筑设备运行管理的监控、给排水设备的监 控、变配电系统、柴油发电机组、照明系统的监控、火灾自动报警与消防联动、公共广 播及紧急广播、公共安全防范技术、通信网络系统、办公自动化系统、综合布线系统、 建筑智能化的系统集成等。从这些系统的名称来看，建筑智能化似乎都是建筑电气的事 情，尤其是弱电专业设计的范畴。但是从智能的整体来看，其实并不然，它涉及到建筑、 结构、给排水、暖通空调、电气各种专业，尤其是作为民用建筑的龙头专业——建筑， 更是至关重要。以上系统能够很好地得以实施，是与建筑师给出的建筑平台息息相关。 因此我们可以说，智能建筑是一项综合的系统工程。以往的一些建筑，说是智能建筑， 但从实际效果看，并未达到预期的目标，其中很重要的一点，就是建筑这个平台尚未能 支撑建筑智能化各系统的实施。建筑师们在设计过程中，对智能建筑认识不足，未能充 分考虑智能化系统实施的基本需求，未能与各专业有机地进行协调。 建筑平台并不是一个全新的概念，它是为满足建筑本身使用功能而为各专业所考虑 而给予的一定的位置与空间。在以往的建筑设计中，建筑师们同样要考虑此问题。但是 随着科学技术的进步与发展，许多新技术应用到建筑中来，若是还按照以往的经验来办 事，势必满足不了其他专业的要求，也就是说建筑平台未能很好地支撑各系统。只有对 此加以充分的考虑，有机地进行协调，按照智能建筑各系统的要求，最大限度地满足各 专业、各系统的基本需求。这种需求并不是一成不变的，它是根据不同建筑的不同性质、 不同功能以及随着科学技术的发展而在不断变化。在一项民用建筑工程初始阶段，作为 龙头专业的建筑师们首先要进行方案设计，而方案设计的好坏以及可实施性，除了建筑 本身的特点外，很重要的一点就是方案是否满足各设备要求，较好地考虑了各专业的设 备用房、位置、面积以及设备管线的通道等。一个好的方案，是建筑师在充分发挥自己 建筑创作才能和灵感的基础上，又充分考虑了各设备专业的要求，尤其是智能化系统的 要求，并进行了合理的布置。否则该方案在实施过程中，还将有许多的改动，有些甚至 是很大的改动。有些建筑在施工图设计阶段由于上述原因而发生改动，有的在施工期间 由于满足不了要求而要洽商进行修改，有的在建成以后，由于当初的考虑不周，又需另 找空间，重新在楼板和墙上打洞，这样的例子屡见不鲜。有的甚至在建成后，无法满足 要求，造成一些系统无法实施而成为遗憾。这就存在着设备专业的工程技术人员与建筑 师事先沟通的问题，也存在着建筑师对于其他各专业之要求的理解问题。 回顾一下所熟悉的住宅设计的变化和演变过程，从中可以看出建筑师对于电气专业 发展，而逐渐理解和满足电气设计的要求，从而达到有机的协调和统一。在70年代以前， 由于家用电器的缺乏，电气设计仅仅是以照明为主，建筑师无需考虑除照明以外的电气 设备的空间。因此住宅中的起居室面积很小，有的甚至仅为一个过道。到了80年代，电 视机、洗衣机、电冰箱以及微波炉等家用电器开始普及，建筑师在进行住宅单体设计时， 也就开始考虑要有合适的空间摆放这些设备。如加大厨房的面积以满足厨房家用电器的 需要，加大卫生间的面积，以便能放下洗衣机，加大起居室的面积，以便满足以电视机 为中心，全家人欢聚在一起。从90年代开始，大屏幕彩电以及组合音响、家庭影院、个 人微机等电气设备进入家庭，而且电视屏幕的尺寸日趋大屏幕发展，为了达到合理观看 的效果，必然要加大起居室的面积。到下个世纪，家用电器的发展更为迅速，目前已投 放市场的投影电视，将来发展的超薄型大屏幕彩电以及投影电视墙等，这都给建筑师在 住宅设计中提出了新的要求。目前有的房地产开发商在住宅开发中，就对设计提出了要 有超前意识，建筑师们也在实际的工程实践中不断加深理解，设计出令人满意的作品。 随着科学技术的发展，智能住宅即将推出，智能住宅的一些新的特点及要求，同样给建 筑师们提出了新的课题。 从住宅设计的变化可以看出，建筑师头脑中的概念是随着人们生活水平的变化而不 断更新。这些观念上的更新和变迁，对于除住宅以外的民用公共建筑而言，还有许多方 面需要建筑师在设计中予以理解，并加以考虑和解决。以往在一般的民用公共建筑中， 建筑师能给设备专业考虑的方面基本上是水泵房、冷冻机房、空调机房、变配电室、柴 油发电机房、通讯机房、消防中心、保安监控室等。这些系统在当前的智能建筑设计中 依然存在，那为什么在智能建筑中，情况就有所不一样 这个问题还必须从现代科技发 展，尤其是计算机技术的发展，通信技术的发展来解释。这些技术应用到建筑中来，使 建筑中的功能发生了很大的变化。从设计角度来看，光是独立地设置这些系统，我们认 为还是不够，还不能说是达到了真正的智能化，这样的建筑也就不能称之为真正的智能 建筑。