陈安东唐根丽
1.天津大学求是学部建筑工程系;2.安徽财经大学管理科学与工程学院工程管理系
我国智能建筑业发展的驱动力及策略
陈安东1唐根丽2
1.天津大学求是学部建筑工程系;2.安徽财经大学管理科学与工程学院工程管理系
作为依托建筑科技和信息科技发展的产物,智能建筑的发展受到三种共同驱动:科技发展源动力、人类需求内生力和国家政策扶持力。结合我国智能建筑业发展的实际,本文提出了促进我国智能建筑业发展的五点建议。
智能建筑的概念是在上世纪80年代由美国联合科技集团公司率先提出来的。作为依托建筑科技和信息科技发展的产物,智能建筑的内涵随着时代变迁在不断丰富和完善。我国于2006年颁布《智能建筑设计标准》(以下简称《标准》),此举引起业内广泛关注,带动着智能建筑行业从态势火热慢慢趋于理性平稳。直到2015年11月份新版《标准》的出台,才标志着智能建筑行业开始走上正规化轨道。从总体上看,近些年我国智能建筑占新建筑比例停留在40%左右。本文所关注的是:促进我国智能建筑业发展的根本动力何在,应当从哪些方面入手来采取有效措施,才能促进智能建筑业的健康发展。
上个世纪90年代初,美国智能建筑学会从系统集成的角度,将智能建筑定义为“通过优化结构、系统、服务和经营四个要素以及其内在联系使其达到最优组合,以获得低投入高成效的建筑空间”。
至90年代末,随着智能建筑迅速发展,各国相继对智能建筑给出了自己的定义。欧洲智能建筑集团从客户需求的角度,将智能建筑定义为:一个使用户发挥最高效率,同时以最低的保养成本,最有效地管理本身资源的建筑环境智能建筑应提供反应快速、效率高和支持力较强的环境,使用能达到迅速实现其业务的目的。
日本智能建筑研究会从核心技术的角度,将智能建筑定义为能够实现远程通信、办公自动化以及楼宇自动化有运行的建筑。
新加坡从系统功能的角度,将智能建筑定义为具有自动控制系统及调节设施、良好通信网络设施和足够对外通信设施与能力的建筑。
我国对于智能建筑的定义,最具权威的解释源于2015年出台的新版《标准》。智能建筑是以建筑物为平台,基于对各类智能化信息的综合利用,集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体,具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力,形成以人、建筑、环境互为协调的整合体,为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。
纵观各国对智能建筑定义的发展历程,可以发现,定义智能建筑的角度极为多样。随着新理念、新科技的不断加入,智能建筑的内涵始终在随着时代延伸和发展,现阶段还无法给出一个完整而精确的定义。但是,对智能建筑至少可以获得以下基本结论。
第一,对于行业主管部门而言,智能建筑是智能城市的重要组成部分。相比较于“智慧城市(Smart City)”侧重于把计算机运用到城市管理中来说,中国工程院院士潘云鹤则主张不能满足于从信息化角度简单地解读“智能城市(Intelligent City)”,而应当将其放在一个宽泛的视野去聚集。既要把智能建筑看作为云计算、大数据、物联网等技术在现代建筑业中的应用,更应当把智能建筑视为工业化、信息化、城镇化与农业现代化的四化融合之必然要求。
第二,对于智能建筑管理者而言,智能建筑应当拥有一套集通信、服务、监控、管理和维护于一体的自动化设施,能够在减少日常运营支出的条件下,高效地行使客户服务、环境控制、安全检查、报警监视、应急通信等职能。
第三,对智能建筑使用者而言,智能建筑应当拥有一个有利于提高工作效率、有利于激发创造性、有利于日常组织管理的工作环境,并提供一个绿色生态、舒适和谐的生活环境。
第四,对于智能建筑设计者而言,智能建筑应当是一个尽可能地实现建筑安全、经济、舒适、美观等各方面需求之间的平衡;坚持内部空间资源及外部环境资源的可持续利用原则。
智能建筑作为一个舶来概念。在其发展初期,国内从业者大多致力于智能建筑本身的建设、推广和优化,视野也十分狭窄。从深层次看,智能建筑业发展的根本驱动力主要包括三个方面。
