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1、1,智能建筑技术,电子信息工程教研室, 张永坚Kx511-8636706713806419345,2,为什么要了解智能建筑？,3,建筑：艺术与工程技术的完美结合,人们常说，建筑是艺术。那是由工程技术创造的艺术。人们常说，建筑是凝固的音乐。我们的责任是让凝固的音符飞扬起来。,4,建筑：艺术与工程技术的完美结合,建筑有优美的外形和坚固的结构，那是建筑学、土木工程专业的杰作。建筑有强大的机电设备系统，那是热能工程、环境工程、自动化工程延展了建筑的功能。通信工程与电子信息工程能做什么？,5,建筑：艺术与工程技术的完美结合,世界著名建筑学家Brain Atkin提出现代建筑必须具备以下三个条件：第一、建
2、筑必须“知道”其内部和外部正在发生的事情；第二、建筑必须“决定”以最高效的途径为用户提供安全、高效、舒适、便捷、健康的建筑环境；第三、建筑必须迅速对用户所提出的要求做出“反应” 。用什么手段来实现这个目标呢？信息化！,6,建筑：艺术与工程技术的完美结合,自动化工程应能统筹控制建筑物的机电一体化设备，使建筑物的反应更灵敏、动作更准确。信息化技术打造建筑物的神经网络、通信网络、信息网络 ，赋予建筑以思维和智慧。建筑建筑艺术土木工程建筑设备信息化。,7,第1章 绪 论,随着人类社会和全球经济的持续发展，人们对建筑物的功能提出了越来越高的要求，由原来单一的办公、居住向综合性、智能化等多种功能需求延伸。
3、为满足这种需求，人们把信息技术、现代控制技术应用到建筑工程中，把建筑工程与先进的计算机技术、控制技术、通信技术相融合，使建筑物能更有效地为人们提供安全、高效、舒适的办公和居住环境，更加高效节能、绿色环保，以满足社会进步和人类文明发展的需要。这种新型建筑被称为智能建筑。智能建筑催生了新的技术和产业领域，在拉动建筑业发展的同时也为信息技术开辟了新的发展空间和应用领域。,8,智能建筑的基本概念,智能建筑（IB，Intelligent Building）是信息时代产生的新型建筑，是建筑艺术、建筑工程技术与信息技术和自动控制技术相结合的产物。长期以来，建筑更多地被当作是艺术类学科而对它从属于技术领域的特
4、性有所淡化。人们对建筑的关注往往停留在它的外在表现形式，而忽视其多方面的内在功能因素。,9,世界上第一座智能建筑美国康涅狄格州哈特福德市“城市广场”（City Place）:地上38层，地下2层，总建筑面积12万m2，智能化工程由美国联合技术建筑公司承建，装备了先进的通信系统、办公自动化系统及自动监控和建筑设备管理系统。,10,奥地利，维也纳Millennium大厦,背景资料大厦: 高202米, 50层全部楼层面积: 10万平方米办公、公寓、购物和休闲设施设备配置INSIGHT工作站11000 物理数据点LONMARKS控制器 AlgoRex 防火系统,11,迪拜Jumeirah 海滩度假胜地
5、：Burjal Arab Tower Hotel,背景资料世界首家7星级酒店会议中心, 运动中心, 餐厅, Aqua 公园娱乐场所设备配置:可通过光纤光缆传输26000数据点的楼宇管理系统环境可精准控制的房间由直接数字控制器控制的瀑布,Burjal Arab Tower Hotel,12,21世纪广场 沈阳，中国,皇家图书馆 哥本哈根，丹麦,US Bancorp Tower, 波特兰，美国,水上世界里斯本，葡萄牙,展览馆 阿姆斯特丹，荷兰,13,1.1 智能建筑的发展,智能建筑是现代高新技术的综合产物。所以，其使用功能和技术性能较传统建筑也产生了深刻的变化。长期以来，建筑更多地被当作是艺术类学
6、科而对它从属于技术领域的特性有所淡化。人们对建筑的关心往往是它的外在表现，而忽视其内在的许多因素。但智能建筑的出现改变了这一观念。如果说钢铁、混凝土等建筑材料使建筑的外观发生了变化，那么智能建筑就是从本质上改变着建筑在人们心中的概念。建筑不再单单是一个用来遮风避雨的壳体，而是成为能够参与人类办公、生产、生活活动的具有“生命”特性的实体。如果用人体作一个形象的比喻，那么传统建筑只是具备了外在的骨骼和肌肉，而智能建筑则是在此基础上加上聪明的“头脑”和灵敏的“神经系统”的完整的“人”。,14,1.1 智能建筑的发展,智能建筑与人的类比,15,1.1.1 智能建筑的概念,1. 智能建筑具备的基本能力：
