智能科学技术论文:浅析智能建筑的构成与发展

　　进入20世纪80年代，信息通信和电子控制技术迅猛发展，极大的促进了社会生产力，也改变着人们的生产生活方式。在建筑领域，则提出了“智能建筑”的概念，所谓“智能建筑”是综合计算机、信息通信等方面先进的技术，使建筑物内的照明、空调、消防、安防、运输设备等，实现建筑物综合管理自动化、远程通信和办公自动化的有效运作，并使这三种功能结合起来的建筑。

　　1、智能建筑的发展

　　1984年美国康涅狄格州哈特福德市城市广场建成，是实现了“3A”智能化的第一幢建筑。

　　1985年日本东京青山大楼建成，实现了建筑的综合服务功能，采用了门禁管理系统、办公自动化系统、消防系统、节能系统等。

　　智能建筑目前尚无统一的定义，美国智能建筑学会将其定义为：是将结构、系统、服务、运营及其相互联系全面综合，与设备系统结合为一体，并作出最佳组合，以达到高效率、高功能及高标准舒适性的建筑物。

　　智能建筑随着高新技术的发展，在未来必然会大量涌现，用发展的眼光看，下个世纪智能建筑市场重点在中国。

　　智能建筑将会从单幢大楼转变为成片开发，形成位置相对集中的建筑群体，即智能广场，且不再局限于办公楼，会向酒店、公寓、商场、医院、学校等建筑领域扩展。智能广场除具备智能大楼的所有功能外，还有系统更大、结构更复杂的特点，一般应具有智能建筑集成管理系统，能对其中所有楼宇进行全面、综合的管理。

　　2.智能建筑的构成及功能

　　智能系统的设备通常放置在智能化建筑环境内的系统集成中心，由综合布线与各种终端设备连接，并通过计算机对整栋大楼进行实时监控。整体的智能化要多个子系统相连接，现在常用的基本子系统有楼宇自动化系统(BA)、通信自动化系统(CA)、办公自动化系统(OA)、消防自动化系统(FA)、安防自动化系统(SA)、综合布线系统(GCS)、建筑物管理系统(BMS)。综上，智能系统主要由系统集成中心、楼宇自动化、信息通信、办公自动化、消防自动化、安防自动化，以及综合布线和建筑物管理等系统构成。

　　楼宇自动化系统(BA)采用计算机及其网络、自动控制和通信等技术组成的高度自动化的综合管理系统，它确保建筑物内舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能要求。

　　办公自动化系统(OA)是计算机网络与数据库技术结合的系统，利用多媒体技术，提供集文字、声音、图象为一体的图文式办公手段，为各种行政、经营的管理与决策提供统计、规划、预测等支持，实现信息库资源共享与高效的业务处理，提供先进的信息处理功能。

　　通信自动化系统(CA)是通过数字程控交换机来转接声音、数据和图像，借助公共通信网(电话网，长途电话网，数据通信网)与建筑物内部的接口来进行通信的系统，是楼内语音、数据、图像传输的基础，它同时与外部通信，和公用电话网、数据网及其他计算机网相连。

　　消防自动化系统(FA)具有火灾自动报警与消防联动控制功能，包括火灾报警、防排烟、应急电源、灭火控制、防火卷帘控制等。在火灾发生时及时报警并按消防规范启动相应的联动设施，通过设在建筑物内不同位置的烟火检测装置提供的信息，自动进行火灾报警，同时，启动火灾联动系统和消防系统，发出火灾报警和实施人员疏散措施。

　　安防保卫系统(SA)常设有闭路电视监控系统、通道控制(门禁)系统、防盗报警系统、巡更系统等。系统24小时工作，监视建筑物的重要区域与公共场所，一旦发现危险情况或事故灾害的预兆，立即报警并采取对策，主要是提供不受外界干扰、避免人员受到伤害和财物损失的环境，防止工商业间谍和国际恐怖活动，保障生命安全。

　　综合布线系统(GCS)是在智能建筑中构筑信息通道的设施。它采用光纤通信电缆、铜缆通信电缆及同轴电缆，布置在建筑物的垂直管井与水平线槽内，直通到每个用户终端。GCS可以以各种速率传送话音、图像、数据信息。BA、OA、CA及SA的信号从理论上都可由GCS沟通，因而，有人称之为智能建筑的神经系统。它将所有的语音、数据、视频信号等的布线，经过统一的规划设计，综合在一套标准的布线系统中，将智能建筑的三大子系统有机的连接起来。

　　系统集成中心(SIC)对系统各个智能化模块和各类信息具有综合管理的功能，汇集建筑物内外各类信息，并进行实时处理及通信能力，对建筑物各个子系统进行综合管理。

　　建筑智能化技术是现代建筑技术与信息技术相结合的产物，随着科学技术的进步而逐渐发展和充实。智能建筑并不是特殊的建筑物，而是以最大限度激励人的创造力、提高工作效率为中心，广泛地应用数字通讯、控制、计算机网络、电视、光纤、传感器及数据库等技术，构成各类智能化系统。

