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1、 智慧建筑白皮书 智慧建筑白皮书 中国勘察设计协会工程智能设计分会 ICA 联盟 2018 年 12 月 智慧建筑白皮书 目目 录录 序 . i 前 言 . ii 版权声明 . iii 第 1 章 智慧建筑概述 . 1 1.1 智慧建筑的复杂系统论 . 1 1.2 面向未来的建筑特点 . 3 1.3 以人为本的智慧建筑 . 4 1.4 架构与构成要素 . 7 1.5 发展历程 . 9 1.6 智慧建筑的发展趋势 . 13 1.7 智慧建筑与智慧城市 . 15 1.8 面向智慧社会的智慧建筑 . 16 第 2 章 智慧建筑的规划 . 19 2.1 总体规划 . 19 2.2 基础规划 . 19

2、2.3 感知层规划 . 20 2.4 平台层规划 . 24 2.5 应用层规划 . 29 第 3 章 智慧建筑的新技术 . 34 3.1 传感技术 . 34 3.2 物联网技术 . 34 3.3 多媒体融合技术 . 35 3.4 定位与导航技术 . 36 3.6 虚拟现实技术 . 38 3.7 数据分析技术 . 39 3.8 人工智能（AI） . 40 智慧建筑白皮书 第 4 章 智慧建筑的应用与实践 . 42 4.1 基于 BIM 的建筑设施管理 . 42 4.2 智慧消防管理 . 49 4.3 多媒体融合技术 . 52 4.4 定位与导航 . 55 4.5 人工智能应用 . 60 4.6

3、能源大数据分析 . 67 4.7 智慧供配电系统 . 70 4.8 智能办公 . 73 4.9 综合案例 . 74 第 5 章 未来的智慧建筑 . 79 缩略语 . 84 参考文献 . 85 编制组 . 86 智慧建筑白皮书 i 序序 我郑重地向大家推荐由中国勘察设计协会工程智能设计分会与 ICA 联盟编写的智慧建筑白皮书 ，因为这不仅是迄今为止谈论智慧建筑最靠谱的专著，更是汇聚了智能建筑工程界专家经验和研究的成果，能够指导今后一段时期的行业发展。 我们都知道“智慧”是无法准确定义，如果从生物学、心理学、社会学以及哲学等角度去观察“智慧”的话，可以获得不同的解释。因此人们对于“智慧 X”的所有

4、阐述都是狭义的，自定义的。并且狭义的“智慧 X”往往都有缺失缺“人” 、缺规则、缺伦理、缺时效。 现代社会行事需要三个维度工程学、社会学和经济学的考量，三思而后行。我们用工程学考察智慧建筑是针对目前应用自然科学原理设计的进程成果， 是否存在缺陷与改良的可能；用社会学考察智慧建筑对于社会结构、社会活动、人际互动及社会法律等，是否可能持续改善人文环境；用经济学考察智慧建筑价值的创造、转化、实现，是否能形成资源的优化配置与优化再生。 近三十年的工程实践证实，在智慧建筑的生态中技术并不是最重要的，如果没有经济的合理性，没有科学、有效的运营机制，项目的成功实现是困难的。因此必须做好各相关方（投资者、建造

5、者、使用者、运营者、平台运营者、服务资源提供者）的利益平衡，通过长期的运营使建筑物获得绿色、健康和智慧的效益。 感谢为智慧建筑白皮书编写付出心血的全体专家。 程大章 2018 年 12 月 16 日 智慧建筑白皮书 ii 前前 言言 建筑是建筑物与构筑物的总称，是人们为了满足社会生活需要，利用所掌握的物质技术手段， 并运用一定的科学规律、 人文理念和美学法则创造的满足生产、 生活的人工环境。建筑是科学技术、人文艺术、社会经济理念等学科的综合载体。 近 40 年来，随着信息通信、计算机、自动控制等科学技术的迅速发展，这些技术越来越深入地应用于建筑行业，形成了智慧建筑的理念。随着人们日益增长的物质

6、和精神需求，要求建筑更具有人性化，和智慧化。 智慧建筑采用了物联网、传感技术、多媒体融合、定位与导航、建筑信息模型、大数据分析、人工智能等新兴前沿技术。从技术发展趋势而言，构筑基于人工智能的云平台，对多源异构数据进行融合，使该平台具有持续学习和不断优化的能力。智慧建筑涉及到建筑、信息通信、互联网等相关行业，其中建筑设计院、互联网和 IT 企业、相关运营商、服务商正积极参与到智慧建筑的研发、建设、运维、经营等全生命周期的各个环节，不断提升行业的智慧化水平。本书提出的框架结构、技术方向等，对于标准制定、产业规划、科技研究的协同发展，以及行业协会、产业联盟的合作共赢具有一定促进效果。 目前，本书提到

7、的一些技术如：建筑设施管理、智慧消防管理、多媒体融合管控、定位与导航、基于人工智能的建筑节能降耗、能源大数据分析、智能办公等技术已有成功应用案例。这些成果加以推广应用，将促进智慧城市、智慧社区的建设。例如，雄安新区市民服务中心等项目，就是对上述技术和新型商业模式的综合应用。未来推动智慧建筑的规模化实施需要在标准化、产业联盟、场景驱动、产业链协同、安全管理等方面做好工作。 白皮书由中国勘察设计协会工程智能设计分会和 ICA 联盟发起并组织编写。 旨在通过对智慧建筑及新兴技术的诠释，对行业的发展起到推动作用。 智慧建筑白皮书 iii 版权声明版权声明 本白皮书著作权归属中国勘察设计协会工程智能设计

8、分会和杭州云谷物联网标准发展中心（简称 ICA）共同所有。未经中国勘察设计协会工程智能设计分会和 ICA 事先书面许可，任何人不得修改、复制、转载、摘编或以其他任何方式非法使用本白皮书的全部或部分内容，违者必究。 智慧建筑白皮书 1 第第1章章 智慧建筑概述智慧建筑概述 1.1 智慧建筑的复杂系统论智慧建筑的复杂系统论 1.1.1 智慧建筑复杂大系统分析 传统的智能建筑的核心是 5A 系统，智慧建筑在时空、边界、技术上对智能建筑系统进行扩展，并有生命体相似的复杂、自组织和整体性等特征。而建筑的组织和演化也具有相似的特征，通过不断与外界进行物质、能量的交换，最终实现各类主体在智慧建筑中的进化。

9、智慧建筑还有着更多与生命体特征相似的特征 ：第一，智慧建筑与外界的物联互通有着生命体新陈代谢的特征。智慧建筑作为开放系统，需要通过与外界不断进行能量交换来维持自身的运转 ；第二，智慧建筑的成长也具有和生命体一样的成长特征。在智慧建筑的成长过程中，通过对技术和模式选择和取舍来完善自己，最终呈现非线性、自组织和螺旋形的发展特征 ；第三，智慧建筑对环境的变化具有应激能力。这种应激性让智慧建筑能够对各种外界的刺激和因素进行选择，排除干扰因素，实现优势资源整合促进自身发展。第四，智慧建筑在发展过程中具有遗传现象。智慧建筑镌刻着原有的区域文化基因，是地域经济、社会氛围的延续，在继承和关联之中又保持着特定的

10、弹性。 复杂系统论（CAS）中所谓局部和整体、元素和系统、个体和群体，实际上是上下两个层次之间的关系。CAS 理论强调的是“非中心化思维”和个体的主动性等观点，认为无须借助中央的控制器，系统具有开放性，封闭性会导致系统的失效和死亡。智慧建筑不仅仅是一座孤立的建筑，而且是更大系统智慧城市的组成部分；可持续建筑不仅仅是一个绿色或智能建筑，而是一个与周围互联互通的复杂自适应系统。遵循美国科学家约翰霍兰德对复杂适应系统的理论框架， 采用复杂系统论中的八大核心概念来解析智慧建筑作为一个复杂系统的特性和机制。 1. 主体。智慧建筑系统中的基本单元称为“主体” 。主体的存在环境是其他主体提供的。智慧建筑中每

11、一个不可被拆分的要素都可以被看作是主体。主体之间以及主体与周围环境之间的互动是智慧建筑作为复杂系统演变和进化的主要动力。 智慧建筑白皮书 2 2. 智慧主体聚集。主体具有聚集的特征，聚集之后所形成的相互作用会形成更大规模的复杂系统。就智慧建筑而言，可以被看作是人、企业、机构、智慧设施、服务和管理等主体在空间上的聚集。这种空间聚集能够降低能源成本，进一步促进智慧建筑的持续运营。 3. 非线性发展。与线性函数所展示出的发展规律不同，作为复杂系统的智慧建筑，其各类主体之间的相互作用大多是非线性的。影响智慧建筑发展的因素交互联动，很难只用几个变量来演绎，而是随着时空转换呈现“波浪式”的非线性发展进程。

12、 4. 要素流。要素流是关于智慧建筑系统中各种各样具体的“流”的抽象概念。其在主体间的传递渠道和传递速度直接影响了智慧建筑作为复杂生命体的进化。 当智慧建筑出现问题的时候，可以先考察是不是信息、技术、能源等要素流不够畅通与循环，导致了智慧建筑各个器官（子系统）的阻滞。 5. 目标多样性。智慧建筑主体之间的差别会发展与扩大，导致主体向不同的方向发展变化，最终形成分化，产生智慧建筑系统的多样性，而智慧建筑的活力也恰恰在于多样性，即错综复杂但相互支持的功能模块。 6. 特点标识。特点标识是智慧建筑主体特异性的体现，不同的子系统如何实现自身的优势，彰显自身的比较优势和特色是智慧建筑在发展中需要注意的问

13、题。 7. 系统积木块。系统积木块与主体的作用是相同的，但主体是不可拆分的基本元素，而系统积木块是可拆分的子系统。 8. 内部模型。内部模型就是主体或系统积木块之间具有的互动规则。通过内部模型，主体可以基于一定的经验预指导智慧建筑的发展动态，并做出前瞻性的判断。 1.1.2 自组织理论对智慧建筑模式的研究 采用自组织理论对智慧建筑其保障机制/商业模式的研究进行研究是近年来的热点。复杂系统的自组织演化理论是一套完善的理论体系，通过对自组织理论中的耗散结构理论、协同理论与突变论的研究，为智慧建筑保障机制/商业模式的框架研究提供了理论依据。 生态系统自组织演化的条件、 竞争与协同的演化动力机制及其渐

14、变与突变的基本途径，为智慧建筑建筑工业化生态系统演化机理分析奠定了理论基础。 基于智能体的建模与自组织理论的思想是高度吻合的， 都关注宏观现象从微观行为中的涌现，可以说对于智慧建筑生态系统及其保障机制/商业模式演化这样一个社会领域的智慧建筑白皮书 3 研究，自组织理论提供了重要的理论支撑，但其相应的方法论却难以适用，而计算机科学的发展和基于智能体的建模则为之提供了非常好的解决方案。 因此可以基于智能体的建模作为方法论基础，应用于智慧建筑保障机制/商业模式的模拟仿真分析中。 组织生态学与生态系统相关理论则明确了生态系统的构成层次， 为智慧建筑保障机制/商业模式生态系统演化机制的分析提供了从组织个

15、体到组织种群再到组织群落分层研究的思路，并为智慧建筑生态系统的模拟仿真提供了定量分析的基础。 因此，将智慧建筑作为一个自组织的耗散系统，展开对其保障机制/商业模式的研究。通过该项研究，从更宏观的生态系统角度来看待智慧建筑。从而掌握智慧建筑在与政策机制、商业模式之间交互过程进化发展的全生命周期过程，为扶持智慧建筑的宏观经济政策的制定提供理论依据。 1.2 面向未来的建筑特点面向未来的建筑特点 未来建筑具有三个特点：绿色、健康、智慧。 它呈现出集美观、舒适、实用、环保而又个性化的高科技现代化景象。智慧是未来建筑的主要特征，它融合发展了智能建筑的概念和技术，并且强调以人为本、科技无处不在的理念。因此

16、建筑的环境交互、人文感受、科技应用，三者相辅相成，构成了智慧建筑的三角生态体系。环境特性体现了建筑物环保的绿色要求；人文特性体现了以人为本的健康生活理念；科技特性则体现了智慧化实现的方式和途径。 人文技术环境智慧建筑生态体系计算机及信息技术物联网及通信技术人工智能技术新材料、新能源技术数据处理技术建筑与自然环境协调舒适、美观的建筑景观空间和场地资源优化可再生能源的利用绿色环保材料的使用居住舒适度、满意度生活的便捷性建筑资产管理建筑设备、设施管理人文艺术氛围绿色健康智慧 智慧建筑白皮书 4 图 1-1 智慧建筑的三角生态体系 绿色是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节能环保，为人们提供健康、舒适

17、和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。绿色建筑技术注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化，是人与自然、现在与未来之间的利益共享，是可持续发展的建设手段。 健康是指一种体验建筑室内高品质环境的方式。健康建筑不仅要满足人对、声、光、热、 湿环境的要求， 还要考虑满足卫生和主观性心理因素， 以及建筑使用者的生活舒适度、健身设施、人际关系等其他因素。研究与实践表明，健康建筑与城市发展，社会和谐以及人们的生理健康和心理健康息息相关。 智慧是指建筑是深度感知、泛在互联、数据共享、全面服务的智慧体，具备认知、学习、推理、预测、自主调控、人机交互等智慧能力，体现科技为人类服务的本质。 未来的智慧建筑集合了

18、上述绿色、 健康、 智能特点， 并以这些特点为基础延伸和扩展，由建筑、环境、人文、科技诸多要素互动构成。 1.3 以人为本的智慧建筑以人为本的智慧建筑 1. 什么是智慧建筑什么是智慧建筑 智慧建筑是以建筑物为平台，基于以人工智能为核心的各类智能化信息的综合应用，集结构、系统、服务、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、存储、学习、推理、预测和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调，并根据用户的需求进行最优化组合的整合体，为人们提供绿色、健康、高效、舒适、便利及可持续发展的人性化建筑环境。 智慧建筑是全信息建筑，在智能建筑基础上从时间维度拓展到建筑全生命周期，从空间维度拓展到空天地一体

19、化的物联网，应用边界涵盖使用者和管理者（人），计算方式结合了认知计算和智能计算。 智慧建筑以人为中心，通过感知入驻用户的生活体验和感受，为其提供应用及服务，体现科技为人服务、无处不在的理念。它通过全面感知，认知、自主学习、自我进化、人机交互等人工智能技术，以科技方法为桥梁，构建人、环境、建筑之间相互协调的生态体系。其相关系统贯穿了建筑全生命周期中的设计、建造、运维、改造等各阶段之中。 智慧建筑白皮书 5 2从智能建筑到智慧建筑从智能建筑到智慧建筑 智慧建筑是全信息建筑，是智能建筑和全生命周期管理系统、一体化网络、使用管理者（人）、认知及智能计算的综合体。 智慧建筑=智能建筑+全息建筑时间维度拓

