智能技术在建筑中的运用研究*

2018-04-26唐俊奇

九江学院学报(自然科学版) 2018年1期

唐俊奇

(湄洲湾职业技术学院福建莆田 351254)

1 智能建筑的概况

智能建筑[1]是将建筑物结构、设备、服务和管理按照住户的需求进行最优化的组合，从而为住户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境，使现代科学技术与传统建筑相融合，使建筑更有利于居住。传统意义上的智能建筑最初是1984年在美国哈特福德市建成的，第一个手机PAD智能家居控制建筑，智能建筑发展是从20世纪90年代才开始，但是得益于中国的改革开发和经济跨越式发展，中国的智能建筑发展势头迅猛。现代化的智能建筑主要包括三大系统：楼宇自动化系统、办公自动化系统和通讯自动化系统。目前国家已经出台最新的标准《智能建筑设计标准》(GB50314-2012)，是在《智能建筑设计标准》(GB/T50314-2006)的基础上进行修订。

按照国标对智能建筑的细分，即智能建筑设计方面包括智能化集成系统、信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统、机房工程。各种工程之间的关系如图1所示。

2 电子智能技术在建筑中的运用

电子科学与技术包括半导体、微电子和光电子技术，其前身是半导体专业和激光专业，该专业的基础理论知识包括物理电子、光电子与微电子、计算机语言、半导体物理、电子线路等。目前该项技术在智能建筑中主要应用包括：智能家居技术、智能卡技术和电视传输技术，下面分别对这几种技术进行阐述。

图1 各种工程之间的关系图

2.1 智能家居技术

智能家居技术[1]主要是将家居涉及的物体通过电子智能化，能受到人的控制，从能实现运转按照人的意志进行。目前智能家居主要包括两大系统，预警系统和运行管理系统。

2.1.1预警系统预警系统主要通过监控设备构筑，监控家中是否发生火警、漏气、漏水、非法进入和家中人员紧急呼叫等。预警系统得到信号指令第一时间通过网络将预警信号通知住户(或小区物业)，并能将家中实时监控画面传达到住户的终端显示，住户可根据现场情况进行处理。

2.1.2运行管理系统主要依靠家居设备电子化控制进行，基础的包括远程控制智能空调、智能冰箱、智能电视、智能微波炉、智能电饭煲等家居电子设备。目前还可通过智能运行平台实现自动化智能控制，主要原理是通过计算机自动处理，例如电视通过网络自行搜索住户感兴趣的内容、并自动下载分类保存；将通过监控设备采集家中温度湿度、阳光朝向、天气情况结合原有家居主人的生活习惯，自动开启设备运行，当达到设置要求，自动关闭设备。自动免去住户远程控制的麻烦，却能提供安全、舒适的家居生活。

2.1.3智能家居技术主要应用根据住户的空气指标监控设备采集温度、湿度、空气含氧量、漂浮物含量等指标，控制门窗开关、空调开关和加湿器开关等，实现舒适家居小环境；自动给家中植物浇水，给鱼缸换水、调解水温、自动喂养和自动调节水中含氧量；通过自动化吸尘器清洁家庭卫生；通过GPS相关设备跟踪定位家中重要物品去向等等。

2.2 双向电视传输技术

目前，日常生活中的信号传输主要包括3种[2]：有线电视信号、计算机信号和电话信号。通过双向传输方法可以防止这些信号相互干扰，主要采用时分多路复用(TDM)技术和频分多路复用(频分多址FDMA)技术。解决通讯问题后住户通过计算机控制系统就可以实现喜欢的节目、资讯内容等自行搜索、分类下载保存，主要应用有实现电视节目录制，网络资讯搜索、下载，电话来电录制、加密传输等。

2.3 智能卡技术

智能卡[3]是一种集成电路卡(IC card)，广泛地应用于金融、身份证和社会保障等领域，它继承了磁卡以及其他IC卡的所有优点，并有极高的安全、保密、防伪能力。智能卡具有体积小、方便携带、使用简便的特点，在日常生活中运用范围广泛，包括小区出入门禁，银行的快捷支付、公交和其他交通工具乘坐等，如目前莆田市数字办推广的公交一卡通就是属于交通工具乘坐等。主要应用：通过智能卡技术可以在小区主要巡逻点设置感应装置，实现安保人员巡逻签到，小区住户进出、物业费用上交等。