　　3.智能建筑技术的应用

　　智能建筑是一个智能化系统，应当使用系统工程开发方法，如系统分析、系统设计、系统实施及安装调试，建立开放式智能建筑结构。开放式系统的智能大厦系统，能不断吸收新的技术，更新设备、软件系统，从而使整个智能系统设施运行良好。

　　智能系统主要体现在网络技术、信息通信技术、智能化技术等几个方面：

　　(1)信息通信技术

　　数据卫星又称为小型数据卫星站，可将通信终端延伸到办公室和家庭，其发展是将通信卫星技术引向多功能、智能化、设备小型化，同时综合应用卫星多波束覆盖、星载处理技术、地面窝蜂移动通信和计算机软件等技术。数据卫星通信技术在智能建筑中的应用：供网络的接入，如证券、期货、银行;移动通信系统的结合;远程多点电视会议;远程医疗和远程教学等。

　　(2)网络控制技术

　　网络控制技术在智能建筑中的应用包括：

　　1.改善智能建筑内楼宇自控系统、综合保安系统、火灾报警等异构网络环境的控制与联动结构。增强楼宇各实时监控计算机系统之间的互操作性与集成的相关信息。

　　2.用控制网络的分布式和嵌入式智能化技术为楼宇管理自动化(BMS)提供新的管理模式，同时也为自动化管理提供相关信息。

　　3.利用智能化的控制管理系统选择客户机、图形服务器，以及嵌入式服务器的系统结构模式。通过控制网络通信实现实时数据管理与机电设备运行过程控制。

　　4.利用信息网络的应用集成，智能建筑内的所有设备和安全监控信息均可以进入各种计算机平台和桌面系统，大大改进智能建筑内监控信息的利用和共享“群件环境”的综合数据。以实现对智能建筑内的机电设备与安全报警管理的远程监控和数据采集。

　　(3)流动办公技术

　　流动办公就是利用网络技术、可视化技术以及通信技术，向移动人员提供办公环境。应用移动办公技术可以随时随地进入公司的办公流程，及时处理文件和阅读资料，参加电视会议，甚至通过家庭智能化技术，远程操作办公器材。目前已较为成熟的有：多媒体电子邮件、远程电视会议、远程遥控。

　　(4)智能化技术

　　智能化技术综合表现在智能卡及家庭智能化。智能卡技术在智能建筑中的应用目前已较为成熟，主要应用于门禁系统、巡逻管理系统、停车场付费与管理系统、专业收费与管理系统、商业收银系统、人事考勤管理系统。

　　通过家庭智能化技术，可以实现家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭“智能控制器”上，进行集中监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。

　　由于人工神经网络具有高度并行性、非线性、容错性与联想记忆功能、自适应与自学习功能，具有学习、泛化、归纳总结等功能，因而已开始应用于语音识别、模式识别、指纹识别、最优计算、信息智能处理、复杂控制、图形图像处理等诸多领域，在控制方面的应用包括监督与非监督训练，前者包括训练输出集合和神经元加权系数的调节，后者包括分类与自组织。

　　传统的建筑仿真模型表现为独立微分方程形式，建模复杂，且对计算机软硬件要求高，难在线运行。基于神经网络的建筑学习模型，经过改进后，现已发展到第三代。第三代模型采用动态学习方法建模，减少了存储空间，降低了复杂性及计算资源与硬件的要求，可使用硬件实现，加快了神经网络芯片的应用。

　　此外，还有如神经网络芯片和模糊芯片用于设备系统的智能控制，应用专家系统对设备进行监测、预维护和故障诊断分析等。

　　(5)无线局域网技术

　　用户接入Internet方式主要有以下三种：(a)通过局域网接入;(b)通过SLIP/PPP接入;(c)通过联机服务系统接入。随着移动通信技术与卫星通信技术的发展，出现了无线局域网技术，也称计算机无线组网技术，这是20世纪90年代兴起的一项具有实用价值的新技术。该项新技术利用微波、激光、红外线作为传输介质，摆脱了线缆端接的不可靠性，同时又可以满足计算机在一定范围内可以任意更换地理位置的需要，特别是无线局域网与移动通信和卫星通信的结合，将有更大的发展空间。

　　其在智能建筑中的应用表现为：在智能建筑内的餐饮、娱乐、购物等商业POS机的无线局域网的连接，实现移动电话、传呼机信号转发以及无线会议电视及视像信号的传输、交互和接入服务等功能。

　　4、结论

　　网络技术、通信技术、视频技术等新技术的发展，使得智能建筑出现了日新月异的变化。未来智能建筑正朝着集约化、系统化、标准化的方向发展，应该指出，绿色、环保、节能是智能建筑发展的主流方向，同时，在智能建筑的建设中，应避免重技术、轻管理，重硬轻软的情况，构造出以人为中心的数字化高效家居办公环境。

　　参考文献

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