20、展空间维度拓展边界扩大计算方式建筑全生命周期管理系统空天地一体化网络物联网+服务网人（管理者、使用者）认知计算、智能计算从智能建筑到智慧建筑 图 1-2 从智能建筑到智慧建筑的内涵变迁 智慧建筑是智能建筑在空间、时间维度的扩展，贯穿全生命周期。在空间维度上，建立三维仿真建筑信息模型，进行全方位的综合信息融合。在时间维度上，通过建筑信息模型与实时数据的交互，实现设备、管理、人之间的交互和全面感知，贯穿建筑的全生命周期。目前我们大力推行的建筑信息模型就是智能建筑在空间、时间维度扩展之后的成果。 在技术领域，通过大数据、云计算、互联网使得传统的控制方式难以完成的任务，现在变得轻而易举。智慧建筑信息系

21、统的核心是基于类脑云计算技术，具备仿生视觉、自组织、自学习、自主控制与决策等功能。 3. 智慧建筑的特征智慧建筑的特征 智慧建筑具备以下四个方面的特征： （1）泛在的全面感知的有机体 泛在的全面感知建筑物获取外部认识信息的来源，信息获取方式是多种多样的，其目的是提升用户的满意度和舒适度，更好地为人服务。泛在感知以通信网络、传感器物联网构成信息通信的基础设施；以建筑基础设施的各子系统、大数据统计、多媒体资料等作为信息来源。除了采集设备、资源、环境参数外，它还通过人机交互，将用户的感知、感受、智慧建筑白皮书 6 偏好等意图通过机器学习和数据分析形成数据库及模型， 并生成个性化的闭环控制服务策略。

22、（2）以人工智能为基础，具有数据融合分析能力 当前智能建筑主要用于解决楼宇设备监控、公共安全、基础设施控制等运营可见的问题。采用主要以机器学习、神经网络等为基础的人工智能技术后，能够对采集的数据进行分析，与建筑信息模型结合可以发现楼宇控制、设施管理中的隐藏问题，并提供最优解决策略。但是随着科技的发展，面临满足居住者对安全、起居出行、医疗教育等不断增长的社会化需求。这就需要提升人工智能（即由当前的弱人工智能向强人工智能演进）对人的感受、认知、推理、行为模式、人文艺术、社会交往等柔性化知识系统的探知、分析和交互能力，从而增强人们期望值和建筑科技之间的关联性，促进两者的协调发展。 智慧建筑还面临着技

23、术与产品，渠道及市场，金融服务和商业模式的挑战，可见其数据不是“孤岛”式的存在。这就需打通不同领域数据间的壁垒，加大不同领域数据间相互融合；并且要整合不同行业，不同领域的数据，让具有不同特性、处理方式，安全等级性和敏感度的数据之间能相互识别，并能共享、分析和应用这些数据，这将是未来面临的挑战。 （3）具有延续建筑物全生命周期的优化学习能力 智慧建筑在设计阶段考虑建筑的多种功效、用户的感受及自动设计能力；建造过程阶段强调建造师设计思想与建筑信息管理技术相结合， 注重建筑与环境、 施工与工艺的协调；在建筑使用、运维阶段，通过建立信息数据库，开发相应的应用服务，自我完善建筑环境，延续建筑物的生命周期

24、。 （4）人、建筑、环境互为协调，具备为人服务的社会属性 以人工智能技术为桥梁，人、建筑、环境相互协调，不断提升居住者的舒适性、安全性、便捷性和满意度，同时还应注意智慧建筑的本质并不局限于以人为本，它还承担了可持续发展的社会责任。 因此，智慧建筑强调人的因素，在人机互联、互动的基础上，系统持续学习人的知识和经验，并能进行推理和建模，给出建筑每个阶段的应对策略。例如对建筑基础设施的运行维护就可以采用机器学习中的非线性支持向量机算法，进行能耗的建模分析和预测。 智慧建筑白皮书 7 1.4 架构与构成要素架构与构成要素 1. 智慧建筑的架构智慧建筑的架构 从行业视角看，智慧建筑架构可分为感知层、平台

25、层、应用层。系统以感知层为基础，通过不同传输方式接入到平台层，感知层进行各种数据采集和接收。平台层进行信息的分析处理。大数据、云计算、机器学习等核心技术及其引擎在平台层实现。应用层实现业务功能及服务，并且为其他应用系统提供交互的接口。整体架构如图 1-3 所示。 感知层平台层应用层存储服务弹性计算服务其他集群资源调度专有网络负载均衡云服务引擎大数据平台人工智能引擎BIM设计引擎能效管理平台绿色建设人性化定制群体智能服务数据智能服务智能化运营双创服务第三方服务云服务智慧建筑平台云监控运维管理安全组件数据库服务其他FM引擎知识库规则和算法引擎开发组件C端应用B端应用G端应用安防机电设备基础设施供配

26、电楼宇自动化建筑环境能耗人员信息感知及采集数据来源安全管理功能模块：信息系统安全保障技术规范体系措施网络管理功能模块：信息通信计算存储数据网络管理系统网上办公设备监控管理配电自动化管理物联网传感器LoRA设备NB IoT设备定位设备RFID设备交互终端基础通信设备计算设备传输 图 1-3 智慧建筑整体框架图 上节所述的智慧建筑的四个特征，分别在不同的层次进行体现和展示。泛在的全面感知主要体现在感知层对建筑物、附属设备，以及人的操作习惯等数据全面的采集。在平台层中，人工智能及其引擎是核心模块之一，是具备自主机器学习的智慧体；大数据模块打通了不同具体应用数据的分割， 具备融会贯通的数据分析能力。

27、应用层提供了面向政府 （G端） 、面向商业企业（B 端） 、面向一般用户（C 端）的不同服务，具有根据服务数据不断调整和持续学习优化的能力。 该框架图的左边为网管模块，负责对整个系统的信息通信、计算存储、数据网络、管智慧建筑白皮书 8 理系统等网元进行管理。框架图右边为安全管理模块，负责管理信息系统的安全和保障基础设施的安全，以及安全相关的技术规范、体系、保障措施等的建设。整个框架构成的软硬件体系通过人机交互工程，将人、建筑、环境在应用服务上协调为一个整体。 2. 构成要素构成要素 对于上述架构，智慧建筑的主要构成要素： （1）全面感知的能力 如果把智慧建筑比喻为一个人， 其中人工智能系统是大

28、脑， 各类传感器则是神经末梢。传感器可以采集建筑物内各种运行参数，包括：暖通空调、给排水、管线、安防、消防、供配电、楼宇自动化、多媒体展示、人员、资产信息等指标。感知参数的获取，也将从传统传感器发展到大范围物联网传感器自动提取。这些参数数据经过物联网传递到平台层，供人工智能算法进行分析；它们也作为机器学习参数的来源，用以对模型进行修正。 全面感知是智慧建筑对感知层的要求， 能积极与环境相互作用， 通过物联网、 传感器、视频设备等智能化手段感知建筑物内、外环境的变化，形成智能的、可调节的策略。对内，智慧化的感知系统为建筑提供动态的数据感知模式，为使用者提供符合个性要求、习惯的多种模式选择。对外，

29、智慧建筑可以感知外部环境的变化，依据人的需求智慧化地设定调节模式，通过可控措施满足人的服务需求。 （2）共享的数据平台 共享数据平台相当于神经系统，把建筑类不同系统的“感知神经元”有机结合起来。传统的建筑数据来自不同应用系统，形成孤立的“烟囱”数据。随着物联网、人工智能技术的发展，这些数据通过清洗、去噪，存储于数据共享平台，构成不同的知识系统、专家系统，打通不同数据之间的壁垒，实现不同应用系统数据的互联互通。 数据挖掘算法分析所采集的数据之间关联性，划分聚类、由神经网络算法做出预测性的判断，再经过可视化展示，以便做出的业务决策更合理。例如通过设备性能状态数据的采集，预测设备的使用寿命、是否需要

30、维护或更换等。 将经过分析的项目信息都集中反映在统一管理云平台上共享，使得模型数据可视化、部门协同化、工程进度形象化、项目成本具体化。一方面实施部门能得到直观清晰地了解项目要求，减少协作成本、降低出错率，提升工作效率和工程质量，另一方面管理部门对项目有宏观决策的同时，能与各参与方得到有效互动、细化管理颗粒度。智慧建筑的数据智慧建筑白皮书 9 的整合涉及：部门协调的整合、流程系统的整合、以及软硬件资源的整合。 （3）应用开发产生新的服务和营销模式 智慧建筑的应用贯穿整个建筑行业产业链，并覆盖建筑设计、规划、施工、服务、营销全生命周期过程的智慧化。它提供更丰富的社会化服务，使其能参与智慧社会的分工

31、、协作。智慧服务所用到的技术包括：智慧建造、装配建筑管理、BIM 项目管理、智慧管廊、智慧停车、数字孪生、建筑故障诊断、预测、健康管理、环境自适应调节的智能控制、多种功能的机器人（如安防、服务等） 、视频识别等，可以应用于建筑的施工、维护、巡检等过程。 在上述数据共享的基础上，实现建筑群体智能，为用户提供社会化的服务。服务的社会化是指不需要为单个建筑配备全部服务资源， 例如可以通过孪生数字技术对典型建筑物的模拟，形成人工智能、专家系统，结合数据分析给出服务策略。 将政府管理部门、金融机构、地产商、建筑商和用户等的产生的数据共享，通过应用开发，进行个性化定制和精准营销，产生新的服务和营销模式。

32、1.5 发展历程发展历程 1. 国内国内的发展的发展历程历程 我国的智慧建筑是由智能建筑发展逐渐演变而来。 人们对工作和生活环境越来越高的需求，以及影响建筑智能化的信息技术的不断进步，构成了推动建筑智能化不断发展的主要动力。中国建筑智能化的发展历程大体可以分为起始、普及和发展三个阶段。 （1）起始阶段 在 20 世纪 80 年代中期， 中国科学院计算技术研究所就曾对智能办公楼的发展进行了探讨。但这个阶段建筑智能化普及程度不高，主要是产品供应商、设计单位以及业内专家在推动建筑智能化的发展。 （2）普及阶段 从 90 年代开始，随着改革开放的深入，以及房地产开发的推动，“智能建筑”开始得到普及和推

33、广。从技术方面看，这一阶段除了在建筑中设置上述各种系统以外，主要是强调对建筑中各个系统进行系统集成和广泛采用综合布线系统。 智慧建筑白皮书 10 这一时期政府有关部门也加强了对建筑智能化系统的管理，建设部还在 1997 年颁布了建筑智能化系统工程设计管理暂行规定，规定了承担智能建筑设计和系统集成的必须具备必要的资格。 2000 年各部委相继出台了建筑智能化不同专业领域的细化标准和规范。其中建设部出台了国家推荐标准智能建筑设计标准(GB/T 503142000)，信息产业部颁布了建筑与建筑群综合布线工程设计规范（GB/T50311-2000）和建筑与建筑群综合布线工程验收规范（GB/T 5031

34、2-2000），公安部也加强了对火灾报警系统和安防系统的管理。 2001 年建设部在 87 号令建筑业企业资质管理规定中设立了建筑智能化工程专业承包资质。2003 年，建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了智能建筑工程质量验收规范（GB50339-2003），对以下智能建筑的工程验收做了具体的规范和要求。 （3）发展阶段 在 20 世纪末在中国开展的住宅小区建设， 应用信息技术为住户提供先进的管理手段、安全的居住环境和便捷的通信娱乐工具。 该阶段智能建筑的发展提升了住宅小区智能化建设水平。电信运营商以互联网和电信网为基础，开展的各种增值服务如：电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗等各种数

35、据传输和通信业务，是智能家居的重要体现形式，它改变人们进行建筑智能化建设的技术路线和运作模式。这一趋势从一般意义上的建筑范畴，而逐渐延伸至整个城市、整个社会中，形成了智慧城市和智慧社会的概念。 经过二十多年的发展，我国智能建筑的标准体系、技术体系及工程体系逐步成熟。智能化系统已经成为大型公建、商务办公建筑、高档居住建筑的必备系统，大大提升了其本身的价值和品质，为人们创造安全、舒适、便捷、高效、节能的工作和生活环境发挥了重要作用。 从 2010 年后，将人工智能技术在建筑领域的应用，标志着智能建筑向智慧建筑转型。当前已有许多专家系统、决策支持系统应用在建筑行业的建筑设计、建筑结构、建筑电气、建筑

36、施工以及建筑施工管理等各个专业领域，并与其它信息管理系统结合，逐步形成完整的系统结构，取得较好的社会经济效益。 （4）主要政策文件及标准 随着智能建筑的技术得到全面发展， 我国智能建筑领域出现了一大批国产的优秀产品和企业，其市场规模产值也已达到每年 4000 亿5000 亿的水平。智慧建筑能在此基智慧建筑白皮书 11 础上拓展建筑市场的新兴领域，提升包括研发制造、工程建设( 包括咨询、设计、施工、系统集成、 监理、 检验验收等) 、 运行维护和外延工程项目等领域的技术水平和经济效益。 图 1-4 为部委文件和关键标准，显示了我国智能建筑的二十多年发展历程。其中，发布的智能建筑设计标准是智慧建筑

37、发展的里程碑，该标准分别在 2000 年、2006 年、2015 年发布最新版本。 图 1-4 智能建筑的标准规范 2. 国外的研国外的研究情况究情况 智能建筑起源于20世纪80年代初期的美国， 智能建筑是建筑史上一个重要的里程碑。1984 年 1 月美国建立起世界第一幢智能大厦，20 世纪 80 年代，主要发达国家都开始建设智能大厦，到 20 世纪 90 年代，亚太国家/地区也逐步建起一批智能建筑。 20 世纪 80 年代，智慧建筑的早期概念是指应用信息通信和自动控制技术，提升建筑的能效和集成度。进入 21 世纪后，这侧重于用户体验和绿色环保。近年来，信息、通信、数字化技术突飞猛进，物联网、

38、云计算、大数据、人工智能技术也趋于成熟，这些技术开始应用于建筑领域。对智能建筑的认识上，美国(AIBI)强调系统设计，日本关注人对便捷、智慧建筑白皮书 12 舒适、效率的体验和感受。欧洲则重视了建筑与环境的协调。以上部分都是智慧建筑的一个方面。总之，国内外普遍认为需要把科技融入建筑，提升人的感受，在建筑中体现科技无处不在，但不是突出的展示和显现。 国外学者从控制、人机交互、自主管理、生物行为四个维度研究智慧建筑及其相关要素。研究表明以动态控制为基础、采用自主管理提升建筑的安全性、可靠性，使建筑运行更高效。对于人机交互、人类行为的研究，则赋予建筑物智慧的特征，不断优化建筑生命周期的经济性，使建筑

39、更好满足人类的需求。 复杂的动态控制 基于非传统模型 自适应性 行为规划 非线性控制 人机交互 模拟人的认知和交流 情绪的感知 人体工程学设计 自治管理 自主测量 自主调节 自主诊断 容错机制 生物行为驱动 生物驱动模型 基于认知 神经科学增强安全性增加可靠性高效维持经济性 图 1-5 智慧建筑的相关要素 3. 面临的问题面临的问题 智慧建筑的建设实施中，面临的主要问题： （1） 智慧建筑的发展应与智慧城市的顶层规划相匹配，并能落实分解智慧城市相关板块的标准与指标； （2） 不同技术标准产生了大量的异构数据，急需融合，需实现统一共享； （3） 建立智慧建筑的评测平台，实现检测流程指标的标准化。

