人工智能概論-智能樓宇

人工智能概論7.1目錄CONTENT概述智能樓宇系統(tǒng)組成未來發(fā)展趨勢7.27.47.3典型的智能樓宇系統(tǒng)智能樓宇

智能樓宇這一概念最早是由美國在20世紀70年代末提出的。1984年1月，美國聯(lián)合科技集團的UTBS公司在美國Hartford，將舊金融大廈改造成了一個辦公高效、環(huán)境舒適、安全經(jīng)濟的綜合性辦公大樓，取名為CityPlace，也是世界第一幢智能樓宇。

盡管，當時的智能樓宇系統(tǒng)，還達不到我們現(xiàn)在所要求的智能化水平，但在當時已經(jīng)是非常超前和先進了。智能樓宇這一概念也逐漸進入了人們的視野，并迅速在歐美、日本等發(fā)達國家流行起來。到20世紀末，美國最新改造和建立的樓層建筑中智能樓宇約占70%，日本達到了65%左右。7.1概述智能樓宇

美國智能建筑研究院認為智能建筑是通過將四個基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，以及它們之間內(nèi)在關(guān)聯(lián)達成最佳組合，提供一個投資合理、高效率、舒適、溫馨、便利的建筑環(huán)境，并幫助建筑業(yè)主、物業(yè)管理人員和租用人員達到在舒適、便利和安全等方面的目標，當然還要考慮長遠的系統(tǒng)靈活性及市場能力。智能樓宇被歐洲智能建筑組織詮釋為用戶可以通過最少的代價，發(fā)揮最高的功效來控制自己的資源。智能樓宇

中國智能樓宇的起步相較于歐美晚一點。1986年，批準了“七五”重點科技項目“智能化辦公大樓可行性研究”，開始了相關(guān)理論和可行性研究。

雖然中國智能樓宇起步晚，但是發(fā)展迅速。尤其近年隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，中國北京、廣州、上海、深圳等地相繼建成了大型的、具有高質(zhì)量的智能化樓宇，有代表性的如北京大興國際機場、首都機場3號航站樓，白云機場T2航站樓、北京的京廣中心、上海博物館、廣東的國際大廈等，開創(chuàng)了智能樓宇的先河，引領(lǐng)了世界智能樓宇建設(shè)的潮流。智能樓宇

智能樓宇主要由樓宇自動化系統(tǒng)（BuildingAutomationSystem，BAS）、辦公自動化系統(tǒng)（OfficeAutomationSystem，OAS）、通信自動化系統(tǒng)（CommunicationAutomationSystem，CAS）、綜合布線系統(tǒng)（PremisesDistributionSystem，PDS）和系統(tǒng)集成中心（SystemIntegratedCenter，SIC）五大部分組成。7.2智能樓宇系統(tǒng)組成智能樓宇智能樓宇圖7-1智能樓宇的組成圖7-2智能樓宇的組成基本子系統(tǒng)7.3.37.3.6智能供配電系統(tǒng)7.3.57.3.47.3.27.3.1智能暖通空調(diào)系統(tǒng)智能給排水系統(tǒng)智能照明系統(tǒng)智能安全防范系統(tǒng)智能停車場系統(tǒng)第三章智能穿戴7.3典型的智能樓宇系統(tǒng)7.3.7綜合布線系統(tǒng)

智能供配電系統(tǒng)用于提供智能樓宇內(nèi)部各個系統(tǒng)正常工作所需的動力，保證智能樓宇設(shè)備的正常運行。主要有高低壓配電設(shè)備、變壓器、電氣參數(shù)檢測設(shè)備、功率因數(shù)自動補償裝備、備用電源等，能監(jiān)測和控制自身的運行狀態(tài)，保證智能樓宇內(nèi)部安全、可靠地供配電。7.3.1智能供配電系統(tǒng)智能樓宇通過供配電系統(tǒng)的自我監(jiān)測和調(diào)控，能源供應(yīng)無需人們過多關(guān)心，通過系統(tǒng)內(nèi)部的檢測和評估，可以完美檢測到問題所在，做到及時解決。

