ICA聯(lián)盟 智慧建筑白皮書

目錄 i ii iii 1 1 3 4 7 9 13 15 16 19 19 19 20 24 29 34 34 34 35 36 38 39 40 42 42 49 52 55 60 67 70 73 74 79 前言本白皮書著作權歸屬中國勘察設計協(xié)會工程智能設計分會和杭州云谷物聯(lián)網標準發(fā)1第1章智慧建筑概述24.要素流。要素流是關于智慧建筑系統(tǒng)中各種各樣具體的“流”的抽象概念。其在采用自組織理論對智慧建筑其保障機制/商業(yè)模式的研究進行研究是近年來的熱點。復雜系統(tǒng)的自組織演化理論是一套完善的理論體系，通過對自組織理論中的耗散結構理3/商業(yè)模式生態(tài)系統(tǒng)演化機制的分析提供了從組織個體到組織種群再到組織群落分層研究居住舒適度、滿意度建筑設備、設施管理人文藝術氛圍生活的便捷性建筑資產管理建筑與自然環(huán)境協(xié)調舒適、美觀的建筑景觀空間和場地資源優(yōu)化可再生能源的利用綠色環(huán)保材料的使用健康綠色智慧計算機及信息技術物聯(lián)網及通信技術人工智能技術數(shù)據(jù)處理技術新材料、新能源技術4圖1-1智慧建筑的三角生態(tài)體系52．從智能建筑到智慧建筑從智能建筑到智慧建筑智慧建筑=智能建筑+邊界擴大計算方式空天地一體化網絡認知計算、智能計算圖1-2從智能建筑到智慧建筑的內涵變遷3.智慧建筑的特征67安全管理功能模塊:信息系統(tǒng)安全保障技術規(guī)范體系措施網絡管理功能模塊:信息通信計算存儲安全管理功能模塊:信息系統(tǒng)安全保障技術規(guī)范體系措施網絡管理功能模塊:信息通信計算存儲數(shù)據(jù)網絡管理系統(tǒng)CC端應用綠色建設雙創(chuàng)服務網上辦公群體智能服務數(shù)據(jù)智能服務第三方服務人性化定制智能化運營G端應用B端應用智慧建筑平臺智慧建筑平臺知識庫人工智能引擎配電自動化管理云服務存儲服務 集群資源調度專有網絡負載均衡開發(fā)組件能效管理平臺BIM設計引擎設備監(jiān)控管理大數(shù)據(jù)平臺數(shù)據(jù)庫服務云服務引擎規(guī)則和算法引擎彈性計算服務運維管理安全組件云監(jiān)控傳輸物聯(lián)網物聯(lián)網傳感器LoRA設備定位設備RFID設備交互終端基礎通信設備計算設備感知及采集數(shù)據(jù)來源感知及采集數(shù)據(jù)來源供配電樓宇自動化建筑環(huán)境人員信息基礎設施機電設備圖1-3智慧建筑整體框架圖82.構成要素91.5發(fā)展歷程），圖1-4智能建筑的標準規(guī)范2.國外的研究情況復雜的動態(tài)控制.基于非傳統(tǒng)模型.自適應性.行為規(guī)劃非線性控制自治管理自治管理自主測量.自主調節(jié).自主診斷容錯機制增強安全性增加可靠性高效維持經濟性人機交互人機交互.模擬人的認知和交流.情緒的感知人體工程學設計生物行為驅動生物驅動模型基于認知神經科學圖1-5智慧建筑的相關要素3.面臨的問題社社會化服務新新技術方向信信息技術演進與環(huán)境協(xié)調智慧建筑標準規(guī)范類腦計算服務鏈數(shù)據(jù)共享節(jié)能環(huán)保物聯(lián)網傳感器人文化數(shù)字孿生控制智慧生態(tài)系統(tǒng)社會化服務智慧材料智慧營銷新能源近期近期3年內圖1-6智慧建筑發(fā)展趨勢圖數(shù)據(jù)應用、數(shù)據(jù)網絡數(shù)據(jù)應用、數(shù)據(jù)網絡數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)挖掘數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計展示統(tǒng)計展示現(xiàn)場數(shù)據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)遠程及網絡數(shù)據(jù)遠程及網絡數(shù)據(jù)設備數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)社會服務環(huán)境監(jiān)測圖1-7多源數(