7、（1）对环境和使用功能变化的感知能力。（2）将信号传递到控制设备的能力。（3）综合分析数据的能力。（4）作出判断和响应的能力。,16,1.1.1 智能建筑的概念,建筑必须“知道”其内部和外部正在发生的事情。建筑必须“决定”以效率最高的途径来为居住者提供方便、舒适的生活环境。建筑必须迅速对居住者所提出的要求做出反应。,17,2、智能建筑的定义,智能建筑设计标准（GB 50314-2006）对智能建筑作了如下的定义：智能建筑是以建筑物为平台，兼备信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统等，集结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体，向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、健康的
8、建筑环境。,18,2.1智能建筑的构成,智能建筑由建筑物本体智能化系统构成。智能化系统则是由智能化集成系统、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、机房工程和建筑环境等若干个子系统通过优化组合构成的。以上各个系统之间的优化组合形成了建筑物的智能化功能。,19,2.1智能建筑的构成,信息设施系统（ITSI，IT System infrastructure）指为确保建筑物与外部信息通信网络的互联及信息畅通，对语音、数据、图像和多媒体等多种类信息设备系统加以组合，提供实现建筑物业务及管理等应用功能的信息通信基础设施。信息设施系统一般包括通信接入系统、电话交换系统、信息网络系统、
9、综合布线系统、室内移动通信覆盖系统、卫星通信系统、有线电视及卫星电视接收系统、广播系统、会议系统、信息导引及发布系统、时钟系统和其他相关的信息通信系统。,20,2.1智能建筑的构成,信息化应用系统（ITAS，IT Application System） 指以建筑物信息设施系统和建筑设备管理系统等为基础，为满足建筑物各类业务和管理功能的多种类信息设备与应用软件而组合的系统。信息化应用系统一般包括工作业务应用系统、物业运营管理系统、公共服务管理系统、公众信息服务系统、智能卡应用系统和信息网络安全管理系统等其他业务功能所需要的应用系统。,21,2.1智能建筑的构成,公共安全系统（PSS，Public
10、 Security System）为维护公共安全，综合运用现代科学技术，以应对危害社会安全的各类突发事件而构建的技术防范系统或保障体系。公共安全系统通常包括火灾自动报警系统、安全技术防范系统和应急联动系统等。,22,2.1智能建筑的构成,建筑设备管理系统（BMS，Building Management System）指对建筑设备监控系统和公共安全系统等实施综合管理的系统。建筑设备管理系统一般采用集散式控制结构，具有对建筑机电设备实施测量、监视和控制功能；具有监测建筑物环境参数的功能，以确保各类设备系统运行稳定、安全和可靠并达到节能和环保的管理要求；建筑设备管理系统能实现数据共享，包括公共安全等
11、相关系统的数据信息等资源，生成建筑节能、建筑设备与建筑环境优化管理所需的各种相关信息分析和统计报表，以满足建筑物业管理的需要。,23,2.1智能建筑的构成,机房工程（EEEP，Engineering of Electronic Equipment P1ant）指为智能化系统的中心控制设备和装置等提供安装条件、地点，建立确保各系统安全、稳定和可靠地运行与维护的建筑环境（控制中心）而实施的综合工程。机房工程范围一般包括信息中心设备机房、数字程控交换机系统设备机房、通信系统总配线设备机房、消防监控中心机房、安全防范监控中心机房、智能化系统设备总控室、通信接入系统设备机房、有线电视前端设备机房、弱电间
12、（电信间）和应急指挥中心机房及其他智能化系统的设备机房。,24,2.1智能建筑的构成,智能化集成系统（IIS，Intelligent Integration System）指将不同功能的建筑智能化系统，通过统一的信息平台实现集成，以形成具有信息汇集、资源共享及优化管理等综合功能的系统。智能化集成系统包括智能化系统信息共享平台建设和信息化应用功能实施。智能化集成系统具有对各智能化系统进行数据通信、信息采集和综合处理的能力；能实现对各智能化系统的综合管理；能支撑工作业务系统及物业管理系统；智能化集成系统集成的通信协议和接口符合开放式、通用的技术标准，系统具有可靠性、容错性、易维护性和可扩展性。,2
13、5,2.1智能建筑的构成,智能建筑的建筑环境分为整体环境、物理环境、光照环境、电磁环境、空气质量环境等。其中：整体环境要求提供高效、便利、舒适的工作和生活环境；满足对建筑的环保、节能和健康的需求。物理环境要求建筑物内的空间对实际应用和未来发展具有适应性、灵活性及空间的开放性，满足建筑设备及管线发展的空间；同时也对室内装饰、色彩，降低噪声和防止噪声扩散等提出了要求。光照环境、电磁环境、空气质量等则需要满足相关标准和规范的要求。,26,2.1智能建筑的构成,智能建筑与传统建筑的主要区别在于“智能化”。智能建筑除了具备传统建筑的全部特征和功能外，还具备一定程度的“人工智能”特征和功能。智能建筑应当具