智能供配電系統(tǒng)可以對電氣設(shè)備的各種運行參數(shù)進行監(jiān)測，并自主應(yīng)對各種突發(fā)狀況。對高低壓進線斷路器、母線聯(lián)絡(luò)斷路器、變壓器斷路器，直流操作柜斷路器，發(fā)電機等設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)測和故障報警。對高低壓進線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、變壓器溫度、直流輸出電壓、電流等電氣參數(shù)進行檢測和管理。建立設(shè)備運行、檢修、事故檔案并生成定期維修操作單，提高設(shè)備的使用穩(wěn)定性和壽命。能夠統(tǒng)計和計算智能樓宇內(nèi)用電量，并且實現(xiàn)自動抄表、用戶電費單據(jù)輸出，提供用電負荷曲線。發(fā)生火災(zāi)時，智能供配電系統(tǒng)能夠自動切斷相關(guān)區(qū)域的非消防電源，并提供備用發(fā)電機組與蓄電池組，保證消防泵、消防電梯、緊急疏散照明、防排煙設(shè)施和電動卷簾門等消防用電。智能樓宇

智能暖通空調(diào)系統(tǒng)是人們在工作生活中最能直接感受到的智能樓宇系統(tǒng)，是樓宇自動化系統(tǒng)中最主要的組成部分。暖通空調(diào)系統(tǒng)的目的是提供一個優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)生活環(huán)境和良好的空氣品質(zhì)?？梢愿鶕?jù)季節(jié)氣候的變化以及人類的生活習慣和生理特性，對房間或者公共建筑物內(nèi)的空氣溫濕度、氣流速度、空氣清潔度等參數(shù)進行監(jiān)測調(diào)節(jié)，為人們的工作和生活提供一個舒適的環(huán)境。7.3.2智能暖通空調(diào)系統(tǒng)智能樓宇

智能暖通空調(diào)系統(tǒng)主要由空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)三部分組成，如圖7-3所示，包括了制冷、空氣處理和供熱等。由于需求量大、設(shè)備種類多、分布廣泛，智能暖通空調(diào)系統(tǒng)所需的能量也是巨大的，甚至占到建筑物能耗的70%左右。智能暖通空調(diào)系統(tǒng)還可以對所有暖通設(shè)備進行監(jiān)控和管理，對相關(guān)設(shè)備工作狀態(tài)和運行參數(shù)進行監(jiān)測，并可以根據(jù)負荷情況對設(shè)備運行狀態(tài)進行控制。智能樓宇圖7-3智能暖通空調(diào)系統(tǒng)

給排水系統(tǒng)是為人們的生活、生產(chǎn)、市政和消防提供用水和廢水排除設(shè)施的總稱，是任何建筑中不可或缺的一個重要組成部分。包括給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，如圖7-4所示。7.3.3智能給排水系統(tǒng)智能樓宇圖7-4智能給排水系統(tǒng)

智能給水系統(tǒng)主要功能是實時監(jiān)控各種儲水裝置的水位、水泵、水管的工作狀態(tài)，按照水量、水壓等條件自動調(diào)節(jié)相關(guān)閥門和水泵。并對系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進行統(tǒng)一管理，保證設(shè)備正常運行，實現(xiàn)對水的合理分配?？蓪Φ叵滦钏?、高層水箱、樓層水池等水位和水壓進行檢測，當超出限制后及時進行報警。根據(jù)水位高低來控制水泵及閥門的開關(guān)，并實時檢測水泵運行狀態(tài)，在水泵出現(xiàn)故障時，及時換用備用水泵。相關(guān)的設(shè)備運行狀態(tài)、時間、累積電量等也會同步記錄，并且可以在一定使用量時及時進行檢修，為維修提供依據(jù)，做到設(shè)備的最佳給水狀態(tài)。智能樓宇

智能排水系統(tǒng)可以實現(xiàn)對污水、廢水集水池水位及排水水泵狀態(tài)進行監(jiān)測，通過水位高低控制排水水閥及水泵的開關(guān)。當水位達到上限時，進行超限報警，并自動啟動排水水泵，直到水位降低到下限時關(guān)閉水泵。另外，可以根據(jù)設(shè)備運行時間定時進行檢修，減少智能排水系統(tǒng)故障的發(fā)生。智能樓宇

