高建濤， 黃開宏， 王建立

(科進柏誠工程技術(北京)有限公司，北京 100102)

0 引言

隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的飛速發(fā)展，建筑機電系統(tǒng)的“單兵作戰(zhàn)”模式，即建筑機電的暖通空調(diào)專業(yè)、給排水消防、強電、智能化(部分單位更細分出動力專業(yè))等各專業(yè)均由專業(yè)負責人進行技術把控的方式，逐步暴露出諸多弊端，例如在建筑設計初期，有大量的協(xié)調(diào)配合工作需要與業(yè)主或建筑師對接，僅機電專業(yè)就需多人參與，但往往效率低下且專業(yè)之間易出現(xiàn)矛盾。 針對此情況，筆者所在單位作為專業(yè)的機電顧問公司，采取的“多兵協(xié)同”模式，即對機電各專業(yè)各系統(tǒng)需求等方面由專人統(tǒng)籌，負責對接業(yè)主、建筑師，以達到機電一體化的方式。 而且隨著通信網(wǎng)絡、信息技術、大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，智能建筑需要整合各機電子系統(tǒng)成為有機的整體，因此需要“知其然知其所以然”，方可實現(xiàn)。 本文通過我司參與的國內(nèi)某電商總部大樓的機電系統(tǒng)方案的制訂，淺談機電系統(tǒng)的優(yōu)化咨詢服務及智能建筑的發(fā)展方向，以期起到拋磚引玉的作用，供各位同仁共同探討。

1 項目簡介

本項目處于北京亦莊區(qū)，總建筑面積50 多萬m2，地下5 層，地上由三棟樓組成，最高一棟19 層，高度約100m，主要功能為辦公，同時配套會議、餐飲、報告廳、車庫等。 建成后將做為業(yè)主全球總部使用，定位較高。

2 機電系統(tǒng)優(yōu)化咨詢服務－機電方案的確定

2.1 機電系統(tǒng)設計方向及原則

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，機電系統(tǒng)做為建筑的“血液及靈魂”已越來越被開發(fā)商重視，智能、環(huán)保、綠色、可持續(xù)性逐步成為現(xiàn)代建筑機電系統(tǒng)的必備要素。 在筆者看來，機電系統(tǒng)的確定是一個“大方向”至“小細節(jié)”的過程。 大的機電系統(tǒng)設計方向，需項目負責人針對項目的具體情況，對整個機電系統(tǒng)進行統(tǒng)籌，做出合理規(guī)劃，而若由各專業(yè)負責人各自為戰(zhàn)，難免后期出現(xiàn)系統(tǒng)間相互矛盾的狀況。對于機電系統(tǒng)的大方向，除了考慮項目具體業(yè)態(tài)外，還需考慮下述因素。

(1)該項目后期物業(yè)管理是單獨大物業(yè)或多物業(yè)管理，多物業(yè)管理模式在大型綜合體項目內(nèi)較常見。

(2)項目建成后是業(yè)主自持或是整售/分割銷售。

(3)項目建成后是業(yè)主自用或是整租/分割出租。

(4)項目所處位置以及業(yè)主對項目的定位。

(5)業(yè)主對項目總體成本管控。

(6)項目周邊市政條件(電力、電信、熱力、給水、排水、中水、燃氣等)。

(7)當?shù)靥厥庹呒疤厥庖?，例如海綿城市、新能源等。

(8)智能化系統(tǒng)，結合業(yè)主定位，需具備基于現(xiàn)狀，適度超前的理念。

每個項目因其所處位置不同、業(yè)主定位不同、市政條件不同、當?shù)匾蟛煌龋瑱C電系統(tǒng)的設計方向均須有不同的考慮，作為專業(yè)機電顧問的項目負責人，必須具有機電一體化理念，不能局限考慮某個專業(yè)，只有把機電作為整體來考慮，才可制訂出合理的機電系統(tǒng)。

對于本電商總部大樓項目而言，其業(yè)態(tài)單一，物管及產(chǎn)權劃分清晰，相比大型綜合體項目而言，本大樓機電系統(tǒng)設計大方向較簡單，按照自用自管的方式考慮。