我们从智能建筑的定义来看，尽管各国对此有不同的说法，但其关键还是要达到 高效、便捷、舒适、安全的环境。要达到这些，仅靠我们传统的方法是不可能的，而必 须靠建筑内的系统本身具备这样一种能力，使之各系统之间有机地协调，这种能力也就 是我们所说的智能化。要使各系统之间能有机地协调，就应将建筑内各系统很好地进行 集成，全面地实现通信系统、办公自动化系统、建筑楼宇自动控制系统等综合管理。这 种综合管理具体体现在建筑师的设计中，就是建筑平台应满足以上系统及集成的要求。 就需要有必要的系统空间，如设备机房、垂直的竖井，以及从设备机房和竖井出来的水 平走向的桥架或线槽、管线的空间。在智能建筑中，目前广为采用的综合布线系统，它 是支持办公自动化系统、通信网络系统和楼宇自动控制系统等的平台。综合布线的各层 设备小间，与以往的弱电竖井有所不同，由于小间内要设置必要的综合布线跳线架和网 络设备，因此该小间的面积比起以往的竖井小间面积要大，根据设备数量的多少，一般 希望小间的面积为6～8平方米为宜，它既能保证设备的安装设置，又有一定的维护空间， 也有利于有热源设备热量的散发。 在水平布线方面，建筑师经常会遇到层高的问题，这是困扰着建筑师以及设备、电 气工程技术人员的一个大问题。在以往建筑中，一般有空调风管启动喷洒消防管、强电 的电线电缆，还有就是弱电的电话管线、火灾自动报警及消防联动控制管线、共用电视 天线管线。闭路监视管线、保安监控管线等。在智能建筑中，除上述管线外，还有大量 的综合布线系统的桥架、线槽和管线。在智能建筑中，办公自动化系统和通信网络系统 的水平走向的线缆与以往电话线缆不同，电话线截面小，数量少，但在智能建筑中，是 采用综合布线，其水平线的数量多，截面也大，因此所占用的空间自然要大。通常根据 标准，进行智能建筑设计，一般每个工作区按9～10平方米划分，在这样一个工作区内， 高标准就将有三个或以上点（电话及数据点），因而在每层中，其数量将比以往的一般 建筑要多出许多。而对于要达到一定档次和标准的智能建筑来说，对于吊顶下面的净高 是有一定的要求。在一些文章中，以及在智能建筑设计标准中都提到此高度问题，例如 上海、新疆等地区的智能建筑设计标准中，将设计标准定为三级：甲级标准，天花板高 度不应小于2.7米；乙级标准，天花板高度不应小于2.6米；丙级标准，天花板高度不应 小于2.5米。对于高标准的智能建筑，要保证净高不低于2.7米，每层的层高则将达到 3.6～4.0米。其主要原因是由于智能建筑中，有许多电线电缆、管线桥架等要求安装到 位，有的房间还有架空地板，同时为了避免由于建筑层高引起的压抑感，需要保证一定 的净空。在解决建筑层高问题上，建筑师所面临的又一个问题是，规划部门批准的建筑 高度一定，作为开发商，希望保证更多的建筑面积，在限定的高度内，开发商往往为了 面积指标而要求建筑师降低建筑层高，以便能多出一层或更多的建筑面积，这无疑给建 筑师提出了具有挑战性的问题。 作为建筑师，既要尽可能满足业主要求，又要符合规划部门批准的建筑高度，这就 有一个总体协调问题。例如可要求结构专业采用新技术、新方法，尽量减小梁的高度， 以保证一定的净空。对给排水专业的消防自动喷洒管道，采取穿梁敷设的方式，腾出梁 下的空间给空调专业的风管和强电及智能化系统的桥架、线槽、管线。或是结构采取无 梁楼板的结构体系，再由建筑师对各设备专业的管线进行综合，划分出各专业合理的管 线走向及管线安装高度。作为建筑师，在这些工作中的责任重大，只有在多方面都进行 了妥善的协调，最终找出最佳的以期在满足一定层高的要求下，既满足了业主的面积要 求，又符合规划要求的方案。在智能建筑设计过程中，经常会遇到业主仅将楼内的主要 公共部分进行二次装修，例如主要入口大堂、电梯厅、走廊等，而对于办公区域，则往 往是一次到位，尽管日后进来的用户会有所调整，但业主还是希望按现代化的办公室进 行吊顶和室内空间一次到位设计。 可见，智能建筑的发展，对建筑师提出了新的要求，为适应这些要求，需要建筑师 不断了解和掌握有关智能建筑设计中各专业的一些具体要求，以便从方案的初始阶段就 能给予考虑，安排布置出能符合各专业要求的空间。只有这样的方案才能认为是切合实 际的方案。在往下进一步深化设计时，才会比较顺利，避免了不必要的反复。 1.4 智能家庭的发展 许多人都曾梦想将来的生活会是什么样子，想象我们将来如何运用科学技术处理现 在和我们在家里做的各种琐碎的日常杂务。在过去几年中，消费者和信业界已多次呼吁 制定家用无线通信系统标准，以应付如今家庭中种类繁多、程度各异的布线以及与对设 备升级来满足不断增长的通信需求。 