智慧建筑设计赋能智慧城市的发展

智慧建筑设计赋能智慧城市的发展

  方富辰

华设设计集团股份有限公司 江苏省 南京市 210000

【摘要】当前互联网已经成为城市的重要基础设施，而大量的城市建筑及基础设施有待数字化，智慧建筑关注的重点就是城市基础设施数字化和城市基础设施大数据，智慧建筑运维管理是建筑及建筑运维行业数字化的变革和创新。智慧建筑运维管理将带动整个建筑及建筑运维行业的数字化转型，建筑的数字化转型将极大推进城市各类基础设施大数据的构建和完善，而城市基础设施大数据是数字中国的重要核心资源，是实施国家大数据战略的重要组成部分，具有相当重要的战略意义。

【关键词】人工智能、智慧建筑、智慧城市、数字化

一 引言

“智慧建筑，Intelligent Building”一词于 80 年代初在美国首次使用，官方智慧建筑机构给出的定义是：

智慧建筑是集成各种系统以协调方式有效管理资源以最大化：技术性能、节省投资和运营成本以及灵活性。智能建筑和智慧建筑之间的区别在于，在智能建筑中，用户将对系统进行编程，使其以符合用户最佳意图的方式行事。但是，智慧建筑具有适当的传感和处理能力，可以自行检测周围环境，然后自行编程以执行其认为最佳的操作。

随着时代的发展、技术的进步，互联网+大潮日趋火热，建筑行业在业务飞速发展的过程中，也逐渐从大规模粗放型的规模建设逐渐发展到现阶段的重视精细化管理和服务阶段，如何规划设计和建设高度智能化的建筑楼宇或园区？如何在建筑/园区中应用各类前沿科技满足业主办公和生活需要？如何实现建筑智能化运维管控？如何为业主设计和提供各类智慧化便捷应用？如何有效实现建筑综合节能？如何对建筑内的空间，资产，设备设施实现数字化有效管理等问题也日益成为各建筑及园区建设/运维/运营企业提升自身物业服务能力、品质、工作效率、管理水平、提高业主满意度而重点关注和急需解决的重中之重。

二智慧建筑的定义

众所周知，建筑智能化的因素是不断变化的，可能因组织而异，这取决于设施的需要和使用。环境、能源管理、设施物业管理、生命周期管理、安全等智能领域很多。智慧建筑可能包含许多或全部，并与自动化相结合。

智慧建筑在很大程度上取代了传统的模拟独立系统，需要数字网络系统的手动管理。智慧建筑也可能包括建筑管理系统（BMS），这是一个连接系统的平台，使其能够合作和共享信息，以优化建筑和内部访问者的需求。

把智慧建筑分为三个级别非常好理解。

在第一个级别，建筑没有物联网技术，所有建筑信息与工作都是由相关人员来完成，就想座机一样所有事情还是靠人员来完成。

第二个级别智能建筑，智能建筑通过物联网技术等相关技术，让建筑有了信息和数据。让建筑有了感知能力。减少了人员的工作量，就像是老式的诺基亚手机功能简单方便。

第三个级别智慧建筑，智慧建筑通过数字孪生、物联网以及数字化运维平台等相关技术，可以收集、处理大量建筑内相关数据和工作，极大的减少了工作人员的工作量，降低了建筑的管理成本。就像是智能手机他有着清晰的大屏幕，完善的生态系统和简单的操作模式。由此才开始了智慧建筑的第一步我相信未来他会不断地发展，不断地完善。

到了今天他已经是一个逐渐成熟的体系，成为了囊括了安保数据安全、节能、高效管理、信息数据、实验室环境监控、人员生命体征监控报警、设备维保等多方面多维度的数字一体化运维管理平台，所以我们对智慧建筑定义为：

智慧建筑是以构建便捷、舒适、安全、绿色、健康、高效的建筑为目标，在理念规划、技术应用、管理运营、可持续发展环节中充分体现数据集成、分析判断、管控决策，具有整体自适应和自进化能力的新型建筑形态。

三智慧建筑技术总体架构

智慧建筑技术总体架构的规划应满足建筑功能、使用需求、管理需求和应用方式，智慧建筑技术总体架构应包括感知执行层、网络传输层、智慧平台层和智慧应用层等。

图一 智慧建筑技术总体架构图

四智慧建筑总体方案

智慧建筑总体方案以建筑基础设施数字化为目标，以智能化可视化建筑运维管理为核心，通过物联网，云计算，大数据，移动互联、可视化等技术手段，对建筑进行精细化智能管理，打通建筑运维过程中涉及到的客服接待、运维管理、设备监控、事务响应、计划安排、任务管控、人力资源、大数据分析、商业智能诸多业务领域，可全面提高业主和用户的工作和生活体验，大幅提升物业服务的品质、提升人员的工作效率，是建筑智慧化发展的必然趋势。