2.2 機電主系統(tǒng)的確定

每個項目可采用的機電系統(tǒng)并不是唯一的，例如暖通的冷熱源系統(tǒng)分為電制冷＋鍋爐、風冷熱泵機組、溴化鋰直燃機組、冰蓄冷等，末端分為風機盤管＋新風、VAV、冷梁＋新風等，不同的外部因素，直接影響機電系統(tǒng)。 對于項目機電主系統(tǒng)的確定，專業(yè)的機電顧問在提供給業(yè)主多個選擇的同時也需提供答案。 也就是每個機電主系統(tǒng)均需進行具體分析，提供專項分析報告后，由業(yè)主最終決策。 而機電各系統(tǒng)并非孤立存在，而是相互影響，例如暖通電制冷系統(tǒng)相比風冷熱泵機組系統(tǒng)用電量要高得多，直接影響項目的總體電力裝機容量，因此在做系統(tǒng)分析時需兼顧整體、突出個體，綜合初投資、運行費用、維護保養(yǎng)等因素進行分析，以確定最適合方案。 機電顧問的項目負責人，須對各個專業(yè)的主系統(tǒng)進行全面了解，統(tǒng)籌考慮、把控方向，具備與業(yè)主溝通討論的能力。 而對于各專業(yè)負責人，須進行細致全面的專業(yè)性的比較，給與項目負責人專業(yè)支持。

對于本項目，筆者所在單位在方案前期階斷進行了下述專項分析，后期隨設計進程推進，對于一些小的細節(jié)，若存在多種選擇的情況，則仍需進一步分析比較:(1)垂直運輸系統(tǒng)分析；(2)冷熱源分析；(3)空調(diào)末端形式分析；(4)空調(diào)水管制式分析；(5)冷卻塔布置分析；(6)餐飲區(qū)層高分析；(7)空調(diào)系統(tǒng)冬季供冷分析；(8)充電樁單、雙槍設置分析；(9)智能化系統(tǒng)配置分析；(10)720P 與1080P 攝像機比較分析；(11)訪客管理系統(tǒng)分析；(12)無線對講系統(tǒng)分析；(13)一卡通系統(tǒng)全國聯(lián)網(wǎng)分析等。

3 智能建筑一體化相關系統(tǒng)

本項目作為集團總部辦公樓，項目建設目標定位于高端科技、智慧綠色、創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)代高品質建筑，因此，在智能化系統(tǒng)的選擇上我司建議采用“標準配置”＋“升級配置”＋“亮點配置”＝“本項目的配置”的智能化系統(tǒng)的配置概念，在系統(tǒng)配置的概論中利用國內(nèi)外先進的理念和技術，從先進性、實用性、冗余性、安全性出發(fā)，結合光纖通訊、數(shù)字安防技術、智能控制、節(jié)能環(huán)保等現(xiàn)代技術，以“科技創(chuàng)新融合”的形式，建成國際一流水平的，中國最具特色的現(xiàn)代全光、高清、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代智能建筑示范工程，同時抓住智能化系統(tǒng)變革時代，對弱電系統(tǒng)進行適當超前系統(tǒng)設計。 在方案階段，我司建議設置下述具有前瞻性的智能化系統(tǒng)，在后續(xù)實施階段，根據(jù)業(yè)主定位，大部分系統(tǒng)已實施落地，部分系統(tǒng)預留升級條件。

3.1 雙冗余系統(tǒng)

光纖通信因其具有大容量通信、遠距離傳輸、信號串擾小、保密性能好、傳輸質量佳等優(yōu)點，在這個注重安全可信傳輸?shù)臅r代備受青睞，發(fā)展非常迅速。 本項目為電商總部辦公樓，網(wǎng)絡的安全性及可靠性尤為重要，因此針對本項目的需求設置獨立的辦公網(wǎng)絡專用豎井，主干光纖采用雙冗余主干光纖，辦公網(wǎng)絡的綜合布線光纖分別從不同路由進入辦公網(wǎng)絡專用豎井，保證通訊系統(tǒng)的可靠性及安全性，同時豎井設置了門禁系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)保證豎井的安全。

3.2 基于Wi-Fi 6 的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)

