在中國,雖然還未能像美國、日本那樣對住宅智能化係統的技術製定標準,但已經惜助智能建築的概念與技術開始推行智能化住宅小區的建設1997年廈門市建坤實業公司開發了WD—6住宅智能管理係統;1998年深圳市住宅局對總建築麵積為80萬平方米的梅林一村按智能化住宅和智能化住宅小區的概念進行規劃建設;長沙市地稅局的住宅采用了智能化住宅布線係統。上海郵電二村初步建成了智能化住宅小區,上實花苑、創世紀花苑、萬裏小區等紛紛宣布將建設一流的智能化住宅小區。北京保安電器廠正式投產CBB三表戶外計量保護箱,上海郵電智能化係統集成公司開發了家用智能控製器,北京奇藝新技術公司提出電腦家庭自控係統,上海惠源科技發展有限公司開發並大量投產家庭智能化係統等。
盡管我們現在還難以給智能化住宅小區作出確切的定義,但是無論是國外還是國內,號稱智能化的住宅小區都具有共同的功能特征:
(1)住宅內部具備完善的綜合了安保防災措施與生活服務的智能控製器,住宅與小區和社會之間具有高度的信息交互能力。
(2)小區內部具備完善的安保措施、全麵的公用設施監控管理和信息化的社區服務管理。
(3)為小區內住戶提供多媒體的多種信息服務。
筆者認為,智能化不應作為住宅小區建設的主要目標,智能化隻是提高居住質量的手段。一個優美的住宅小區應當具有如下特征:
●安全、寧靜、整潔、舒適、方便
●回歸自然的環境
●優秀的人文環境
●安全環境
防火、防盜、防劫、防病、防雷擊、防電擊。
住宅不能再像鳥籠、兵營,在住宅小區裏的居民應有充分的安全感。
●綠色環境
節能、太陽能利用、水的循環再生、降低熱島效應、減少噪聲、控製廢水與垃圾汙染,以綠色住宅小區為目標。
●多媒體信息共享環境
信息以多媒體方式任由住戶選擇,以實現與外部世界的交流。
●民主管理環境
公開管理事務、收費標準,居民報修投訴方便,物業管理人員與住戶可交互式地討論小區的公共事務及個人服務事項。
再看智能家居與遠程教育係統。智能家居布線不但能提供高速的Internet(因特網)的接人,提供家居自動化控製和保安以及火災報警係統等,而且由於家用計算機的介入,使得語音、數據、視頻、多媒體、家居自動係統、環境管理、保安(報警以及對講機)等等都變得異常方便。遠程教育、在家辦公等資源共享導致“智能家居”成為典型的“負跨越”技術。這個增值服務是家庭用戶應用智能家居的真正動力。這個增值服務源自“資源共享”,它的獨到之處在於能使家庭用戶應用智能家居後整體生活成本費用下降。這是真正的意義上的“負跨越”(即技術進步的同時導致使用技術難度下降、導致綜合成本下降)。因此“負跨越”是推動需求和市場最大的動力。
遠距離教育是計算機輔助教育的頂峰,計算機網絡技術不僅節約了大量的人力物力,而且可以獲得最新的教學大綱與構思,尤其是教學資料、先進的教學手段與過程豐富的課程參考文獻。有些特殊的學科如外語,通過計算機網絡來學習,首先造就一個完全由外語構成的環境,這樣對於學生來說他的學習效率就可以大大提高。網絡技術已經徹底改變了我們對教室的定義,學生通過一個監視器就可以見到老師。學生也可以在計算機上通過網絡和外地區學生進行交流和通訊。在職業培訓方麵,計算機網絡教育可以得到異乎尋常的效果。在家中就可以進行高質量的職業培訓。眾所周知,職業培訓往往需要一些先進的和高質量的設備,因此職業培訓的代價是非常昂貴的。現在在網上,一些設備的生產公司提供了高質量的、最先進的設備用於計算機網絡職業培訓。這是一種虛擬環境的培訓。對於初學者來說,他從網上可以見到最先進的設備以及得到最規範的培訓,而且他在家裏進行培訓與到專門的培訓中心進行培訓效果是完全一樣的。這種方法對於發展中國家和貧困地區來說是非常合適,那些提供培訓的大公司也從中獲益匪淺,他們得到了極大的潛在的用戶。
