智能建筑融入智慧城市建设

文｜张公忠

在“2014年中国智慧城市与智能建筑发展高峰论坛”上，笔者从智能建筑的体系架构、设计标准、设计理念、访问模式、协同集成、云计算服务、运维服务以及嵌入式控制八个方面，阐述智能建筑是智慧城市的重要元素。

智能建筑要融入智慧城市的建设，必须树立自上而下的规划和设计理念，确定体系架构，建立指标体系，建设应用系统，落实保障措施，引进人才和有政府的支持。

我国智慧城市建设发展现状

智慧城市建设，起源是城市信息化建设，中国的城市信息化发展历程可分为初始、数字城市、智慧城市三个阶段。

初始阶段：起始于上世纪80年代初，局域网LAN开始出现，随着局域网的发展，作为局域网终端的PC出现了，并促使了网上资源共享技术的发展。在此阶段中，由于城域网MAN功能上的局限，因此城市信息化仅在于基层的办公自动化和管理信息系统等的应用。

数字城市阶段：90年代中期，随着IP网络技术，特别是具有浏览器和Web 服务的互联网技术的发展，形成了互联网技术一统信息化领域的局面。在本阶段中，数字化、网络化、多媒体、3S、数据库等技术渗透到城市管理、生活、产业等各个方面。

智慧城市阶段:发展于本世纪前十年的后期，物联网从互联网应用中脱颖而出。物联网是基于传感、控制技术的智能化和基于通信、网络技术的信息化两者融合的产物。物联网应用与云计算服务的急速发展，促使智能化、信息化和城镇化进程三者的加速融合，开始进入构建“智慧城市”阶段。智慧城市是数字城市发展的延续，强调了感知、智能控制、智能管理、智能服务和智能处理等。物联网应用的核心价值是：把这些感知和智能化应用从孤岛迈向群和远的环境；在群和远的环境中实现传感/控制信息的采集、存储、处理、交换和服务；实现对传感/控制系统的监控和管理。显然，物联网应用的目标之一就是构建智慧城市。物联网应用使得城市中与传感/控制相关的行业获得了飞跃的发展，智慧交通、智慧公共安全、智慧医疗、智慧物流、智慧农畜牧业、智慧楼宇、智慧社区等应运而生。

智慧城市建设技术要素

智慧城市建设技术要素包括顶层规划设计、指标体系、体系架构、标准系列和公共信息平台。

1、顶层规划与设计

根据城市总体发展的战略、愿景和目标，结合本城市的人、技、物、财情况，提出城市建设的近期和未来的需求，然后形成智慧城市建设的总体目标和需求。在此基础上，进行智慧城市的顶层规划和设计。智慧城市的顶层规划和设计是利用系统论的方法对智慧城市各个方面、各个层次、各种要素进行全面、统筹考虑，为智慧城市提供了一个总体框架蓝图。基于框架蓝图, 进一步做好智慧城市的总体设计、具体设计、具体实施以及运行管理服务。如果忽略顶层设计步骤，势必造成城市中行业、基层单元信息孤岛林立；不仅达不到建设目标，还浪费了人、财、时间等资源；智慧城市建设也不可持续。

2、指标体系

要做好智慧城市的总体设计，必须要有智慧城市的指标体系，规划和设计者依照智慧城市总体框架蓝图，并根据指标体系来设计整个智慧城市的总体设计方案。

在住房和城乡建设部发布的“国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）”文件中说明了一个内容较全面指标体系，包括了4个一级指标，11个二级指标，57个三级指标以及指标说明，对智慧城市（区、镇）建设试点申报单位提供了一个可参照的较为合理的建设范本。在第三级57个指标条款中几乎涵盖了我国智慧城市建设目标的全部内容，并增加了建设保障体系条款。

指标体系的实质是一个建设标准，重要性在于为智慧城市建设规划和设计作为参照，并作为智慧城市建设试点的评估指标。2014年1月，住房和城乡建设部通过了全国90个智慧城市（区、镇）项目申报，作为第一批试点，还会增加试点项目。

3、体系架构

为了实现指标体系所规定的各项指标，还必须要遵循共同的标准，即需要一套完整的标准体系支撑。首先要确定智慧城市体系架构，架构不仅体现了智慧城市功能总体关系，更重要是反映了各个功能所对应标准的总体关系。智慧城市体系架构如图1所示。

图1 智慧城市体系架构

4、标准系列

对应于智慧城市体系架构的各个子层和模块，引出了相应的标准系列，标准系列包括了数以千计的标准，其中包括了国际、国家、行业以及地方标准。经过梳理、整理后，提出可操作的常用的主流标准系列，提供给智慧城市咨询、设计、施工、验收、评估人员使用。

