智慧系统在建筑工程中的应用
朱少华，赵俊杰，何小勇，白显军，高巩，周佳毅
（中国建筑第二工程局有限公司）
某大型商业办公建筑项目，总建筑面积31万㎡，其中地上建筑16万㎡，地下建筑15万㎡。该大型商业建筑采用智慧建筑系统由不同功能的子系统构成，共同服务整个建筑物业运营，常见的子系统主要包括综合布线系统、网络通信系统、无线对讲系统、门禁管理系统、安防监控系统、停车管理系统、广播系统、智能信息引导系统、能耗监测系统、红外围栏入侵报警系统、智能楼宇系统、通风空调系统、智能电梯系统等。
2.1 智慧建筑的技术架构
智慧建筑系统集成了从现场智能终端、后台控制平台到设备联动整个数据流，主要由感知层、网络层、平台层和应用层构成。感知层主要是通过现场各传感器、采集单元、智能设备等进行现场环境和动态信息采集，生成固定格式数据信息传递给中控单元，同时接收来自中控单元的指令并立即响应执行，相当于智慧建筑系统的嗅觉、视觉和听觉。网络层主要由通信技术、互联网及物联网技术提供支撑，建立起智慧建筑的数据、信息传输协议和机制，实现数据在各智能设备和控制后台之间有序传输，相当于实现智慧建筑信息互联的神经网络。平台层指的是智慧建筑系统的中控单元，将现场采集数据进行存储、计算、分析和处理，并经机器学习和人工智能等技术提供安全管理、控制指令输出等服务，中控单元通过各种算法优化和机器学习，为智慧建筑提供方案决策和判断等功能。应用层主要是在中控单元的指挥控制下为建筑提供安全舒适的环境，也是智慧建筑人机交互的主要通道[1-9]。
2.2 智慧建筑IB系统特点
传统建筑指的就是钢筋混凝土结构加各种装修构成的实物，智慧建筑是在其基础之上采用先进的智能设备、物联网技术、人工智能、AI技术和大数据、云计算等构建一套软件系统，实现建筑与系统的互联互动，建筑智慧管理平台如下图1所示。智慧建筑软件系统的环境感知、数据交互、深度学习等的能力，常见的智慧建筑操作系统是IB系统集成平台，该平台集成了各个功能的智能子系统软件，实现了建筑内人机物高度融合。为业主提供了精确、个性的建筑管理服务，实现建筑物业运营的绿色低碳、安全高效。
图1 建筑智慧管理平台
2.2.1 智慧安防系统万无一失
安防系统是建筑智慧系统的必备子系统之一，通过高清摄像头实现对办公园区全覆盖，安保系统基于移动大数据技术通过对视频监控数据分析，实现对整个建筑公共区域和重要位置的监控及取证。通过在建筑物合适出入通道安装门禁系统实现对出入人员的监测，巡更系统还可为建筑大楼的安全防护提供可靠保障。安防系统的监控采用数字网络架构，通过在建筑合适位置布置的2800个高清摄像机，428个具备人脸识别功能的摄像机，11各具备热成像的双目球机共同构建成整个建筑的监控网架。监控机房的27台显示屏，1104块大容量存储硬盘和23台网络存储服务器可以实现数据存储安全、安保监控全覆盖。门禁系统的摄像头具备人脸识别功能，通过后台数据库自动判断出入人员权限，人脸识别还具有自我学习能力，并且已经覆盖整个园区建筑并与其他设备相关联，可实现出入、考勤、支付等功能。临时访客在获取临时权限后也可以实现园区建筑内的自由通行，通过人脸识别技术将人与建筑更好地交互沟通，提高建筑的安防水平，通过对其他智能设备的关联实现其功能的拓展和深化，更好地提高建筑管理运营水平和服务质量。
2.2.2 资产运营节约高效