Wi-Fi 6 即第六代無線網(wǎng)絡技術(發(fā)展過程見圖1)，是Wi-Fi 聯(lián)盟創(chuàng)建于IEEE 802.11 標準的無線局域網(wǎng)技術，Wi-Fi 6 技術具有高速率、高接入數(shù)、低時延、低能耗的功能，因此Wi-Fi 6 可以廣泛應用于自用辦公項目中，目前本項目在無線網(wǎng)絡的選擇上采用Wi-Fi6 的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)，每個AP 均接入二根超六類非屏蔽雙絞線，保證辦公人員移動辦公的功能。

圖1 無線網(wǎng)絡技術發(fā)展過程

3.3 BIM 運維系統(tǒng)

BIM(Building Information Modeling)系統(tǒng)簡稱建筑信息模型，目前在建筑設計、施工及工程管理中得到廣泛應用， BIM 系統(tǒng)也是建筑設計中的第二次革命，其具有三維可視化、各專業(yè)的協(xié)調(diào)設計以及在設計施工中提供效率也越來越受到行業(yè)的認可。

在以往的項目中，機電總包對給排水管道、消防噴淋管道、強弱電橋架以及通風空調(diào)進行管線綜合；而在設計過程中機電各專業(yè)的施工圖紙都是分專業(yè)進行設計，各專業(yè)之間缺乏交流溝通，以及必要的協(xié)調(diào)合作，加上工地工期及機電設備各個系統(tǒng)管線繁瑣復雜，工程量較大，然后建筑物可利用的空間又有限，這就造成了現(xiàn)場施工中各個系統(tǒng)的沖撞，因此為避免出現(xiàn)上述情況，本項目在項目實施中大量運用BIM 技術對各專業(yè)的所有設備管線進行三維建模，確定每個節(jié)點的標高，避免出現(xiàn)管線交叉打架，提高建筑物凈空高度，減少二次施工的損失，同時線和預留洞的精確定位，減少了對結構施工的影響，而且，本項目最終BIM 成果深度按照LOD 500 的深度考慮，將具備指導運維的需求。

3.4 人臉識別系統(tǒng)的應用

作為金融及電商總部辦公樓，每天進出辦公樓的人員非常多，這些人員有內(nèi)部辦公人員，也有訪客，為了加強項目的安全性，本項目在首層大堂設置了人臉識別訪客出入口閘機系統(tǒng)，在辦公樓部分重要通道、重要機房設置了人臉識別門禁系統(tǒng)。

3.5 人工智能(AI)應用

項目在首層設置了迎賓機器人，機器人具有的自主導航、信息發(fā)布、才藝表演、人體檢測、語音對話等功能，用戶可以通過觸摸屏、語音、遙控器等方式與機器人進行人機交互。 機器人可以勝任迎賓導覽、信息查詢、引領、講解、拍攝合影等各種任務。

在辦公區(qū)域，利用送貨服務機器人具有的自動運送資料、自主充電、自主導航、避讓等實用功能，能夠代替或者部分代替服務人員為辦公服務，減少人員數(shù)量。

3.6 Wi-Fi 及藍牙技術應用

系統(tǒng)功能是通過藍牙信標技術或Wi-Fi 技術實現(xiàn)的室內(nèi)導航，實現(xiàn)了在新大樓室內(nèi)進行地圖定位、位置搜索、標記(查找)工位和車位，以及路徑導航功能，還支持定點信息推送。 輸入目的地，就可以根據(jù)系統(tǒng)的提示，乘坐電梯、穿行于辦公區(qū)、迅速抵達。 除此之外，該功能定位精度在3m 左右，并支持360°平面旋轉，還可以上傳自己的位置，讓別人更容易找到，極大提高了導航的正確率，對于總部大樓而言，由于大樓面積大、樓層多，此系統(tǒng)重點解決訪客到達大廈后，無法快速找到客戶工位或會議室問題，同時結合此技術，結合智能機器人與電梯的呼梯交互，未來具備解決快遞最后100m 送至工位的問題。

3.7 全息影像、數(shù)字沙盤、VR、AR 技術

項目首層大堂設置有集團的展廳及展示區(qū)域，對于展廳系統(tǒng)的設計，我司考慮了全息影像和數(shù)字沙盤。 數(shù)字沙盤系統(tǒng)利用動畫及多媒體軟件演示，通過投影的方式，將動態(tài)效果投射到實體沙盤上，結合燈光音效及配音講解，生動直觀地進行展示，從而讓參觀者形象生動地獲取簡明、優(yōu)美、逼真的動態(tài)信息。 它能使觀眾對展示對象有全面、立體、直觀的整體理解，比傳統(tǒng)沙盤更具震撼力和感染力，更好地詮釋客戶所要表現(xiàn)出來的理念和傳達給觀眾的內(nèi)容。

