下一代智能建筑：數(shù)據(jù)驅(qū)動的設(shè)施運行將更經(jīng)濟、更環(huán)保

隨著監(jiān)管機構(gòu)、開發(fā)商和運營商競相減少建筑世界對自然世界的影響，智能建筑正在興起。這些建筑從連接、分析和優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、人工智能(AI)和機器學習、自動化和建筑信息模型(BIM)等技術(shù)的中央“大腦”獲得智能。除了互操作性之外，智能建筑的定義還在于它們能夠產(chǎn)生可操作的見解，以幫助使用者。下一步:更智能的材料、建筑、城市和經(jīng)濟生態(tài)系統(tǒng)，使所有人的生活更安全、更健康、更輕松。

智能建筑正在興起——不僅僅是在高度上。

去年，全球市場超過900億美元，預(yù)計在未來十年內(nèi)將達到2560億至5680億美元，這是由于人們越來越迫切地希望讓人造世界和自然世界恢復和諧。

根據(jù)國際能源署(IEA)的數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)，建筑消耗了大約30%的能源，排放了四分之一的溫室氣體。

智能建筑通過使用先進的技術(shù)來連接、分析和優(yōu)化性能的關(guān)鍵要素，從而遏制了這些高昂的氣候成本。研究表明，實施智能技術(shù)可以將辦公室整體建筑的平均能耗降低18%，在某些情況下，三年內(nèi)可節(jié)省高達70%的能源。

對于AECO（(建筑工程、施工和運營)）專業(yè)人士來說，這一切都意味著更低的成本;更高效和數(shù)據(jù)驅(qū)動的流程;加強與凈零碳排放目標的一致性;更快樂，更健康的居住者。

什么是智能建筑?

智能建筑跨越人類聚集的許多空間和部門，從機場、軍事基地、工廠和醫(yī)院到購物中心、體育場館、辦公室和住宅區(qū)。根據(jù)美國智能建筑研究所的說法，無論設(shè)置如何，智能建筑都通過優(yōu)化四個基本運營要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理）以及它們之間的相互關(guān)系，創(chuàng)建一個高效、具有成本效益的環(huán)境。

為此，中央“大腦”使用物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、機器學習和人工智能 (AI)、數(shù)據(jù)分析和建筑信息模型 (BIM) 等先進技術(shù)來集成和簡化從 HVAC、電力、供水和電梯系統(tǒng)影響租戶接受服務(wù)以及與周圍環(huán)境互動的方式。這些系統(tǒng)越廣泛和集成，建筑就越智能。

除了其互操作性之外，智能建筑的定義還在于其能夠產(chǎn)生可操作的見解來幫助使用它的人。通過收集與人員、行為模式和建筑系統(tǒng)相關(guān)的匿名數(shù)據(jù)，它可以檢測當前的占用水平和分布，跟蹤公用事業(yè)消耗模式，并實時響應(yīng)這些現(xiàn)實。

例如，如果八月炎熱的下午陽光燦爛，智能系統(tǒng)可能會調(diào)整辦公樓兩側(cè)的百葉窗和空調(diào)，以保持舒適度并最大限度地降低成本。如果一些房間擠滿了人，而另一些房間卻空著，系統(tǒng)可能會感覺到這種差異并做出適當?shù)恼{(diào)整。

除了全新的基礎(chǔ)設(shè)施之外，舊建筑也越來越多地采用智能技術(shù)進行改造，例如傳感器、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和自動化系統(tǒng)。這是脫碳的一個關(guān)鍵要素，因為現(xiàn)代商業(yè)建筑的設(shè)計壽命是五十年或更長時間，然后才需要進行大量維護或保存。

這種適應(yīng)性再利用過程包括評估建筑物的基礎(chǔ)設(shè)施、升級網(wǎng)絡(luò)連接性以及集成整個建筑的傳感器來收集數(shù)據(jù)。實施樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）來集中控制各種系統(tǒng)，并使用數(shù)據(jù)分析和人工智能來處理收集到的數(shù)據(jù)，以優(yōu)化能源使用和主動維護。

當今的智能建筑繼承了數(shù)十年的歷史。這一概念可以追溯到20世紀80年代初，當時位于康涅狄格州哈特福德的Cityplace商業(yè)摩天大樓因其光纖網(wǎng)絡(luò)集成了供暖、通風、照明、安全等功能而被開發(fā)商譽為“世界上第一座智能建筑” 、消防和電信。這些早期的努力主要集中在建筑物的技術(shù)能力上；如今，用戶塑造體驗的能力同樣重要。

推動智能建筑的技術(shù)

自動化和控制系統(tǒng)：供暖、通風、空調(diào)、照明、安全和訪問控制等各種系統(tǒng)集成到集中自動化平臺中，以優(yōu)化性能并減少浪費。

BIM：定義為創(chuàng)建和管理建筑資產(chǎn)信息的整體過程，BIM 允許建筑師和工程師捕獲圖像、創(chuàng)建 3D 模型以快速構(gòu)建原型和測試建筑設(shè)計，并根據(jù)地理或財務(wù)限制有效利用空間。

