内容摘要本文较为系统的介绍信息技术在智能建筑中的应用，以及国内外智能建筑发展状况，阐述了智能建筑的系统结构及功能，讨论了智能建筑的发展趋势与关键技术。
1.引言
进入20世纪80年代，计算机技术、信息技术、电子技术、控制技术、通信技术等得到迅速发展，极大地促进了社会生产力的提高，也使人们的生产方式和生活方式产生了日新月异的变化，在建筑领域，则诞生了智能建筑的概念。所谓“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面最先进的技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。
智能建筑蓬勃发展，以美国和日本兴建的最多。日本第一次引进智能建筑的概念是在1984年的夏天，近十多年来，相继建成了野村证券大厦、NEC总公司大楼等。日本是在智能建筑领域进行全面的综合研究并提出有关理论和进行实践的最具有代表性的国家之一。新加坡政府为推广智能建筑，拨巨资进行专项研究，计划将新加坡建成“智能城市花园”。此外，印度也于1995年起在加尔各答的盐湖开始建设“智能城”，智能建筑的发展形势可谓是如日中天。由于智能建筑具有高效、节能、舒适等突出优点，在欧、美、日及世界各地迅速发展，引起普遍重视。
2.我国智能建筑的发展
智能建筑的发展是科学技术和经济水平的综合体现，它已成为一个国家、地区和城市现代化水平的重要标志之一。在我国步入信息社会和国内外正在加速建设信息高速公路的今天，智能建筑将成为城市中的“信息岛”或“信息单元”，它是信息社会最重要的基础设施之一。
我国智能建筑的起步较晚，直到80年代末才有较大的发展，近几年来，在北京、上海、广州等大城市，相继建起了数幢具有相当水平的智能建筑。北京的发展大厦可谓是我国智能建筑的雏形，而后相继出现了上海的金茂大厦、青岛的中银大厦等具有相当高水平的智能大厦。据不完全统计国内已建成的智能建筑约有一千四百栋，基本按国际标准设计、施工和管理。当前国内的智能建筑开始转向大型公共建筑，例如，会展中心、图书馆、体育场馆等，据国外预测，本世纪全世界的智能建筑将有一半以上在中国建成。
中国政府亦高度重视，在科研、资金和政策等方面积极地进行支持和引导，使智能建筑的发展。1996年1月在上海佘山建设部召开了我国历史上第一次智能建筑设计研讨会，对我国智能建筑的发展起到了积极的推动作用。华东建筑设计研究院编制了我国第一部智能建筑设计指导性文件——上海市《智能建筑设计标准》，并已正式实施。
中国台湾智能建筑发展较早，到1991年已建成1300栋左右，其中以台北市居多。中国香港智能建筑建得也较早，相继出现了汇丰银行大厦、立法会大厦、中银大厦等一批智能化程度较高的智能建筑。
3.智能建筑的构成及功能
虽然智能大厦的类型各不相同，但其核心功能、系统是相同的。智能系统的设备通常放置在智能化建筑环境内的系统集成中心，它通过综合布线与各种终端设备连接，并通过计算机对整栋大楼进行动态实时监控，从而实现高度智能化。而整体的智能化要靠许多子系统的相连接，现在常用的最基本的子系统有楼宇自动化系统（BA）、通信自动化系统（CA）、办公自动化系统（OA）、但从实际情况来看，消防系统和保安系统是专门机构，负责有着比其它系统更加严格的管理和验收程序，因此，单独列出防火自动化系统（FA）、安全保卫自动化系统（SA），因而，智能系统主要由系统集成中心、设备管理自动化系统、信息通信系统、办公自动化系统、防火自动化系统安全保卫自动化系统以及综合布线（GC）构成。功能如图1所示。
其中，智能建筑的信息通信系统（CA）是保证楼内的语音、数据、图像传输的基础，它同时与外部通信，和公用电话网、数据网及其他计算机网相连，并与世界各地互通信息。办公自动化系统（OA）提供先进的信息处理功能，具有决策支持体系。设备管理自动化系统（BA）是采用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术组成的高度自动化的综合管理系统，它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能要求。防火自动化系统（FA）通过设在建筑物内不同位置的烟火检测装置提供的信息，自动进行火灾报警。同时，启动火灾联动系统和消防系统，发出火灾报警和实施人员疏散措施。安全保卫系统（SA）主是提供不受外界干扰和避免人员受到伤害和财物损失的环境，防止工商业间谍和国际恐怖活动，保障人的生命安全。综合布线系统（GC）将所有的语音、数据、视频信号等的布线，经过统一的规划设计，综合在一套标准的布线系统中，将智能建筑的三大子系统有机地连接起来。系统集成中心（SIC）对系统各个智能化模块和各类信息具有综合管理的功能，汇集建筑物内外各类信息，并进行实时处理及通信能力，对建筑物各个子系统进行综合管理。
