鄭猛

（上海振華重工集團股份有限公司）

1 引言

在新基建和雙碳目標的國家經濟戰(zhàn)略發(fā)展布局下，新基建的多項重點領域：5G、大數據中心、人工智能都有效支撐了建筑智能化領域自我凈化、深度融合、從智能向智慧躍遷的發(fā)展需求。智慧建筑的主動式或被動式的節(jié)能設計、能效管理用能優(yōu)化是實現(xiàn)雙碳發(fā)展目標的重要組成部分。

2 行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

由于市場的分散性和地域水平的差別，重建設輕運營導致項目帶病移交現(xiàn)象；樓宇系統(tǒng)復雜多樣，技術更新速度快，物業(yè)公司工程人員流動性大，專業(yè)度欠佳等等是困擾智能建筑行業(yè)發(fā)展的難題。傳統(tǒng)智能建筑集成管理系統(tǒng)IBMS 雖然完成了對各子系統(tǒng)現(xiàn)場控制設備的實時信息收集和處理，并在統(tǒng)一平臺上整合操作，但數據智能和連接協(xié)同欠缺，沒有解決好軟硬件強耦合，運維和優(yōu)化復雜程度高，數據共享和多場景服務聯(lián)動成本高。

2021年，《智慧建筑評價標準》（T/CABEE002-2021）[1]和《智慧建筑設計標準》（T/ASC 19-2021）[2]兩部標準先后頒布。兩部標準分別描述了“智慧建筑綜合服務平臺”、“建筑大腦”、“建筑操作系統(tǒng)”的概念，利用新技術實現(xiàn)軟硬件解耦，大大提升了數據智能和系統(tǒng)協(xié)同，便于應用的開發(fā)部署，降低了運維升級的復雜度，最終達到給人們提供安全、舒適、高效的工作和生活環(huán)境的目的。

在產業(yè)界，ICT、互聯(lián)網行業(yè)龍頭基于云計算、大數據、人工智能平臺以及智慧辦公等軟硬件技術和產品的積累，聯(lián)合產業(yè)生態(tài)合作伙伴，對智慧建筑行業(yè)的發(fā)展產生了日益壯大的推動作用。2017年3月，阿里巴巴發(fā)布《智慧建筑白皮書》[3]，在親橙里、神鯨空間和西溪園區(qū)項目上實踐智慧商業(yè)、智慧辦公和智慧園區(qū)。2020年12月，騰訊云推出《騰訊云Citybase白皮書》[4]并官網上線Citybase升級平臺，其中的微瓴智能建造平臺已應用于騰訊濱海大廈、上海桃浦智創(chuàng)城等智慧建筑項目。2019年12月，華為與全國智標委員發(fā)布《中國智慧園區(qū)標準化白皮書》[5]，2020年10月聯(lián)合中國工程建設標準化協(xié)會編寫的《智慧園區(qū)設計標準》[6]開始征求意見。華為智慧園區(qū)解決方案數字沃土平臺落地松山湖園區(qū)、深圳機場、蘇州大學、頤和園等多種類型智慧園區(qū)項目。阿聯(lián)酋沙迦的Bee'ah總部大樓[7]是由江森自控、微軟、扎哈聯(lián)手打造的基于人工智能的智慧建筑解決方案，實現(xiàn)資產、空間和人的數字映像、AI虛擬助手、零凈能耗等特色應用，成為中東地區(qū)智慧建筑標桿案例。

作為“一網統(tǒng)管”的城市最小管理單元數字治理試點之一，上海黃浦區(qū)城市運營中心、南京大樓業(yè)主和華為共同建設了南京大樓的數字孿生智慧建筑運維系統(tǒng)，不僅包含了智慧安防、能源管理等提升自身運營管理效率的應用，還打通了與城市治理運行的管理閉環(huán)。如共享單車亂停放的處置過程、預防高空拋物墜物的實時監(jiān)管、節(jié)假日大客流管控等，實現(xiàn)了建設智慧建筑運營管理系統(tǒng)，提升服務水平與協(xié)助智慧城市治理、解決頑癥問題的經濟利益和社會效益雙贏。

3 智慧建筑應用體系的設計

3.1 設計原則

設計智慧建筑的應用體系，首先以《智慧建筑設計標準》和《智慧建筑評價標準》兩個標準為參考依據，“設計標準”推薦了智慧通行、智慧安防、智慧運維、環(huán)境控制、智慧供能、智慧消防、智慧指揮等智慧建筑應用場景?！霸u價標準”從平臺架構、綠色節(jié)能、安全安防、高效便捷、健康舒適、創(chuàng)新特色六個分項，按一定權重累加進行評分。在規(guī)劃智慧建筑應用體系時兼顧兩個標準的要求和導引。

其次，從以人為本的出發(fā)點，將自上而下的頂層設計規(guī)劃和自下而上從需求出發(fā)的眾創(chuàng)結合。自上而下的設計規(guī)劃是項目起始階段綜合行業(yè)先進實踐、業(yè)主需求調研、相關標準等內容形成的建設目標，自下而上的眾創(chuàng)聚合是基于“建筑操作系統(tǒng)”方便部署上線、滿足細分服務對象長尾需求的持續(xù)交付。

第三，大平臺、微服務、輕應用的設計原則?；谖⒎占軜媽崿F(xiàn)的“智慧建筑綜合服務平臺”，實現(xiàn)模塊化、積木化建設，平臺和應用可拆分、可聚合。

3.2 智慧建筑的應用體系設計

圖1描述了智慧建筑應用體系的建設思路。參考《智慧建筑設計標準》[2]中關于“建筑大腦”和“建筑操作系統(tǒng)”的設計指引：“通過運用傳感技術、通信技術和信息技術的多種手段感知、融合、分析和控制建筑全生命周期中各項關鍵指標，從而對建筑的所有相關利益方在運營、環(huán)保、安全、服務、用戶活動方面的各種需求做出準確響應。”基于融入數字孿生技術的“建筑操作系統(tǒng)”，設計符合“以人為本、功能實用、技術先進、措施可靠、運維安全、運營規(guī)范和經濟合理”要求的八類智慧建筑應用體系。

