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1、1智能建筑技术电子信息工程教研室, 张永坚Kx511-863670671380641934523456789n世界上第一座智能建筑美国康涅狄格州哈特福德市“城市广场”（City Place）:地上38层，地下2层，总建筑面积12万m2，智能化工程由美国联合技术建筑公司承建，装备了先进的通信系统、办公自动化系统及自动监控和建筑设备管理系统。10奥地利，维也纳Millennium大厦11迪拜Jumeirah 海滩度假胜地：Burjal Arab Tower HotelBurjalBurjal Arab Tower Hotel Arab Tower Hotel1221世纪广场 沈阳，中国皇家图书馆
2、哥本哈根，丹麦US Bancorp Tower, US Bancorp Tower, 波特兰，美国波特兰，美国水上世界里斯本，葡萄牙展览馆 阿姆斯特丹，荷兰131.1 智能建筑的发展n 智能建筑是现代高新技术的综合产物。所以，其使用功能和技术智能建筑是现代高新技术的综合产物。所以，其使用功能和技术性能较传统建筑也产生了深刻的变化。长期以来，性能较传统建筑也产生了深刻的变化。长期以来，建筑更多地被建筑更多地被当作是艺术类学科而对它从属于技术领域的特性有所淡化。当作是艺术类学科而对它从属于技术领域的特性有所淡化。n 人们对建筑的关心往往是它的外在表现，而忽视其内在的许多因人们对建筑的关心往往是它的
3、外在表现，而忽视其内在的许多因素。但智能建筑的出现改变了这一观念。素。但智能建筑的出现改变了这一观念。如果说钢铁、混凝土等如果说钢铁、混凝土等建筑材料使建筑的外观发生了变化，那么智能建筑就是从本质上建筑材料使建筑的外观发生了变化，那么智能建筑就是从本质上改变着建筑在人们心中的概念。改变着建筑在人们心中的概念。建筑不再单单是一个用来遮风避建筑不再单单是一个用来遮风避雨的壳体，而是成为能够参与人类办公、生产、生活活动的具有雨的壳体，而是成为能够参与人类办公、生产、生活活动的具有“生命生命”特性的实体特性的实体。n 如果用人体作一个形象的比喻，那么传统建筑只是具备了外在的如果用人体作一个形象的比喻，
4、那么传统建筑只是具备了外在的骨骼和肌肉，而智能建筑则是在此基础上加上骨骼和肌肉，而智能建筑则是在此基础上加上聪明的聪明的“头脑头脑”和和灵敏的灵敏的“神经系统神经系统”的完整的的完整的“人人”。 141.1 智能建筑的发展大脑大脑骨骼骨骼 肌肉肌肉血管血管神经系统神经系统感觉器官感觉器官计算机控计算机控制管理中制管理中心心 建筑的梁、建筑的梁、板、柱等板、柱等主体承重主体承重结构部位结构部位 建筑的填建筑的填充墙、装充墙、装修、维护修、维护结构部位结构部位 各种材料各种材料的配线、的配线、配管配管( (如如上、下水上、下水管，电线管，电线管、燃气管、燃气管等管等) ) 由通讯电由通讯电缆、光缆
5、、缆、光缆、光纤等组光纤等组成的信息成的信息传送网及传送网及计算机网计算机网络系统络系统 与计算中与计算中心相连的心相连的各类传感各类传感器、探测器、探测器、工作器、工作站、交换站、交换站和各职站和各职能部分能部分 智能建筑与人的类比 151.1.1 智能建筑的概念1. 1. 智能建筑具备的基本能力：智能建筑具备的基本能力：p （1 1）对环境和使用功能变化的）对环境和使用功能变化的感知感知能力能力。p （2 2）将信号传递到）将信号传递到控制控制设备的能力。设备的能力。p （3 3）综合）综合分析分析数据的能力。数据的能力。p （4 4）作出）作出判断和响应判断和响应的能力的能力。161.1
6、.1 智能建筑的概念n 建筑必须建筑必须“知道知道”其内部和外部正在发生的事情。其内部和外部正在发生的事情。n 建筑必须建筑必须“决定决定”以效率最高的途径来为居住者提供方便、舒以效率最高的途径来为居住者提供方便、舒适的生活环境。适的生活环境。n 建筑必须迅速对居住者所提出的要求做出建筑必须迅速对居住者所提出的要求做出反应反应。 171819202122232425262728293031323、智能建筑的基本要素n 智能建筑通常是指主要具有三个要素的建筑物，即智能建筑通常是指主要具有三个要素的建筑物，即“BAS” (建筑设建筑设备自动化系统或称楼宇自动化系统备自动化系统或称楼宇自动化系统)、