4.智能建筑的发展趋势
智能建筑是个国家的综合国力和科技水平的具体体现之一，被认为是本世纪建筑发展的主流。目前，世界各国都在加大力度发展信息高速公路。中国也把信息高速公路的建设纳入了重要的议程。智能建筑与国际信息高速公路接轨，也将促进信息高速公路的极大发展。
智能建筑要想给人们带来安全、舒适、高效等的工作和生活空间，关键要综合运用现代高科技，进行规范化、标准化、集约化的开发与设计，既充分利用现有资源，又不破坏周边环境，向“绿色建筑”的方向发展，才能实现智能建筑的可持续发展。
笔者认为智能建筑未来的发展集中体现在软硬两方面，其中软方面主要表现为如下四点：
（1）各方面的高度重视和迫切需求
业主已把建筑设计中智能部分的设计列为其基本要求之一，而政府亦高度重视，在科研、资金和和政策等方面积极地进行支持和引导，使智能建筑的发展朝着健康和规范化的方向发展。政府和各大学、科研机构以及有关厂商等正将智能建筑作为一个新的研究课题和商业机会，积极投入力量，开发相关的软硬件产品，使智能建筑实施便利，成本降低。
（2）智能建筑的功能朝着多元化方向发展
由于用户对智能建筑功能要求有很大差异，智能建筑的设计也要分门别类，有针对性地设计出符合用户的功能需求。例如：专门用于金融、证券业和公司总部等作为信息源基地；为振兴地方城市，培育地区传统产业、发展信息通信服务；小规模的用户也能享受高水平的信息服务；能够适应用户对办公室布置变更需求；把现有大楼改造成智能大楼；从单体建筑物向综合性建筑群的发展；宾馆的智能化；住宅的智能化；医院的智能化；学校的智能化。
（3）对智能建筑管理的高度重视
由90年代初期的起步发展到现在，智能建筑正由粗糙化、重复化、累加化向集约化、细分化、系统化方向发展，其中重要的一点就是认识到管理的重要性，而管理一方面集中体现在充分调动人的主观能动性，对各种设备设施进行科学的管理、运行和维护，充分提高其利用率。另一方面则体现在物业管理上，中国已加入WTO，面对世界各国物业巨头的强烈竞争，中国的物业管理公司正深刻的认识到竞争的残酷性，开始从各方面提升自身的核心竞争力，从经营理念、管理技术、服务理念等方面提高自己的整体水平。
（4）基于系统工程的开放式智能化建筑结构的建立
智能大厦是一个智能化系统，应当应用系统工程开发方法，如系统分析、系统设计、系统实施及安装调试，建立开放式智能化建筑结构。在一个智能建筑的生命周期中，建筑结构具有最短的生命周期（约60年）。一般的硬件和软件设备有5-7年的生命周期，而办公自动化系统仅有2-3年的生命周期。做成开放式系统的智能大厦系统，能不断吸收新的技术，更新旧的设备，从而使整个智能化系统设施运行得更好。
硬的方面主要体现在网络技术、信息通信技术、智能化技术等如下几个方面：
（1）信息通信技术
数据卫星又称为小型数据卫星站（VSAT:Very Small Aperture Terminals）。VAST的出现，将通信终端延伸到办公室和家庭，其发展是将通信卫星技术引向多功能、智能化、设备小型化，同时综合应用卫星多波束覆盖、星载处理技术、地面窝蜂移动通信和计算机软件等技术。数据卫星通信技术在智能建筑中的应用：供Internet/Intranet网络的接入，如证券、期货、银行；实现与移动通信系统的结合；实现远程多点电视会议；实现远程医疗和远程教学。
从文本文件和声音的传送到静止和动态图片的传送，多媒体技术与通信技术日趋交叉在一起，形成多媒体通信。多媒体会议电视在智能大厦中已得到广泛应用。
本世纪是互联网的世纪，未来互联网技术在智能建筑中的应用包括：
1.采用开放的网络传输协议TCP/IP和HTTP，用浏览器服务体系结构取代客户/服务器模式。
2.实现远程监控和操作及综合信息数据库的访问。提高建筑物内员工的工作效率和管理质量，提高建筑物物业管理层的决策与全局事件协调处理的能力。
3.能够增强自动化控制系统（如防火系统）与信息系统（如办公自动化系统、物业管理系统）之间的信息与数据交换能力。
4.信息与控制系统集成可直接使用建筑物中的综合布线系统，网络互联与扩展很容易实现，且维护和培训工作量小。
（2）网络控制技术
现在典型的工业现场控制总线有基金会总线（Field Foundation，简称FF），CAN (control area network)，Lon Works，SERCOS，JPCN-1,Marco，Deviccenet,Profibus-DP, Interbus-S等，但是，应该看到从现场控制总线走向控制网络是一个必然趋势。比较典型的几种网络协议有TCP/IP，BACNet, SPX/IPX，AppleTalk等，网络控制技术在智能建筑中的应用包括：