40、 智慧建筑白皮书 13 针对上述问题，需要在下面三个技术方向实现突破： （1） 如何将人工智能技术与其他信息通信技术结合起来，并应用于建筑行业； （2） 如何打通不同应用、技术间的数据壁垒，实现多源数据融合； （3） 如何将信息通信技术融入建筑的全生命周期管理，延长建筑的使用寿命。 1.6 智慧建筑智慧建筑的的发展趋势发展趋势 在发展智慧建筑的进程中，我们需要克服工业化、信息化、标准化水平以及管理手段的瓶颈和问题，科学规划发展路线。 通过信息技术演进、社会化服务和新技术方向几个方面阐述智慧建筑发展趋势，如图1-6 所示。 新技术方向社会化服务信息技术演进BIM技术近期3年内中期（3-5年）远期

41、（5-10年）物联网传感器数据共享平台类脑计算云平台弱人工智能强人工智能绿色节能环保健康与环境协调社会化服务智慧营销人文化智慧体智慧建筑标准规范自主学习的服务链数字孪生控制智慧材料新能源智慧生态系统 图 1-6 智慧建筑发展趋势图 智慧建筑的发展是由信息技术的研究、其他新技术的发展推动其社会化服务的进步。其中信息技术演进趋势包括：近期以建筑信息模型（BIM）技术、物联网技术、通信技术等的应用为主；中期以云计算技术、大数据和数据中心技术的发展为目标；远期目标以人工智能技术的研究为主。由于人工智能技术是建筑实现智慧化的关键技术，基于机器学习的人工智能在中期得到应用，远期则针对强人工智能的应用研究。

42、 发展智慧建筑的目标是体现以人为中心的社会化服务， 信息技术和新技术的发展为其智慧建筑白皮书 14 提供基础。绿色、健康是近期目标。智慧化的服务和营销新模式是中期目标。形成建筑、环境、使用者管理者（人）之间利用智能化设备、科学方法进行协作的闭环完整生态系统，是智能建筑发展的长期目标。在需求的推动下，业内企业通过搭建智慧中台，促进数字化转型，形成新的业务流程和管理模式。 对于前一节提出的需要突破的三个技术方向的问题，给出初步的解决设想： 1. 基于人工智能的云平台 人工智能技术依托于云计算平台，它是智慧建筑产业链的核心。不同的传感器采集的数据，由本地化的边缘计算首先处理。由云计算服务器集群构成智

43、慧建筑的云平台核心算法部分，采用机器学习算法做出判断和决策，并通过执行器、控制器对建筑内的实施或设备进行控制。 2. 多源融合数据分析中心 在智慧建筑工程中，我们建议形成区域及行业建筑群的数据中心，对普遍意义的数据进行融合、统计及分析。数据的融会贯通是将建筑的数据和其他建筑的数据相关联，并且与人类的意图相关联，通过数据分析能进行智慧行为的改变，这意味着将建筑数据与人类的期望相关联。在管理数据方面贯通 BIM、项目管理（PM）和企业管理平台，通过数据智能融合分享，提供全产业链和全生命周期的自适应服务。 现场数据能源数据设备数据空间数据远程及网络数据社会服务环境监测数据采集数据挖掘数据处理过滤清洗

44、汇聚数据分析统计展示数据应用、数据网络数据处理单元 图 1-7 多源数据中心组成结构 3. 社会化需求促进发展 当前人工智能的发展还处于弱人工智能阶段， 在未来智慧建筑产业中将向强人工智能转换。强人工智能系统建立在弱人工智能算法的基础上。首先能自动获取知识，并具备一定人类感知和认知的能力。感知认知分析后的数据进入智能专家系统，它含有规则库、知智慧建筑白皮书 15 识库、算法库，智能信息检索系统能在专家系统中经分析判断提取适合的方法，在自动规划单元形成处理策略，经智能控制单元实施。完成一次处理流程后，系统能对处理结果进行分析、推理、形成新的知识、规则和算法。这一过程是循环往复的持续优化的学习过程

45、，中间有人机交互，但不需要人为的干预。从而形成一个智慧体。 强人工智能领域知识获取感知认知知识库自动规划规则库专家系统智能信息检索算法库智能控制机器学习神经网络知识图谱语音语义模糊系统自然语言处理机器视觉多Agent系统弱人工智能领域计算机、物联网、通信网、云计算、数据中心等基础装置设备管理、资产管理、社会服务等应用 图 1-8 基于强人工智能的持续学习优化功能 通过上述持续优化过程，可以提升管理水平的智慧化，使所使用的平台具备在线、开放、自学习、具有内生智慧的数据模型这四个特点。 1.7 智慧建筑与智慧城市智慧建筑与智慧城市 1. 从智慧建筑到智慧城市从智慧建筑到智慧城市 智慧建筑发展到一定

46、阶段，其规模化、网络化也促进智慧城市的发展。智慧城市是我国城市转型升级、提高增效的必由之路，是融合新型城镇化、工业化、信息化、农业现代化和绿色化的有效载体。建设智慧城市是贯彻党中央、国务院关于创新驱动发展。推动新型城镇化， 全面建成小康社会的重要举措。 早期城市智慧化建设所留下来的： “信息孤岛” ，“安全隐患” ， “重技术轻服务”等问题也逐渐暴露，通过人工智能、大数据、云计算、 物联网、移动互联网、区块链等新一代信息技术的迅猛发展能够加以解决。 2014 年国家发改委联合七部委发布关于促进智慧城市健康发展的指导意见为智慧建筑白皮书 16 中国智慧城市建设确定了基本原则。此后各部委又陆续发布

47、了智慧城市相关国家政策文件，促进了中国智慧城市的发展，并带动了智慧建筑的迅速普及。2017 年我国启动智慧城市建设和在建智慧城市的数量已累计超过 500 个。 目前大量智慧建筑组成的智慧城市，智慧社区如雨后春笋般涌现。智慧建筑也随着智慧城市的发展不断积累经验、完善技术应用和实际体验，已经全面融入了智慧城市整体设计实施之中，做到从顶层设计开始的一体化设计实施及全面应用。 2. 智慧建筑与智慧城市的关系智慧建筑与智慧城市的关系 智慧建筑是智慧城市的基本单元和载体，智慧城市的顶层设计对智慧建筑具有指导作用，智慧城市与智慧建筑相互支撑。 一方面，智慧建筑对智慧城市的支撑体现在下面两点： （1）智慧建筑

48、为智慧城市提供基础数据。智慧建筑各个阶段，广泛采用了：BIM、数据库、 计算机通信、 计算机图形、 人机交互、 传感器、 物联网、 人工智能、 虚拟现实 （VR）等技术，对建筑进行全生命周期的管理，构成数据采集的重要来源。 （2） 智慧城市建设依靠智慧建筑提供的数据进行分析与应用， 为决策提供数据支撑。根据 中国智能建筑行业发展报告 （2013-2018） 显示， 我国每年约新建智能建筑 4000亿平方米。随着智能建筑的不断普及，它作为智慧城市的固定数据收集节点，发挥着稳定的、细致的作用，可以充分反映城市居民的工作和生活情况。 另一方面，智慧城市的顶层设计对智慧建筑具有指导作用。智慧城市是由智

49、能建筑的智慧体形成的互联网，在城市整体规划中，还需要考虑智慧交通、公共服务等环节。智慧建筑是整个城市网络体系的有机组成部分。 不同城市、不同类型建筑具有不同的特点，其构成智慧建筑的数据采集来源和管理关注点都是不同的。针对智慧城市顶层设计规划中的不同指标，在智慧建筑建设过程中，需要分类规划，针对不同类型的建筑数据，差异化地实施管理。 1.8 面向智慧社会的智慧建筑面向智慧社会的智慧建筑 1. 智慧社会的属性智慧社会的属性 十九大报告着重提出要建设智慧社会。 智慧社会是随着数字经济的发展应运而生的概智慧建筑白皮书 17 念，它的概念会加快形成共识并在各个领域落地，总体将呈现以下基本属性： （1）智

50、慧社会是高度感知的社会； （2）智慧社会是高度互联互通的社会； （3）智慧社会是高度数字化和被计算的社会； （4）智慧社会是高度透明的社会； （5）智慧社会是高度智能化的社会。 从覆盖范围广度看，由宏观到中观依次递减为：智慧社会、智慧城市、智慧社区、智慧建筑。因此智慧建筑是智慧社会的基础载体，包含软、硬件两个部分，软的即信息通信的软件、与之交互的人的社会行为模式；硬的即信息通信的基础设施，建筑物及其辅助设施。而智慧建筑作为智慧社会的最小单元，从深度而言，它具备所有智慧社会的所有软硬件功能。 2. 智慧社会与智慧建筑的关系智慧社会与智慧建筑的关系 智慧社会对智慧建筑的经营和服务的需求；智慧建筑对

51、智慧社会的推动作用。下面从技术、经济层面阐述两者的相互促进的关系。 首先， 从技术层面而言， 以机器学习为主的弱人工智能向强人工智能的演进急需突破，智慧社会是最高层次的智慧网络形式，它的建设对实时、完整数据的需求是前所未有的。但是也面临数据分散化、信息安全方面的挑战。在智慧建筑的设计中，需要从智慧社会的层面考虑数据之间的互联互通及数据资源的共享，才能避免信息孤岛和数据的碎片化。 其次， 从宏观经济视角看， 智慧社会与智慧建筑上下融合方面， 还存在顶层设计不足、协同困难、规模效益不明显等不足，影响了基础设施的建设和应用。因此，智慧社会的建设要在政府主导下，协同推进、规模建设。企业则可以先行推进智

52、慧建筑的工程及标准，并进行智慧社区、智慧城市的试点。在技术上持续演进，加强体系建设。从上述两方面的协同推进，才能使智慧社会的建设最终得以实现。 3. 智慧建筑、智慧社区、智慧城市、智慧社会的层级关系智慧建筑、智慧社区、智慧城市、智慧社会的层级关系 智慧建筑、智慧园区、智慧城市、智慧社会构成层级关系，如图 1-9 所示。上级是由下级构成的网络，需要整合下级数据和资源，并对下级进行规划，同时也是相互包容的关系。 智慧建筑白皮书 18 图 1-9 智慧建筑、智慧园区、智慧城市、智慧社会的层级关系 智慧建筑白皮书 19 第第2章章 智慧建筑的规划智慧建筑的规划 2.1 总体规划总体规划 信息智能化设施

53、是提高各方管理水平与效率的有效工具，因而，项目启动之初进行整体规划时，应将信息智能化系统的总体规划纳入其中。 进行总体规划前应了解以下主要问题： 1. 建筑业态、功能及定位; 2. 投资方管理架构、管理模式、管理目标; 3. 运营管理模式及架构; 4. 项目建设模式、投资回收预期； 5. 信息智能化投资规划等； 总体规划过程中应解决以下核心问题： 1. 面向项目未来客户需求、实现投资方总体管理目标，为其量身定做、规划设计能精确完整体现投资方核心价值观、具有其个性特征的信息智能化管理平台，形成智慧建筑的决策大脑。 2. 信息智能化管理平台必须确保信息智能化各板块系统与投资方/建设方/管理方办公信

54、息管理系统的融合，方能真正实现智慧决策大脑的相关功能。 3. 项目未来运营管理模式、架构的规划原则及方针。 4. 信息智能化各板块系统的总体配置原则及方针、实现功能。 5. 项目建设模式及流程优化。 6. 数据融合、共享、数据库的建立、大数据技术的应用，实现对数据的管理、掌控及闭环应用。 2.2 基础规划基础规划 智慧建筑的规划在基础阶段主要考虑以下和智能化系统相关的规划：外联通道、内部管线、设备用房、电源（能源） 、环境（空调） 、消防安防（安全） 、系统防雷接地等几智慧建筑白皮书 20 方面的规划。其原则是给未来的智慧化建设预留足够多的空间、通路和接口等基础条件。 在外联通路方面包括室外管

55、廊（线） 、信息接入机房（间）等的设置。依据建筑区域内相关城市管网工程规划和新（改、扩）建计划，尽量从建筑的非主要交通部位接入，应考虑多运营商、多方向、多局端、多路由方式，满足近期远期需求。 内部管线及设备用房在设计阶段适度超前、合理的规划设计是必要的。前期规划设计时可采用 BIM 等智能化专业软件进行模拟仿真，便于实施阶段提升可视化水平，为未来扩展提供灵活的空间。随着智慧化功能系统越来越多，在规划时可按不同的功能细化设备用房，在条件允许时应考虑多方位、相互独立设置，避免因意外造成信息出/入口的瘫痪。同时建议中、大型建筑体规划设计数据中心专用机房。 对于和智慧化系统相关的设备用电的规划更不可忽

56、视，要考虑不同子系统对配电的不同需求，尤其在使用用途、电压等级、稳定和可靠性、供电方式、区域分布等方面的需求。 接地和防雷的合理规划可以使未来的智慧系统建设有更安全的保证。随着电子技术的发展，建议在规划设计阶段可考虑采取共用综合接地。等电位联结装置、静电泄放的接地装置、浪涌抑制装置宜考虑多设置。 2.3 感知层规划感知层规划 2.3.1 感知层的特点 感知层即智慧建筑中各个智能化设备和传感器，是智慧建筑技术体系的首要环节，主要进行信息的采集处理，为智慧建筑的高效运行提供基础信息。主要包括温度、湿度、烟雾、电压、电流、视频、音频等各类传感采集单元，实现对智慧建筑中人与物的全面感知。感知层是人的感

57、知延伸，它扩大了人的感知范围、增强了人的感知能力，极大的提高了人类对建筑本身的了解水平。 感知方式根据数字信息、原始信息以及其他相关信息类型，采取与之相对应的感知技术及方法。主要感知方式可分为四类： 1. 状态感知 利用各种传感器及其对物体的状态进行动态感知。 2. 多媒体感知 通过音/视频设备对物体的表征及运动状态进行感知。 智慧建筑白皮书 21 3. 身份感知 通过条形码、RFID、智能卡、信息终端等对物体的地址、身份及静态特征进行标识。 4. 位置感知 利用定位系统或无线传感网络技术对物体的绝对位置和相对位置进行感知。 智慧建筑通过状态感知、多媒体、身份和位置等多种相结合的感知方式，实现

58、信息从汇聚阶段向“人人” 、 “人物” 、 “物物”之间协同感知阶段和泛在融合阶段迈进。 智慧建筑对感知层的要求是全面感知的能力。感知层积极与环境相互作用，通过物联网、传感器、视频设备等智能化子系统感知建筑物内、外环境的变化，形成智能的、可调节的系统。 2.3.2 感知层主要协议 在智慧建筑的感知层不仅仅需要接入常规的传感器、摄像机，也包括了不同系统之间的互联互通。系统与系统之间的通讯需要通过标准的通讯接口及通讯协议来实现。 （1）常见通讯协议及通讯技术 在建筑智慧化系统的应用中， 现场设备之间的互联以及信息传递在以往是通过现场总线（Field Bus）来连接的。不同厂家的设备往往通过自定义的

