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信息系统工程概论(7),第8章 智能建筑,建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。统计数据表明，人类从自然界所获得的50%以上的物质原料被用来建造各类建筑及其附属设施，这些建筑在建造与使用过程中又消耗了全球能源的50%以上。在全球环境总体污染中，与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占了34%，建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。,智能建筑的定义,智能建筑（IB）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、健康的建筑环境。智能建筑是信息时代的产物，它是自动化的更高级的发展，它将建筑、通信、计算机网络和监控等各方面的先进技术相互融合、集成为最优化的整体。智能建筑的“智能化”，主要是指在建筑物内进行信息管理和对信息综合利用的能力，这个能力涵盖了信息的收集与综合、信息的分析与处理以及信息的交换与共享。,绿色建筑与智能建筑（1）,绿色建筑和智能建筑都是信息时代的产物，因为人类进入信息社会以后，面对地球自然生态环境一天天恶化，一方面人们开始痛定思痛，逐渐认识到资源浪费、环境污染和温室气体排放等问题的严重性，另一方面信息技术不断创新和飞速发展，也给人们为实现节约资源、环境保护、减少废气排放和新能源应用提供了新的技术手段，使节能环保、高效率、高效益的精细化工业大生产成为可能。由此，为了拯救和保护我们子孙后代赖以生存的地球，世界上有许多有识之士提出了不少很好的解决方案，其中包括在建筑领域提出的绿色建筑和智能建筑的概念等。,绿色建筑与智能建筑（2）,信息技术和其他现代高新技术应用在建筑及建筑群中就构成了建筑智能化系统。信息技术的内容和范围非常广泛，实际应用到绿色建筑和智能建筑的信息技术只是其中的一部分。通常人们把这一部分称为智能建筑技术或建筑智能化技术。绿色建筑和智能建筑内涵的实现是以智能化技术为基础的，即建筑智能化技术是绿色建筑和智能建筑的核心技术，而建筑智能化技术是以信息技术为基础的，它是实现智能建筑功能的主要技术手段，也是成功建造绿色建筑的关键技术。,原始建筑,举一个原始建筑的例子：前不久，有一位西方记者深入到非洲丛林深处探访一个原始部落，部落酋长热情友善地接待了他，领他参观自己的住所。按照当地民族风俗，酋长娶了10个老婆，他给每个老婆盖了一座房子，每个房子的式样、规格、大小和内部摆设都基本上是一样的：用树枝搭成底面直径约为2米，高3米左右的圆锥形，外面涂上混合着干草的泥巴，没有窗子，只有一个高约1米的小门洞可供人们进出。房子内除了地上摆放着一张供人睡觉的蓆子以外，没有其他任何家具和设施。在探访过程中，记者从酋长老婆们自然灿烂的笑脸上，丝毫感觉不到她们物质的贫乏和生活的艰苦，反而能强烈感受到她们对生活的满足，以及与自然环境和谐相处的怡然自得。,现代建筑的基础,由于历史发展的进程是不可逆转的，因此那种结构简单、就地取材、建造粗犷，而且没水没电、没暖气没空调、缺少现代办公设备和家电等自动化、智能化设备的原始建筑，虽然绝对是“绿色的”，但并不是今天人们所提倡的绿色建筑，就好比共产主义理想并不是要把人类社会倒退回原始共产主义社会一样。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。其内涵首先考虑的是健康、舒适、安全和高效，这才是保证人们最佳工作和生活环境的建筑。因而，绿色建筑虽然强调环保节能，但并不是以牺牲人们的舒适度，人们的工作效率为代价，而是指资源利用效率的提高，能源利用方式的转变。智能建筑（IB）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、健康的建筑环境。绿色与智能是建造现代建筑必然的统一，是构成现代建筑不可缺少的矛盾体的两个方面，从总体上来看，虽然智能建筑不一定是绿色建筑，但现代绿色建筑就一定是智能建筑。建筑智能化技术是绿色建筑的一部分，它是实现绿色建筑的技术手段，而建造绿色建筑才是智能建筑的目标。