3.8 5G 應用

第五代移動通信技術是最新一代蜂窩移動通信技術，發(fā)展史如圖2 所示，也是繼4G(LTE-A、WiMax)、3G(UMTS、LTE)和2G(GSM)系統(tǒng)之后的延伸。 5G 的性能目標是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接。

圖2 蜂窩移動通信技術發(fā)展

5G 技術將在車聯(lián)網(wǎng)、智能制造、智慧能源、無線醫(yī)療、無線家庭娛樂、聯(lián)網(wǎng)無人機、社交網(wǎng)絡、個人AI 輔助、智慧城市中廣泛應用。 本項目在移動通信方面按照5G 系統(tǒng)進行設計。

3.9 反恐技術應用

反恐技術應用主要包含:室內(nèi)防恐和園區(qū)內(nèi)防恐。 室內(nèi)防恐設備主要應用于大廳出入口內(nèi)通道，包含X 光包裹安檢設備、金屬安檢門等。 園區(qū)防恐設備包含電動升降柱、車底掃描系統(tǒng)，園區(qū)防恐設備主要應用于園區(qū)出入口的車輛通道處、停車場出入口。

根據(jù)預估，本項目內(nèi)辦公人員超過2 萬人，在地下車庫設置了超過5 000 輛車位的停車位置，同時為保證辦公人員的安全，項目在首層大堂主要出入口設置了X 光包裹安檢設備、金屬安檢門；在園區(qū)主出入口、車庫出入口設置了電動升降柱。

3.10 智能化系統(tǒng)集成系統(tǒng)

智能化系統(tǒng)集成管理平臺(IBMS)是一個管理系統(tǒng)，其系統(tǒng)架構在開放的建筑設置基礎上監(jiān)視控制，通過建筑信息模型及建筑運營數(shù)據(jù)的集成，在建筑管理應用平臺上實現(xiàn)空間管理、設備管理、環(huán)境管理及能源管理等各功能的應用。 可以將各子系統(tǒng)的信息資源匯集到一個系統(tǒng)集成平臺上，通過對資源的收集、分析、傳遞和處理，從而對整個項目進行最優(yōu)化的控制和決策，達到高效、經(jīng)濟、節(jié)能、協(xié)調(diào)運行狀態(tài)，同時在對項目突發(fā)事件的快速響應能力上，能夠充分發(fā)揮信息集成系統(tǒng)及各個智能子系統(tǒng)的優(yōu)勢，協(xié)助物業(yè)管理人員或相關處突部門及時處理突發(fā)事件。

針對本項目的特點，建筑物內(nèi)所涉及的服務性信息系統(tǒng)較為復雜，且系統(tǒng)體量較大，相對樓宇設備監(jiān)控系統(tǒng)、安全防范系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)等還涉及管理和使用的復雜性。 所以本項目所集成的對象主要包括:建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、無線巡更系統(tǒng)、無線對講、智能照明系統(tǒng)、入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、出入口閘機及訪客管理系統(tǒng)、室內(nèi)空氣品質監(jiān)測系統(tǒng)、能耗管理系統(tǒng)、機房動力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、電梯/扶梯監(jiān)控系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、火災報警及消防聯(lián)動系統(tǒng)。 通過集成實現(xiàn)在同一平臺上對集成的所有子系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。 并留有對通訊、信息管理集成的接口。 同時，本項目智能化系統(tǒng)集成系統(tǒng)基于BIM 模型開發(fā)，在3D 可視化的基礎上實現(xiàn)全樓故障點自動報警功能及各類應用功能，真正做到智能運維的需求。

4 結束語

本文通過對某電商總部大樓機電系統(tǒng)的確定、智能建筑一體化系統(tǒng)的設置等，對機電顧問在現(xiàn)代智能建筑行業(yè)中發(fā)揮的作用、機電顧問的項目負責人、專業(yè)負責人需具備的能力等進行闡述，對機電一體化理念、智能建筑的發(fā)展方向進行簡單描述?，F(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，機電一體化、智能建筑已勢在必行，期望業(yè)界同仁攜手共創(chuàng)。