14、有：感知环境和使用功能变化的能力；有高效传递、精准处理感知信号或信息的能力；有对建筑设备与建筑环境信息进行综合分析和判断的能力；有做出决策、发出指令、执行相应操作、完成相应动作的能力。,27,2.2智能建筑的分类,智能建筑有多种分类方法，早期大多是按照建筑智能化系统配置数量和复杂程度划分的，即等级分类法。按照这种分类方法，智能建筑被分为甲、乙、丙级，系统配置越多、越复杂，建筑物的智能化等级就越高。,28,2.2智能建筑的分类,随着智能建筑在不同行业和不同领域的广泛应用，这种简单的分类越来越不能满足人们的需要。在实际工程中，不同的建筑物，如办公建筑、商业建筑、文化建筑、媒体建筑等，由于需求和使用
15、性质不同，其配置的智能化系统的数量和侧重点也有所不同，无法按照同一个标准去衡量和分类。,29,2.2智能建筑的分类,在2006年修订的国家智能建筑设计标准中，根据行业和应用领域的不同，把智能建筑分为办公、商业、文化、媒体、体育、医院、学校、交通、住宅和通用工业建筑等10大类。对不同类别建筑的智能化系统提出了相应的配置要求，对智能化系统工程建设也做出了相应规定。,30,1.1.3智能建筑的分类,办公建筑：主要指商务办公建筑、行政办公建筑、金融办公建筑；商业建筑：主要指商场、宾馆建筑等；文化建筑：主要指图书馆、博物馆、会展中心、档案馆等文化建筑；媒体建筑：主要指中型及以上剧（影）院和广播电视业务等
16、媒体建筑；体育建筑：主要指体育场、体育馆、游泳馆等体育建筑；医院建筑：主要指二级及以上综合性医院建筑,31,1.1.3智能建筑的分类,学校建筑：主要指普通全日制高等学校、高级中学和高级职业中学、初级中学和小学、托儿所和幼儿园等建筑；交通建筑：主要指大型空港航站楼、铁路客运站、城市公共轨道交通站、社会停车场等建筑；住宅建筑：主要指住宅（区）、别墅（区）等建筑工业建筑：主要指通用工业建筑以及与通用工业建筑相配套的辅助用房。,32,3、智能建筑的基本要素,智能建筑通常是指主要具有三个要素的建筑物，即“BAS” (建筑设备自动化系统或称楼宇自动化系统)、“CNS”(通讯网络系统)和“OAS”(办公自动
17、化系统)。其中：建筑设备自动化系统：主要是指运用计算机对建筑的各个方面实行自动化的监控及管理，如：空调系统、照明、电梯、消防报警、消防保护、出入管理、保安及动力用电方面等等。在计算机对建筑物和建筑管理系统发挥作用的同时，办公自动化与通信网络系统也起了很大作用。办公自动化系统：是围绕计算机网络进行的信息的建立、储存和处理，包括文字处理、电子记事、数据库、桌面印刷系统、日程安排、股市信息、就职信息、造价控制、统计管理、决策管理等等。办公自动化又可根据使用要求的不同分为事务型办公自动化系统、管理型办公自动化系统、决策型办公自动化系统及一体化办公自动化系统。从广义角度看，OAS又称为信息网络系统（ I
18、NS）。,33,3、智能建筑的基本要素,通信网络系统(CNS)：是指通过电缆、光缆等有线或无线传输手段，使用相关通信设备快速传递语音或图像信息的有效方法。以上三个方面在智能建筑的发展过程中，越来越成为不可分割的整体，而现代计算机网络技术的出现，则使这三者的融合真正成为可能。,34,4、智能建筑的功能,这些功能之间既相对独立，又相互联系，构成了一个有机的建筑功能系统。,35,4、智能建筑的功能,从用户服务功能角度看，智能建筑可提供3大方面的服务功能，即安全性、舒适性和便利高效性。,36,5、智能建筑的特点,相对于传统建筑，智能建筑具有以下几个方面的特点：（1）系统高度集成从技术角度看，智能建筑与
19、传统建筑最大的区别就是智能建筑各智能化系统的高度集成。智能建筑系统集成，就是将智能建筑中分离的设备、子系统、功能、信息，通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统，实现信息、资源、任务的重组和共享。智能建筑安全、舒适、便利、节能、节省人工费用的特点必须依赖集成化的建筑智能化系统才能得以实现。,37,5、智能建筑的特点,（2）节能以公共建筑为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的70。在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其“智能”，尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最大限度地减少能源消耗。按事先确定的程序，对室内环境实施不同标准的自动控制，已成为智能