7、“CNS”(通讯网络系统通讯网络系统)和和“OAS”(办公自动化系统办公自动化系统)。其中：其中：n 建筑设备自动化系统：建筑设备自动化系统：主要是指运用计算机对建筑的各个方面实行主要是指运用计算机对建筑的各个方面实行自动化的监控及管理自动化的监控及管理，如：空调系统、照明、电梯、消防报警、消，如：空调系统、照明、电梯、消防报警、消防保护、出入管理、保安及动力用电方面等等。在计算机对建筑物防保护、出入管理、保安及动力用电方面等等。在计算机对建筑物和建筑管理系统发挥作用的同时，办公自动化与通信网络系统也起和建筑管理系统发挥作用的同时，办公自动化与通信网络系统也起了很大作用。了很大作用。n 办公自
8、动化系统：办公自动化系统：是围绕计算机网络进行的信息的建立、储存和处是围绕计算机网络进行的信息的建立、储存和处理，理，包括文字处理、电子记事、数据库、桌面印刷系统、日程安排、包括文字处理、电子记事、数据库、桌面印刷系统、日程安排、股市信息、就职信息、造价控制、统计管理、决策管理等等。办公股市信息、就职信息、造价控制、统计管理、决策管理等等。办公自动化又可根据使用要求的不同分为事务型办公自动化系统、管理自动化又可根据使用要求的不同分为事务型办公自动化系统、管理型办公自动化系统、决策型办公自动化系统及一体化办公自动化系型办公自动化系统、决策型办公自动化系统及一体化办公自动化系统。统。n 从广义角度
9、看，从广义角度看，OAS又称为信息网络系统（又称为信息网络系统（ INS）。 333、智能建筑的基本要素n 通信网络系统通信网络系统(CNS)：是指通过电缆、光缆等有线或无线传输手段，：是指通过电缆、光缆等有线或无线传输手段，使用相关通信设备快速传递语音或图像信息的有效方法。使用相关通信设备快速传递语音或图像信息的有效方法。以上三以上三个方面在智能建筑的发展过程中，越来越成为不可分割的整体，个方面在智能建筑的发展过程中，越来越成为不可分割的整体，而现代计算机网络技术的出现，则使这三者的融合真正成为可能。而现代计算机网络技术的出现，则使这三者的融合真正成为可能。344、智能建筑的功能n这些功能之
10、间既相对这些功能之间既相对独立，又相互联系，独立，又相互联系，构成了一个有机的建构成了一个有机的建筑功能系统。筑功能系统。 354、智能建筑的功能n 从用户服务功能角度看，智能建筑可提供从用户服务功能角度看，智能建筑可提供3 3大方面的服务功能，大方面的服务功能，即安即安全性、舒适性和便利高效性。全性、舒适性和便利高效性。365、智能建筑的特点 n 相对于传统建筑，智能建筑具有以下几个方面的特点：相对于传统建筑，智能建筑具有以下几个方面的特点：n （1）系统高度集成）系统高度集成 从技术角度看，智能建筑与传统建筑最大的区别就是智能建筑各智能从技术角度看，智能建筑与传统建筑最大的区别就是智能建筑
11、各智能化系统的高度集成。化系统的高度集成。 智能建筑系统集成，就是将智能建筑中分离的设备、子系统、功能、智能建筑系统集成，就是将智能建筑中分离的设备、子系统、功能、信息，通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统，实现信息，通过计算机网络集成为一个相互关联的统一协调的系统，实现信息、资源、任务的重组和共享。信息、资源、任务的重组和共享。 智能建筑安全、舒适、便利、节能、节省人工费用的特点必须依赖集智能建筑安全、舒适、便利、节能、节省人工费用的特点必须依赖集成化的建筑智能化系统才能得以实现。成化的建筑智能化系统才能得以实现。 375、智能建筑的特点n （2）节能）节能 以公共建筑为例，其空
12、调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能以公共建筑为例，其空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的耗的70。 在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其在满足使用者对环境要求的前提下，智能大厦应通过其“智能智能”，尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最尽可能利用自然光和大气冷量（或热量）来调节室内环境，以最大限度地减少能源消耗。按事先确定的程序，对室内环境实施不大限度地减少能源消耗。按事先确定的程序，对室内环境实施不同标准的自动控制，已成为智能大厦的基本功能。同标准的自动控制，已成为智能大厦的基本功能。 利用空调与控制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能利用空调与控