1.改善智能建筑内楼宇自控系统（BA）、综合保安系统（SM）、火灾报警（FAS）等异构网络环境的控制与联动结构。增强楼宇各实时监控计算机系统之间的互操作性与集成的相关信息。
2.用控制网络的分布式和嵌入式智能化技术为楼宇管理自动化（BMS）提供新的管理模式。同时也为自动化管理提供大量的相关信息。
3.利用智能化的控制管理系统选择客户机、图形服务器，以及嵌入式服务器的系统结构模式。通过控制网络通信实现实时数据管理与机电设备运行过程控制。
4.利用信息网络的应用集成，智能建筑内的所有设备和安全监控信息均可以进入各种计算机平台和桌面系统，大大改进智能建筑内监控信息的利用和共享“群件环境”的综合数据。以实现对智能建筑内的机电设备与安全报警管理的远程监控和数据采集。
（3）流动办公技术
流动办公就是利用网络技术、通信技术以及可视化技术，向异地或移动的办公人员提供一个办公环境。应用移动办公技术可以使办公人员随时随地进入公司的办公流程，及时处理文件和阅读资料，参加公司召开的电视会议，参与发言和讨论，甚至通过家庭智能化技术，远程操作办公室内的办公器材或遥控家中的设备。目前，移动办公技术在智能建筑中的应用已较为成熟的有：多媒体电子邮件、远程会议电视、远程遥控。
（4）基于宽带的物业管理技术
基于宽带的物业管理是充分应用信息与网络技术，将建筑智能化系统和计算机物业管理系统集成到综合信息服务平台上，实现具有集成性、交互性、动态性的物业管理模式。伴随着现代宽带技术的迅猛发展，人性化住宅理念得到进一步的延伸，出现了社区增值服务、社区电子商务等新的住宅理念，将所有的小区通过网络联接起来，既能实现物业的集中管理，又能搭建电子商务平台，充分利用宽带的快速性、实时性等，为居民提供社区增值服务，这包括：网上购物，网上预订，网上医疗，视频点播，网上教育，游戏娱乐等。
（5）智能化技术
智能化技术综合表现在智能卡技术及家庭智能化技术。智能卡技术在智能建筑中的应用目前已较为成熟，主要保安门禁系统的应用、保安巡逻管理系统的应用、停车场付费与管理系统的应用、专业收费与管理系统的应用、商业收银系统的应用、人事考勤管理系统的应用。
利用模糊控制、专家系统、神经网络等智能化技术，构造“智能控制器”，通过家庭智能化技术，可以实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术（HBS）连接到一个家庭“智能控制器”上，进行集中的或异地监视、控制和进行家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。
由于人工神经网络具有高度并行性、非线性、容错性与联想记忆功能、自适应与自学习功能，具有学习、泛化、归纳总结等功能，因而已开始成功地应用于语音识别、模式识别、指纹识别、最优计算、信息智能处理、复杂控制、图形图像处理等诸多领域，在控制方面的应用包括监督与非监督训练，前者包括训练输出集合和神经元加权系数的调节，后者包括分类与自组织。
传统的建筑仿真模型表现为独立微分方程形式，模型复杂性与建筑物复杂度成正比，方程数量与建筑物元素有关，因而，建模十分复杂，而且对计算机软硬件要求非常高，也很难在线运行，这时，基于神经网络的建筑学习模型应运而生，在经过了第一、二代改进之后，现在已发展到第三代，第三代学习模型采用动态学习方法建模，减少了存储空间，它降低了学习模型的复杂性以及计算资源与硬件的要求，可使用硬件实现，加快了神经网络芯片在智能建筑中的应用。
此外，还有如神经网络芯片和模糊芯片用于设备系统的智能控制，应用专家系统对设备进行监测、预维护和故障诊断分析等。
（6）无线局域网技术
用户接入Internet方式主要有以下三种：（a）通过局域网接入；（b）通过SLIP/PPP接入；(c)通过联机服务系统接入。随着移动通信技术与卫星通信技术的发展，出现了无线局域网技术，也称计算机无线组网技术，这是20世纪90年代兴起的一项具有实用价值的新技术。该项新技术利用微波、激光、红外线作为传输介质，摆脱了线缆端接的不可靠性，同时又可以满足计算机在一定范围内可以任意更换地理位置的需要，特别是无线局域网与移动通信和卫星通信的结合，将有更大的发展空间。
其在智能建筑中的应用表现为：在智能建筑内的餐饮、娱乐、购物等商业POS机的无线局域网的连接，实现移动电话、传呼机信号转发以及无线会议电视及视像信号的传输、交互和接入服务等功能。
5、结论
网络技术、通信技术、视频技术等新技术的发展，使得智能建筑出现了日新月异的变化。未来智能建筑正朝着集约化、系统化、标准化的方向发展，应该指出，绿色、环保、节能是智能建筑发展的主流方向，同时，在智能建筑的建设中，应避免重技术、轻管理，重硬轻软的情况，构造出以人为中心的数字化的高效家居办公环境。
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