20、大厦的基本功能。利用空调与控制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一，其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。,38,5、智能建筑的特点,（3）节省运行维护的人工费用根据美国大楼协会统计，一座大厦的生命周期为60年，启用后60年内的维护及营运费用约为建造成本的3倍。再依据日本的统计，大厦的管理费、水电费、煤气费、机械设备及升降梯的维护费，占整个大厦营运费用支出的60左右；且其费用还将以每年4的速度增加。所以依赖智能化系统的智能化管理功能，可发挥其作用来降低机电设备的维护成本，同时由于系统的高度集成，系统的操作和管理也高度集中，人员安排更合理，使得人工成本降到最低。,3
21、9,5、智能建筑的特点,（4）安全、舒适和便捷的环境智能建筑首先确保人、财、物的高度安全以及具有对灾害和突发事件的快速反应能力。智能建筑提供室内适宜的温度、湿度和新风以及多媒体音像系统、装饰照明，公共环境背景音乐等，可大大提高人们的工作、学习和生活质量。智能建筑通过建筑内外四通八达的电话、电视、计算机局域网、因特网等现代通信手段和各种基于网络的业务办公自动化系统，为人们提供一个高效便捷的工作、学习和生活环境。,40,6、建筑与建筑智能化,智能建筑与传统建筑的主要区别在于其具有“智能”，而智能建筑的“智能”主要是通过其中的各种建筑智能化系统来实现的。因此智能建筑的核心问题是建筑设备的智能化。建筑
22、智能化系统的结构由上层的智能建筑综合管理系统（IBMS：Intelligent Building Management System）和下层的3个智能化子系统构成：建筑设备管理系统（BMS：Building Management System），通信网络系统（CNS：Communication Network System）和办公自动化系统（OAS：Office Automation System）。,41,6、建筑与建筑智能化,BMS，CNS和 OAS 3个子系统通过综合布线系统（GCS：Generic Cabling System）连接成一个完整的智能化系统，由 IBMS统一监管。BMS包
23、括建筑设备自动化系统（BAS：Building Automation System）、消防自动化系统（FAS：Fire Automation System）、安防自动化系统（SAS：Safety Automation System。整个建筑智能化系统是建立在建筑（环境）这个平台（基础）之上的。,42,7、建筑物的智能化程度评价,（1）建筑物提高使用者工作效率的能力1）提供健康的环境（如充足的日照、新鲜的空气及大量的绿化等）；2）提供良好的工作空间(工作面良好的照度、室内温湿度的微控、视线适当的遮蔽及防止噪声等)；3）提供高效率的办公设备(如电脑、电话、传真、语音信箱、文字处理机、软件支持系统等
24、)；4）给使用者提供方便（如餐饮、娱乐、便利的交通及适当的储藏空间等）。,43,7、建筑物的智能化程度评价,（2）建筑物降低营运成本的能力1）节省能源消耗的能力（如结合环境设计来减少人工采光、空调、通风方面的能源消耗，注意对建筑屋顶及外墙材料的选择，运用自动化设备对采暖、空调、照明等设备实行开关监控以减少无谓的浪费等）；2）减少因设备故障而产生的损失；3）节省维护管理人员的开支及费用。（3）建筑物预防自然灾害和外来入侵的能力1）灾害（火灾）的自动探测、反应和报警能力；2）警卫防盗能力(视频安防监控、入侵报警等)。,44,7、建筑物的智能化程度评价,（4）该建筑对未来发展变化的适应能力1）水、电
25、、信息及电信管道预先留有足够的发展空间；2）在建筑中预先留有足够的管道空间；3）楼地板的承重量应考虑未来电子设备的使用；4）建筑空间布局应考虑对未来使用情况变化的应变能力等。,45,智能建筑的技术基础,智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产物，是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的。现代建筑技术（Architecture）现代计算机技术(Computer)现代控制技术(Control)现代通信技术(Communication)现代图形显示技术（CRT）即A4C技术是智能建筑发展的技术基础。,46,建筑智能化技术的演变过程,建筑智能化技术演变如图1-4所示，智能大楼的各个部分由独立走向整合，以计算机网络而构成集成化和智能化的一体化系统，实现统一的资源调度与全局性管理，满足智能建筑运行的各种要求，突显出建筑的“智能”水平。,图1.4 建筑智能化技术演变过程,47,思考题与习题,1-1 简述智能建筑的分类及其发展趋势。1-2 智能建筑应具有哪几项基本能力？1-3 智能建筑分为哪几类?1-4 智能建筑的BA系统、CA（CNS）系统、OA系统分别是指什么？1-5 A+4C技术是指什么？1-6 简述建筑智能化技术的演变过程。1-7 简要论述智能建筑的主流技术。,