车辆管理是各个建筑及园区运营管理的重要职责，其管理水平和能力直接影响着建筑的办公环境和用户的使用体验。智慧建筑系统具有智慧停车管理功能，智慧停车场含地面一层及地下三层，共计2800个停车位，设置1050个车位视频监测器以及25台快速通道闸机，基于AI人工智能技术的监控探头车牌识别率达到99%，实现车辆快速通行。智慧停车系统基于各种APP功能实现自动寻车导航、空位公告引导、无感快捷支付，提高了员工停车效率和体验。采用Zigbee物联网控制技术实现会议室的智能控制，可以通过相关软件实现会议室预订、视频会议、无线投屏等功能，智能化调节会议室内温湿度、照明等，提高会议室使用的高效感和舒适感。智慧建筑的各种视频监控、通风空调、环境探测、门禁电梯、消防系统、照明系统等通过对建筑动态监测及人机操作，依托智慧网关将数据传递给IB智慧平台，通过对海量数据的存储、分析和运算，提高智慧建筑的智能化水平。智慧平台通过其深度学习以及运行数据的分析对比，实现其自检和预警功能。当运行指标异常时，能够自动判断设备故障并自动发送预警信息给相关责任人，当确认故障后自动生成维修工单。建筑派单系统可以对运维检修效率进行考核评估，自动生成检修接单数、按时完工率、超时完工率、未消缺设备及原因的表单，通过表单可以实现员工效能考核及问题汇总，进一步优化建筑检修流程和方案，使得建筑运营管理更加高效。
2.2.3 办公环境绿色健康
智慧建筑通过采用互联网+技术基于办公生活优先、绿色环保为本的原则，实现建筑的智能化运营，提高办公环境的安全舒适度，适应当前体感环保的设计理念。室内环境监测系统可以实现建筑办公环境的监测和调节，通过各类传感器对办公环境的PM2.5浓度、PM10浓度、CO2浓度、VOC浓度、温湿度和噪声的监测，通过Lora网关将终端采集的环境数据上传至平台，也可以进行实时公布。当建筑内办公环境质量指标超限时，可以实现和其他系统设备的联动启停，改善室内环境质量。智慧能源系统实现对建筑的用水、用电等进行监测和计量，通过对采集的海量数据进行分析处理，根据设备、区域、业态等几个方面对建筑能耗进行分析，结合智慧建筑的能源运维分析软件和图表图形功能实现对建筑能耗的诊断评估，提高建筑运营的节能效率，实现绿色环保的目标。智能传感与物联网技术，实现对建筑楼宇的全面感知和监测，通过5G通信和无线网络的全覆盖，提高了建筑物内部的各设备、人与设备、人与人之间互联互通、交互应用的效率，提高了办公应用效率。
2.2.4 文化组织活力便捷
IB智慧平台还可以将建筑内各类打印设备、网络设备与手机、办公电脑相连接，将需要打印的文件上传至平台即可完成资料打印。同时，基于该智慧平台还可以实现收发快递、邮件等，通过手机操作快递寄件、取件，利用互联网及数据库提高邮件收寄效率。
智慧建筑管理平台的应用和不断升级，通过将建筑内运行数据融合、分析和计算，为用户打造了一个安全、生态、智慧、互联的办公环境，实现了设备、人力、服务的互联互通，最大化提高了资源利用率。智慧建筑平台可以对整个建筑的所有智慧系统运营状态进行监测，实现对建筑运行设备的远程控制、故障报警、故障定位、问题决策和工单保修等流程化管理，为建筑智慧系统的高效运行提供技术支撑。
智慧建筑随着科学技术尤其是互联网及通信技术的发展不断取得突破，其发展过程大致经历了传统建筑、智能建筑和智慧建筑的发展阶段。当前的智慧建筑管理平台为了确保安全性一般都是内部使用，不能实现智慧系统的跨区域协同统一，而且智慧建筑平台的功能侧重于物业管理、楼宇自动化和节能方面，缺少对用户使用体验的考虑。智慧建筑作为智慧园区和城市的最基础的关键节点，只有将智慧建筑平台应用好、发挥好、维护好才可以为下一步实现智慧城市建设奠定基础。
随着互联网+、物联网技术不断发展，人们已经适应自动化和智能化的生产和生活方式，同时对建筑的智能化水平要求逐步提高，满足业主需求的建筑智能产品将成为竞争的核心。用户需求体验将驱动着智能建筑的不断发展，通过为业主提供丰富的智能应用，提高业主的居住环境生态感和舒适感，办公环境的绿色与高效将成为智能建筑的发展目标。未来智能建筑的发展和应用将不再局限于本地化、内部化，将由专业的设计开发公司进行平台开发，建筑运营单位通过购买相关应用和软件获取相应接口，实现建筑的智慧管理，节省了单独开发、重复建设服务器和软件的成本，推动了建筑智能化的发展。
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