智能照明系統(tǒng)是智能樓宇中重要的組成之一。智能樓宇內(nèi)部有著不同的區(qū)域劃分，辦公室、門廳、會議室、多功能廳等，不同的區(qū)域?qū)φ彰饔兄煌囊?。通常，按照使用功能的不同，樓宇照明可以分為普通照明和特殊照明兩種。普通照明就是運用熒光燈和白熾燈進行一般和局部照明，特殊照明指對智能樓宇起美化作用的霓虹燈、噴泉彩燈、節(jié)日彩燈、航空障礙燈等。7.3.4智能照明系統(tǒng)智能樓宇智能樓宇中照明系統(tǒng)功能主要涉及兩個方面，一方面是環(huán)境照度控制，保證建筑內(nèi)部各區(qū)域?qū)崿F(xiàn)舒適照明；另一方面是照明節(jié)能控制，在保證合理照明的基礎(chǔ)上實現(xiàn)最大限度節(jié)能。這兩者相輔相成，在進行環(huán)境照度控制的過程中要考慮節(jié)能控制，進行節(jié)能控制時也要考慮環(huán)境照度的合理性。

智能照明系統(tǒng)在智能樓宇中的應(yīng)用越來越廣泛，給人們的生產(chǎn)生活提供便利的同時，帶來了更高質(zhì)量的照明感受。智能化照明控制系統(tǒng)，運用先進的電力電子技術(shù)，集中控制，優(yōu)化能源利用方式，做到了最大限度的節(jié)能。智能樓宇中，照明所消耗的電能僅次于智能空調(diào)系統(tǒng)，通過智能照明系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，可以節(jié)電30-50%。另外，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需求修改軟件設(shè)置，不用再對線路硬件進行改造，極大降低了修建和改造費用。系統(tǒng)按照預(yù)先設(shè)定狀態(tài)進行工作，即使斷電后也能恢復之前設(shè)定，便于管理。照明系統(tǒng)按照最佳狀態(tài)運行，延長了燈具的使用壽命，減少了維修工作量和花費?？刂苹芈放c負載回路進行分離，控制回路采用低電壓，不管是在后期維修還是在使用過程中都能更好地保障人身安全。智能樓宇

在現(xiàn)代智能樓宇中，停車場管理系統(tǒng)已經(jīng)成為一個必要的組成部分，是通過智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、軟件系統(tǒng)、立體車庫搭建的實現(xiàn)集車位查詢、找車取車導航、車牌識別、電子支付繳費于一體的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它通過預(yù)約車位，及時管理車輛流動信息，記錄車輛出入情況和場內(nèi)汽車位置信息，做到車輛動態(tài)和靜態(tài)信息的結(jié)合。系統(tǒng)一般以車牌識別為前提，感應(yīng)識別系統(tǒng)、App或公眾號內(nèi)注冊的車主信息，做到快速通行，并在離開時通過計時信息發(fā)起電子收費，車主通過微信、支付寶等進行支付。智能停車場系統(tǒng)按其設(shè)備結(jié)構(gòu)和停車位置可以分為空地、室外地下、室內(nèi)地下和立體停車場等類型。近年來，隨著停車場技術(shù)的成熟，停車場管理系統(tǒng)的規(guī)模也在朝著大型化、復雜化、高技術(shù)化和高智能化方向發(fā)展。7.3.5智能停車場系統(tǒng)智能樓宇

智能立體車庫是一種新型的智能停車場，可以在一定程度上解決傳統(tǒng)平面停車方式引起的停車難問題。智能立體車庫一般由立柱、橫梁等組成外部結(jié)構(gòu)，由電機、鏈條、鋼絲繩、傳動軸、載車板等組成傳動部分，由光電檢測、PLC、遠程監(jiān)控等組成控制部分。智能樓宇圖7-5智能立體車庫