1.5智能建築的係統構成及應用問題
(1)智能係統的構成
智能建築是為了適應現代信息社會對建築物功能、環境和高效管理的要求,特別是對建築物應具備的信息通信、辦公自動化和建築物內機電設備的自動控製和管理服務等一係列功能要求而在傳統建築的基礎上得到了充分發展。智能建築的基本特征——係統集成已逐漸成,為智能建築領域內技術研究的重要課題。智能建築的係統集成,主要是三大係統的集成,即建築環境結構係統、建築物內的各種智能化係統(例如BAS係統、OAS係統、CNS係統)、服務與管理的“人的係統”的集成。我們用圖1表示三大係統相互結合和交互滲透的程度。
傳統的建築學要為人們的生活提供一個良好的物理環境,通常理解為好的聲環境(音質和防止噪聲)、光環境(應用天然光的采光和應用人工光的照明)以及熱環境(保溫、隔熱、暖氣、通風和空調技術的應用)。而在科技發展到了今天,則除了上述物理環境以外,還提出建築物的智能環境問題。這就使得建築物具有感覺、分析判斷、決策和作出反應的能力;具有交流和處理信息的能力;具有對建築的使用提供參考谘詢的能力。現在還有一句話就是:“使建築具有思想”,而采用的主要手段便是建築與信息技術的有機結合。智能建築同傳統的建築物相比,所表現出來的智能性可以從兩個方麵得以體現:一是先進技術表現出來的智能性。單個子係統依靠本係統內部先進的技術達到提高係統性能和減少人工參與的目的;二是係統集成帶來的係統整體的智能性。對多個子係統組成的一個複雜係統而言,係統整體表現出各個子係統為一目的而聯合動作的效果,對外表現出係統對於在日常管理事務中由人參與下進行分析、判斷、決策和處理的能力,體現出智能係統的特性。
智能建築的這個特性進一步說明,智能建築是一個集成係統,通過對各個子係統的係統集成,而組成的一個有機結合的係統,係統集成的部分功能來源於各子係統功能的集成,通過係統集成獲得比所有子係統全部功能簡單疊加更多的功能。簡單地說,就是1+1>2的係統。通過集成使係統獲得多出來的附加功能就是:各係統間的聯動控製、信息的共享和充分利用以及分析、判斷、決策智能化的實現。概括起來,智能建築係統集成有如下好處:提高建築物的易管理性、易維護性;節約能源;提高信息資源共享程度;提高管理效率,降低管理成本;使設備運行多任務功能化,提高設備利用率;提高係統整體運作的能力,獲得更多的係統整體功能。這些通過係統集成獲得係統好處,就是為實現智能建築總體優化的總目標。係統集成的作用和意義就在於此。
1)係統集成的關鍵技術
係統集成解釋為主要解決網絡集成、功能集成、界麵集成等,集成的關鍵技術是否就是和這些集成有關的技術?網絡集成、功能集成、界麵集成無疑是係統集成要作的工作,但它不是係統集成的關鍵技術,係統集成的關鍵技術應該是建築物內智能係統的綜合利用和優化,為了實現係統的諸多目標決策及對各個時期各個不同用戶的需求應用開發與研究,最優的智能建築是與使用者需求相適配的解決方案。實際上也就是用這些技術來支撐,從而達到的用戶“滿意度”。
2)係統的綜合利用和優化
有句名言“綜合就是創造”。也就是說把已有(知)的知識(技術和產品)通過優化組合而成為一種新的知識,這本身就是一個創造性勞動。如上所述,智能建築就是這樣一種綜合性的技術應用工程,它是傳統建築技術與IT技術的綜合。因此,我們首先遇到的問題就是如何把各種技術綜合優化工作做好,還要把各種人員需求服務和管理綜合好,綜合優化出這些單項技術沒有的眾多功能和係統,創造一個與時代同步的智能建築係統工程。