59、通讯协议完成信息传递。一般的，在一栋建筑中往往会有来自不同厂家的多个系统运营。这种封闭的系统架构使不同厂家系统的互联非常困难。为此，开放式的现场总线技术及不同总线间互联互通协议便应运而生。利用开放式的总线和局域网技术，既可以实现同种网络互联，也可实现异构网络之间的互联，还可以实现网络数据库的共享。而在今天，感知层的互联已经不仅局限于现场总线，还可以通过互联协议接入工业局域网；通讯协议的类型也根据数据传输的特点和不同的应用条件也有了进一步发展， 例如有低功耗的， 有广播方式的， 也有点对点方式的。在连接形式上，既可以采用有线的方式，也可以采用无线的方式。简单地说，就是越来越多的采用物联网的形式。

60、物联网的基础是“ 物” 。在智慧建筑的现场设备设施选型时，应选择基于物联网的互联互通的产品，涵盖断路器、不间断电源、继电器和传感器等。 由于这些系统及它们之间的互联互通， 这样所构建的系统不再局限于以往系统构建的分类方式，而是从系统的关联性出发，有助于系统更加智慧的运行，还可以帮助决策者在整个运行期间做出更明智的决策。 智慧建筑的感知层在楼宇自动化、物联网通信、音/视频通信等方面的常见通信协议智慧建筑白皮书 22 详见表 2-1。 表 2-1 感知层常见通讯协议和技术 协议名称 简要说明 应用场合 BACnet 协议 是一个专为楼宇自动化网络控制而创建的一个开放式的数据通讯协议。 此协议在美国

61、采暖、制冷与空调工程师协会（ ASHRAE-American Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）的支持下而创建的。BACnet 协议自 1987 年 6月底一次圆桌会议至今已经成为了美国智能建筑控制的国家标准，也是欧洲及30 多个国家正在使用的国家标准。 协议主要针对取暖、制冷、通风之类的暖通设备的控制而设计的，与此同时也考虑到了智能建筑物内其他控制系统如：照明、安保、消防系统，所以在设计时也考虑到了这些系统的集成性。 KNX 协议 起源于二十世纪 90 年代，是 Konnex的缩写。由当时欧洲三大总

62、线协议 EIB、BatiBus 和 EHSA 合并成立了 Konnex协会，提出了 KNX 协议 主要用于灯控系统。该系统通过一条总线将所有的元器件连接起来，每个元器件均可独立工作，同时又可通过中控电脑进行集中监视和控制。通过电脑编程的各元件既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作，又可根据要求进行不同组合，从而实现不增加元件数量而功能却可灵活改变的效果。 Modbus 协议 是一种用于工业可编程控制器（PLC）之间通讯使用的串行通讯协议， 是Modicon公司（现在的施耐德电气 Schneider Electric）于 1979 年发表。Modbus 已经成为工业领域通信协议的业界标准。 工业

63、电子设备之间通信常用的通讯协议。 Lon 协议 即 LonWorks 协议。是美国 Echelon 公司发明。该技术为设计、创建、安装和维护设备网络方面的许多问题提供解决方案， 实现内置埃施朗公司的智能网络芯片的终端设备之间的互联互通。 该技术可以应用于任何场合，从超市到加油站，从飞机到铁路客车，从单个家庭到一栋摩天大楼。在智能建筑中被广泛使用。 LoRa 技术 LoRa 联 盟 在2015年 提 出LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)，它是一套标准的通讯协议和系统架构。主要目标是组建大容量，长距离和低功耗星型网络 可用于智能抄表、城市井盖、给排水检测、智能楼宇、共享

64、经济等领域 Wi-Fi 协议 Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用支持几乎所有智能手机、平板电脑和笔记本电脑的 Wi-Fi 上网，智慧建筑白皮书 23 2.4G UHF 或 5G SHF ISM 射频频段。Wi-Fi 是一个无线网络通信技术的品牌，由 Wi-Fi 联盟所持有。 是当今使用最广的一种无线网络传输技术。 蓝牙协议 蓝牙（ Bluetooth ） ：是一种无线技术标准，用于实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。 该技术最初由电信巨头爱立信公司于1994年创制，当时是作为 RS232 数据线的替代 方 案 。 现 在 由 蓝

65、牙 技 术 联 盟（Bluetooth Special Interest Group，简称 SIG）管理。 用于支持蓝牙通讯的设备间的连接。如手机与耳机、电脑与输入输出设备连接等。 ZigBee 协议 由 Zigbee 联盟在 IEEE 802.15.4 标准的基础上定义的低速短距离传输的无线网络协议。其主要特点是短距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本、可靠、安全，可支持大量节点设备。 在物联网中应用范围非常广泛，包括工业物联网、智慧家庭、智慧城市、农业物联网和医疗护理等应用 NB-IoT 协议 窄带物联网 （Narrow Band Internet of Things, NB-

66、IoT）已经成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT 构建于蜂窝网络，只消耗大约 180KHz 的带宽，可直接部署于 GSM 网络、UMTS 网络或LTE 网络，以降低部署成本、实现平滑升级。 主要面向低成本、低功耗、低速率、广覆盖的物联网业务，如传感器类、抄表类、物流监控、跟踪类等。 RFID 技术 又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据， 而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 图书馆，门禁系统，公交地铁等环境的读卡应用，食品安全溯源等 PON 协议 无源光网络（PON）是实现光纤到户/光纤到户（FTTB/FTTH）的主要技术，包括 GP

67、ON/EPON 两种主流标准。 用于建筑物和建筑群的满足语音、数据、图像及多媒体业务数据传输的无源光局域网。 NFC 技术 近 场 通 信 技 术 （ Near Field Communication） ，使用该技术的设备（比如手机） 可以在彼此靠近的情况下进行数据交换，是由非接触式射频识别(RFID)及互连互通技术整合演变而来，通过在单一芯片上集成感应式读卡器、 感应式卡片和点对点通信的功能。 利用移动终端实现移动支付、电子票务、门禁、移动身份识别、防伪等应用。 SVAC 协议 安全防范监控数字视音频编解码技术标准(简称 SVAC，Surveillance Video and Audio C

68、oding)， 解决目前视频监控系统中音视频编解码标准不统一导致的系统难以互联互通问题。 专门用于安防领域的音视频编解码标准目前在国际上尚属空白，SVAC 标准研制工作有利于在安防领域实现向国际标准的突破。 智慧建筑白皮书 24 SIP 协议 SIP（Session Initiation Protocol，会话初始协议） 是由 IETF （Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组）制定的多媒体通信协议。 它是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。 用于 CS（Circuit Switched，电路交换） 、NGN（Ne

69、xt Generation Network，下一代网络）以及 IMS（IP Multimedia Subsystem，IP多媒体子系统）的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时也可以应用于 Presence（呈现） 、Instant Message（即时消息）等特色业务。可以说，有 IP 网络的地方就有 SIP 协议的存在。 Onvif 协议 ONVIF 技术标准即网络视频设备之间的信息交换定义通用平台， 包括装置搜寻、实时视频、音频、元数据和控制信息等。 用于通过全球性的开放接口标准来推进网络视频在安防市场的应用， 确保不同厂商生产的网络视频产品具有互通性。 （2）感知层

70、所实现的功能 如前所述，智慧建筑对感知层的要求是应具备全面感知的能力。也就是说，通过各类传感器，或者以模拟量的形式，或者以数字量的形式，或者以通讯协议的形式将建筑物内的环境参数、机电设备的运行参数、各类系统的指标参数进行采集并加以分析，同时根据这些参数向对应设备发出指令进行控制， 并将检测参数和控制结果传送到更高一级的平台层，由于系统数据的采集是基于物联网的架构，因此各系统数据之间的互联互通非常容易实现，这些相关的、或经过进一步处理的数据将提供给建筑的平台层，供平台层的应用进行更深入的数据分析和处理。 2.4 平台层规划平台层规划 2.4.1 智慧建筑平台特性 一个面向未来的智慧建筑平台，相比

71、于传统的架构，需要具备以下几个特性。 1. 先进性 当今科技处于一个快速发展和不断迭代的时代，每年都会有新的技术涌现出来，而随着各种软硬件的发展，原本的技术能力也能得到几何级别的增长。智慧建筑平台需要随时能够适应新技术的发展，跟上技术进步的脚步。物联网、人工智能、大数据分析、定位与智慧建筑白皮书 25 导航、BIM+GIS，这些都是当下最为前沿的科技，智慧建筑平台要能够适配这些技术，并与之有机结合，才能确保整个智慧建筑能够走在时代的前列。 2. 兼容性 作为一个平台，能够兼容智慧建筑中的各种传感器、设备网关和系统是基本的能力，这种兼容性，不仅包含了传统智能建筑和自动化的相关协议和系统，还要能够

72、支持信息化系统、广域网络（3G/4G/5G，LoRa，NB-IoT 等） 、BIM+GIS 模型等协议、数据与系统，从而为智慧建筑平台未来的数据汇聚、积累与分析做好基础工作。 3. 扩展性 扩展性一直是传统智能建筑平台的一个薄弱点。如果一个项目需要扩展，无论是规模的扩展，还是应用与系统的扩展，都需要考虑诸多因素，从网络、服务器配置、软件授权、系统负载能力、现场安装施工等多个方面进行修改和扩建。如何从设计初期就能把整个系统架构的扩展性设计到最优，是确保智慧建筑未来能长期健康发展的必要条件。 4. 数据融合 智慧建筑所要研究的数据包含数据源，大体可以分为静态数据和动态数据两大类。建筑的静态数据通常

73、指一段时间内基本不会改变的数据，主要包括 GIS 数据、BIM 数据、建筑物各种设施的基础属性数据等；动态数据则是反应建筑物各种状态变化的数据，例如建筑物的电梯运行状态数据、建筑物空气温度湿度数据、建筑监控视频数据，甚至包括建筑物内人员状态数据等。 这些多种多样的数据源于建筑物不同的系统， 由于历史发展原因，数据格式和含义千差万别，只有对这些数据进行有效的清洗、处理、标记，完成这些数据的有机融合， 才能为智慧建筑提供基础的数据支撑， 这是智慧建筑平台最关键的工作之一。 设想一个场景：对于一台空调机组，楼宇自控系统关注的是它的启停、报警、各种温度、湿度、压力等运行参数；能源管理系统，关注的是其运

74、行能耗；电力监控系统关注的是其运行的电流、电压、报警；资产管理系统关注的是它的品牌型号、安装日期、维护时间等；BIM 系统关注的它的模型数据和位置信息。由于每个系统的协议、数据规则、业务逻辑都不一样，导致传输到一个智慧建筑平台中的数据和对象都不一样。而上层的数据和业务运营开发，需要的是已经规范化的统一的设备数据。现在要告诉平台这些从不同子系统收集上来的参数其实属于同一个设备，需要额外花精力和成本来完成这项工作。如果在平台设计之初，就把相关数据规则设定好，一个空调机组在平台中的定义是唯一的，各系智慧建筑白皮书 26 统采集的数据必须只能对应到整个设备的各种属性，而不是无业务规则的上传与集成，那上

75、层应用和业务的开发就会变得非常简单，成本更低而且准确率也更高。 5. 全生命周期管理 智慧建筑产生的全过程，包括设计、建造、维护等不同的阶段。所有的智慧系统都是为了建筑物有效与高效运营而设置的，建筑物的运营需求才是建筑物智慧的动力，建筑的全生命周期管理也应从运营需求作为出发点。现在的很多建筑，还是停留在重施工、轻设计和运维的阶段，往往一个项目，施工阶段由于各种原因，并没有按照设计阶段的图纸进行施工，同时建设完毕后，由于交付内容的质量、运维人员水平等原因，造成运维质量和投入都很低。部分项目交付完没几年，整个智能化系统就瘫痪了，只能看手动来管理。一个好的智慧建筑平台，应该需要从项目的全生命周期管理

76、着手，从设计、建造、维护阶段都能够起到重要作用，这样才能使智慧建筑不是停留在概念阶段。 6. 便捷人性化 传统的智能建筑，更多的从管理运营者的角度，怎么把建筑管理得更加高效，更加绿色节能，但缺少对于在建筑中的人的考虑。例如，今天在医院病房，每个病人的身体状况不一样，需要的空调和照明都不一样，但房间空调的温度和照明调节是统一的，所以只能人去适应建筑的设计， 而不是建筑服务于人。 一栋智慧建筑的设计， 以及相关平台的支撑，如何能更好的服务于建筑本身最终的服务对象，是这栋建筑是否智慧非常重要的考量指标。 2.4.2 智慧建筑平台功能 智慧建筑规划的关键， 是规划和建设智慧建筑的平台， 打破传统建筑的

77、信息孤岛现象，实现建筑物数据的融合，为建筑物的建设者、管理者、使用者提供更人性化和智慧化的服务体系。智慧建筑平台的核心功能应该包含：数据的导入与采集、存储与融合、分析与决策、呈现与交互、以及对外服务接口等。 （1）数据的导入与采集 智慧建筑一个核心要素是采集并整合建筑物的各种数据，实现建筑物的信息融合，因此智慧建筑平台的首要功能是实现对建筑物相关数据的采集。 在智慧建筑平台建设中，首先需要导入建筑物的基础信息数据，这部分数据主要包括建筑物周边的 GIS 数据、建筑物本身的 BIM 数据、建筑物设施的基础属性数据、建筑物智慧建筑白皮书 27 内人员信息等。智慧建筑的运行状态数据是平台需要采集的重

78、要的信息，包括传统建筑自动控制系统的各种电气设施的运行状态数据，以及为了监控建筑运行所布设的各种物联网设备运行数据，这些数据通过对接成熟的 BMS 系统、以及面向 IoT 设备的 IoT Hub 系统实现。 此外，为了给建筑使用者提供更智慧的服务，智慧建筑平台还需要获取与建筑物的相关业务数据，例如办公楼宇内的会议室预定数据、医院建筑的医患数据等，甚至建筑物所在地区的空气、温度等外部数据。这些数据的导入和采集，为建筑实现智慧提供了基础。 （2）数据的存储与管理 智慧建筑所需要研究的数据是多种多样的：空间数据、设施属性数据、BA 数据、IoT数据、甚至相关业务的数据，这些数据的语义和形态差别巨大，

79、因此智慧建筑平台的一个关键功能是研究如何将这些异构多样的数据进行有效组织，实现数据的融合、并存储在统一的数据平台内，以便进行后续的管理和应用。 对于建筑平台的数据存储，不同的数据源需要采用不同的数据库来管理，对于一次性导入很少变化的数据较为适合关系型数据库，而对于实时变化的数据，适合采用时序数据库进行存储和分析，同时将重要数据导入到大数据平台进行长期存储和持续分析，在实际规划和建设中根据实际需求合理规划。 对于异构多样的数据，为了实现数据的融合，需要对各种数据进行必要的数据清洗和处理，实现语义层面的统一，同时规划必要的统一的标识机制，实现在异构数据体内的数据定位和聚合。 （3）数据的分析与决策

80、 在获取到建筑各种类型数据后，智慧平台需要对数据进行综合的分析和利用，提高建筑物的管理效率和使用体验。平台对于数据的分析决策主要体现在如下三个方面：首先是对建筑物历史大数据进行综合分析，并对未来事件进行智能预测，从而为管理者提供决策辅助；其次是根据建筑物数据的综合分析，为建筑物使用者提供更好的使用体验，提高建筑物的利用率和使用效率；最后，还可以综合利用建筑物大数据进行大规模仿真，实现建筑应急预案管理，有效应对突发事件。 近年来随着大数据、人工智能等技术的突飞猛进，为建筑物数据的综合分析和决策提供了可能，这是建筑实现智慧化的关键。在未来建筑的大数据应用中，还需考虑建筑物运智慧建筑白皮书 28 行