科技发展的源动力
从1994年中国互联网接入全球互联网之后,地球变成了一个村,世界变得扁平化,人们的生产方式和生活方式也因此发生着重大改变。信息科技的发展离不开庞大的信息源支持,当前,互联网公司正在加大云计算、大数据、语言、图像、自然语言理解等一系列技术的投入。作为人类活动的主要场所,住宅小区、办公大厦、公共服务设施等各类建筑均可被视为直接的信息源。智能建筑的产生使信息采集更加得广泛、快捷、准确和方便,同时,信息科技的创新又使得智能建筑可以更好地服务于人类活动,两者互相促进,共同发展。
人类需求的内生力
科技进步和生活条件改善使得人类对工作效率、工作环境、住宅条件、房屋安全等各方面的需求不断增长。人们开始期待建筑自身可以在计算机系统的管理控制下,自动化的完成温度、湿度、光照的调节;水电系统的监控、调配和修复;安全问题的预测、应急和处理等各类任务,节省下人为运算、决定和调整所需的时间与精力,从而提高工作效率,优化工作生活环境。智能建筑作为满足这些需求的主要途径,其发展也就成为一种必然。
国家政策的扶持力
从1986年国内第一栋智能建筑落户北京以来,国家始终给予了智能建筑及其相关产业发展的大力扶持。近年来,国家为了加快城镇化建设、推进建设“智慧城市”,既加大了对智能建筑和智慧城市研究的资助力度,也采取了一些倾斜政策直接促进了智能建筑业发展。与此同时,国家为了支持信息技术的高速发展,相应地还制定了一些有利于智能建筑业发展的相关政策,如:云计算创新发展意见、“互联网+”概念推广、将大数据列入国家基础性战略资源等。这些政策在推动智能系统、云端平台的开发和应用的同时,也极大地推动了智能建筑业的进一步发展。
国际绿色产业协会于2015年底发布了一份《未来五年国际智能建筑产业发展前景》的调研报告,据预测表明,在各国的智能建筑占新建建筑比例中,荷兰高达90%,新加坡增至85%,德国83%,美国75%,英国72%,日本70%,中国为35%-40%。并且,在2016至2020年,绝大多数国家都会加大对智能建筑行业的投资力度。相比较而言,当前我国的智能建筑用户群体仍多处在富裕阶层,而且,多数的智能建筑用户满意率并不高,智能建筑仍存在极大的发展空间。
从制约我国智能建筑业发展的角度看,主要存在以下问题:
理念制约
统一的智能化体系架构缺失是十分普遍现象。到目前为止,众多城市,甚至包括二、三线城市都把智慧城市建设列为“十二五”或者“十三五”规划之中,但是,智能建筑行业目前没有一致的体系架构可以遵循。单体工程项目相对独立,很难与其它建筑物产生有效的信息交互,从而导致城市内许多建筑物成为一座座的信息孤岛。它不仅阻碍了本身的运作和管理,难以形成实质意义上的智慧小区和智慧城市,最终也极大地延缓了智能建筑行业向云时代推进的步伐。
另一方面,建筑功能与环保难以兼顾。许多智能建筑项目开始盲目地追求安装各类智能化系统,忽视了建筑设计本身的巨大作用,造成建筑本身的设计无法满足绿色节能、低碳环保、健康舒适的要求。相对的,有时设计师过分注重建筑本身的空间设计和艺术设计,使得智能化系统无法正常运行甚至无法安装。
技术制约
在科技高速发展的背景下,由于智能建筑行业的从业者对尖端技术的敏感度不足,使得跟踪不同学科的最新科学研究变得困难。同时,学科成果转化至智能建筑行业的过程也因投入高昂、市场认可度有限等原因而障碍重重,造成智能建筑的开发和设计与其他学科研究之间的脱节。
21世纪初期,各类不规范的“智能建筑”如雨后春笋般出现,其大都具有:系统集成度低、各系统间信息沟通极为困难、人机交互界面操作困难等多项缺陷。然而,由于现阶段缺乏在保证建筑本身和系统安全性的前提下进行系统更新的手段,大量的智能建筑因无法发挥其应有的作用而废置。
近些年来,千兆位以太网的应用和TCP/IP协议的发展,使得计算机网络的计算模式开始向云计算模式转变。智能系统终端将信息汇集至云处理的变化,使得统一信息表述的语言迫在眉睫。为此,类似TOS智能建筑平台的无中心计算理念基础性平台开始建立,它标志着各行业人才可以在统一平台语言的基础上开发智能建筑相关程序、系统和应用。但是该平台的实际普及工作进展缓慢,各公司创建的子系统间信息沟通障碍仍然存在。