13、制等行业的最新技术，最大限度地节省能源是智能建筑的主要特点之一，其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重建筑的主要特点之一，其经济性也是该类建筑得以迅速推广的重要原因。要原因。 385、智能建筑的特点n （3）节省运行维护的人工费用）节省运行维护的人工费用 根据美国大楼协会统计，一座大厦的生命周期为根据美国大楼协会统计，一座大厦的生命周期为60年，启用后年，启用后60年内的维护及营运费用约为建造成本的年内的维护及营运费用约为建造成本的3倍。倍。 再依据日本的统计，大厦的管理费、水电费、煤气费、机械设备再依据日本的统计，大厦的管理费、水电费、煤气费、机械设备及升降梯的维护费，占整个大厦营运费用支出的
14、及升降梯的维护费，占整个大厦营运费用支出的60左右；且其左右；且其费用还将以每年费用还将以每年4的速度增加。的速度增加。 所以依赖智能化系统的智能化管理功能，可发挥其作用来降低机所以依赖智能化系统的智能化管理功能，可发挥其作用来降低机电设备的维护成本，同时由于系统的高度集成，系统的操作和管电设备的维护成本，同时由于系统的高度集成，系统的操作和管理也高度集中，人员安排更合理，使得人工成本降到最低。理也高度集中，人员安排更合理，使得人工成本降到最低。 395、智能建筑的特点n （4）安全、舒适和便捷的环境）安全、舒适和便捷的环境 智能建筑首先确保人、财、物的高度安全以及具有对灾害和突发智能建筑首先
15、确保人、财、物的高度安全以及具有对灾害和突发事件的快速反应能力。事件的快速反应能力。 智能建筑提供室内适宜的温度、湿度和新风以及多媒体音像系统、智能建筑提供室内适宜的温度、湿度和新风以及多媒体音像系统、装饰照明，公共环境背景音乐等，可大大提高人们的工作、学习装饰照明，公共环境背景音乐等，可大大提高人们的工作、学习和生活质量。和生活质量。 智能建筑通过建筑内外四通八达的电话、电视、计算机局域网、智能建筑通过建筑内外四通八达的电话、电视、计算机局域网、因特网等现代通信手段和各种基于网络的业务办公自动化系统，因特网等现代通信手段和各种基于网络的业务办公自动化系统，为人们提供一个高效便捷的工作、学习和
16、生活环境。为人们提供一个高效便捷的工作、学习和生活环境。 406、建筑与建筑智能化 n 智能建筑与传统建筑的主要区别在于其具有智能建筑与传统建筑的主要区别在于其具有“智能智能”，而智能建筑的，而智能建筑的“智能智能”主要是通过其中的各种建筑智能化系统来实现的。因此智能主要是通过其中的各种建筑智能化系统来实现的。因此智能建筑的核心问题是建筑设备的智能化。建筑的核心问题是建筑设备的智能化。n 建筑智能化系统的结构由上层的智能建筑综合管理系统（建筑智能化系统的结构由上层的智能建筑综合管理系统（IBMS：Intelligent Building Management System）和下层的）和下层的3
17、个智能化子系统个智能化子系统构成：建筑设备管理系统（构成：建筑设备管理系统（BMS：Building Management System），），通信网络系统（通信网络系统（CNS：Communication Network System）和办公自）和办公自动化系统（动化系统（OAS：Office Automation System）。）。416、建筑与建筑智能化n BMS，CNS和和 OAS 3个子系统通过综合布线系统（个子系统通过综合布线系统（GCS：Generic Cabling System）连接成一个完整的智能化系统，由）连接成一个完整的智能化系统，由 IBMS统一监管。统一监管。n
18、BMS包括建筑设备自动化系统包括建筑设备自动化系统（BAS：Building Automation System）、消防自动化系统（）、消防自动化系统（FAS：Fire Automation System）、安）、安防自动化系统（防自动化系统（SAS：Safety Automation System。整个建筑智能化。整个建筑智能化系统是建立在建筑（环境）这个平台（基础）之上的。系统是建立在建筑（环境）这个平台（基础）之上的。427、建筑物的智能化程度评价 n （1）建筑物提高使用者工作效率的能力）建筑物提高使用者工作效率的能力 1）提供健康的环境）提供健康的环境（如充足的日照、新鲜的空气及大量