3)智能建築多目標優化的方法與理論的研究
智能建築不僅表現在一些成熟技術的應用上,如設備的傳感技術、控製技術、計算機技術、通信技術等無疑是智能建築中普遍應用的技術。同時也出現了一係列“係統”問題。作為複雜的大係統的許多決策、優化、運籌的問題便出現了,如大樓能量係統工程總控製問題,這是個多目標決策優化問題,如何充分利用日光和廢氣的能量,如何避開用電高峰以降低用電價格等,都是一係列最優控製問題。又如實現節能和智能傳感技術利用投資控製決策;實現係統舒適、便利、安全、快捷和係統投資、係統回收以及效益等分析和最優控製方法;人的需求和投資、回收時期的比例選擇等等。這不僅是矛盾的又是相關的,這也是多目標優化決策問題。所以說智能建築多目標決策研究的愈加深刻,智能建築含金量就愈高,智能建築的“智商”和質量就愈高。所以,智能建築領域內多目標優化決策技術必須引起大家的高度重視和深入研究。
4)用戶需求應用研究與開發是係統集成的關鍵
廣義上講智能建築係統工程是一項IT(信息技術)和BT(建築技術)相結合的應用係統。因此,它和IT應用係統(例如:MIS管理信息係統。CIMS計算機集成製造係統、辦公自動化係統、決策支持係統)一樣,關鍵是係統集成的應用開發研究設計。有的資料講MIS係統70%左右沒有被使用或應用得不好,其原因不是係統沒有采用先進的技術和產品,或係統沒有開通,而重要的還是應用係統沒有達到用戶使用的“滿意度”。係統集成並不是簡單設備的堆積,最新的設備不一定是最好的設備,最好的設備不一定是最適用的設備。最新最好的設備堆積在一起,並非就是一個最好的係統。
係統集成其關鍵在於必須解決好係統的應用集成開發及各係統之間的互連性和互操作性,麵向多應用子係統的結構的研究。因此無論您某次集成設計得多麼“完美”,而係統的實際效能(即應用)沒有達到用戶的需求,就不是一個好的智能建築集成係統。滿足用戶需求是一個逐漸逼近的過程,因而一個好的智能建築集成商就必須下大功夫研究智能建築用戶需求和這些需求的開發方法和技術。實質上,評價智能建築係統集成的優劣標準是:智能建築的係統集成是與使用者需求相適配的用戶“滿意”程度。
(2)智能建築的應用問題
1984年美國開創智能建築之先河,至今不過十幾年。此後不久,我國在1986年便開始“智能化辦公大樓可行性研究”,並於1991年通過鑒定。目前,業內人士對於智能建築的定義、內容已經有比較清楚的認識。但是,對於智能建築的建設程序、建設管理、建設方法,由於國家有關規程規範的滯後和管理力度的相對缺乏,使得業內人士容易產生混淆。這是造成目前已建智能建築質量不高的一個主要原因。如何進行智能化建設?特別是如何在實施建築期內進行智能化建設?已經成為業內人士關心和經常討論的議題。
其一,智能化建築的管理
實際工作中,智能建築的建設是隨著一棟或一群建築的建設而建成的,是一個多方主體參加實施的複雜過程。首先在這個過程中,國家的嚴格管理不可缺少,沒有對建設活動各方主體的全方位管理,沒有統一的建設活動規劃和基本的活動程序,在實踐中就將難以優質實現。所以,智能建築的建設應遵循《建築法》。據悉,1999年我國將由建設部頒發《智能建築設計規範》。