81、态势的分析、运营效果分析、人的行为分析以及机器人巡检数据分析（安全、管道、墙体、保洁等）等渐入行业的技术方法。 （4）数据的呈现与交互 智慧建筑平台和建筑的管理者如何交互，也是平台规划和建设的重要工作。随着智慧建筑理念的逐步探讨和深化，目前普遍采用数字大屏的形态来承载智慧建筑平台的交互呈现 。 数字大屏的核心要素是基于 GIS+BIM 的三维建筑物 ， 建筑的运行状态利用附着在 BIM模型上，这一呈现方式友好直观。除了三维建筑物外，建筑物的各种报表和事件也是大屏中的重要信息形态，管理者可以根据这些信息进行快捷决策，并通过平台下发指令，实现对建筑的有效管理。 （5）平台对外服务接口 智慧建筑需要

82、支撑大量的应用，以满足对建筑物的管理和服务，因此平台有对外服务接口的需求。通常，智慧建筑平台有几种类型的接口：第一类是数据服务接口，这一类型的接口是为智慧建筑的应用提供数据服务，应用利用这一类接口从平台中获取所需要的建筑物数据，利用数据进行必要的处理，满足应用自身需求；第二类是信息反馈接口，智慧应用根据其业务需求，对建筑平台反馈一些数据、甚至进行一定的控制，需要通过这一类接口完成；第三类则是信息同步接口，这一接口实现智慧建筑与智慧城市的对接，将建筑与上层平台的信息进行必要的同步，融入到大平台体系之中。 2.4.3 平台层建设 在平台层中，知识库、规则库、算法引擎、人工智能单元是其中最核心的模块

83、，它以云计算为基础，形成智慧建筑的“云脑” 。 （1）知识库 平台层的知识库包括建筑行业和与智慧化相关的信息通信行业知识， 其建设有几个环节：首先是涉及建筑行业设计、建造、运维全生命周期的现有知识的存储；其次是将行业专家经验和工程实践等隐性知识的转换为数字化知识； 最后该知识库具备对已有知识的挖掘、整合能力，并能通过机器学习获取新的知识和经验，将其融入现有知识库结构中。 （2）规则库和算法引擎 智慧建筑的规则库包含建筑、辅助设施（如弱电系统） 、信息系统的标准、规范，以及项目实施中形成的方法、流程。智慧建筑在全面感知、数据分析、能效评估、资产管理智慧建筑白皮书 29 等环节按照规则和流程进行管

84、理，结合数字孪生技术，在具体应用中调用算法引擎，先进行数字模拟，再通过优化控制策略，调节提升居住者的满意度、降低运营管理成本。 （3）人工智能 人工智能是平台层的核心，采用机器学习、神经网络等技术，在分析规划、辅助设计、人机交互、节能降耗、商业智能等领域都有广泛的应用。人工智能单元能够自主学习，优化知识库的知识结构，自适应地应用规则库和算法引擎，使建筑和环境能满足人不断增长的需求。 2.5 应用层规划应用层规划 建筑智慧化带来的价值，需要依赖于应用呈现给建筑的业主、运营团队、以及建筑的用户（建筑内的组织和自然人） ，因此在规划智慧建筑时，构建哪些应用显得尤为重要。通常，一个建筑的应用规划，需要

85、考虑建筑物的类型：办公楼宇、商业楼宇、大型市政建筑等，虽然这些建筑有很多共性的应用，但也需要为每种不同类型的楼宇提供相对应的特色应用。 2.5.1 基础应用 通常，具有一定规模的建筑物，在智慧化体系中有一些共性的应用，例如设施管理、空间管理、能耗管理等，他们是智慧建筑的基础性应用。 （1）能效管理 能效管理系统是一个涵盖面很广的综合性系统，涉及建筑智能化、工业自动化、数据采集分析等多个技术领域。 能效管理系统实施的最终目的就是通过智能化系统集成来实现对既有系统的能源消耗进行节约与改善。 它是以绿色建筑内各用能设施基本运行为基础条件， 依据各类机电设备运行中所采集的反映其能源传输、变换与消耗的特

86、征，采用能效控制策略实现能源最优化，实现“管理节能”和“绿色用能”。 建筑物智慧化阶段，相对于智能/绿色建筑，在能效管理方面将利用更多的数据（例如对建筑物内组织、人的历史行为等）进行能效的综合分析和决策，从而实现更智慧化的管理。 智慧建筑白皮书 30 （2）设施管理 国际设施管理协会（IFMA）把设施管理定义为：“通过整合人员，场所，流程和科技，确保已建环境高效运转的跨学科行业”。设施管理是对建筑设施寿命周期全过程的管理，包括选择设备、正确使用设备、维护修理设备以及更新改造设备全过程的管理工作。设备运动过程可分为两种状态， 即设备的物资运动形态和资金运动形态。 设备的物资运动形态，是指设备从研

87、究、设计、制造或从选购进厂验收投入生产领域开始，经使用、维护、修理、更新、改造直至报废退出生产领域的全过程，对这个过程的管理称为设备的技术管理；设备的资金运动形态，包括设备的最初投资、运行费用、折旧、收益以及更新改造自己的措施和运用等， 对这个过程的管理称为设备的经济管理。 设备管理， 既包括设备的技术管理，又包括设备的经济管理，设备的技术管理与经济管理是有机联系、相互统一的。 （3）空间管理 基于 BIM 三维数字模型，记录楼宇空间的物理信息，商业信息及运营数据，对楼宇空间进行功能分类，为不同的用户配置空间，根据空间使用情况数据确定空间的过度使用和使用不足的情况，通过分析各种空间绩效管理指标

88、进行空间优化，提升空间利用率。 （4）安全和应急管理 智慧建筑的安防管理， 是利用建筑物信息化建设、 通过各种建筑物传感器感知建筑物，并对这些传感器数据进行深度分析，实现对建筑物全方位的安全防护；而应急管理，则是针对建筑物各种突发安全事件，进行防护措施的管理、安全疏散引导、以及安全预案的仿真等，为建筑的安全提供有力支撑。 2.5.2 特性应用 除了基础的智慧建筑应用外，在应用的规划中还需要考虑依据建筑物的特性，为建筑提供一些相关的特性服务，例如对于机场、火车站等提供室内定位导航等，提高用户在建筑物内的体验。 （1）室内定位导航 室内定位和导航是智慧建筑的一个重要的应用，尤其对于商业、市政等大型

89、建筑，室内定位的技术与室外定位技术完全不同，目前可行的技术有采用蓝牙、WiFi 等实现定位，并结合惯性定位算法，一旦实现室内的定位，利用 BIM 等可以为用户提供精准的路径导航和交互呈现。 智慧建筑白皮书 31 （2）智慧停车 建筑物内的停车是一个非常普遍的应用场景，智慧停车是指将无线通信技术、移动终端技术、GPS 定位技术、GIS 技术等综合应用于城市停车位的采集、管理、查询、预订与导航服务，实现停车位资源的实时更新、查询、预订与导航服务一体化，实现停车位资源利用率的最大化、停车场利润的最大化和车主停车服务的最优化。智慧停车的“智慧”就体现在：“智能找车位+自动缴停车费”。服务于车主的日常停

90、车、错时停车、车位租赁、汽车后市场服务、反向寻车、停车位导航。 （3）智慧办公 办公楼宇是重要的建筑类型，这一类楼宇的最主要特征是提供办公环境，其核心的特性应用包括访客管理、智慧会议系统、共享工位等。 访客管理，是将 OCR（光学字符识别）技术、AI 人脸识别技术和云技术应用到访客管理中，能够显著提高访客管理效率、增强管理者权限控。并且在访客到访过程中，综合利用访客识别、室内定位和导航、融合信息引导等，为访客在办公楼宇内的行动提供友好的引导，提升访客到访体验。 共享工位，是针对目前创客空间、自由办公等个性化需求而产生的应用，可以通过提前预定工位等模式、基于用户的网络、电源管理等，实现工位按需共

91、享分配，提升了建筑物内空间的利用率和使用效率，减少了用户的使用成本。 智慧会议则是为提高办公楼宇内的会议室资源利用效率和使用体验而设立的应用， 它集成了会议室预定、会议室能耗管理、智能投影、会议自动纪要等特色功能，为会议室使用提供更好的用户体验。 （4）智慧生活 作为一栋智慧建筑，不仅要覆盖入驻者的办公场景，也要考虑到入驻者的生活场景，比如作为商场的消费者，作为医院的病人，作为酒店的住客等。更加人性化，更多贴合人们的生活需求，才能更好的体现一栋建筑智慧的价值。 商场：服务消费场景的全流程，从停车、进店、浏览、导购到取货、买单、离店，每个怎么能够让客户有更好的体验。比如建立统一的会员体系，如果需

92、要用积分抵扣停车费时，客户不用去不同的地方手动兑换积分；建立反向寻车功能，将大型商场找车难的痛点解决；设立商场实时导航，不用为寻找店铺或者相关寻求导购信息而烦恼。 智慧建筑白皮书 32 医疗：在中国，医院往往是人满为患，尤其是三甲医院。如何减少病人等待时间，提高服务满意度，对于医院的建设和运营都非常重要。比如设立医院导航屏，能够快速知晓各科室的路线，以及相关排队信息；挂号、缴费、取药等流程能够尽量全自动化，避免花较长时间去排队；能够在住院时，享受便捷的服务，以及安静舒适的住院环境等。 酒店：服务于客户满意度，永远是酒店行业最关注的内容。如何减少入住、离店的排队等待时间，比如利用自助入住和信用离

93、店等手段；利用人脸识别进入房间，既方便，体验又好，也不用怕忘带房卡而烦恼；客房内各种设备能够根据自己的喜好，以最简单的方式实现联动控制以及相关服务，比如通过智能音箱等。 （5）与智慧城市对接的设计 智慧城市是由智慧建筑（大型公共建筑、大型住区、商业综合体、开发园区等）或智慧建筑群组成的网络，需要考虑两者的对接的设计要点。 智慧城市除了智慧建筑外，还涉及智慧交通、智慧物流、智慧家居、智慧政务等系统。在信息系统设计中，要留有智慧建筑信息系统与其他系统的接口。 随着装配式建筑的发展，智慧城市中的装配式建筑的基地化设计成为一个集精益化设计、智能化工厂、数字化物流、信息化装配等，全产业链于一体的建筑工业

94、互联网产业创新中心。 对于不同的智慧建筑的关注点，采用个性化的设计知识库。例如:大型公共建筑注重智慧的人流量管理和应急管理；大型住区则注重生活设施的智慧化；商业综合体关注智慧物流、商务结算；开发园区关注配套产业链衔接、智慧物流库存、智慧营销等信息系统。 （6）与运营业务的融合 智慧建筑系统架构、功能设计需要与运营业务相融合。例如在图 1-3 的系统框架中，应用层提供了面向政府（G 端） 、面向商业企业（B 端） 、面向一般用户（C 端）的不同运营服务。对于面向 G 端的系统，主要是做的数据和融合，各种系统之间的互联互通。其中在智慧建筑平台上，留有双创服务、第三方政府服务等信息接口。对于 C 端

95、，是应用最为活跃的领域，很多最新的科技成果被应用，例如数据智能、群体智能等。但是这些应用还需要考虑到智慧建筑产业链的完整性，更多关注较长周期的建筑运维智能管理，避免只建不管的弊端。对智慧筑建特别是大型公共建筑，要建立运行数据库，汇聚建筑物的历史智慧建筑白皮书 33 与实时、静态与动态信息，包括了建筑结构、空间、设施、环境、交通、卫生、服务质量、经营状况、 能源消耗及成本等数据。 对于 C 端的最终用户， 关注用户对建筑的绿色、 健康、舒适的需求，在架构和功能设计中，注重广泛的数据采集，及时的需求响应。 智慧建筑的运营业务并不是孤立的，它与智能家居、智慧建筑、智慧住区、智慧社区、智慧园区、智慧城

96、市等的建设，融入智慧社会整体框架后，才能有效地建设和运营。 智慧建筑的运营业务以宽带通信、移动互联网、物联网、量子计算、大数据、人工智能、地址定位、虚拟现实等技术为支撑，是不同科技集成创新的体现，并由此组合形成各式各样的新运营及商业模式。在人工智能与其他科技的融合创新与聚变发展下，正在全面系统性地推动运营业务的创新。 运营业务的推陈出新会引起社会、经济、商业的发展，创造出新的需求，从而反作用于科技技术，推动科学发展和技术进步。 智慧建筑白皮书 34 第第3章章 智慧建筑的新技术智慧建筑的新技术 智慧建筑的常用的新技术有：传感技术、物联网、多媒体融合网、定位与导航、建筑信息模型（BIM） 、虚拟

97、现实、数据分析、人工智能等。本章下面几节对上述新技术进行详细描述。随着技术的进步，还会有很多新的科技成果融入到智慧建筑的技术体系中。 3.1 传感传感技术技术 传感技术随着科技的进步,传感器会向着价格越来越低、性能和精度越来越高的方向发展。陀螺仪、激光等传感器,过去的价格非常昂贵,但随着在消费级无人机和自动驾驶中的大量使用,价格大幅降低,精度也有显著提高。另一方面,传感器也将越来越智能化。视频传感器借助最新的算法已经能够准确的判断出人和物的特征和相关信息,展现出了其智慧化的一面。随着技术的飞速发展,传感器也将越来越小型化、微型化、无线化。将来的建筑中,传感器将无处不在,它如尘埃般分布在建筑中的

98、各个角落,就如同人类的感官一样,无时无刻不在监测着建筑中的各种信息。通过从传感终端得到的数据进行综合模拟分析,可以得到更加有用的数据为人类服务。在可预知的未来,生物传感器、纳米传感器等更多新型传感器也会逐渐得以应用。 这些丰富多样的传感器以及从中获取的大数据必将赋予建筑卓越的感知能力,为智慧建筑的实现打下坚实的基础。 3.2 物联网技术物联网技术 物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，并通过网络将信息上传至云端进行分析处理。所以说，物联网并不只局限于网络技术，而是包含传感、数据、连接、安全等在内的一整套技术体系。随着技术的不断发展，物联网

99、还将扩展至边缘计算和人工智能等更多领域。 物联网的目的是能够将现实世界中的万“物”通过网络连接在一起，并将其数字化成云端的服务或者资源，通过整合各类服务资源实现智能化。因此，在物联网所构建的数字世界里，我们首先需要对“物”有一个清晰、统一的定义，用于描述“物”具体能做什么，智慧建筑白皮书 35 能够提供什么样的服务和资源。 物联网数据技术研究的主要目的是为了消除物联网数据属性的不同，解决设备间数据互联互通的问题，主要研究方向包括设备模型、设备属性、数据单位以及数据映射方法等。 连接是物联网技术的基础设施，任何物联网的应用都离不开连接的环节。物联网连接技术根据应用场景可以分为接入技术和网络应用技