为了追求和推动家用无线通信系统的工业标准，IBM与其他40家技术公司及民用电 子公司计划公布他们所谓的共享无线访问协议（Shared Wirelss Access Protocol）， 或者称为SWAP，希望将SWAP作为家用无线电联系的标准，SWAP将允许各商家研制符合家 用工业标准的无线产品。为什么把无线技术看作支持未来家庭通信技术的最佳方法 其 中一个原因是可以不必将电器设备放置在一个固定的位置，或者说其位置可以不再受电 线长度的限制；消费者在家中摆放这些电器时可以有更多的灵活性，可以享受到更多的 便利。另外，无线技术将使家中的个人电脑、家用电器以及电脑系统真正实施网络化， 而且可以不必在现有的有线设备的更新方面付出额外的金钱与劳动。无线技术将会解决 许多房主遇到的实际问题，比如，他们想利用最新的通信技术，但他们的房子可能太老 了，没有装备支持这些技术的有线基础设施。而且，使用现成的2.4千兆赫频带以及硅 错等低耗高频的半导体技术，将使采用无线技术解决问题的费用越来越易于被一般家庭 接受。将工业标准的无线技术转化为未来的家用产品，目前有几个令人兴奋的革新方案： ●建立一个家用无线网络，使个人电脑、外围设备与诸如便携式遥控显示板等新设 备之间实现文件共享。 ●对从一个无绳电话听筒到另一个无绳电话听筒、传真机或语音信箱传来的声音、 传真或电子邮件信息进行快进或回收。 ●能够在家里的任何地方通过便携式演示装置上网。 ●能够通过一个无线话筒发出语音命令来控制家用电子系统。 ●在孩子通过无线话筒叫“妈妈”时，家里电脑中的电话系统能够拨通妈妈车上或 工作地方的电话。 ●能够让家庭内的几个成员在家中的不同位置通过无线游戏板一同做网上游戏。 美国国际商用机器公司（IBM）和贝尔大西洋电话公司最近宣布，他们与建筑商合 作，为用户提供装备有“家庭网”的智能化住宅。据海外报纸报道，这种智能化住宅将 在墙壁内安装“家庭管理系统”网络设备，使用户能通过预设的指令预控家中的任何电 器。如一个家庭有多台电脑，“家庭网”可使它们联网，共用一个帐户，并可全部上因 特网。有了“家庭网”，一台录像机播放出的信号可让家中多台电视机都能接收到，手 持一个遥控器可以开、关、调试室内的安全系统、空调系统、照明系统、冷热水系统及 微波炉、咖啡壶等所有家用电器。据报道，从1998年9月起，国际商用机器公司便开始 向美国东海岸地区的新建住宅提供“家庭网”服务，服务收费从1万美元到1000万美元， 已收到1万份订单。两家公司计划1999年争取1.5万份订单，并希望到2005年全美一半住 宅装备上“家庭网”。 电脑家庭化和国家信息化是一段时间以来人们新关注的话题。一方面家用电脑的应 用普及，使人们用电脑来从事家政管理、子女教育、工作及娱乐成为一项全民性的自觉 行为；另一方面近几年来企业信息化和“政府上网工程”等发展迅猛，聚集了强大的社 会信息资源，甚至提出了“数字地球”的概念。在个人和家庭应用习惯形成和外部信息 资源日益丰富、信息设施日益完善的时候，一个巨大家庭设备与社会资源连接的需求就 会产生。也就是说，随着统一网络架构在未来出现，未来信息家庭必然通过统一接口与 外部世界连接，才能实现真正的信息消费。而要实现这一点，就必然要彻底改变现在家 庭数字化、信息产品的各自孤立状态，就必然要求网络实现信息产品的内部互联，这种 以功能强大的PC为控制中心，以家庭统一网络为基础，实现家庭现有数字及信息产品互 联的新家庭生活形态：我们称之为“信息家庭”（iHome）。应注意到，在网络时代过 渡的过程中，过去的PC局限网模式正向Internet—主机—局域网—PC—其他数字信息产 品模式迁移。这种变化模型成为构架信息家庭的参照系。要实现信息家庭的功能管理需 要有一套完整、合理的现代化的家庭智能化网络构建方案，对网线种类、布线方式、插 座类型、遥控设备做出规范，并实现用网络控制家庭中的电灯、安全系统和其他数字化 生活用品及信息化家庭设备。目前，实达正密切关注和积极研制这样的家庭智能化网络 构建方案。家庭是实现个人信息化的基本单元。无数独立形态的家庭数字化产品从一个 侧面反映了后PC的来临。在信息家庭中，不但有个人数字助理PDA、HPC、WebPad、信息 家电顶置盒，而且还有各种数字化家电，如VCD／DVD、数字电视和MP播放机。但是主控 PC依旧起到强大的控制和整合作用。在信息家庭中，主控PC将成为资源组织者和管理者， 是实现家庭办公、家庭教育、家庭娱乐、家政管理、家庭商务等功能的核心；数字化生 活用品与信息化家庭设备是信息家庭的使用功能部件；数据通信网络、家庭智能网络等 是信息家庭的信息传递部件。