19、的绿化（如充足的日照、新鲜的空气及大量的绿化等）；等）； 2）提供良好的工作空间）提供良好的工作空间(工作面良好的照度、室内温湿度的微控、工作面良好的照度、室内温湿度的微控、视线适当的遮蔽及防止噪声等视线适当的遮蔽及防止噪声等)； 3）提供高效率的办公设备）提供高效率的办公设备(如电脑、电话、传真、语音信箱、文如电脑、电话、传真、语音信箱、文字处理机、软件支持系统等字处理机、软件支持系统等)； 4）给使用者提供方便）给使用者提供方便（如餐饮、娱乐、便利的交通及适当的储藏（如餐饮、娱乐、便利的交通及适当的储藏空间等）。空间等）。437、建筑物的智能化程度评价n （2）建筑物降低营运成本的能力）建
20、筑物降低营运成本的能力 1）节省能源消耗的能力（如结合环境设计来减少人工采光、空调、）节省能源消耗的能力（如结合环境设计来减少人工采光、空调、通风方面的能源消耗，注意对建筑屋顶及外墙材料的选择，运用通风方面的能源消耗，注意对建筑屋顶及外墙材料的选择，运用自动化设备对采暖、空调、照明等设备实行开关监控以减少无谓自动化设备对采暖、空调、照明等设备实行开关监控以减少无谓的浪费等）；的浪费等）； 2）减少因设备故障而产生的损失；）减少因设备故障而产生的损失； 3）节省维护管理人员的开支及费用。）节省维护管理人员的开支及费用。n （3）建筑物预防自然灾害和外来入侵的能力）建筑物预防自然灾害和外来入侵的能
21、力 1）灾害）灾害（火灾）（火灾）的自动探测、反应和报警能力；的自动探测、反应和报警能力； 2）警卫防盗能力）警卫防盗能力(视频安防监控、入侵报警等视频安防监控、入侵报警等)。 447、建筑物的智能化程度评价n （4）该建筑对未来发展变化的适应能力）该建筑对未来发展变化的适应能力 1）水、电、信息及电信管道预先留有）水、电、信息及电信管道预先留有足够的发展空间；足够的发展空间； 2）在建筑中预先留有）在建筑中预先留有足够的管道空间足够的管道空间； 3）楼地板的承重量应）楼地板的承重量应考虑未来电子设备的使用考虑未来电子设备的使用； 4）建筑空间布局应考虑）建筑空间布局应考虑对未来使用情况变化的
22、应变能力等。对未来使用情况变化的应变能力等。45 智能建筑的技术基础n 智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产物，是随智能建筑的发展，是建筑技术与信息技术相结合的产物，是随着科学技术的进步而逐步发展和充实的。着科学技术的进步而逐步发展和充实的。 现代现代建筑建筑技术（技术（Architecture） 现代现代计算机计算机技术技术(Computer) 现代现代控制控制技术技术(Control) 现代现代通信通信技术技术(Communication) 现代现代图形显示图形显示技术（技术（CRT） 即即A4C技术是智能建筑发展的技术基础。技术是智能建筑发展的技术基础。46建筑智能化技术的演变
23、过程n 建筑智能化技术演变如图建筑智能化技术演变如图1-41-4所示，智能大楼的各个部分由独所示，智能大楼的各个部分由独立走向整合，以计算机网络而构成集成化和智能化的一体化立走向整合，以计算机网络而构成集成化和智能化的一体化系统，实现统一的资源调度与全局性管理，满足智能建筑运系统，实现统一的资源调度与全局性管理，满足智能建筑运行的各种要求，突显出建筑的行的各种要求，突显出建筑的“智能智能”水平。水平。图图1.4 建筑智能化技术演变过程建筑智能化技术演变过程 47思考题与习题n 1-1 简述智能建筑的分类及其发展趋势。简述智能建筑的分类及其发展趋势。n 1-2 智能建筑应具有哪几项基本能力？智能建筑应具有哪几项基本能力？n 1-3 智能建筑分为哪几类智能建筑分为哪几类?n 1-4 智能建筑的智能建筑的BA系统、系统、CA（CNS）系统、）系统、OA系统分别是系统分别是指什么？指什么？n 1-5 A+4C技术是指什么？技术是指什么？n 1-6 简述建筑智能化技术的演变过程。简述建筑智能化技术的演变过程。n 1-7 简要论述智能建筑的主流技术。简要论述智能建筑的主流技术。