目前智能建築建設可以參考的國內規範主要有:《建築智能化係統工程設計管理暫行規定》(建設[1997]290號文),建設部,1997;《民用建築電氣設計規範》(JGJ/T16-92),建設部,1993;《智能建築設計標準》(DBJ08-4-95),上海市建委,1996;《建築和建築群綜合布線工程設計規範》(CECS72:92修訂本),中國工程建設標準化協會,1997;《建築和建築群綜合布線工程施工及驗收規範》(CECS89:97),中國工程建設標準化協會,1997;《大樓通信綜合布線係統》(YD/T926),郵電部,1997;《民用閉路監視電視係統工程技術規範》(GB50198-94),建設部,1994;《有線電視係統工程技術規範》(GB50200-94),建設部,1994;《高層民用建築設計防火規範》(GB50045-95),建設部,1995等。
其二,智能係統的組成及影響
要分析智能建築係統的組成對建設過程的影響,一般認為,智能建築由三大部分(辦公自動化OAS、樓宇管理自動化BAS、通訊與網絡管理自動化CAS)構成。但是最重要最關鍵的是係統集成(即將OAS、BAS、CAS的各子係統集成和三個大係統的一體化集成,從而達到信息、資源和任務的綜合共享與全局一體化的綜合管理)。通過係統集成,實現大廈內外信息的綜合共享,提高大廈的整體服務和管理效率。三個主要係統通過公共高速通訊網絡(如100米快速以太網、ATM網等)運行在同一個計算機平台,采用統一的軟件包括統一的人機界麵環境,在並行處理的分布式計算機網絡係統下作出集成。區分智能化大樓的高級程度在於係統的集成度即綜合程度,而不在於子係統的多寡。上述認識是對於較高級別及以上的智能建築而言的;同時應該認識到智能建築的基本起點是具有BAS中的環境能源管理係統和消防安保係統,根據上海市《智能建築設計標準》,凡是具備這兩個基本係統的可定為丙級智能建築,不具備的定為無級。
其三,智能建築係統的安全防範
工作實踐中發現在計算機網絡係統及計算機控製係統的安全防護方麵,國家有關規範規定還不明確,而這方麵的問題對智能化建築的影響還比較大,輕則影響係統穩定運行,重則損壞昂貴的計算機係統,造成投資的重大損失。有時還破壞係統的數據,對大型係統數據的破壞帶來的損失更為嚴重。如電磁幹擾問題尚未引起重視。一般講,電磁幹擾的途徑有三種:①輻射。騷擾源如果不是完全屏蔽的,它就要向外輻射電磁波。輻射的強度與騷擾電流強度、輻射阻抗、發射頻率有關。如果騷擾源的屏蔽外殼帶有縫隙或孔洞,則輻射的泄漏量與孔洞尺寸和波長的比例有關。9—150kHz範圍內的幹擾主要是由磁場造成的,150kHZ以上的幹擾有電場、磁場或電磁場。另外,輻射場中的金屬物體還可形成二次輻射。②傳導。騷擾源通過與其相連的導線向外發射電磁能量,或通過公共阻抗耦合。具體可通過電源回路、接地回路、信號線、通訊線等。傳導是電磁傳播的重要途徑。③感應。這是騷擾源通過周圍電磁場的形式傳導到與其相鄰的其他導線上去的騷擾效應。它可以是導體間的電容耦合、電感耦合或電容電感混合的形式。
同樣,其危害後果也有三種表現即:①電源的汙染。電磁幹擾對強電的影響主要通過電源這一途徑。電源受到電磁汙染不僅會導致一係列用電設備的幹擾問題,同時對電源本身的可靠運行也帶來威脅。電源汙染的形式有:電壓跌落、失電、頻率偏移、電氣噪聲、浪湧、諧波失真、瞬變等。②信息通訊受到幹擾。現在,弱電係統的中心控製部分多用計算機控製,弱電係統受到的電磁幹擾比較集中地表現在信息技術設備(尤其是計算機設備)及其通訊線路上。信息技術設備的幹擾包括來自於電源、空間電磁場以及內部線路之間的串擾三大方麵。來自電源方麵的多種騷擾中,有兩種騷擾對信息技術設備非常敏感:尖峰幹擾和長時間的電壓跌落。尖峰幹擾引起邏輯電路的偽觸發;電壓跌落引起存儲器或其他重要數據的丟失。