这些部件有机地结合在一起，迅速高效地执行家庭用户的 各项生活“指令”。 信息家庭的出现将极大地丰富家庭数字应用。信息家庭信息系统涵盖了包括家庭电 子购物、电子结算等在内的家庭商务系统。包括Web信息搜索、VOD、AOD、网络娱乐等 在内的家庭电子服务系统；包括家电智能控制，家庭保安系统等内容的家政管理系统； 以及家庭远程管理和电子社区系统等。信息家庭将实现家庭信息设备与外部各项资源之 间的对接，彻底改变人们的生活形态、工作形态和社会交往形态。在iHome时代，如果 有谁拒绝使用信息化家用设备、数字化生活用品和家庭智能化网络，那么，可以确信， 在公众评价中，他就有可能被认为不是具有强烈怀旧心理的人，就是个地道的“反主流 文化”嬉皮士，就如同今天的一些美国人筑穴为巢，回归原始一样。在iHome时代，没 有信息化家庭设备、数字化生活用品和家庭智能化网络的家庭肯定与周围的环境显得格 格不入，而且很可能生活得异常艰难。iHome时代的家庭可以没有私家车，但绝对不能 没有信息化家用设备、数字化生活用品和家庭智能化网络，换言之，这些正是iHome时 代iHome的特定标志。 “信息家庭”的出现，有助于制定统一的家庭信息化基础标准，进一步促进未来家 电与信息产品的融合，促进消费类数字信息产品在我国的发展。“信息家庭”实现了信 息产品的内部互联，实现了简化的操作控制与智能化，降低了家庭TCO，实现了外部世 界的共享高速连接，实现了内部家庭与外部社会信息化的均衡发展，从而使家庭成为一 个信息社会的有机单元。“信息家庭”的出现，也为中国的IT产业带来了一块崭新的市 场空间。有步骤地针对成熟的市场开发相应的信息产品是IT产业的明智选择。除目前的 PC、SVCD／DVD。MODEM、数字功放、网络产品、PDA、HPC、机顶盒外，在未来，还有像 PC CENTER、CABE MODEM（ASDL MODEM）光纤接入设备。家庭网络设备、下一代机顶盒 和HPC、集成的可视电话系统、家庭保安系统、嵌入式控制系统、远程控制系统等产品， 需要我们去研究开发。每一个IT厂商都将重视这一市场。可以说，“信息家庭”的出现， 为我们面对Internet时代的发展指出了一条前途广阔的道路。如我国将住宅分为四种类 型：安置型、实用型、舒适型和豪华型。从中国的国情来看，其中实用型与舒适型应为 住宅建设的主流，因为实用型住宅主要面向国内目前低收入者，舒适型面向中等偏上收 入者。但是住宅是一项使用寿命较长，一次投资较大的特殊商品，因此建设时的标准必 须具有一定的超前性。我国建筑电气技术信息网在1997年制定了《小康住宅电气设计 〈标准〉导则》（讨论稿），初步确定了必须重视的五方面功能：安全性、生活环境、 通信方式、信息服务。家庭智能化系统。我们再看一下国际上住宅智能化概念的演变情 况： 80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始称之为住宅电子化（HE， Home Electronics）；80年代中期的家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功 能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA，Home Automation）；80年代末，由于 通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行 监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧屋（WH，Wise House），在欧洲称为 时髦屋（SH，Smart Homen）。当时日本正处于住宅建造过剩，房产市场低迷的时期， 日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅的总线技术为契机，提出了家庭总线 系统概念（HBS，Home Bus System），邮政省与通产省于1986年组织日本电子机械工业 协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员，在1988年9月制定了HBS标准。1988年初又 在通产省、邮政省和建设省三个部的支持下，成立了日本住宅信息化推进协会，并提出 对住宅区内所有住宅的信息管理采用超级家庭总线技术（S—HBS，Super—Home Bus System）。