shù)據(jù)中心組成結構設備管理、資產管理、社會服務等應用智能信息檢索專家系統(tǒng)知識獲取智能控制感知認知知識庫算法庫自動規(guī)劃規(guī)則庫智能信息檢索專家系統(tǒng)知識獲取智能控制感知認知知識庫算法庫自動規(guī)劃規(guī)則庫機器學習機器學習模糊系統(tǒng)模糊系統(tǒng)神經網絡神經網絡自然語言處理自然語言處理機器視覺機器視覺知識圖譜知識圖譜語音語義語音語義多多Agent系統(tǒng)計算機計算機、物聯(lián)網、通信網、云計算、數(shù)據(jù)中心等基礎裝置圖1-8基于強人工智能的持續(xù)學習優(yōu)化功能1.從智慧建筑到智慧城市2014年國家發(fā)改委聯(lián)合七部委發(fā)布《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》為中國智慧城市建設確定了基本原則。此后各部委又陸續(xù)發(fā)布了智慧城市相關國家政策2.智慧建筑與智慧城市的關系1.智慧社會的屬性2.智慧社會與智慧建筑的關系3.智慧建筑、智慧社區(qū)、智慧城市、智慧社會的層級關系圖1-9智慧建筑、智慧園區(qū)、智慧城市、智慧社會的層級關系第2章智慧建筑的規(guī)劃2.1總體規(guī)劃2.信息智能化管理平臺必須確保信息智能化各板塊系統(tǒng)與投資方/建設方/管理方辦2.2基礎規(guī)劃智慧建筑的規(guī)劃在基礎階段主要考慮以下和智能化系統(tǒng)相關的規(guī)劃：外聯(lián)通道、內對于和智慧化系統(tǒng)相關的設備用電的規(guī)劃更不可忽視，要考慮不同子系統(tǒng)對配電的接地和防雷的合理規(guī)劃可以使未來的智慧系統(tǒng)建設有更安全的保證。隨著電子技術4.位置感知利用定位系統(tǒng)或無線傳感網絡技術對物體的絕對位置和相對位置進行智慧建筑的感知層在樓宇自動化、物聯(lián)網通信、音/視頻通信等方面的常見通信協(xié)議表2-1感知層常見通訊協(xié)議和技術協(xié)議名稱簡要說明應用場合BACnet協(xié)議是一個專為樓宇自動化網絡控制而創(chuàng)建的一個開放式的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。此協(xié)議在（ASHRAE-AmericanSocietyofHeating，RefrigeratingandAir-ConditioningEngineers）的支持月底一次圓桌會議至今已經成為了美國智能建筑控制的國家標準，也是歐洲及30多個國家正在使用的國家標準。協(xié)議主要針對取暖、制冷、通風之類的暖通設備的控制而設計的，與此同時也考慮到了智能建筑物內其他控制系統(tǒng)如：照明、安保、消防系統(tǒng)，所以在設計時也考慮到了這些系統(tǒng)的集成性。起源于二十世紀90年代，是Konnex的縮寫。由當時歐洲三大總線協(xié)議EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex主要用于燈控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過一條總線將所有的元器件連接起來，每個元器件均可獨立工作，同時又可通過中控電腦進行集中監(jiān)視和控制。通過電腦編程的各元件既可獨立完成諸如開關、控制、監(jiān)視等工作，又可根據(jù)要求進行不同組合，從而實現(xiàn)不增加元件數(shù)量而功能卻可靈活改變的效果。Modbus協(xié)議是一種用于工業(yè)可編程控制器（PLC）之間通訊使用的串行通訊協(xié)議，是Modicon公司（現(xiàn)在的施耐德電氣Schneider經成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準。工業(yè)電子設備之間通信常用的通訊協(xié)議。司發(fā)明。該技術為設計、創(chuàng)建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案，實現(xiàn)內置埃施朗公司的智能網絡芯片的終端設備之間的互聯(lián)互通。該技術可以應用于任何場合，從超市到加油站，從飛機到鐵路客在智能建筑中被廣泛使用。