圖1 智慧建筑應用體系建設例

智慧中控類應用是基于“建筑大腦”的運營管理中心類應用，形成業(yè)務、應用、權限、日常任務的統(tǒng)一入口，如“綜合態(tài)勢”及時掌握建筑各領域運行特征，“智能預警”對運行異常情況實時發(fā)出預警，“指揮調度”實現(xiàn)線上線下協(xié)同高效事件處置。

設備管理類應用通過統(tǒng)一的設備接入管理平臺實現(xiàn)設施設備實時狀態(tài)監(jiān)測、告警管理、故障診斷、工單處置等閉環(huán)管理流程；建立設施設備的數字模型，實現(xiàn)全流程生命周期管理，將預防性維護和預測性維護相輔，有效降低設備故障，提高使用壽命。

綜合安防類應用基于各類技防設施的統(tǒng)一接入管理，前端智能處理能力和云端AI多算法服務框架的高性能分析處理，結合GIS 和BIM 輕量化渲染三維空間的可視化呈現(xiàn)交互，構建智能視頻監(jiān)控、安消聯(lián)動、人車軌跡、行為識別、快速檢索等業(yè)務場景。統(tǒng)一接入管理平臺打通安防、消防、門禁、廣播等子系統(tǒng)，實現(xiàn)安防場景下的系統(tǒng)聯(lián)動，變被動響應為主動防御，實現(xiàn)“事前智能預警、事中系統(tǒng)聯(lián)動、事后智能分析”的智慧安防體系。

便捷通行類應用針對人員流動、車輛通行和物流管控提升用戶體驗和服務效率，提供如訪客預約、智慧停車、智能電梯、室內定位導航等通行相關服務。

環(huán)境空間類應用監(jiān)測建筑物室內外的環(huán)境信息、人員活動信息以及空間狀態(tài)信息，實現(xiàn)環(huán)境指標信息發(fā)布與告警、空間對象可視可管，根據人的活動需要，自動控制新風、照明等設施設備，實現(xiàn)智慧環(huán)境監(jiān)測和控制。

能效管理類應用在建立覆蓋能源產供配用儲各環(huán)節(jié)的數據采集網絡基礎上，實現(xiàn)能效、能耗、能源設備運行狀態(tài)的綜合能源管理，挖掘不同類型用戶負荷用能的特點，對不合理用能進行預警告警，支持動態(tài)分析、對比分析、晝夜負荷分析、用能預測、用能診斷等，全面提高安全高效節(jié)能的能源管理能力。

智慧辦公類應用涵蓋提高辦公效能，提升組織協(xié)同效率的智慧辦公軟硬件產品和解決方案，如智能會議、資產管理、電子工位等應用。

類似應用商店的模式，聚合更多的服務于運營管理、工作效率、生活體驗、服務品質等細分場景的應用，如智慧食堂、機器人服務、健康小屋等。

3.3 新舊項目的應用集成實施建議

對于新建的智慧建筑項目，基于行業(yè)內生態(tài)體系領先的“智慧建筑操作系統(tǒng)”平臺，設計智慧建筑的應用服務體系，從系統(tǒng)架構、設備規(guī)格、平臺選型、應用部署上突破現(xiàn)有智能建筑數據智能欠缺、維護升級低效等困境。對存量的智能建筑改造項目，可以采用新建“建筑大腦”和已有的IBMS 系統(tǒng)對接的開發(fā)模式，充分利用IBMS的接口網關完成對已接入的各子系統(tǒng)不同的協(xié)議和數據格式的轉換，而新增的設備設施直接接入新建的平臺，提高開發(fā)效率，降低改造成本。

在云化結構上，根據項目規(guī)模和預算要求，可以考慮公有云、云邊系統(tǒng)和混合云的部署形態(tài)。公有云的部署方式是輕資產模式，啟動投入低，尤其適合改造類項目開發(fā)部署服務類的智慧建筑應用。對于新建單樓宇項目，可以選擇云邊協(xié)同的方式，系統(tǒng)軟硬件部署在本地，既有預集成、易交付、易運維、安裝占用空間小的優(yōu)點，又具備云上開發(fā)、云上訓練、云上運維的高效能，對邊緣運營技術門檻要求低的優(yōu)勢。對于跨地域多單體的大型項目，采用混合云的部署更加適合，核心業(yè)務在云上在運行，支持異構多云管理和彈性擴容，負責單體私有云的升級、運維、服務推送等，提升運維團隊效率，同時單體側的完整部署“建筑大腦”平臺和應用的軟硬件系統(tǒng)，配備運維團隊，便于單體個性化的智慧建筑應用開發(fā)部署。

4 結語

雖然智慧建筑的發(fā)展探索已克服了標準不統(tǒng)一、概念模糊、需求多變等諸多障礙，智慧建筑作為智慧城市的重要組成單元和信息節(jié)點，在中國正在進入千帆競發(fā)的新征途。以物聯(lián)網、大數據、云計算、人工智能、移動互聯(lián)、GIS/BIM 等新型數字化技術為基礎的“智慧建筑操作系統(tǒng)”，實現(xiàn)對建筑的人、空間、資產設施、外部環(huán)境的全聯(lián)接，打造“以人為本”的更安全、更舒適、更高效、更綠色的智慧建筑應用服務體系，帶給用戶更豐富的使用體驗和收益產出。