人才制约
智能建筑是一项横跨了建筑工程、电气工程、自动化工程、信息工程、材料工程等工程类学科和建筑学、景观设计、城市规划等艺术类学科的高综合性专业。其对研究者的知识要求较高,现多为据有行业工作经验的从业者,而非专业规划合理的研究团队,因此研究水平有限。同时国内现阶段仍缺乏对该类人才的系统培养,高校中也少有专门开设该专业,因此无法为该行业大量提供专业性的支持。
现阶段多数智能建筑项目中,对建设过程本身的关注远大于后期的验收检测和日常管理。由于没有专业的管理团队,验收时系统检测极为粗糙,很多情况下都没有进行完备的系统运行检测,造成日后智能系统无法正常运行的窘境。同时,智能系统管理和检修对专业技术要求较高,必须由专业团队完成,给智能建筑的日常使用带来极大的不便。
智能建筑的构建相较传统建筑具有较高的复杂性,传统工人组成的施工团队无法满足复杂系统设计的技术需求,而施工过程中的纰漏极有可能给未来建筑的使用带来不可预料的后果,造成客户满意度极低的状况。国内现阶段高端市场上是由国外承包商主导,国内施工团队的竞争力仍有待提升。
将智能建筑融入智慧城市建设
智能城市建设就是要将城镇化2.0、信息化2.0和工业化2.0进行深度融合,智能建筑业的发展必须以塑造集约、绿色、宜人、可持续发展的城市为前提条件。有数据显示,全国仅在其地方政府工作报告中提出要建设“智慧城市”就多达230多个。这足以表明智慧城市在中国的热度,并且,智慧城市的架构在专业设计公司的指导下也基本成形。现实中的最需要解决的是如何将智能建筑融入智慧城市发展,它同样要有相对完善的措施。将智能建筑建设融入智慧城市建设可以统一两者发展的步调,消除各建筑物之间的信息孤岛效应,推动智能建筑系统的大集成和智能建筑、智慧城市两者的共同发展。
大力提倡发展绿色智能建筑
近些年来,智能建筑的能耗严重引起了社会广泛关注,绿色智能建筑也应运成为学术研究的新方向。绿色智能建筑努力融合智能化系统和绿色建筑设计,并促使其能够产生协同作用。国内已有研究指出,绿色智能建筑可以带来经济舒适、能耗低、可持续发展等多方面的优势。
加强统一平台的集成和推广
在2016年正式发布的“十三五规划纲要”中,我国明确提出“促进‘互联网+’新业态创新,鼓励搭建资源开放共享平台”的发展战略。要加大智能建筑各专业性平台的推广力度与集成力度,如具有信息化、自动化、互动化特征的智能电网,它可能是包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节,并且实现了“电力流、信息流、业务流”一体化融合的现代电网,但它必须同时考虑到与其他专业性平台(如HVAC控制平台)的对接与集成。其前提条件是:各行业系统、专业性公司间要使用相同的计算机语言,才能确保促进各系统间的协同工作与实现云平台的信息交互。
另外,对于在21世纪初建立的一些智能建筑,由于其本身系统的封闭性,无法与现阶段智能建筑平台对接。因此还必须重视开发安全经济的系统更新手段,以实现旧智能建筑的再利用,加快智慧城市的建设。
培养和建立第三方专业管理团队
在物联网技术、B/S访问模式和云服务等各种技术手段的支持下,建立起第三方专业管理团队条件已经成熟。即不再由建筑的使用者管理智能系统,而是把智能建筑系统的日常运维工作交由专业性机构在云端进行管理,这样不但能够节省建筑使用者的人力与财力,还可以让智能建筑本身的效用最大化发挥。
加强智能建筑专业人才的系统培养
根据2015年版《标准》中所确定的专业知识与规范,在对从业人员开展继续教育时,增设系统化的智能建筑专业人才培训课程。鼓励组建跨学科的综合性研发团队,追踪世界尖端科技发展趋势,促进成果顺利转化和应用。对于从事智能建筑相关项目的人才资质和企业资质,国家要出台行业评价标准体系。与此同时,各施工单位、管理单位、设计单位、高校和研究所应当加强由政产学研多方参与的协同创新,培养出更多能够沉下心、用得好、留得住的应用型专业技术人才,把控我国智能建筑业的发展方向。