LoRaWAN(LoRaWideAreaNetwork)，它是一套標準的通訊協(xié)議和離和低功耗星型網絡可用于智能抄表、城市井蓋、給排水檢測、智能樓宇、共享經濟等領域Wi-Fi協(xié)議Wi-Fi是一種允許電子設備連接到一個無線局域網（WLAN）的技術，通常使用支持幾乎所有智能手機、平板電腦和筆記本電腦的Wi-Fi上網，Wi-Fi是一個無線網絡通信技術的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟所持有。是當今使用最廣的一種無線網絡傳輸技術。藍牙協(xié)議藍牙（Bluetooth?)：是一種無線技樓宇個人域網之間的短距離數(shù)據(jù)交換。該技術最初由電信巨頭愛立信公司于1994（BluetoothSpecialInterestGroup，簡稱SIG）管理。用于支持藍牙通訊的設備間的連接。如手機與耳機、電腦與輸入輸出設備連接等。ZigBee協(xié)議的基礎上定義的低速短距離傳輸?shù)臒o線網絡協(xié)議。其主要特點是短距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、可靠、安全，可支持大量節(jié)點設備。在物聯(lián)網中應用范圍非常廣泛，包括工業(yè)物聯(lián)網、智慧家庭、智慧城市、農業(yè)物聯(lián)網和醫(yī)療護理等應用NB-IoT協(xié)議窄帶物聯(lián)網（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）已經成為萬物互聯(lián)網級。主要面向低成本、低功耗、低速率、廣覆蓋的物聯(lián)網業(yè)務，如傳感器類、抄表類、物流監(jiān)控、跟蹤類等。通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學接觸。圖書館，門禁系統(tǒng)，公交地鐵等環(huán)境的讀卡應用，食品安全溯源等無源光網絡（PON）是實現(xiàn)光纖到戶/光纖到戶（FTTB/FTTH）的主要技術，包括GPON/EPON兩種主流標準。用于建筑物和建筑群的滿足語音、數(shù)據(jù)、圖像及多媒體業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o源光局域網。Communication使用該技術的設備（比如手機）可以在彼此靠近的情況下進行數(shù)據(jù)交換，是由非接觸式射頻識別(RFID)及互連互通技術整合演變而來，通過在單一芯片上集成感應式讀卡器、感應式卡片和點對點通信的功能。利用移動終端實現(xiàn)移動支付、電子票務、門禁、移動身份識別、防偽等應用。SVAC協(xié)議《安全防范監(jiān)控數(shù)字視音頻編解碼技術標準》(簡稱SVAC，SurveillanceandAudioCoding)，解決目前視頻監(jiān)控系統(tǒng)中音視頻編解碼標準不統(tǒng)一導致的系統(tǒng)難以互聯(lián)互通問題。專門用于安防領域的音視頻編解碼標準目前在國際上尚屬空白，SVAC標準研制工作有利于在安防領域實現(xiàn)向國際標準的突破。SIP協(xié)議SIP（SessionInitiationProtocol，會話初多媒體通信協(xié)議。它是一個基于文本的應個或多個參與者的會話。用于CS（CircuitSwitched，電路（IPMultimediaSubsystem，IP多媒體子系統(tǒng)）的網絡中，可以支持并應用于語音、視頻、數(shù)據(jù)等多媒體業(yè)務，同時也可以應用于Presence（呈現(xiàn)）、InstantMessage（即時消息）等特色業(yè)務。可以說，有IP網絡的地方就有SIP協(xié)議的存在。Onvif協(xié)議用于通過全球性的開放接口標準來推進網絡視頻在安防產的網絡視頻產品具有互通如何能更好的服務于建筑本身最終的服務對象，是這棟建筑是否智慧非常重要的考量指云計算為基礎，形成智慧建筑的“云腦”。2.5應用層規(guī)劃確保已建環(huán)境高效運轉的跨學科行業(yè)”。設施管理是對建筑設施壽命周期全過程的管理，第3章智慧建筑的新技術3.1傳感技術傳感技術隨著科技的進步,傳感器會向著價格越來越低、性能和精度越來越高的方向發(fā)展。