绿色建筑和智能建筑是信息时代的产物，具有明显的信息时代特征，它将可持续发展理念引入建筑领域，是广泛利用智能化技术和高科技的、节能环保的现代建筑，已经成为现代建筑的主导趋势。,智能建筑的由来,1984年，在美国康涅狄格州的哈特福特市出现了世界上第一座名为“都市广场”（CITY PLAZA）的智能型建筑。这是一座由旧的金融大楼翻新改造而成的大厦，楼内铺设了大量的楼宇设备控制和通讯电缆，增加了楼宇设备自控装置、程控交换机和计算机等办公自动化设备，大楼内的配电、供排水、空调、新风和防火等系统均由计算机自动控制和管理，因而用户享有电子邮件、文字处理、科学计算、语音传输、信息检索、市场行情资料查询等全方位的服务，虽然大楼的租金提高了20%，但用户反而增加了。这座智能型建筑的成功偿试给当时正处于低潮的美国房地产市场和房地产商带来了新的希望。“都市广场”是世界上第一栋智能建筑，它的出现是人类建筑发展史上的一座里程碑，它集中体现了现代以人为本的建筑思想以及系统工程学的成果，它是土木工程技术与现代信息技术相结合的结晶，是信息时代的必然产物。智能建筑工程建成后，投资开发商将会取得巨大的经济效益、社会效益和环境效益等多方面的成果收益。,智能建筑的效益,1经济效益：智能建筑的特点是低投入，高回报：将一座新建筑物建设成智能建筑，只需在原有基础上增加5%的投资，就可增加20%的回报率。智能建筑与传统非智能建筑相比，可节能1530。系统集成的先进性可大大节省建设成本，大约可节省20的投资。与传统非智能建筑的管理方法相比，可提高运行管理效率1520。2社会效益：改变传统建筑的建设方式，提高建筑行业科技含量，克服技术不规范、实用性差、投资不合理、市场混乱等不良现象，推动建筑业朝着健康、有序和协调方向发展。3环境效益：智能建筑的节能效益可直接减少能耗，通信现代化的办公环境、可靠的安全防范系统、自动控制的温度、温度及新风量，可为人们提供安全、舒适、健康的环境空间，从而提高人们的工作效率。,智能建筑的发展阶段划分,总体上，建筑智能化技术的发展大致经历了以下四个阶段：第一阶段：二十世纪八十年代，建筑智能化技术主要为单一功能专用系统。如出入口监控，闭路电视监控，空调设备监控，水电设备监控，消防设备监控，停车场管理，数据处理，统计报表，无线电话，对讲系统，卫星电视，共用天线，广播音响，有线电话等。第二阶段：二十世纪九十年代初期至中期，建筑智能化技术发展为多功能系统。包括结构化综合布线，技术安全防范系统，楼宇自控系统，消防报警、通讯及联动系统，停车场系统，文本数据处理系统，无线通讯系统，有线通讯系统等。第三阶段：二十世纪九十年代中期至后期，建筑智能化技术发展为集成系统。包括建筑设备管理系统（BMS），办公自动化系统（OAS），通讯网络系统（CNS）。第四阶段：二十世纪九十年代后期至今，建筑智能化技术发展为一体化集成管理系统，即智能建筑管理系统（IBMS）。其中，控制、信息两大部分可通过数据库实现数据的共享、分析及决策；彩色界面可立体化动态显示，并可使用互联网（Internet）、Web网页和Web浏览器。,现代智能建筑分类,办公建筑：包括商务、行政和金融等办公建筑。商业建筑：商场、宾馆等。文化建筑：图书馆、博物馆、会展中心、档案馆等。媒体建筑：包括中型及以上剧（影）院和广播电视业务等媒体建筑。体育建筑：各类体育场、体育馆、游泳馆等。医院建筑：二级及以上综合性医院。学校建筑：包括普通全日制高等院校、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。交通建筑：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。住宅建筑：包括住宅、别墅等住宅建筑。通用工业建筑：包括通用工业建筑，与通用工业建筑相配套的辅助用房。,我国智能建筑发展特点,这些年来，我国的智能建筑建设一浪高于一浪，其发展之迅速和规模之宏大，在世界上是绝无仅有的。从政府到民间、从产业界到学术界都非常重视我国智能建筑事业的发展，全国已经建成或正在建设的智能建筑有几万栋，我国可望在20年内普及智能建筑，包括新建和旧楼改造。由于我国的建设规模所形成的当前全世界最大的智能建筑市场，国际知名的跨国大厂商纷纷进入中国这个大市场，从开始的试探到现在的扎下根来。他们不仅在这里获得丰厚的利润，而且，也将国际上最先进的技术带到中国来。我国的技术人员迅速地掌握了这些前沿科技，并立即运用于我们的工程实践之中，在实践中学习。