1990年左右，日本建立了一个高水平示范性的智能住宅区，美国、新加坡也 都建有基于EIA在1988年制定的智能化住宅系统（IHS）及其通信标准—家庭总线（HDS， Home Distrubution Sys－tem）的智能化住宅。 在中国，虽然还未能像美国、日本那样对住宅智能化系统的技术制定标准，但已经 惜助智能建筑的概念与技术开始推行智能化住宅小区的建设 1997年厦门市建坤实业公 司开发了WD—6住宅智能管理系统；1998年深圳市住宅局对总建筑面积为80万平方米的 梅林一村按智能化住宅和智能化住宅小区的概念进行规划建设；长沙市地税局的住宅采 用了智能化住宅布线系统。上海邮电二村初步建成了智能化住宅小区，上实花苑、创世 纪花苑、万里小区等纷纷宣布将建设一流的智能化住宅小区。北京保安电器厂正式投产 CBB三表户外计量保护箱，上海邮电智能化系统集成公司开发了家用智能控制器，北京 奇艺新技术公司提出电脑家庭自控系统，上海惠源科技发展有限公司开发并大量投产家 庭智能化系统等。 尽管我们现在还难以给智能化住宅小区作出确切的定义，但是无论是国外还是国内， 号称智能化的住宅小区都具有共同的功能特征： （1）住宅内部具备完善的综合了安保防灾措施与生活服务的智能控制器，住宅与 小区和社会之间具有高度的信息交互能力。 （2）小区内部具备完善的安保措施、全面的公用设施监控管理和信息化的社区服 务管理。 （3）为小区内住户提供多媒体的多种信息服务。 笔者认为，智能化不应作为住宅小区建设的主要目标，智能化只是提高居住质量的 手段。一个优美的住宅小区应当具有如下特征： ●安全、宁静、整洁、舒适、方便 ●回归自然的环境 ●优秀的人文环境 ●安全环境 防火、防盗、防劫、防病、防雷击、防电击。 住宅不能再像鸟笼、兵营，在住宅小区里的居民应有充分的安全感。 ●绿色环境 节能、太阳能利用、水的循环再生、降低热岛效应、减少噪声、控制废水与垃圾污 染，以绿色住宅小区为目标。 ●多媒体信息共享环境 信息以多媒体方式任由住户选择，以实现与外部世界的交流。 ●民主管理环境 公开管理事务、收费标准，居民报修投诉方便，物业管理人员与住户可交互式地讨 论小区的公共事务及个人服务事项。 再看智能家居与远程教育系统。智能家居布线不但能提供高速的Internet（因特网） 的接人，提供家居自动化控制和保安以及火灾报警系统等，而且由于家用计算机的介入， 使得语音、数据、视频、多媒体、家居自动系统、环境管理、保安（报警以及对讲机） 等等都变得异常方便。远程教育、在家办公等资源共享导致“智能家居”成为典型的 “负跨越”技术。这个增值服务是家庭用户应用智能家居的真正动力。这个增值服务源 自“资源共享”，它的独到之处在于能使家庭用户应用智能家居后整体生活成本费用下 降。这是真正的意义上的“负跨越”（即技术进步的同时导致使用技术难度下降、导致 综合成本下降）。因此“负跨越”是推动需求和市场最大的动力。 远距离教育是计算机辅助教育的顶峰，计算机网络技术不仅节约了大量的人力物力， 而且可以获得最新的教学大纲与构思，尤其是教学资料、先进的教学手段与过程丰富的 课程参考文献。有些特殊的学科如外语，通过计算机网络来学习，首先造就一个完全由 外语构成的环境，这样对于学生来说他的学习效率就可以大大提高。网络技术已经彻底 改变了我们对教室的定义，学生通过一个监视器就可以见到老师。学生也可以在计算机 上通过网络和外地区学生进行交流和通讯。在职业培训方面，计算机网络教育可以得到 异乎寻常的效果。在家中就可以进行高质量的职业培训。众所周知，职业培训往往需要 一些先进的和高质量的设备，因此职业培训的代价是非常昂贵的。现在在网上，一些设 备的生产公司提供了高质量的、最先进的设备用于计算机网络职业培训。这是一种虚拟 环境的培训。对于初学者来说，他从网上可以见到最先进的设备以及得到最规范的培训， 而且他在家里进行培训与到专门的培训中心进行培训效果是完全一样的。这种方法对于 发展中国家和贫困地区来说是非常合适，那些提供培训的大公司也从中获益匪浅，他们 得到了极大的潜在的用户。 1.5 智能建筑的系统构成及应用问题 （1）智能系统的构成 智能建筑是为了适应现代信息社会对建筑物功能、环境和高效管理的要求，特别是 对建筑物应具备的信息通信、办公自动化和建筑物内机电设备的自动控制和管理服务等 一系列功能要求而在传统建筑的基础上得到了充分发展。智能建筑的基本特征——系统 集成已逐渐成，为智能建筑领域内技术研究的重要课题。智能建筑的系统集成，主要是 三大系统的集成，即建筑环境结构系统、建筑物内的各种智能化系统（例如BAS系统、 OAS系统、CNS系统）、服务与管理的“人的系统”的集成。我们用图1表示三大系统相 互结合和交互渗透的程度。 