陀螺儀、激光等傳感器,過去的價格非常昂貴,但隨著在消費級無人機和自動駕駛中傳感器借助最新的算法已經能夠準確的判斷出人和物的特征和相關信息,展現(xiàn)出了其智慧化的一面。隨著技術的飛速發(fā)展,傳感器也將越來越小型化、微型化、無線化。將來的建筑中,傳感器將無處不在,它如塵埃般分布在建筑中的各個角落,就如同人類的感官一樣,無時無刻不在監(jiān)測著建筑中的各種信息。通過從傳感終端得到的數(shù)據(jù)進行綜合模擬分析,可以得到更加有用的數(shù)據(jù)為人類服務。在可預知的未來,生物傳感器、納米傳感器等更多新3.2物聯(lián)網技術3.3多媒體融合技術圖3-1多媒體融合中視聯(lián)網架構3.4定位與導航技術3.基站定位：基站定位一般應用于手機用戶，手機基站定位服務又叫做移動位置服應服務的一種增值業(yè)務，例如目前中國移動動感地帶提供的動感位置查詢服務等。由于時間長、易于部署，目前主要用于室內定位，具有廣泛的應用前景。用戶終端掃描定位3.5建筑信息模型3.6虛擬現(xiàn)實技術成為智慧建筑重要的支撐技術之一。廣義的虛擬現(xiàn)實技術通常包含虛擬現(xiàn)實（Virtual世界、現(xiàn)實世界和用戶之間搭起—條交互反饋的信息回路，以增強用戶體驗的真實感。似AR但同時又能呈現(xiàn)出可信的虛擬物體（類似3.7數(shù)據(jù)分析技術3.8人工智能(AI體提升。可以設想，未來人工智能帶來的科技產品第4章智慧建筑的應用與實踐“以保持業(yè)務空間高質量的生活和提高投資效益為目的，以最新的技術對人類有效的生活以定位，運營過程中一旦發(fā)生設備需要維護或維修，很難在第一時間確定位置及周圍情的整體數(shù)字化模型，包含建筑中所有的系統(tǒng)，利用此優(yōu)勢可以打破系統(tǒng)間的壁壘，集成圖4-1定期巡檢計劃應需維護：應需維護是指運維設備報修、確認和維修的一整套流程，其意義在于老師或者工作人員發(fā)現(xiàn)設備發(fā)生故障時，通過移動端APP對該事件進行故障報圖4-2應需維護工單圖4-3能耗管理4.2智慧消防管理1．消防監(jiān)測子系統(tǒng)(防)2．智慧應急系統(tǒng)(消)3．管理駕駛艙火災風險引擎4.3多媒體融合技術圖4-4多媒體融合智慧中心案例：阿里巴巴總部西溪園區(qū)應急指揮調度創(chuàng)新實踐與應用由于西溪園區(qū)經常進行高級別的領導接待以及重要4.4定位與導航圖4-5不同區(qū)域位置信息需求統(tǒng)計(1)反向尋車應用IBeacon車場管理端獲取車牌、車位信息車場管理端獲取車牌、車位信息輛數(shù)據(jù)三點定位技術移動終端計算定位公有定位公有移動終移動終IBeacon在移動端上實現(xiàn)地圖4-6反向尋車應用圖4-7尋車導引圖4-8反向尋車(2)商場導航應用導致線下客流量和銷售額急劇下降進入互動導視將固定不動的指示牌替換成可操作的地圖導視大屏，幫助消案例：揚州國泰大廈藍牙定位導航創(chuàng)新實踐與應用全國城投50強的揚州城建國有資產控股圖4-9智慧停車案例4.5人工智能應用圖4-10利用計算機從成千上萬種可能的控制路徑中搜索最安全和經濟的控制路徑案例1某五星級酒店圖4-11逐時能耗與溫度（柱狀圖為每小時能耗、藍色曲線為室外溫度、黃色曲線為室內溫度）針對夜間空調負荷低的特點，人工智能型的群控系統(tǒng)自動設計了間歇運行的控制方圖4-12手自動小時能耗對比(灰色為手動時的小時能耗，綠色為自動時的小時能耗)案例2某火車站站前廣場設計改造的核心是在最大程度利用現(xiàn)有資源的基礎上，增設了人工智能型的群控系自動控制下的每自動控制下的每手動控制下的每日用電量圖4-14背景提前技術的入侵檢測圖4-15深度學習的入侵檢測圖4-16模式識別的圖像檢測圖4-17認證訪客識別圖4-18人臉布控統(tǒng)計圖4-19人臉門禁統(tǒng)計圖4-20人臉考勤圖4-21出入口人數(shù)統(tǒng)計圖4-22采用二次分析算法的結構化應用4.6能源大數(shù)據(jù)分析1.效能分析配電數(shù)據(jù)分析2.效果分析·機電設備數(shù)據(jù)分析員對于設備監(jiān)控及優(yōu)化的需求。近幾年興起的故障檢測及診斷FDD（FaultDet