今天，我们已经有了一支绝不比国外逊色的智能建筑科技大军。,我国智能建筑规范化发展历程,1、二十世纪八十年代末，智能建筑在我国起步。2、1995年发布建筑与建筑综合布线系统和设计规范，同年上海正式颁发了地方标准智能建筑设计标准3、九十年代出台电子计算机机房设计规范（GB50174-93）、民用闭路电视系统工程设计规范（GB/T50198-94）、火灾自动报警系统工程设计规范（GB50116-98）、火灾自动报警系统工程施工及验收规范（GB50ll6-92）等。4、2000年颁布建筑与建筑群综合布线工程设计规范（GB/T 50311-2000）和建筑与建筑群综合布线工程验收规范（GB/T 50312-2000），智能建筑设计标准（GB/T50314-2000）。5、2003年部发布智能建筑工程质量验收规范（GB 50339-2003）6、2004年颁布安全防范工程技术规范（GB50348-2004）和建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB-500343-2004）。7、2006年发布绿色建筑评价标准（GB/T 50378-2006）。新版智能建筑设计标准（GB/T50314-2006），原国标废止。8、2007年发布综合布线系统工程设计规范（GB 50311-2007）和综合布线系统工程验收规范（GB 50312-2007），原国标同时废止。,我国智能建筑技术与国际先进的差距,差距主要体现在开放式互操作性系统技术发展研究上。目前国际建筑业界公认较先进的开放式系统行业协议标准技术有两个：LonWorks：美国Echelon公司的LonWorks技术的LonTalk协议LonMark标准。BACnet：美国采暖、制冷与空调工程师协会（ASHRAE）制定的楼宇自动控制网络数据通信协议（BACnet）。BACnet同时还成为美国国家标准及欧共体标准草案。我国智能建筑在开放式互操作性系统技术发展研究上尚未真正起步，差距颇大，亟待投入。,建筑智能化技术的主要内容,1、计算机技术：计算机网络把整个系统连结成一个有机的整体，实现信息资源共享。2、通信技术：通过无线、有线通信技术，实现数据、语音、图像和视频信息等快速传递。3、控制技术：控制技术的应用主要是集散型监控系统（DCS）,硬件采用标准化、模块化、系列化设计。4现代图形图像显示技术（1）CRT（Cathode Rag Tube）阴极射线管显示技术（2）LED（Light Emitting Diode）发光二极管显示屏（3）LCD（Liquid Crgstal display）液晶显示屏（4）PDP（Plasma Display Panel）等离子体显示屏 5、综合布线技术：综合布线系统是一种符合工业标准的布线系统。6、视频监控技术：以视频处理技术为核心的新型监控系统。7、智能（IC）卡技术：一般可分为接触式和非接触式两种，8、系统集成技术：包括功能集成、技术集成和信息集成。,综合布线和系统集成技术,1综合布线技术 综合性、兼容性好 灵活性、适应性强 便于今后扩建和维护管理 技术经济合理2系统集成技术（1）数据信息系统更加完善（2）管理控制功能越发强大（3）发挥智能管理高效率的优势（4）管理更加人性化,网络视频监控技术,（1）第一代模拟监控系统：在九十年代以前，系统主 要设备是模拟摄象机和磁带录像机，是以矩阵 为控制中心的闭路电视监控系统。（2）第二代模数组合监控系统：九十年代，系统录像 采用数字硬盘录像机（DVR）取代磁带录像机（3）第三代网络视频监控系统：二十一世纪初，随着 网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速 提高，视频监控步入了全数字化的网络时代。它以网络为依托，基于图像服务器，流媒体转 发、网络存储等先进技术。,智能建筑其他有关的高新技术,1智能（IC）卡技术 智能（IC）卡一般可分为接触式和非接触式两种2信息软件技术 赋予智能建筑各种智能化功能的实现，最终还是必须依靠系统集成软件、各智能化子系统嵌入式软件和各种应用软件,绿色建筑评价指标体系,绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染（节能、节地、节水、节材、保护环境），为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑的建设应对规划设计、施工与竣工阶段进行过程控制，应以节约和适用的原则确定建筑标准，要根据绿色建筑评价指标体系三个等级要求进行规划设计和建设。