传统的建筑学要为人们的生活提供一个良好的物理环境，通常理解为好的声环境 （音质和防止噪声）、光环境（应用天然光的采光和应用人工光的照明）以及热环境 （保温、隔热、暖气、通风和空调技术的应用）。而在科技发展到了今天，则除了上述 物理环境以外，还提出建筑物的智能环境问题。这就使得建筑物具有感觉、分析判断、 决策和作出反应的能力；具有交流和处理信息的能力；具有对建筑的使用提供参考咨询 的能力。现在还有一句话就是：“使建筑具有思想”，而采用的主要手段便是建筑与信 息技术的有机结合。智能建筑同传统的建筑物相比，所表现出来的智能性可以从两个方 面得以体现：一是先进技术表现出来的智能性。单个子系统依靠本系统内部先进的技术 达到提高系统性能和减少人工参与的目的；二是系统集成带来的系统整体的智能性。对 多个子系统组成的一个复杂系统而言，系统整体表现出各个子系统为一目的而联合动作 的效果，对外表现出系统对于在日常管理事务中由人参与下进行分析、判断、决策和处 理的能力，体现出智能系统的特性。 智能建筑的这个特性进一步说明，智能建筑是一个集成系统，通过对各个子系统的 系统集成，而组成的一个有机结合的系统，系统集成的部分功能来源于各子系统功能的 集成，通过系统集成获得比所有子系统全部功能简单叠加更多的功能。简单地说，就是 1＋1＞2的系统。通过集成使系统获得多出来的附加功能就是：各系统间的联动控制、 信息的共享和充分利用以及分析、判断、决策智能化的实现。概括起来，智能建筑系统 集成有如下好处：提高建筑物的易管理性、易维护性；节约能源；提高信息资源共享程 度；提高管理效率，降低管理成本；使设备运行多任务功能化，提高设备利用率；提高 系统整体运作的能力，获得更多的系统整体功能。这些通过系统集成获得系统好处，就 是为实现智能建筑总体优化的总目标。系统集成的作用和意义就在于此。 1）系统集成的关键技术 系统集成解释为主要解决网络集成、功能集成、界面集成等，集成的关键技术是否 就是和这些集成有关的技术？网络集成、功能集成、界面集成无疑是系统集成要作的工 作，但它不是系统集成的关键技术，系统集成的关键技术应该是建筑物内智能系统的综 合利用和优化，为了实现系统的诸多目标决策及对各个时期各个不同用户的需求应用开 发与研究，最优的智能建筑是与使用者需求相适配的解决方案。实际上也就是用这些技 术来支撑，从而达到的用户“满意度”。 2）系统的综合利用和优化 有句名言“综合就是创造”。也就是说把已有（知）的知识（技术和产品）通过优 化组合而成为一种新的知识，这本身就是一个创造性劳动。如上所述，智能建筑就是这 样一种综合性的技术应用工程，它是传统建筑技术与IT技术的综合。因此，我们首先遇 到的问题就是如何把各种技术综合优化工作做好，还要把各种人员需求服务和管理综合 好，综合优化出这些单项技术没有的众多功能和系统，创造一个与时代同步的智能建筑 系统工程。 3）智能建筑多目标优化的方法与理论的研究 智能建筑不仅表现在一些成熟技术的应用上，如设备的传感技术、控制技术、计算 机技术、通信技术等无疑是智能建筑中普遍应用的技术。同时也出现了一系列“系统” 问题。作为复杂的大系统的许多决策、优化、运筹的问题便出现了，如大楼能量系统工 程总控制问题，这是个多目标决策优化问题，如何充分利用日光和废气的能量，如何避 开用电高峰以降低用电价格等，都是一系列最优控制问题。又如实现节能和智能传感技 术利用投资控制决策；实现系统舒适、便利、安全、快捷和系统投资、系统回收以及效 益等分析和最优控制方法；人的需求和投资、回收时期的比例选择等等。这不仅是矛盾 的又是相关的，这也是多目标优化决策问题。所以说智能建筑多目标决策研究的愈加深 刻，智能建筑含金量就愈高，智能建筑的“智商”和质量就愈高。所以，智能建筑领域 内多目标优化决策技术必须引起大家的高度重视和深入研究。 4）用户需求应用研究与开发是系统集成的关键 广义上讲智能建筑系统工程是一项IT（信息技术）和BT（建筑技术）相结合的应用 系统。因此，它和IT应用系统（例如：MIS管理信息系统。CIMS计算机集成制造系统、 办公自动化系统、决策支持系统）一样，关键是系统集成的应用开发研究设计。有的资 料讲MIS系统70％左右没有被使用或应用得不好，其原因不是系统没有采用先进的技术 和产品，或系统没有开通，而重要的还是应用系统没有达到用户使用的“满意度”。系 统集成并不是简单设备的堆积，最新的设备不一定是最好的设备，最好的设备不一定是 最适用的设备。最新最好的设备堆积在一起，并非就是一个最好的系统。 系统集成其关键在于必须解决好系统的应用集成开发及各系统之间的互连性和互操 作性，面向多应用子系统的结构的研究。