100、术两种。 接入技术专注于物理层和数据链路层的连通性，包括以 WiFi 和蓝牙为代表的局域网无线连接、以 NB-IoT 和 LoRa 为代表的广域网无线连接、近场连接和有线连接等；网络应用技术则专注于传输层和应用层的通讯，包括以 HTTP，MQTT 和 CoAP 为代表的应用层协议、AT 指令集和异构网络等。 物联网同样需要构建端到端安全体系，涵盖设备（芯片、操作系统、设备认证） 、连接（传输）和云服务，以及一些通用技术（安全算法）及全流程中的安全管理（数据安全、组织安全、灾难恢复与业务连续性） 。物联网安全可以重用互联网中很多成熟的概念和做法，比如安全管理和云端的安全保护，但由于物联网设备的碎

101、片化等特点，互联网中的一些做法在物联网中很难使用，主要原因之一是物联网中存在各种差异化的物设备，其中大量设备的存储和计算能力都极为有限。针对物联网设备的特质，在构建物联网的安全基础设施层面：首先，需要为各种物联设备，提供轻量化、统一、强大的身份安全机制，确保物联设备的可信和安全接入； 其次， 需要保护物联网络的数据安全， 确保数据安全地传输，存储和使用；最后，物联网设备应按照安全分级的要求，结合自身的安全基础能力，在设备上进行整合和加固，加强对物联设备的安全保护。 在技术快速发展的同时， 物联网严重碎片化的特点以及技术标准的难以统一成为了产业规模发展的主要壁垒。这一壁垒并非一家机构可以完全消除

102、，而是需要产业界各方参与者共同努力，打通产业生态，形成一致目标来实现。 在此背景下，IoT 合作伙伴计划联盟（ICA 联盟）建立了包含智能园区在内的 5 个行业工作组和 7 个标准工作组，旨在建设面向物联网的产业生态体系，发展完善物联网相关的技术，制定相关的联盟标准，促进物联网行业的快速、健康、规模化发展。 3.3 多多媒体融合媒体融合技术技术 多媒体融合是指将视频、音频、VR 等多媒体技术与互联网技术的融合。其中音视频智慧建筑白皮书 36 与互联网络进行数据和信息交互并展现形式，是对物联网技术的拓展也可以称之为视联网。简单来说，所有已知多媒体业务形态都是多媒体融合网络的子业务；都可以加载到多

103、媒体融合网上，实现多媒体数据全网共享和交互等应用。 其中视联网借助图形图像、视频识别、人文智能、移动计算等技术产生虚拟对象，并通过空间定位、三维注册、多种传感、无线传输等技术将该虚拟对象准确地“放置”于真实环境中。同时，通过互联网实现显示终端与云计算中心间的信息交换和通信，给使用者呈现能反映应用当时环境、气候、场景等相关三维信息的感官效果真实的新环境，具有虚实结合、实时交互、多维显示特点的全新网络。 图 3-1 多媒体融合中视联网架构 3.4 定位与导航技术定位与导航技术 随着智慧建筑的发展，对于车辆和人员信息的关注，位置信息变得越来越重要。而要获取位置信息，定位技术起着至关重要的作用。现阶段

104、国内目前有 GPS 定位、北斗卫星定位、基站定位、WiFi 定位和蓝牙定位。 1. GPS 定位：GPS 定位是最常见的定位技术，在生活中随处可见，如手机中百度地图、高德地图；汽车常见的导航地图都是应用了 GPS 定位技术。 2. 北斗卫星定位：北斗卫星定位是中国自主研发的，利用地球同步卫星为用户提供全天候、区域性的卫星定位系统。它能快速确定目标或者用户所处地理位置，向用户及主智慧建筑白皮书 37 管部门提供导航信息。北斗卫星导航系统在 2008 年的汶川地震抗震救灾中发挥了重要作用。 在当地通信设施严重受损的情况下， 通过北斗卫星系统实现各点位各部门之间的联络，精确判定各路救灾部队的位置，以

105、便根据灾情及时下达新的救援任务。现阶段北斗卫星应用于民事的比较少，而市面上也可以看到有北斗手机和北斗汽车导航。 3. 基站定位：基站定位一般应用于手机用户，手机基站定位服务又叫做移动位置服务（LBSLocation Based Service） ，它是通过电信移动运营商的网络（如 GSM 网）获取移动终端用户的位置信息（经纬度坐标） ，在电子地图平台的支持下，为用户提供相应服务的一种增值业务，例如目前中国移动动感地带提供的动感位置查询服务等。由于GPS 定位比较费电，所以基站定位是 GPS 设备常见功能。但是基站定位精度较低，一般在 500 米到 2000 米的误差。 4. WiFi 定位：W

106、iFi 是一种允许电子设备连接到一个无线局域网（WLAN）的技术，通常使用 2.4G UHF 或 5G SHF ISM 射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的；但也可是开放的，这样就允许任何在 WLAN 范围内的设备可以连接上。每台设备比如手机，都包含全球唯一的 MAC 地址。只要能够搜索到 WiFi 信号，就能获得该设备的 MAC地址，并把他当成唯一标识。服务器端都有一个 AP 的座标数据，WiFi 定位是通过一个或者多个 AP 设备的座标来计算得出来的。由于 GPS 定位在室内定位不了，而基站定位的误差又太大，所以 WiFi 定位一般都是用于室内定位。 5. 蓝牙定位：蓝牙 Beac

107、on Beacon 是指支持蓝牙 4.0 的低功耗设备。通过广播蓝牙信号，它可用于地理围栏和室内定位功能。Beacon 硬件因为成本低、功耗小、工作时间长、易于部署，目前主要用于室内定位，具有广泛的应用前景。用户终端扫描定位 Beacon 的信号，经过定位引擎处理可以计算出用户当前的位置。蓝牙定位算法具有定位精度高、定位延迟低、设备成本低等 优势。目前，室内场景下，终端定位精度可以达到60%-70%在 2 米以内，80% 以上在 3 米以内，定位延迟 1-2s。现在很多室内导航解决方案都是用的蓝牙定位技术。 3.5 建筑信息模型建筑信息模型 建筑信息模型的英文全称是 Building Info

108、rmation Model（BIM） ，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。是一种可以用于设计、建造、管理的数字化方法，可以使建筑工程在其智慧建筑白皮书 38 规划、设计、施工、运维阶段的效率显著提高。它能通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，从而达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成 国家“十三五发展规划”指出，全面提高建筑业信息化水平，着力增强 BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建

109、筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展。建筑行业正在迈入“工业 4.0”时代，信息化与工业化迅速融合，而 BIM 技术的发展正引领着整个建筑行业的信息化转型。 BIM 已经在建筑工程中占据了不可或缺的地位。其在设计、施工阶段已经应用的较为成熟，碰撞检测、性能化分析、施工进度模拟等功能已经着实为业主节省了资源，更为行业提高了效率。但 BIM 的应用潜力不止于此，BIM 的核心价值在于信息，以及信息的流转传递和全面应用。从业者正积极深入的发掘 BIM 更多的价值，使 BIM 更加深入的应用到建筑的全生命周期，为智慧建筑提供基础信息服务。 3.6 虚拟现实技术虚拟现实技术 虚拟现实技术正在被用于智

110、慧建筑的设计、仿真、展示以及维护等多个应用场景中，成为智慧建筑重要的支撑技术之一。广义的虚拟现实技术通常包含虚拟现实（Virtual Reality，VR） 、增强现实（Augmented Reality，AR）以及混合现实（Mixed Reality，MR） 。 VR 是一种能够创建和体验虚拟世界的仿真技术，它生成交互式的三维动态视景，使用户沉浸到该环境中，获取真实的虚拟体验。VR 综合了计算机图形、计算机仿真、传感器和显示等种技术，在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力。VR 的模拟环境是由计算机成的、实时动态的三维体逼真图像，除计

111、算机图形技术所成的视觉感知外，还可以有听觉、触觉、觉、运动等，甚还包括嗅觉和味觉，同时通过计算机对人的头部转动，眼睛、势、或其他体为动作进行识别，并对户的输作出实时响应，反馈到户的五官。VR 技术是智慧建筑领域的一个重要的技术方向，常被用于建筑的设计、仿真、展示和漫游等业务中。 智慧建筑白皮书 39 AR 是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息，通过模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。它不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在建筑领域，AR 技术可以将规划效果叠加真实环境中，用

112、于协同设计和效果确认等业务场景。 MR 是 VR 技术的进步发展，该技术通过在虚拟环境中引现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和户之间搭起条交互反馈的信息回路，以增强户体验的真实感。MR 试图把 VR 和 AR 的优点集于， 从理论上讲， 混合现实可让户看到现实世界 （类似 AR） ，但同时又能呈现出可信的虚拟物体（类似 VR） ，它会把虚拟物体固定在真实空间当中，从给以真实感。在混合现实当中，体验者是可以感受到虚拟物体与现实世界之间的依存关系的。它也完全符合现实世界中的透视法则，近看会变，离远之后会变。MR 技术的特点，使得其在智慧建筑领域的应用场景远超 VR 技术，一个典型的应用是将 MR

113、与楼宇的运维管理结合，尤其是隐蔽工程的检修查验等环节。 3.7 数据分析技术数据分析技术 大数据（big data） ，指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。 大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息， 而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。换而言之，如果把大数据比作一种产业，那么这种产业实现盈利的关键，在于提高对数据的“加工能力” ，通过“加工”实现数据的“增值” 。 大数据及其分析具有以下五个主要特征： 数据的规模性，即数据量非常巨大，而且数据总量将呈现指

114、数型的爆炸式增长。 数据的多类型性，即数据类型繁多，不仅包括结构化数据，即可以使用关系型数据库来表示和存储的数据，还包括半结构化数据及非结构化数据，比如文本、图像、智慧建筑白皮书 40 声音、视频等信息。 数据分析的快速性，即利用云计算能力，处理数据的速度越来越快，具有很高的时效性。 数据分析的潜在性，即从大数据的表面数据进行分析，进而得到大数据背后重要的有价值信息，最后可以精准的理解数据背后所隐藏的现实意义。 数据分析的预测性，即通过对一系列大数据进行分析，联系不同类型的大数据之间的关系，能够有效的对事件趋势进行预测，以便管理者做出决策。 从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面

115、一样密不可分。大数据必然无法用单台的计算机进行处理，必须采用分布式架构。它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。 但它必须依托云计算的分布式处理、 分布式数据库和云存储、 虚拟化技术。 随着云时代的来临，大数据也吸引了越来越多的关注。分析师团队认为，大数据通常用来形容一个公司创造的大量非结构化数据和半结构化数据， 这些数据在下载到关系型数据库用于分析时会花费过多时间和金钱。大数据分析常和云计算联系到一起，因为实时的大型数据集分析需要像 MapReduce（映射规约算法）一样的框架来向数十、数百或甚至数千的电脑分配工作。 大数据需要特殊的技术，以有效地处理大量的容忍经过时间内的数据。适用于大数

116、据的技术，包括大规模并行处理（MPP）数据库、数据挖掘、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网和可扩展的存储系统。 有人把数据比喻为蕴藏能量的煤矿。煤炭按照性质有焦煤、无烟煤、肥煤、贫煤等分类，而露天煤矿、深山煤矿的挖掘成本又不一样。与此类似，大数据并不在“大” ，而在于“有用” 。价值含量、挖掘成本比数量更为重要。如何将大数据技术服务于智慧建筑，是现在乃至未来的建筑需要走的相当长的一段路。 3.8 人工智能（人工智能（AI） 人工智能 （Artificial Intelligence ） （下称 AI ）是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为基本理论、方法和技术，也就是

117、研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作。 智慧建筑白皮书 41 人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、 自然语言处理和专家系统等。 人工智能发展分为三个重要阶段： 计算智能 （能存会算） 、感知智能（能听会说、能看会认）和认知智能（能理解会思考） ；人工智能发展最高级阶段是认知智能，即通过自主学习，实现大量数据分析，真正实现推理、思考和解决问题。尤其近期深度学习技术创新，利用多层次的神经网络，使得计算机能像人类一样观察、学习复杂的情况，并做出相应的反应，有时甚至比

118、人类做得还好。 移动互联网、云计算、物联网等新兴技术促使互联网环境更加复杂，互联网上的数据呈现爆炸式增长。每天通过互联网上传的视频、图片、文字数据超过 15 亿条，且数据量还在呈指数级增长趋势。海量大数据的积累，极大地丰富了人们的精神和物质生活，也为经济和社会发展提供了一种新的思路和解决方案。互联网行业自身取得的成绩无需多言，许多依靠传统手段管理运营的行业，在得到互联网赋能后，发展质量和效益都得到了有效提升，焕发出新的活力。而人工智能依托数据的大量提升，也迎来发展的黄金时代。 从诞生以来，人工智能理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大。现阶段，人工智能在智慧建筑中的应用还在起步阶段，主要分布在

119、视频、能源、智慧管廊、人员数据等领域。但相信随着技术的不断成熟，人工智能将作为新一轮产业变革的核心驱动力，催生新的技术、产品、产业、业态、模式，从而引发经济结构的重大变革，实现社会生产力的整体提升。可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器” 。 智慧建筑白皮书 42 第第4章章 智慧建筑的应用与实践智慧建筑的应用与实践 智慧建筑的应用包括：基于 BIM 的建筑设施管理、智慧消防管理、多媒体融合网、定位与导航、人工智能应用、能源大数据分析、智慧供配电系统、智能办公、智慧园区设计等，本章提供这些新技术在工程中的实践及其案例。 4.1 基于基于 BIM 的的建筑设施管理建筑设施管

120、理 按照国际设施管理协会(IFMA)的定义，建筑设施管理（FM，Facility Management）是“以保持业务空间高质量的生活和提高投资效益为目的，以最新的技术对人类有效的生活环境进行规划、整备和维护管理的工作”。智慧建筑的一个重要方向，就是提高建筑的管理和使用效率，基于 BIM 的 FM 应用可以有效的契合这一场景。 4.1.1 建筑设施管理 FM 关注的是建筑的运营维护阶段，目前西方 FM 已经发展成熟，在英国、美国、新加坡等发达国家，楼宇、园区或企业已经较多采用专业的外包设施管理服务。21 世纪，FM 的理念也逐渐传入中国，但目前国内还是以传统的物业管理为主，设施管理的发展还有较

121、大的空间。 随着 FM 理念的不断发展与科技的不断进步，FM 的相关工具也在不断演变，从最早的纸笔记录到利用 Excel 进行数据的记录与管理，再到目前利用计算机技术的 CAFM（Computer Acid Facility Management）成为主流的设施管理软件工具。当前，随着 BIM 技术的不断发展和 BIM 项目的大量积累，BIM 在设施管理领域的价值也在不断的被发掘，国家政策也鼓励 BIM 应用到运维阶段中，2015 年 6 月住房城乡建设部发布的关于推进建筑信息模型应用的指导意见强调建筑工程项目全生命周期(策划、勘察、设计、施工、运维)的 BIM 应用，BIM 已经逐步成为设施

122、管理中不可或缺的技术与工具。 运维阶段在建筑生命周期中所占的比例可达 90%以上，通过适当的运维管理机制可以有效地提升建筑物的使用年限与性能。BIM 技术经过多年的发展，目前已经在建筑设计和智慧建筑白皮书 43 施工阶段得到广泛应用，但在运维阶段的应用案例还很少，应用潜力尚未得到有效挖掘。随着智慧建筑时代的来临，传统运维各自为政、自成体系的物业设施和服务管理已经不能满足智慧运维发展的要求。BIM+FM 凭借其在空间信息与子系统整合等方面的优势，必将在智慧运维的发展中发挥重要的作用。 4.1.2 BIM 对 FM 的价值 BIM 的价值可以体现到建筑的全生命周期管理中，而运维阶段是建筑生命中最长