绿色建筑评价标准（GB/T 50378-2006）规定：绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理（住宅建筑）或全生命周期综合性能（公共建筑）六类指标组成。每类指标包括控制项、一般项与优选项。按满足一般项数和优选项数的程度，绿色建筑划分为三个等级。,信息设施系统（ITSI）,1通信接入系统2电话交换系统3信息网络系统4综合布线系统：（1）建筑群子系统（2）设备间子系统（3）管理子系统（4）垂直干线子系统（5）水平干线子系统（6）工作区子系统5室内移动通信覆盖系统6卫星通信系统7有线电视及卫星电视接收系统8广播系统9会议系统10信息引导及发布系统11时钟系统,信息化应用系统（ITAS）,1工作业务应用系统2物业运营管理系统3公共服务管理系统4公众信息服务系统5智能卡应用系统6信息网络安全管理系统,建筑设备管理系统（BMS）,1环境和能源设备监控子系统（1）压缩式制冷机系统和吸收式制冷系统（2）蓄冰制冷系统（3）热力系统（4）冷冻水供、回水系（5）空调机组（6）变风量（VAV）系统（7）送排风系统（8）风机盘管机组（9）给排水系统（10）供配电系统（11）照明系统（12）电梯（13）热电联供系统2与公共安全系统的联动管理 消防报警子系统和安全防范子系统中相应的视频安防监控（录像、录音）系统、门禁系统、停车场（库）管理系统等对火灾报警的响应及火灾模式操作等。例如发生火灾时系统自动报警，启动并控制自动灭火系统、紧急广播、事故照明、电梯、消防给水、排烟系统、空调系统、其它联动控制系统，以及消防电话系统等。,公共安全系统（PSS）,1火灾自动报警系统 自动监测区域内火灾发生时的热、光和烟雾，发出声光报警并联动其他设备的输出接点，控制各子系统工作，采取措施，自动喷洒水或其他灭火液体气体，防排烟系统排除火灾时产生的烟雾并防止其漫延，以确保人员和设备的安全。2安全技术防范系统 安全防范综合管理系统、入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、周界防范系统、电子巡查管理系统、访客对讲系统、停车库（场）管理系统及各类建筑物业务功能所需的其他相关安全技术防范系统，如防爆安全检查系统、地震监视与报警、煤气泄漏报警、水灾报警等。3应急联动系统 有线/无线通信、指挥、调度系统多路报警系统（110、119、122、120、水、电等城市基础设施抢险部门）消防-建筑设备联动系统消防-安防联动系统应急广播-信息发布-疏散导引联动系统。,智能化系统集成（IIS）,1建筑智能化集成系统的模式（1）以建筑设备管理系统（BMS）为核心的集成模式（2）采用LonWorks和BACnet技术 LonWorks和BACnet都属于开放式系统行业协议标准，是两种非常优秀的自控网络通信技术，适用于大区域、点数分散的控制系统，但不适用于消防和保安系统。（3）网络控制级采用以太网技术2智能化集成系统配置要求 应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集成的通信协议和接口应符合相关的技术标准应实现对各智能化系统进行综合管理应支撑工作业务系统及物业管理系统应具有可靠性、容错性、易维护性和可扩展性。,住宅小区智能化（CI）,家庭控制器、综合布线系统、电源和接地、环境、室外设备及管网等。而且，火灾自动报警及消防联动系统应增加家居可燃气体泄漏报警系统；安全防范系统应增加访客对讲系统；监控与管理系统应包括表具数据自动抄收及远传系统、建筑设备监控系统、公共广播与紧急广播系统、住宅（小区）物业管理系统等。家庭控制器HC（Home controller）是指完成家庭内各种数据采集、控制、管理及通信的控制器或网络系统，一般应具备家庭安全防范、家庭消防、家用电器监控及信息服务等功能，其中包括家庭报警、家庭紧急求助、表具数据采集及处理、感烟探测器、感温探测器、燃气探测器、入侵报警探测器、通信网络和信息网络接口等。,建筑环境,（1）建筑物的整体环境要求（2）建筑物的物理环境要求（3）建筑物的光环境要求（4）建筑物的电磁环境要求（5）建筑物内空气质量要求。,谢 谢!,