因此无论您某次集成设计得多么“完美”，而 系统的实际效能（即应用）没有达到用户的需求，就不是一个好的智能建筑集成系统。 满足用户需求是一个逐渐逼近的过程，因而一个好的智能建筑集成商就必须下大功夫研 究智能建筑用户需求和这些需求的开发方法和技术。实质上，评价智能建筑系统集成的 优劣标准是：智能建筑的系统集成是与使用者需求相适配的用户“满意”程度。 （2）智能建筑的应用问题 1984年美国开创智能建筑之先河，至今不过十几年。此后不久，我国在1986年便开 始“智能化办公大楼可行性研究”，并于1991年通过鉴定。目前，业内人士对于智能建 筑的定义、内容已经有比较清楚的认识。但是，对于智能建筑的建设程序、建设管理、 建设方法，由于国家有关规程规范的滞后和管理力度的相对缺乏，使得业内人士容易产 生混淆。这是造成目前已建智能建筑质量不高的一个主要原因。如何进行智能化建设？ 特别是如何在实施建筑期内进行智能化建设？已经成为业内人士关心和经常讨论的议题。 其一，智能化建筑的管理 实际工作中，智能建筑的建设是随着一栋或一群建筑的建设而建成的，是一个多方 主体参加实施的复杂过程。首先在这个过程中，国家的严格管理不可缺少，没有对建设 活动各方主体的全方位管理，没有统一的建设活动规划和基本的活动程序，在实践中就 将难以优质实现。所以，智能建筑的建设应遵循《建筑法》。据悉，1999年我国将由建 设部颁发《智能建筑设计规范》。目前智能建筑建设可以参考的国内规范主要有：《建 筑智能化系统工程设计管理暂行规定》（建设[1997]290号文），建设部，1997；《民 用建筑电气设计规范》（JGJ／T16－92），建设部，1993；《智能建筑设计标准》 （DBJ 08－4－95），上海市建委，1996；《建筑和建筑群综合布线工程设计规范》 （CECS72：92修订本），中国工程建设标准化协会， 1997；《建筑和建筑群综合布线 工程施工及验收规范》（CE CS 89：97），中国工程建设标准化协会，1997；《大楼通 信综合布线系统》（YD／T926），邮电部，1997；《民用闭路监视电视系统工程技术规 范》（GB 50198－94），建设部，1994；《有线电视系统工程技术规范》（GB 50200－ 94），建设部，1994；《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045－95），建设部， 1995等。 其二，智能系统的组成及影响 要分析智能建筑系统的组成对建设过程的影响，一般认为，智能建筑由三大部分 （办公自动化OAS、楼宇管理自动化BAS、通讯与网络管理自动化CAS）构成。但是最重 要最关键的是系统集成（即将OAS、BAS、CAS的各子系统集成和三个大系统的一体化集 成，从而达到信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理）。通过系统集成， 实现大厦内外信息的综合共享，提高大厦的整体服务和管理效率。三个主要系统通过公 共高速通讯网络（如100米快速以太网、ATM网等）运行在同一个计算机平台，采用统一 的软件包括统一的人机界面环境，在并行处理的分布式计算机网络系统下作出集成。区 分智能化大楼的高级程度在于系统的集成度即综合程度，而不在于子系统的多寡。上述 认识是对于较高级别及以上的智能建筑而言的；同时应该认识到智能建筑的基本起点是 具有BAS中的环境能源管理系统和消防安保系统，根据上海市《智能建筑设计标准》， 凡是具备这两个基本系统的可定为丙级智能建筑，不具备的定为无级。 其三，智能建筑系统的安全防范 工作实践中发现在计算机网络系统及计算机控制系统的安全防护方面，国家有关规 范规定还不明确，而这方面的问题对智能化建筑的影响还比较大，轻则影响系统稳定运 行，重则损坏昂贵的计算机系统，造成投资的重大损失。有时还破坏系统的数据，对大 型系统数据的破坏带来的损失更为严重。如电磁干扰问题尚未引起重视。一般讲，电磁 干扰的途径有三种：①辐射。骚扰源如果不是完全屏蔽的，它就要向外辐射电磁波。辐 射的强度与骚扰电流强度、辐射阻抗、发射频率有关。如果骚扰源的屏蔽外壳带有缝隙 或孔洞，则辐射的泄漏量与孔洞尺寸和波长的比例有关。9—150kHz范围内的干扰主要 是由磁场造成的，150kHZ以上的干扰有电场、磁场或电磁场。另外，辐射场中的金属物 体还可形成二次辐射。②传导。骚扰源通过与其相连的导线向外发射电磁能量，或通过 公共阻抗耦合。具体可通过电源回路、接地回路、信号线、通讯线等。传导是电磁传播 的重要途径。③感应。这是骚扰源通过周围电磁场的形式传导到与其相邻的其他导线上 去的骚扰效应。