123、的阶段，BIM 会极大的提高 FM 的效率以及资源的利用率，其价值包括： （1）建筑数据源 BIM 是建筑工程从规划、设计到施工过程中的数字化载体，包含项目从规划到施工过程中全部的数据资料，而 FM 是在建筑运营过程中利用数字化工具，依托大量的建筑数据来高效的进行管理。BIM 的数字化特点使得数据在不同阶段、不同使用者之间的传递更加方便高效，因此，BIM 包含的数据可直接应用到 FM 过程中，避免了资料数据传递的困难，也改善了传统物业管理使用纸质资料的难保存、难查阅的弊端。 （2） 三维展示 在传统物业管理中，物业人员利用二维图纸来查找设备，图纸数量多且复杂难懂，为物业人员造成很大困难。而 B

124、IM 为建筑的三维数字化模型，可实现 FM 的三维可视化，更直观的浏览整个楼宇，展示隐蔽在墙壁、天花板之内的管道与设备分布，能够实现高效查找定位某个设备，方便日常的运维管理。 （3）交互媒介 BIM 作为三维的数字化建筑模型，可成为设施管理人员与管理平台甚至楼宇本身的交互媒介。例如设施管理者可以在平台中点击 BIM 模型中的某个设备或某个空间，其相关信息就可直观显示出来。设施管理者亦可通过 BIM 的集成平台来控制楼宇中的设备，例如空调的温度、监控摄像头的角度等。 （4）建筑集成中心 当前大部分空调通风、电气系统、给水排水系统都还是独立管理系统，缺少联动、难以定位，运营过程中一旦发生设备需要维

125、护或维修，很难在第一时间确定位置及周围情况。楼宇中的水、暖、电、安防等子系统都有各自专门的系统来控制，传统的物业管理人员要同时使用并控制多个独立的系统，包括 IBMS、CMMS、安防监控等。而 BIM 是建筑智慧建筑白皮书 44 的整体数字化模型，包含建筑中所有的系统，利用此优势可以打破系统间的壁垒，集成FM 的各个子系统，进而达成各设备间的联动，成为楼宇控制的集成中心。 （5）大数据分析基础 BIM 平台因其本身就拥有巨大的数据量，又可利用其集成性，记录并存储各类设备的运行、耗能数据以及维修记录，结合特定算法，通过对这些数据的分析，可以判断某设备的性能，分析能源利用率，并做出相应调整以提高整

126、座楼宇的运行效率。 4.1.3 BIM+FM 的主要场景 （1）资产管理 建筑的资产分为空间资产和设备资产，在空间资产管理中可借助 BIM 三维可视化的优势，更直观的对楼宇空间进行功能分类管理，并改变传统的空间管理只针对空间的面积，对空间高度利用不足的缺点。优化空间利用率，分析并降低空间成本。具体功能包括： 租赁管理：可录入商户入驻的合同以及相关信息，为租户配置空间； 车位管理：在 BIM 模型中划分车位空间，进行车辆管理； 工位管理：可划分工位空间，方便 SOHO 办公管理，提高空间效率； 二次装修管理：为新租户装修提供空间数据，并对装修进行审核、验收。 BIM 技术也可方便设备资产的管理，

127、可直接调用 BIM 模型中各类资产的详细信息，形成资产清册；亦可利用三维模型可视化的优势，快速自动定位至所选资产位置。 （2）运维管理 通过 BIM 三维可视化技术提升设施管理效率和技术水平，各构件、设备的维修需求通过 BIM 信息数据库快速查询。BIM 模型中，每一构件以及物体都对应唯一的二维码，通过与二维码的对应对建筑信息数据进行采集，建筑实时信息通过数据采集装置、传感器通过云端服务器处理，管理人员通过访问云数据，快速实时发现设备中的问题，极大地提高了处理问题效率，并降低了管理难度与维护成本。 （3）能耗管理 BIM 技术将有助于指导科学合理的能源方案，BIM 可有助于追踪并收集重要的设备

128、的运行和维护的历史记录，可利用对该设备的使用状态提前做出判断。BIM 技术还可以结合物联网技术，将传感器和终端控制器相连接，对建筑物进行健康监测，建筑能耗计量和节能管理系统相组合，形成一个总的管理系统，其收集的各系统、各设备的运行维护数智慧建筑白皮书 45 据可以进行大数据分析，优化能耗结构，提升整个建筑物的运行效率，降低能耗和维护费用，从而降低整体的运维成本。 （4）应急事件处理 通过对 BIM 模型信息数据及事件预制方案，通过对事件或多个事件的数据进行分析，利用 AI 算法结果，指导事件处理人员对设备、设施通道等进行控制，并推荐最佳处理方案；支持多事件联动、多状态预警、多设备配合、事件广播

129、等突发应急事件处理。 （5）楼宇呈现与交互 实现建筑物管理的呈现和交互，提供多个层面、多场景，从整体到个体、从分类到对象、从里到外的数字呈现，支持大屏投放及分屏展示，支持目标对象模型交互展示，并将平台使用过程中产生的数据进行统计分析，生成不同维度的统计报表，帮助业主实时做出管理决策，助力楼宇更健康、更高效的运营。 4.1.4 案例分析 某新建的临床科学大楼，高 20 层，建筑面积约 40000 平方米，于 2016 年开始投入使用。该教学楼内设有重点医疗实验室、临床模拟中心、解剖学习中心、研究室、医用图书馆、健身房等。临床模拟中心设有模拟病房，可按照教学需要，“变换”成加护病房或普通病房，模拟

130、医生每天可能遇到的病患和情况。本项目还包含了机电、消防、安防、楼宇自控系统、医疗仪器等种类繁多的设施设备系统。在该案例中，具体实施的过程如下： （1）BIM 竣工模型复勘 从竣工模型到运维模型是 BIM 全生命周期数据流通的重要体现，也是 BIM+FM 实施中关键的基础。但是在项目实施中，竣工模型中并不能完全满足运维模型的要求，为确保建筑图纸、模型、现场数据一致性，需要对竣工模型，尤其是重点设备进行复勘。 在本项目的施工总包 BIM 竣工模型中，发现有以下不符合运维模型的要求和标准的问题：模型文件命名不统一；模型没有按照运维的应用标准分层；设备清册表内容不全且未按照模板编制；空间设置有误；构件

131、分类编码有缺失，且没有依据 OmniClass 标准编码。 在 BIM+FM 实施中，针对性地采取了相应的解决方法：制定竣工模型复勘手册；参考OmniClass 国标重新制定 BIM 运维设备分类及编码标准以及各层设备清单；根据设备清单表对重点设备点位复核，根据实际情况修改模型；划分网格，进行房间、空间属性有效性检查；在模型符合运维标准后进行数模分离，利用 COBie 的插件导出运维数据； 智慧建筑白皮书 46 （2） BAS 系统集成 楼宇自动化系统（BAS）是智慧建筑的重要组成部分之一。智慧建筑通过 BAS 实现建筑内设备与建筑环境的全面监控与管理，涉及建筑的电力、照明、空调、通风、给排水

132、、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，是智能建筑中涉及面最广、设计任务和工程施工量最大的子系统。 本项目的 BAS 系统可提供安防系统、消防系统、通讯自动化、办公自动化系统、楼控系统和能源管理系统等各种子系统的运行数据，BIM+FM 系统通过 IBMS 中间层实现了建筑设备的集成对接。 （3）平台定制 BIM+FM 运维平台是项目的核心， 在完成前期 BIM 运维模型和 FM 设备对接后，需要通过一个统一的平台将所有的模型和数据纳入高效的集中化管理模式，同时通过运维信息的统计分析，还可以提升运维管理的智慧化程度。本项目的 BIM+FM 平台实现了空间管理、资产管理、运维管理、安防管理、能耗管

133、理和预案管理等全部主要功能模块，同时具有兼容主流 BIM 模型、支持 COBie/OmniClass 标准、浏览器直接访问、开放的数据接口等特点。 （4）核心应用场景 在本项目的实施中，涵盖了以下一些核心的应用场景。 定期巡检：定期巡检是运维管理中一项重要的安全制度，通过对设备的定期检查和保养，可以及时发现设备在运行中出现的故障预警，延长设备使用寿命，避免出现设备宕机等重大事故。运维经理根据管理规程在定期巡检模块中设置定期巡检计划并且指定给技工，平台会自动生成巡检任务分配给技工。技工根据巡检任务清单逐个进行设备巡检工作，巡检正常则提交完成任务，巡检中发现故障则及时维修，如问题比较严重则上报主管

134、作为应需维护工单进行报修处理。 智慧建筑白皮书 47 图 4-1 定期巡检计划 应需维护：应需维护是指运维设备报修、确认和维修的一整套流程，其意义在于可以缩短报修信息交换的时间，极大地提升运维的效率。当医学院里面的学生、老师或者工作人员发现设备发生故障时，通过移动端 APP 对该事件进行故障报修，客户服务中心在接到报修通知后根据问题的类型判断是否需要生成工单，如果不需要生成工单则直接安排人员进行简单处理，如果需生成工单则填写生成工单信息，并指定维修工及时赴现场维修。维修工完成维修工作后提交维修成果，客户服务中心将在 PC 端收到完成工单信息并进行最后确认，确认无误后关闭工单并自动提醒用户已经完

135、成维修工作。 图 4-2 应需维护工单 能耗管理：能耗管理是 BIM+FM 的最重要的价值点之一，其意义不仅仅局限于获智慧建筑白皮书 48 取和统计设备的实时和历史运行数据，更大的价值在对建筑能耗进行动态监测和分析，实现建筑的精细化管理与控制。每到用电用水结算周期时，运维管理经理可以方便地通过 BIM+FM 平台统计出各房间本结算周期的实际用电总量和用水量。一方面，可以省去逐个到现场抄表的繁琐，另一方面，通过参考用电历史数据和每个设备的用电量，可以提醒各部门重点关注某些能耗消耗量异常的设备，针对性给出节能减排建议。 图 4-3 能耗管理 应急预案管理：应急预案是指针对可能发生的事故，为迅速、有

136、序地开展应急行动而预先制定的行动方案。在本案例中，当某个实验室发生气体泄漏事故时，有毒气体传感器会及时监测到事故的发生并在运维平台中发出报警，同时触发应急预案流程。首先，通过调用附近视频监控以及同一管道回路的其他传感器信息，判断是否为真实报警；其次，管理人员开始按照既定的疏散计划疏散人群；最后，根据 BIM 中管道回路信息，确定事故位置以及上游阀门开关位置，及时减小事件损失，并赴现场修复设备，恢复楼宇正常运营。 智慧建筑白皮书 49 4.2 智慧消防管理智慧消防管理 现阶段对于国内消防系统来说，依然存在着一些问题，例如： （1）误报警数量多，在一定程度上打击了消防管理人员应急响应的积极性； （

137、2）物联监测量少，并且各种物联设备之间无联动作业，缺乏有效的监测； （3）缺少消防统一平台，来实现监测、应急指挥、数据可视化等核心功能； （4）急需消防场景化的大数据分析应用，为消防事件提供及时、准确的决策支持； （5）缺乏贯通部局、总队、支队、大（中）队的四级智慧体系的一体化灭火救援智慧系统。 李克强总理在十二届全国人大三次会议上的政府工作报告中提出制定“互联网+”行动计划。迫切需要建立智慧消防平台，以解决消防工作存在的突出问题和薄弱环节，逐步形成适应大数据、移动互联时代的消防工作新机制、新常态。 4.2.1 智慧消防平台 通过智慧消防平台的建设能够切实的实现政府统一领导、部门依法监管、单位

138、全面负责、公民积极参与的建设目的。强调事中事后监管，改变原有的管理理念，从重“消”轻“防”转变成重“防”轻“消” ，以预防为主。智慧消防平台主要功能模块： 1消防监测子系统（防）消防监测子系统（防） （1）预警监测功能 火警实时监控，通过监控火警列表可以查看相应的上报火警信息。大屏动态警情实时监控，通过指挥中心大屏地图动态弹出显示报警信息。故障实时监控与故障处理。设备运行监控。主要功能模块有： 视频监控 信息查询 语音报警功能 119 火警终端模块功能 （2）物联监测功能 利用“感、传、知、用”等物联网技术，对消防设施、器材及消防装备、人员等状态进行智能化感知、识别、定位、跟踪、监控和管理，为

139、防火监督管理和灭火救援提供信息智慧建筑白皮书 50 支撑。主要功能模块有： 物联信息收集 联网传输 监测上传 （3）智能巡检功能 系统提供定期巡检的功能，帮助联网单位及时了解设备运行情况，并提供针对建筑消防设施运行情况的月报、季报、年报。主要功能模块有： 现场 RFID 电子标签 智能手持巡检仪 定期巡检 消防设施故障监控 故障处理过程跟踪 2智慧应急系统（消）智慧应急系统（消） 智慧应急系统的建设主要满足“功能全面、资源整合、服务领导、方便指挥”的功能。在发生消防事故时，便于决策者对发生在辖区范围内的突发事件能够“看得见、听得清、信息准、反应快” ，确保“情报上得来，指令下得去” 。主要功能

140、模块： （1）联合应急值守管理功能 （2）应急预案管理功能 （3）应急保障功能 （4）应急辅助决策功能 （5）应急指挥调度功能 （6）消防视频联动分析功能 3管理驾驶舱管理驾驶舱 通过管理驾驶舱的建设，能够及时全面了解消防运营管理各个环节的关键指标；以智能分析预测等手段，提高管理和服务的响应速度；逐步实现被动式管理向主动式响应的转型。主要功能模块： （1）导航栏图 其主要功能是展示平台运行状态全貌，建设内容包括视频监控模块、地图展示模块、智慧建筑白皮书 51 企业仪表盘模块。 （2）消防一张图 以消防一张图的形式展示消防信息的监测分析结果，直观准确地监测当前状态下各区域的消防信息，显示包括警情

141、、热力图、火灾分析等信息，大大提高消防监测工作效率，快速发现火灾隐患，预防火灾发生。 （3）数据分析仪表盘 通过图形化、图表化、可视化的方式呈现设备数量，分类、状态、预警、巡检等领导关注的业务信息。 4.2.2 消防指挥管理应用 消防平台的建立代替了原有消防工作的处理流程，通过四个引擎，一个中心实现了创新。利用传感器、互联网通信技术和数据库技术实时采集建筑物内报警主机内信息，中心对所监测的各个部位的数据进行实时监控，实现建筑物全面的消防智慧管理。通过物联网大数据平台实现整个建筑群的智能化管理、火警预警、分级报警处理、风险评估、及维保管理等。 事件判定引擎事件判定引擎 通过建筑实时上传的数据判定