另外，近年在許多智能樓宇內(nèi)出現(xiàn)了一種新型智能機器人停車系統(tǒng)。當用戶將車停進車庫，一個扁平帶輪、長方形機器人就會進庫，來到汽車下方，將車架整體搬運至劃定停車位。智能機器人停車系統(tǒng)可以自主完成路線規(guī)劃、路徑導航、定位停放，實現(xiàn)停車過程完全無人化。取車時，只需給出車輛信息，系統(tǒng)就會將車送出車庫。在整個停車過程，車主無需像傳統(tǒng)停車一樣，人工找位、人工倒車，還要注意剮蹭、安全等問題。同時，由于使用了智能停車系統(tǒng)，減少了人為停車帶來的空間浪費，提高了停車容量，具有省事、省時、省空間的優(yōu)點。智能樓宇

安全是一切活動的基礎(chǔ)，所謂“安不忘危，樂不忘憂”，智能樓宇為了達到防入侵、防盜、防破壞等目的，采用了先進的電子器材與傳感技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)，組成一個安全防范系統(tǒng)，真正做到在安全上的“高枕無憂”。

智能安全防范系統(tǒng)是樓宇自動化系統(tǒng)的一個重要的子系統(tǒng)。智能安全防范系統(tǒng)一般由五個系統(tǒng)組成，如圖7-6所示，其中電視監(jiān)控和防盜報警系統(tǒng)為兩個最主要的組成部分。7.3.6智能安全防范系統(tǒng)智能樓宇圖7-6安全防范系統(tǒng)組成

綜合布線系統(tǒng)是智能樓宇內(nèi)部進行信息交換的物理層，在建筑內(nèi)部采用接口協(xié)議、標準統(tǒng)一的線纜和接插端口，用于傳送聲音、圖像、數(shù)字數(shù)據(jù)等信號。由建筑各系統(tǒng)之間的連接電纜及相關(guān)聯(lián)的布線部件組成。它是建筑內(nèi)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，與通信設(shè)備、交換設(shè)備和其他信息管理系統(tǒng)連接，進行相互的信息連接。

綜合布線系統(tǒng)通常由六個子系統(tǒng)組、設(shè)備間子系統(tǒng)和建筑群子系統(tǒng)，采用星型結(jié)構(gòu)布線，方便任成，分別是工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、管理區(qū)子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)何子系統(tǒng)獨立接入綜合布線系統(tǒng)。綜合布線系統(tǒng)所遵循的國際標準為ISO\IEC11801及北美標準TIA\EIA-568-B。中國綜合布線系統(tǒng)標準為2000年12月30日正式頒發(fā)的《大樓通信綜合布線系統(tǒng)規(guī)范》，并于2001年1月1日正式實施。7.3.7綜合布線系統(tǒng)智能樓宇

隨著科學技術(shù)的進步，應(yīng)用于建筑上的科技也日新月異，推動著智能樓宇向更高水平發(fā)展。同時，隨著觀念及收入水平的不斷提高，人們對智能樓宇也提出了更高的要求。在設(shè)計上越來越追求生態(tài)與藝術(shù)，在功能上越來越追求實用化與智能化，在生活上越來越追求綠色節(jié)能。

建筑的外觀本身就是一種文化的體現(xiàn)，在建筑外觀追求多元化的今天，彰顯著工作者和居住者的身份和形象。建筑科技的發(fā)展，為建筑外觀的多樣化、藝術(shù)化提供了可能性，像迪拜的帆船酒店、籃子公司的“籃子”外觀。未來的建筑，設(shè)計師必將在實用性的基礎(chǔ)上展現(xiàn)個性化的藝術(shù)，融入美術(shù)、藝術(shù)與人文，通過現(xiàn)有科技將其變成現(xiàn)實。通過建筑外觀能夠一眼看出其用途，分辨其風格。7.4未來發(fā)展趨勢智能樓宇

受人工智能潮流的推動以及廣大人民的追捧，智能樓宇成為未來建筑發(fā)展的主要趨勢。在傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)等多種前沿技術(shù)的基礎(chǔ)上，與建筑藝術(shù)相融合，使得建筑物的功能得以拓展和延伸。未來，智能樓宇將以建筑物作為平臺，將系統(tǒng)、管理和應(yīng)用融為一體，在人們工作生活的需求之上自我監(jiān)管控制，將建筑與家居、公司、個人進行互聯(lián)，打造一個人與建筑和諧的有機整體。

對比傳統(tǒng)建筑，智能樓宇更加綠色節(jié)能，這將表現(xiàn)在一是注重對建