它可以是导体间的电容耦合、电感耦合或电容电感混合的形式。 同样，其危害后果也有三种表现即：①电源的污染。电磁干扰对强电的影响主要通 过电源这一途径。电源受到电磁污染不仅会导致一系列用电设备的干扰问题，同时对电 源本身的可靠运行也带来威胁。电源污染的形式有：电压跌落、失电、频率偏移、电气 噪声、浪涌、谐波失真、瞬变等。②信息通讯受到干扰。现在，弱电系统的中心控制部 分多用计算机控制，弱电系统受到的电磁干扰比较集中地表现在信息技术设备（尤其是 计算机设备）及其通讯线路上。信息技术设备的干扰包括来自于电源、空间电磁场以及 内部线路之间的串扰三大方面。来自电源方面的多种骚扰中，有两种骚扰对信息技术设 备非常敏感：尖峰干扰和长时间的电压跌落。尖峰干扰引起逻辑电路的伪触发；电压跌 落引起存储器或其他重要数据的丢失。尖峰干扰主要是由闪电雷击引起的。③对人身安 全的威胁。当电磁辐射超过一定的限值以后，除了电磁兼容的问题之外，还会危及人身 安全。人体对电磁波比较敏感的是微波波段，在300MHz—300GHz。不同民族、不同人种 对电磁辐射的承受能力不尽相同，各国卫生部门的规定也不相同。安全辐射的限值从宽 松到严格分为警戒值、断续辐照值。连续辐照值、民用环境允许值、医疗环境允许值等 几档。警戒值的电磁辐射平均功率密度值在10毫瓦／平方厘米左右，超过这一警戒值， 人体就可能会发生不可逆转的生理、病理变化。断续辅照和连续辐照的限值分别在1毫 瓦／平方厘米和100微瓦／平方厘米数量级，两者均指工作环境，如果短时工作在超过 此限值的环境中，则需使用个人防护用具。民用环境允许值在10微瓦／平方厘米数量级， 医疗环境允许值还要低一个数量级，约在1微瓦／平方厘米。 其四，智能建筑的物业管理 传统建筑物物业管理的内容相对较为单纯，主要为建筑物土建维修、供水、供电、 供气、公共照明、公共道路、区域绿化、公共设备的运行管理及维修等。在技术上对物 业管理人员的要求也不是太高。智能建筑物业管理与传统建筑物业管理相比，具有许多 新的内容和特点，除传统物业管理的内容之外，其具有如下五方面内容与特点： ①建筑智能化系统运行操作。这与以前传统建筑物业管理简单的供电、供水设备的 操作完全不同，因建筑智能化系统应用了当代科学技术最前沿的4C技术（Compute、 Communication、Control、CRT），在技术上要复杂得多。种类繁多的子系统，尤其是 集成系统，大多为信息化、数字化甚至多媒体网络化、智能化的系统和设备，对操作人 员的技术素质要求很高。 ②建筑智能化系统的维护与保养。智能建筑建成后，其维护和保养就成为关键问题。 建筑智能化系统的维修和保养比传统建筑的简单的供电设备、供水设备、消防灭火器的 维修和保养要复杂得多。由于系统复杂而庞大，一定要有严格而严密的维护保养制度作 保证。例如火灾报警与消防系统、公共安全技术防范系统，为了保证其每个传感器和执 行器的完好率和对突发性灾害进行处置的有效性，就需要建立一套完整的自检、互检及 演练制度。否则，当真有火灾发生时，要么传感器不能报警，要么消防设备不灵，或真 有盗警或非常事件发生时，技术防范系统要么发现不了，要么处理异常事件的措施或联 动操作不灵，这将都是灾害性的。要保证系统设备的完好率，除在设计方案、管理制度 上给以保障外，对维护保养人员的要求也是关键。 ③系统维修。如此复杂而庞大的建筑智能化系统，不管其可靠性如何高，无故障运 行时间多么长，总要发生故障的。由于建筑智能化系统是高科技系统工程，检查及排除 故障都需要很高的技能和较为高档的专用检测设备。由于通常建筑智能化系统的集成商 或各专业公司的免费保修期只有一年，故单靠这些公司是解决不了长年运行系统的维修 任务的，更况且有的专业公司或集成商还不在当地，那就更成问题。这些工作也是一般 水电工根本不能胜任的，必须有专业水平较高的专业维修队伍才行。 ④签订物业管理合同。物业管理公司与业主之间应签订物业管理总承包合同，其内 容应包括操作使用、维护保养、故障检修、继续发展和能源消耗、节能分成等内容。上 海市规定对智能建筑的物业管理要实行招投标制，这是非常必要的。 ⑤等级保持。在总承包合同的约束下，物业管理公司有责任保证在运行过程中不降 低其等级，这就从某种意义上保证了业主应该得到的投资回报和效益。在系统刚投入运 行后，尚有后续工程或需要进一步改善的问题，这些问题最好是由物业管理公司来解决， 因这样会比较方便有效。 ------------------ |
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