尖峰幹擾主要是由閃電雷擊引起的。③對人身安全的威脅。當電磁輻射超過一定的限值以後,除了電磁兼容的問題之外,還會危及人身安全。人體對電磁波比較敏感的是微波波段,在300MHz—300GHz。不同民族、不同人種對電磁輻射的承受能力不盡相同,各國衛生部門的規定也不相同。安全輻射的限值從寬鬆到嚴格分為警戒值、斷續輻照值。連續輻照值、民用環境允許值、醫療環境允許值等幾檔。警戒值的電磁輻射平均功率密度值在10毫瓦/平方厘米左右,超過這一警戒值,人體就可能會發生不可逆轉的生理、病理變化。斷續輔照和連續輻照的限值分別在1毫瓦/平方厘米和100微瓦/平方厘米數量級,兩者均指工作環境,如果短時工作在超過此限值的環境中,則需使用個人防護用具。民用環境允許值在10微瓦/平方厘米數量級,醫療環境允許值還要低一個數量級,約在1微瓦/平方厘米。
其四,智能建築的物業管理
傳統建築物物業管理的內容相對較為單純,主要為建築物土建維修、供水、供電、供氣、公共照明、公共道路、區域綠化、公共設備的運行管理及維修等。在技術上對物業管理人員的要求也不是太高。智能建築物業管理與傳統建築物業管理相比,具有許多新的內容和特點,除傳統物業管理的內容之外,其具有如下五方麵內容與特點:
①建築智能化係統運行操作。這與以前傳統建築物業管理簡單的供電、供水設備的操作完全不同,因建築智能化係統應用了當代科學技術最前沿的4C技術(Compute、Communication、Control、CRT),在技術上要複雜得多。種類繁多的子係統,尤其是集成係統,大多為信息化、數字化甚至多媒體網絡化、智能化的係統和設備,對操作人員的技術素質要求很高。
②建築智能化係統的維護與保養。智能建築建成後,其維護和保養就成為關鍵問題。建築智能化係統的維修和保養比傳統建築的簡單的供電設備、供水設備、消防滅火器的維修和保養要複雜得多。由於係統複雜而龐大,一定要有嚴格而嚴密的維護保養製度作保證。例如火災報警與消防係統、公共安全技術防範係統,為了保證其每個傳感器和執行器的完好率和對突發性災害進行處置的有效性,就需要建立一套完整的自檢、互檢及演練製度。否則,當真有火災發生時,要麼傳感器不能報警,要麼消防設備不靈,或真有盜警或非常事件發生時,技術防範係統要麼發現不了,要麼處理異常事件的措施或聯動操作不靈,這將都是災害性的。要保證係統設備的完好率,除在設計方案、管理製度上給以保障外,對維護保養人員的要求也是關鍵。
③係統維修。如此複雜而龐大的建築智能化係統,不管其可靠性如何高,無故障運行時間多麼長,總要發生故障的。由於建築智能化係統是高科技係統工程,檢查及排除故障都需要很高的技能和較為高檔的專用檢測設備。由於通常建築智能化係統的集成商或各專業公司的免費保修期隻有一年,故單靠這些公司是解決不了長年運行係統的維修任務的,更況且有的專業公司或集成商還不在當地,那就更成問題。這些工作也是一般水電工根本不能勝任的,必須有專業水平較高的專業維修隊伍才行。
④簽訂物業管理合同。物業管理公司與業主之間應簽訂物業管理總承包合同,其內容應包括操作使用、維護保養、故障檢修、繼續發展和能源消耗、節能分成等內容。上海市規定對智能建築的物業管理要實行招投標製,這是非常必要的。
⑤等級保持。在總承包合同的約束下,物業管理公司有責任保證在運行過程中不降低其等級,這就從某種意義上保證了業主應該得到的投資回報和效益。在係統剛投入運行後,尚有後續工程或需要進一步改善的問題,這些問題最好是由物業管理公司來解決,因這樣會比較方便有效。