物聯(lián)網(wǎng)和智能建筑：通過互聯(lián)網(wǎng)相互“對話”的傳感器可以為建筑管理者和居住者提供從客流量和占用水平到室內(nèi)空氣質(zhì)量、氣候甚至病毒風險等各個方面的可操作數(shù)據(jù)。在許多情況下，可以根據(jù)條件或偏好手動或自動調(diào)整這些設(shè)置。

大數(shù)據(jù)和分析：從傳感器、儀表和其他設(shè)備收集數(shù)據(jù)，然后進行分析，以深入了解建筑性能、居住者行為以及需要改進的潛在領(lǐng)域和更明智的決策。

人工智能和機器學習：算法將物聯(lián)網(wǎng)傳感器的實時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可操作的見解，從而優(yōu)化建筑物的性能并為未來的項目提供信息。最近的進步使智能建筑能夠從收集的數(shù)據(jù)中學習，對不同的占用場景進行建模，并生成響應(yīng)，不斷調(diào)整建筑的用戶體驗。

智能建筑的好處是廣泛的：

加強規(guī)劃、設(shè)計和施工

以前智能建筑的反饋循環(huán)可幫助建筑專業(yè)人員建造更具彈性的結(jié)構(gòu)，并幫助建筑運營商簡化長期維護。與此同時，生成式設(shè)計使建筑師能夠通過使用算法和設(shè)置參數(shù)來快速循環(huán)設(shè)計概念，從而迭代出更高效的藍圖。

能源效率、資源節(jié)約和提高可持續(xù)性

高效的 HVAC 系統(tǒng)、優(yōu)化的照明和智能電源管理等功能可降低能耗。其他環(huán)保設(shè)計元素，例如優(yōu)化資源利用和可再生能源，進一步減少建筑物的碳足跡和整體環(huán)境影響。

安全保障

生物識別訪問控制、監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)探測系統(tǒng)和異常檢測人工智能系統(tǒng)等先進的安全措施可以保護建筑物和居民免受潛在威脅。

節(jié)省成本和投資回報率

能源效率和自動化流程降低了運營成本和維護費用。

加強設(shè)施管理

空間利用率數(shù)據(jù)分析有助于優(yōu)化房間和設(shè)施的布局和使用。

增強用戶體驗

照明、溫度和其他便利設(shè)施的個性化設(shè)置創(chuàng)造了更加舒適、高效和健康的環(huán)境。

預(yù)測性維護

實時監(jiān)控設(shè)備性能可確保及早發(fā)現(xiàn)潛在問題，從而減少停機時間和維修成本。

AECO 在智能建筑中的作用

根據(jù)大陸自動化建筑協(xié)會 (CABA) 智能建筑委員會 2018 年行業(yè)報告，智能基礎(chǔ)設(shè)施項目是通過采用熟悉的方法來實施的，例如招標和規(guī)范以及施工管理。

在這個熟悉的項目框架內(nèi)，智能建筑技術(shù)和策略可以打開新的大門。

在智能建筑方面，傳感器可以收集整個連鎖酒店或一系列辦公室的數(shù)據(jù)，以便更好地告知設(shè)計師新建筑的外觀和功能。更明智的計劃使建筑更具彈性，并且可以更輕松地維修和更換磨損零件或舊機械系統(tǒng)。與此同時，根據(jù)美國節(jié)能經(jīng)濟委員會的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策可以減少過多的供暖和制冷需求，并實現(xiàn)高達30%–50% 的節(jié)能（PDF，第 vi 頁）。

生成設(shè)計等技術(shù)可以消除不必要的浪費，并幫助設(shè)計人員采用仿生學等新方法，仿生學模仿自然以實現(xiàn)更高的能源效率和性能。

這些技術(shù)和見解還可以增強施工，降低預(yù)制和模塊化施工等技術(shù)的成本和建造時間，這些技術(shù)涉及工廠制造的材料和現(xiàn)場組裝的可重復零件。

智能建筑在現(xiàn)代設(shè)施管理中的作用

得益于智能建筑提供的360度運營優(yōu)勢，設(shè)施管理人員可以在其工作核心原則上增強主動性，例如：

能源管理：強大的分析功能可以實時洞察能源使用情況、預(yù)測未來趨勢以及相應(yīng)設(shè)定目標的能力。

預(yù)測性維護：傳感器可以標記人流量大的建筑區(qū)域或機械和供電電纜內(nèi)的潛在問題，使設(shè)施管理人員能夠安排預(yù)防性維護，避免破壞性故障，并延長關(guān)鍵設(shè)備的使用壽命。

租戶福祉：智能技術(shù)可以通過優(yōu)化室內(nèi)空氣質(zhì)量、照明和溫度來促進健康和幸福，同時為租戶提供個性化空間條件的方法。此外，智能建筑通常會采用自動化的辦公桌和會議室預(yù)訂系統(tǒng)，消除重復預(yù)訂的可能性，并讓清潔人員知道何時為下一位入住者準備空出的房間，或讓餐飲團隊知道何時需要補充茶點。這一切都歸結(jié)為智能建筑設(shè)施經(jīng)理節(jié)省了大量時間，他們不再需要充當中間人。

智能建筑項目的挑戰(zhàn)與解決方案