3 智能建筑设计、建设中存在的问题及应对方法

目前，莆田市在新建小区建筑智能化方面主要应用在小区物业管理方面，包括公用灯控系统、门禁系统、小区物业巡逻系统、家居安全监控系统、紧急呼叫系统等，主要停留在有利物业管理方面。而涉及到家居智能化方面，主要依靠各电器厂家自行开发，各自为政，没有一套完成的智能处理平台将这些家居数据收集处理。这是目前智能建筑中最大的短板。目前莆田市建筑设计方面综合布线系统工程设计施工衔接问题。

3.1 综合布线问题与应对方法

综合布线系统是由不同系列的部件组成，包括传输介质、连接器、线路管理硬件、插头、插座、适配器、电器保护设备和其他设备，从而实现将语音和数据通信设备、交换机设备、信息管理系统及设备控制系统、安全系统项目连接，同时实现这些设备内部与外部网络连接，实现各建筑物、建筑群内的数字信息传输系统。它包括建筑物到外部网络或电话局线路上的连线、与工作区的话音或数据终端之间的所有电缆及相关联的布线部件。

综合布线系统是实现智能建筑的神经元，是有效连接各项设备与系统的根本，是实现数据传输，智能操作的基础。因此，在综合布线系统工程设计过程中应当综合考虑各系统的需求，适度超前安排富余线路，多增设一些信息点，按照国家智能建筑设计的标准适当提高系统余量，提高设计的标准和要求，增加此项工程的投资比例。为后期减少因用途变化增加施工难度，明管、明线、飞线影响美观。

在具体施工过程中，应严格督查施工单位按照设计图纸要求的施工，避免偷工减料，大管变小管，同时充分考虑在分期施工过程中预留孔位、孔洞等要提前预留等方法，解决综合布线问题。

3.2 专业设备接口统一化问题

目前，智能建筑设计中比较容易出现的问题就是专业设备接口不能很好的衔接，容易在后期具体设备安装、运行过程中带来相当多的麻烦，这是某些工程智能化系统无法联动和正常运转的常见原因之一，可以通过政府强制性修改相关行业标准、技术标准，实现接口标准化。还可以通过在具体工程设计阶段以及设备采购阶段明确专业设备接口、控制/通信协议的标准和技术要求来解决专业设备接口问题。

3.3 无专业智能电器控制平台开发问题

家电设备远程自动化控制是实现智能建筑中智能家居的重要部分，随着科技的不断发展，家电设备实现自动化控制已经相当普及，而且当前网络技术特别是Internet/Intranet技术的迅速发展为实现远程控制插上翅膀，单体设备实现远程控制已有成型的设备市场销售。然而对整体家居实现全面自动化控制的智能处理平台尚未有厂家及公司介入，目前没有这方面的专业控制系统。

目前技术、设备、通讯管道、操作系统开发都已经没有技术性的难题，硬件方面已完全可以从公开市场购得，就是缺乏将他们整合的系统工程，可以通过社会公开招标，明确要求，这样就可以将相关设备的单个功效充分发挥出来。如果在这个领域区尝试开发，不久的将来就能实现智能电器控制平台对整体家居的智能控制，真正实现家居智能化给带来的便利、舒适的生活享受。

3.4 小区设备数据未实现智能处理问题

目前小区在智能化应用方面主要集中实现家庭紧急呼叫、楼宇安全监控、小区保安智能卡监控、火灾、水灾、煤气泄漏监控等，基本实现设备监控的目的。通过管线网络也实现了数据的上传，然而在最为关键的数据整理、分析方面却依然停留在人工操作，没有智能智能平台自动化处理。这主要是因为，平台开发无企业涉及，物业自行开发投入成本高、且节约人力成本少等问题。

硬件方面没有技术壁垒，软件方面可以通过市场订购，关键是物业公司要有针对这块投资的意愿。随着时代的发展人们对生活水平要求越来越高，相信市场化的物业管理为了提高自身的竞争力，会去为了迎合市场需求增加这方面的资金投资。