5、公共信息平台

智慧城市公共信息平台是一个构建智慧城市的核心系统软件, 该平台的功能基本上涵盖了数据和服务支撑两层。面对着国家智慧城市（区、镇）试点项目建设，对于未来国家不同地域、不同需求、不同规模的数以万计的智慧城市（区、镇）建设，研发一个类似智慧城市操作系统的先进、通用、可扩、可管理的公共信息平台是绝为重要的。公共信息平台应用框架如图2所示，公共信息平台上连智慧城市需要的各类智慧应用，下连智慧城市信息基础设施（包括感知控制层、网络传输层）。当然公共信息平台也必须要考虑信息安全。

图2 公共信息平台应用框架

为了避免城市间信息资源割裂，智慧城市孤岛林立。必须具有全国统一的智慧城市指标体系，一致的体系架构、标准系列和公共信息平台来支撑智慧城市建设。

智能建筑与智慧城市

1、智能建筑是智慧城市的重要元素

智能建筑是跨部委、多行业、多技术的集合系统，涉及城市各个领域。系统包括20-30个子系统，由常规和专业应用两大系统组成，技术上包括传感/控制、与传感/控制无关两类系统。智能建筑支撑绿色建筑，直接关系城市的低碳和环保。建筑智能化的范围包括了智能楼宇和综合体、智能家居和社区以及智能园区三个领域。

在住房和城乡建设部发布的智慧城市57项三级指标体系中，直接属于智能建筑的有智慧社区、智能家居、绿色建筑、建筑节能等。间接的涉及诸多智慧行业，包括智慧交通、智慧安全、智慧能源、智慧环保、智慧物流、医疗卫生、给排水、燃气系统、供热系统、照明系统等。可以认为智慧城市半数以上的三级指标与智能建筑有关。

总之，不论智能建筑本身，还是智慧城市指标体系，对于智慧城市建设，智能建筑是具有较大影响面的重要元素。

2、智能建筑必须融入智慧城市建设

智能建筑行业要有统一的体系架构。目前智能建筑行业无一致的体系架构可循，各个智能建筑项目各行其事，造成城市中众多的建筑物信息孤岛。因此，智能建筑行业需要有统一的体系架构，智能建筑体系架构应是智慧城市体系架构的一个分支，与智慧城市体系架构连接，并融入智慧城市的体系架构中。

智能建筑物联网应用体系架构如图3所示。各层的内容应与智慧城市体系架构相似，但功能上仅适应智能建筑行业。

图3 智能建筑物联网应用体系架构

智能建筑设计标准应考虑智慧城市建设目标。目前的设计标准与智慧城市无关，城市中智能建筑孤岛林立。因此必须更新目前的版本，在新版本中应考虑国家新型城镇化和智慧城市建设的大目标。

智能建筑的设计理念应自上向下。目前传统的设计理念是自下而上的，按功能需求，设计若干个子系统，然后，再考虑是否要集成？往往造成项目完成后子系统孤岛林立。在传统的设计理念下，智能建筑重要的顶层设计步骤已被忽略。在智慧城市建设的大目标下，智能建筑的设计理必须自顶向下，首先要符合智慧城市建设和智能建筑行业发展的目标，应在统筹的智慧城市和智能建筑行业体系架构下进行智能建筑系统的规划和设计。

智能建筑系统应采用门户技术和B/S访问模式。目前智能建筑各个物联子系统的应用越来越趋向b/S访问模式，基于互联网基础设施平台、采用门户技术和Web服务是大势所向。不仅应用软件、而且系统维管软件均要采用该技术和访问模式。门户技术和B/S访问模式是目前所有电脑、智能终端均支持的功能，可以认为，门户技术和B/S访问模式是智能建筑基层集成、乃至行业走向大集成的技术底线。

智能建筑系统集成应走向协同的集成平台建设。既然目前几乎所有的应用子系统都由IP以太网支撑，在构建智能建筑时，要摒弃传统的采用OPC、ODBC技术异构网络型的集成技术，而采用IP以太网支持的VLAN技术，并进一步利用Web服务、中间件和SOA等技术构建横向协同的集成平台系统。

要构建智能建筑云计算服务平台。要融入智慧城市建设，智能建筑必须走向大集成，在协同集成平台基础上，进一步发展行业云计算服务技术及其自主创新的产品。服务完善的云计算平台提供了基础设施、应用软件和功能平台三类服务，构成智能建筑云服务中心，支撑智能建筑行业的应用。

要重视智能建筑第三方运维服务平台的建设。智能建筑的运维问题一直困扰着本行业的发展，传统的依靠乙方和甲方的运维模式越来越不适应智能建筑新时期可持续发展的要求。在互联网门户技术和B/S访问模式、云服务等技术支持下，构建智能建筑第三方运维服务平台是可行的，且刻不容缓。

自主研发嵌入式控制器和相关集成电路。基于统一的体系架构，采用门户技术和B/S访问模式，智能建筑行业各个物联子系统的系统结构取得一致，一致的系统结构给与自主研发嵌入式控制器和相关集成电路提供了机遇。嵌入式控制器优化了系统结构，促进了智能建筑行业自主产业的可持续发展。

智能建筑是智慧城市的重要元素，随着国家智慧城市建设广度和深度展开，智能建筑必须融入智慧城市建设，这是智能建筑可持续发展的大方向。