智慧建筑整合了建筑施工弱电系统、楼宇智能集控、物业管理、办公、生活、商业、运维等业务和服务平台于一身，是一个可持续运营的智慧建筑综合物业服务平台，以BIM建筑竣工模型和建筑智能化为基础，提供面向建筑、商业的一体化服务，进而构件和实现智慧建筑运维与运营生态圈，通过云服务的模式，可以实现一次性建设，多地可复用，模块化扩展的方式提供服务。

从建筑楼宇/园区建筑及设备设施智能化感知体系的建设集成、智慧建筑全生命周期数据的有线无线及移动网络传输的支持、到智慧建筑方案平台大规模计算和存储资源、一体化云平台和高集成度网络体系的综合建设、以及基于可视化、大数据、人工智能等综合技术为建筑楼宇和园区智慧化赋能应用的定制化开发和安全的运维运营，基于全面的物联网体系、云产品和软硬件设备及系统集成实施和运维运营服务能力，提供全面覆盖建筑楼宇/园区智能化和智慧化建设（智慧建筑）的咨询，规划，设计，建设，实施，运维运营管理端到端、全方位、一体化、可落地的智慧建筑综合管理和服务体系。

图二 智慧建筑综合管理体系框架图

4.1智慧建筑核心设计要素

1）构建智慧建筑生态要素

以物联网操作系统系统为核心，构建智慧建筑生态体系。充分发挥其生态构建的能力，即：向下可接入物联网智慧建筑各子系统和传感器；向上可搭载众多实惠的应用程序和服务的快捷部署；横向可打通各类云服务，满足不同场景、不同业务、不同用户在数字化建筑空间下的需求，实现万物互联物联网智慧建筑云架构。

2）场景化解决方案要素

充分解读智慧建筑的功能定位，构建聚焦实际场景与流程的智慧化方案，拓宽智慧建筑体在面向安全管理、机电运维、综合运营与综合服务的广度。云应用设计与以物联网操作系统为核心框架的智慧建筑生态对接，并按需获取相关运行的云资源和互联网快捷入口，从而实现快速部署、无缝对接和即插即用，使得管理、运营、服务也变得更智慧。

3）科技服务运营要素

智慧城市数字空间下的科技运营，为智慧建筑的运营方、投资方等提供包括：咨询规划、场景设计、投融资、实施管理、运营维护等全流程科技服务。

五智慧建筑设计如何赋能智慧城市

简单来讲，通向智慧城市的旅程始于一栋建筑。无论城市的规模大小如何、技术的范围大小或应用，未来的智慧城市都可以融入到智能建筑或智慧园区中，也可以从中分离出来，在我们生活的世界里，城市是人文的主体。而城市的物理结构主体是由交通及园区构成，而园区是周界、街道、建筑构成；由此可知，城市的主体构件是园区，而园区的主体构件是楼宇建筑。所以，智慧城市的建设是以智慧园区建设为基础，而智慧园区的建设也是以智慧建筑、智能楼宇的实现为标志。

新型信息技术基础设施，是以5G、物联网、人工智能、区块链、云计算、大数据分析、边缘设计、人工智能计算、BIM、GIS、卫星导航系统、网络、IPv6等数字信息技术的集合，多种技术的融合应用，才能实现智慧的场景。例如2022年北京冬奥会开闭幕式、冬奥园区，就是数字信息技术的集合，得到了国内外运动员、媒体、观众的一致好评，把北京冬奥会变成一届数字科技创新的盛会。

我们如何才能将仍在很大程度上仍是理论上的智慧城市概念转变为将经济、生态和技术结合在一起的城市和建筑愿景。

智慧建筑是智慧城市运营落地的基石，毫无疑问，设计是未来不可或缺的重点部分。

四 结语

智慧建筑可以产生多米诺骨牌效应，从而为集成发展带来更多机会。如果有更多的部门参与这项工作，扩大这些互连解决方案的范围，并扩大有关各方的整体意识，那么我们将拥有一个智能社区，它们正在一起工作，共同利用智能资产。从那里，一个智能社区可以扩展，或者不同的联网建筑物可以连接起来。随着时间的发展，这一智能防护和共享信息区域将覆盖整个城市。

未来建筑与城市发展趋势研判：

AI建筑产业链将牵动整个城市产业链,AI建筑将引发和推动新一轮建筑工业革命,AI建筑将成为推动智慧城市发展的基石,会将未来城市概念下的AI城市、5G城市、区块链城市加速推进，城市与建筑“超脑”逐渐趋向完善。

参考文献

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