智能楼宇解决方案助力亚太地区应对能源和空间挑战

Ispran Kandasamy

（康普公司）

据亚洲商务委员会计算，如今亚太地区的能耗占全球总能耗的30%。到2035年，据亚太开发银行估计该地区将消耗全球能源供应量的50%以上。无论最终的实际数据如何，非常明显的是，能源的高效利用是亚太地区日益突出的一大需求。

迅速崛起的亚太市场

导致能耗增长的主要原因是该地区城市大规模的快速发展。联合国开发计划署（UNDP 2012）预计，到2030年，亚太地区的城市人口将增加8亿多人。亚洲地区超大城市（人口超过1000万）的增长率位居世界第一，各种规模的城市都需要建筑，而随着越来越多的人口涌入城市，这些城市的增长速度自然超过以往任何时候。

该地区的发展情况反映在建筑的增长之中——仅中国和印度的新建筑就占全球新建筑总量的一半以上。

为响应国家发展智慧城市的号召，中国一直在积极推动智能化产业的发展。自20世纪90年代末以来，中国智能楼宇行业发展日臻成熟。目前，中国智能楼宇行业的市场规模已达1000亿元。亚太建筑行业正以世界其他地方无法企及的速度快速扩张。据Navigant Research计算，该地区占世界建筑的40%。城市中以及城市周围的新建筑用地已成为稀缺资源，其价格也是越来越高。现在，在亚太大部分地区，高效利用空间已成为必然的选择。

该地区越来越重视潜在的节能和空间效率的利用，这些可以通过用于监控建筑内能源和空间利用的新型技术实现。我们不能再把建筑物视为“毫无生息”的砖石灰浆结构，而是“具有生命力的”智能楼宇。

智能楼宇知多少

智能楼宇体现在多个方面。智能楼宇首先是一种通用型有线和无线一体化基础设施，能够接收和携带可操作信息，借以增进建筑中部署的系统和资源的管理与优化。

建筑中需要管理和控制的且最基本的应用或服务，通常包括语音、视频、数据、蜂窝信号覆盖、无线局域网覆盖、照明用电、暖通空调（HVAC）控制、楼宇管理系统（BMS）等。当然，医院、机场、酒店等特殊用途设施都有着额外的要求。传统上，所有这些控制都采用独立的专有网络，相互之间难以兼容——大型建筑中存在至少15种不同的网络基础设施，要是现在这些系统可以运行于1种而非15种基础设施之上，结果会怎样？

未来的趋势是融合

基于单一网络基础设施的智能楼宇具有实实在在的优势：节省经营费用，优化人力利用，提高楼宇服务的整体水平。智能楼宇正因突出的经济优势和业务优势而快速发展成为一种必然选择。

智能楼宇需求受到多个大比例因子的推动，这些比例因子影响着楼宇网络基础设施：

1）IP作为主要通信协议的普及，使越来越多的新设备可以在楼宇中连网。

2）最新无线局域网（WLAN）标准（IEEE 802.3 11ac），增强了容量和性能。

3）在最新以太网供电（PoE）标准（IEEE 802.3at-2012）的推动下，双绞线的供电能力不断增强。

4）不断增多的分布式天线系统（DAS），以实现室内智能手机信号覆盖。

5）基于双绞线的低电压LED照明解决方案的广泛部署。

6）新的一体化楼宇传感器技术带来大量新的数据集，可用于后续分析。

7）自动化基础设施管理（AIM）系统成为主流局域网系统，用于记录物理层的活动，以深入了解IT资产的使用方式和使用时间（ISO/IEC 18598草案）。

如果能将这些因素集成到单个结构化网络之中，则可主动而高效地对电源和空间进行管理。随着楼宇居住者的增多，对有效的能源和空间管理的需求将推动各种楼宇网络的一体化融合，智能楼宇的互连水平将不断提高。

网络是支撑智能楼宇的基石

从外部来看，智能楼宇与任何其他建筑并无二致。重要的是内部，具体而言，网络基础设施在楼宇的运行方式中发挥着关键作用。以下是这些关键实现技术的部分细节：

自带设备（BYOD）政策使工作场所中智能手机的使用量激增。这意味着，企业的楼宇内部必须具备充足的蜂窝信号覆盖范围和容量。蜂窝信号覆盖一般在楼宇做好入住准备之后才会考虑，但这往往显得过迟，因为安装新的DAS设备会造成服务中断。最新的DAS技术表明，室内无线服务可以通过双绞线来提供。蜂窝信号覆盖必须在网络设计周期的初期就予以考虑。

即使在楼宇内部移动时也需要保持连网，这一需求也凸显了WLAN技术的重要性。基于IEEE 802.11ac标准的最新WLAN接入点可以向无线用户提供1.3Gbps的吞吐速率，从而大幅提高移动工作人员的工作效率，而将来的802.11ac接入点的速率最高可以达到6.9Gpbs。同样，部署的网络基础设施必须能够将这种WLAN技术整合起来，并为楼宇内的用户提供适当的带宽。必须谨慎考虑接入点的连接能力，最新标准表明，需要10Gbps布线解决方案方能支持接入点回程连接。

通过提供数据/控制功能的同一低电压电缆基础设施来为设备供电，这种需求变得越来越重要。标准机构继续寻求新的方式，以提高双绞线铜缆的功率输出能力，以远程方式为基于IP的连网设备供电，这样即可消除提供邻近独立供电点的必要性。智能楼宇所使用的布线解决方案符合最新的PoE要求。

楼宇所用能源中约有30%与照明有关。LED、微处理器、直流供电设备和传感器技术的进步推动了基于传感器的智能照明解决方案的发展。部署一个集中式供电和控制平台，由其与密集型传感器和灯具网络构成的“细粒度”楼宇结构进行通信。在此基础上，针对照明需求以及各种其他应用优化供电，比如取暖、气流、即插即处理负载以及配套的公用事业需求计划。结果，楼宇业主和居住者即可享受到大幅降低的照明用电成本，同时还可享有能够收集空间利用率数据的传感器丰富型楼宇的种种好处。

智能楼宇的实施挑战

在将“非智能”楼宇转变成“智能”楼宇的过程中，楼宇建筑师、工程师、设施和IT管理人员面临着诸多挑战。

设施或楼宇管理人员与IT经理之间在设计、修建新楼宇或者改造现有楼宇和系统时缺乏有效的沟通，这是顺利、有效实施智能楼宇概念的一大障碍。随着时间的推移，随着楼宇智能化程度的不断提高，设施管理人员和IT经理的角色必将走向融合。

据IDC“2011年度能源观察之智能楼宇投资调查”的结果，智能楼宇技术的首次安装成本或资本费用相对较高，这是阻碍此类楼宇投资的主要原因。然而，由于能源用量减少，空间利用得到优化，结果可以大幅节省运营开支。在财务可行性分析过程中，必须进行全面的投资回报（ROI）分析。ROI计算结果往往可能表明，在相对短的时间内即可实现回报。

解决方案

减少能耗，增加空间，这是亚太地区面临的两个最大挑战。尽管存在诸如上述挑战，智能楼宇在降低能耗、提高空间利用率方面却有着巨大的潜力。基于共用型有线和无线基础设施，采取一种整体式楼宇网络设计思路，这样就可以实现工作环境的大幅改善。简单而言，智能楼宇是具有生命力的建筑。它们依据最新的全球标准而建，将各种楼宇系统有机地整合起来，有助于提高生产能力、工作效率和舒适性。