142、是否符合国家和集团操作规范，当出现操作不符合规范，进行事件判定。 规则中心引擎规则中心引擎 智能划分人员团队层级，事件类型及重要级别等，实现维保计划自动规则、审批通知规则，事件处理规则，智能体检打分规则等。 火灾风险引擎火灾风险引擎 通过专业的消防数据分析模型对数据进行抽取、聚合、清洗、重构，利用大数据分析、机器学习技术对模型进行模型校准、概率预测预警结果，输出结果至管理方。 数据分析引擎数据分析引擎 对数据进行抽取、清洗，宏观统计、展现、决策提供有力支撑。 4.2.3 案例分析 案例为某城市智慧消防项目。项目整个平台包含所有接入单位的数据展示，如接入单智慧建筑白皮书 52 位数，报警数，接入

143、设备数。项目分布图，火灾热力图，警力分布图和视频监控接入。数据分析包含设备接入数和报警数的展示，单位消防工作评级，根据设备、维护、巡检、报警处理等几个维度来评级。 平台主要分为 4 大块功能，分别是： 1.物联监测功能：系统实时监测火灾自动报警系统、独立式感烟探测器、消防给水系统、智能充电桩、视频监控等设备的运行状态和报警信息。 2.消防日常工作管理： （1）维保单位的管理。 （2）紧急预案、相关图纸、消防培训管理。 （3）巡检管理。 3.消防调度管理功能：一张图作战，所有消防设施在地图上显示，包括消防车辆、人员、消防设施等，实现扁平化调度,同时做到及时疏散群众，与交警、安监、环保等各部门联动

144、指挥。 4.数据分析：运用大数据技术，对数据进行深入挖掘、清洗、整合、分析，对企事业单位，消防责任主体单位进行考核。更好地监督、指导单位的消防工作。 4.3 多媒体融合技术多媒体融合技术 多媒体融合网是随着物联网技术、虚拟现实技术和传感器技术的发展，一种全新的互联网形态。提起多媒体融合网，很多人是一头雾水，不知从何说起。在现实应用中，多媒体融合网技术无处不在，影响并改变着我们的生活、学习和工作。多媒体融合网给人类带来的生活方式和社会进步的影响将比电报、电话和电脑网络更加深远。 图像处理和网络技术的发展，推动视频监控、视频会议、多媒体信息发布、互动点播等向数字化、高清化等技术变革。由于系统本身异

145、元架构的不兼容性及协议不一致性，导致众多系统独立部署，互间无法替代，各部门之间也不能互联互通和数据交互，给正常业务开展和应急处突带来诸多不便。 依托于多媒体融合网天生具备的高度兼容性和与各种网络、各种设备的互联互通性，可给每个视频资源分配一个独立地址 ID，无论是视频监控摄像头、视频会议摄像头、电智慧建筑白皮书 53 视频道、电脑桌面、手机屏幕、无人机视频，都以一个地址 ID 从各个渠道在协议层统一进入多媒体融合网，被多媒体融合网内部用户按照规则瞬间调度，满足日常办公组呼、集呼、强插、强拆、转接、监听、广播、中继、夜服、点名、录音回放、呼叫队列等调度功能，在通话同时还可看到对方视频；当发生突发

146、应急事件时，支持创建应急指挥会议，邀请相关专家、领导、现场应急指挥车、事发地点处理人员加入视频会议，可以对会议参与方进行相关调度控制。 图 4-4 多媒体融合智慧中心 借助于多媒体融合网技术的应急指挥调度系统，采用集中部署，按需使用的建设和使用模式，避免了建筑群体各部门重复建设，实现了日常大规模的多部门、多层级之间的互联互通和资源共享，提高了跨部门、跨组织间协同合作办公效率；当出现火灾等突发事件时，可以第一时间调阅现场视频信息，为掌握现场第一手资料提供必要数据支撑，通过专家会商、一键调度等应用模块，可以快速组织应急会议，制定相关决策并下达一线人员快速响应，提升快速处突能力。视频网全交换的网络通

147、信技术，还可以构建像电话网一样完全扁平化、无中心的网络，实现百万路视频接入应用，在中国智慧建筑建设浪潮中也必将占据一席之地，为中国智慧建筑建设贡献绵薄之力。 借助于多媒体融合网技术的应急指挥调度系统，采用集中部署，按需使用的建设和使用模式，避免了建筑群体各部门重复建设，实现了日常大规模的多部门、多层级之间的互联互通和资源共享，提高了跨部门、跨组织间协同合作办公效率；当出现火灾等突发事件时，可以第一时间调阅现场视频信息，为掌握现场第一手资料提供必要数据支撑，通过专智慧建筑白皮书 54 家会商、一键调度等应用模块，可以快速组织应急会议，制定相关决策并下达一线人员快速响应，提升快速处突能力。多媒体融

148、合网全交换的网络通信技术，还可以构建像电话网一样完全扁平化、无中心的网络，实现百万路视频接入应用，在中国智慧建筑建设浪潮中也必将占据一席之地，为中国智慧建筑建设贡献绵薄之力。 案例：阿里巴巴总部西溪园区应急指挥调度创新实践与应用案例：阿里巴巴总部西溪园区应急指挥调度创新实践与应用 1.项目概况 阿里巴巴总部西溪园区总占地 26 万平方米，总建筑面积约 29 万平方米，常驻员工 1.2 万人，园区安保团队约 150 人，下设行政安全部门，主导制定园区日常安保管理以及重要参观培训活动安保方案，由于西溪园区经常进行高级别的领导接待以及重要客户的参观学习， 需要建设一套园区安保系统提升总部园区安保能力

149、，统筹管理总部下属杭州滨江园区和北京园区。 2017 年 5 月在阿里巴巴杭州西溪园区总部完成系统部署（12U 电信级主机） ，接入滨江园区、北京园区、西溪园区三个园区的无线集群系统、固定电话系统、视频监控系统、大屏系统、移动 APP 应用，将音频、视频、定位信息、大屏显示与案件有序关联，将三大园区安防管理进行融合，统一调度管理，根据安保业务需求，有机整合业务支撑系统。业务功能： （1） 指挥员可通过手机 APP 进行远程调度指挥。 （2） 解决园区对讲、电话通信方式语音互通。 （3） 通过手机 APP 报警，实现对任务的准确定位。 （4） 指挥中心将案件以任务形式推送派单，实现任务流的快速执

150、行及反馈。 （5） 提供各种报警触发联动视频监控上墙功能，保障决策指挥实时性。 （6） 提供语音、视频、手机 app 定位等多种报警描述方式，提供事发现场信息。 （7） 事件处置过程中提供图、文、语音、视频、位置信息，多维度全程跟踪事件处置过程。 （8） 提供预案执行全过程自动记录，事件图文关联，为事后追溯提供充分依据。 智慧建筑白皮书 55 2.客户价值 （1）互联互通：实现北京、西溪、滨江三大园区之间数字无线通信系统和固定电话系统联网整合，实现语音互联互通，降低操作复杂度，提升调度效率。 （2）证据保全：案件信息收集手段丰富，音视频同传同录，事件描述更清晰，沟通更畅快，提高事件处置即时性和

151、准确性，同时便于后续追溯查证。 （3）一键调阅：GIS 作战一张图一键调阅案件周边实时视频并直接上墙显示，减少视频检索时间、屏显响应和应急决策更快。 4.4 定位与导航定位与导航 位置信息，在当前的智慧建筑中，变得越来重要。据统计有 48%的人都发生在室内找地方的情况。 图 4-5 不同区域位置信息需求统计 现有标识，是静态和离散的，只能告诉用户目的地大概方位并且这些标识提供的信息是断开并且不连续，导致标识提供的信息是断开并且不连续，导致用户需要在寻找目的地时候不停的寻找室内工作人员询问，使室内工作人员也因此付出了相当多的服务成本。因此， 迫切需要利用移动互联网导航技术帮助用户在寻找目的地过程

152、中获得动态连续的位置指引。 高精度的室内位置服务，不仅可以为用户提供便捷的导引服务，更可以为这些场所的精细化管理、资源调配安全应急等多个方面提供基础性技术保障，同时上级管理部门可以将室内地图和定位信息接入大数据分析系统， 同时上级管理部门可以将室内地图和室内定智慧建筑白皮书 56 位信息接入大数据分析系统，用于室内的停车场反向寻车、商场导航等多方面应用。 （1）反向寻车应用）反向寻车应用 传统中大型停车场为解决车主寻车难问题， 往往通过部署视频车位检测器或雷达方式实时监测车位状态，通过反向寻车终端实现车位查找或停车区域查找，但在实际使用过程中车主实时位置无法实时定位，导致寻车体验不佳，车主怨声

153、载道，给停车场运营带来诸多问题。 基于蓝牙三点定位技术， 在手机终端实现位置实时计算， 定位精度可达 1-3 米。 Beacon通过蓝牙向周围广播自身 ID，手机终端应用获得附近的 Beacon 的 ID 后会从云端后台拉取此 ID 对应的位置信息及营销资讯等。终端可以测量其所在处的接收信号强度（RSSI）,以此来估算与信标间的距离。 iBeaconiBeacon模块模块iBeaconiBeacon模块模块iBeaconiBeacon模块模块移动终移动终端端定位公有定位公有云服务云服务移动终端从云端获移动终端从云端获取地图数据取地图数据、蓝牙蓝牙信标坐标数据和车信标坐标数据和车辆数据辆数据移动

154、终端计算移动终端计算当前用户坐标当前用户坐标三点定位技术三点定位技术停车场管停车场管理服务器理服务器在移动端上实现地在移动端上实现地图渲染图渲染、定位导航定位导航定位公有云从停定位公有云从停车场管理端获取车场管理端获取车牌车牌、车位信息车位信息 图 4-6 反向寻车应用 通过部署 Beacon 传感单元，架设 iBeacon 感知网，车主手机寻车应用程序通过蓝牙定位获取手机的定位坐标，并从云端将地图加载到手机寻车应用中，结合视频引导技术，车主可以通过关注停车场微信公众号，或者下载停车场 App，实现室内停车场蓝牙一键寻车、实时导航。 寻车导引 用户进入停车界面，可选择车牌查车（支持模糊查询）

155、、车位查车、时间查车和无牌查车多种寻车方式。 智慧建筑白皮书 57 车牌查车 车位查车 时间查车 无牌查车 图 4-7 寻车导引 反向寻车 进入地图页面后，用户将看到自己的停车位置，并同时出现自己定位点所在位置和方位。用户可根据以下操作动态导航到爱车位置。 实时定位 路径规划 动态导航 导航结束 图 4-8 反向寻车 通过蓝牙定位导航反向寻车系统，对于用户而言，大大提高了寻车速度，优化了寻车体验；对于停车场管理者而言，缩短了用户寻车时间，提高了车位使用率，减少人工找车成本，降低运营费用，提高品牌价值。 （2）商场导航应用）商场导航应用 智慧建筑白皮书 58 互联网技术发展，受线上电商业务的冲击

156、，消费者的购买行为发生巨大变化，导致线下客流量和销售额急剧下降进入互联网；线下商超实体店必须引入新技术和新概念，提升顾客“逛”体验，才能将有限的客流量转化为有效的购买力。然而中大型商场室内交通复杂，店铺众多，顾客寻找自己想要到达的商家位置费事费力，影响其“逛”的体验，打消了其购买积极性。 基于蓝牙 beacon 定位技术， 定位精度可达 1-3 米。 智能手机终端和电脑后台通过数据网或 WiFi 数据传输方式进行数据传输，以便后台实时定位顾客当前位置，进而通过 APP或微信公众号实现蓝牙实时定位导航、互动营销等业务应用。 定位导购 帮助消费者快速浏览和搜索感兴趣的品牌店铺，以及位置较隐蔽的公共

157、设施如母婴室、票券兑换处、残疾人专用洗手间和停车场场交费处等，并实现动态导航。 互动导视 将固定不动的指示牌替换成可操作的地图导视大屏，帮助消费者快速浏览和搜索感兴趣的品牌店铺，以及公共设施，并实现静态导航。 地图查询 将商场地图嵌入咨询台的电脑查询系统，可直接搜索顾客咨询目的地并呈现静态导航过程，快速并准确地回答顾客的问题。 互动营销 基于 iBeacon 的摇一摇、优惠券推送、AR 导航、AR 寻宝、获取奖品等功能，可应用于节假日、周末等的促销活动中，帮助商场运营者以各种新奇手段吸引客流，在给消费者带来乐趣、提升消费者服务体验的同时刺激消费者购买欲，提升销售额。 通过定位导购、互动导视、地

158、图查询、互动营销等业务功能，为顾客提供了更多便捷服务， 提高顾客购物体验的舒适度和满意度， 也为商超运营者和管理者提供运营决策支撑。 案例：扬州国泰大厦蓝牙定位导航创新实践与应用案例：扬州国泰大厦蓝牙定位导航创新实践与应用 （1）项目概况 扬州国泰大厦是高品质的 5A 全能商务综合体，总用地面积约 2.1 万平方米，项目总智慧建筑白皮书 59 建筑面积约 118542 ，由扬州龙头国企、全国城投 50 强的扬州城建国有资产控股（集团）有限责任公司开发，由同济大学建筑设计，邗建集团建设，项目以 5A 甲级标准和完善的商务配套， 打造具有五星级服务理念，为扬州高端商务树立新的里程碑。 为树立高端商

159、务标杆和五星级服务体验， 国泰大厦停车场采用停车云部署模式，通过出入口车牌识别相机实现进场车辆车牌识别，并第一时间将相关车牌信息、时间信息上传给停车云服务，以便作为出场缴费依据；车辆行驶到地下停车场，可根据诱导屏上相关余位信息选择车位停靠；停靠过程中车位上方车位检测实时采集车牌信息并将车牌与车位绑定；车主寻车可通过手机下载 APP/微信公众号实现便捷查询；在手机蓝牙开启状态下，通过蓝牙定位引擎，实时定位手机当前位置，进而实现米级反向寻车应用； 通过后台与微信账号、 支付宝账号绑定功能， 可实现免密支付，无感出场通行。 图 4-9 智慧停车案例 （2）客户价值 基于深度学习车牌识别算法，车主进场

160、系统自动识别车牌信息并上传停车云平台作为后续收费依据；依托于停车云服务，通过支付宝或微信免密支付，真正意义上实现进出场无人值守，无感支付，大大降低运营人员投入和进出场时间，提高了停车场车位利用率，相比于传统人工收费停车场提高 18%以上。 借助于蓝牙定位技术，车主通过移动终端 APP 或微信小程序输入车牌号码，实时定位车主位置并指引导航到车位上，解决了中大型停车场空间大，寻车不易难题，系统上线至今平均寻车时间节约 25%以上，得到用户充分认可。 智慧建筑白皮书 60 4.5 人工智能应用人工智能应用 4.5.1 人工智能在空调、节能中的应用 目前的楼宇自动化系统主要由可编程逻辑控制器（PLC）

161、或直接数字控制器（DDC）以及管理软件组成。 由自控工程师根据人工控制楼宇设备的方式编写代码并下载到控制器中自动执行。然而，数十年的应用实践表明，这种类型的控制系统中超过一半以上无法投入日常使用。尤其是在中央空调冷热源的控制方面，超过 90%的群控系统无法投入自动运行。这一问题造成的损失是惊人的，一方面大量的楼宇自动化设备闲置不用，一方面由于调节不及时造成大量资源浪费。 在设计阶段，传统的群控系统需要工程师根据可能的应用场景设计控制策略，手工编写代码实现这些策略。由于工程师难以确定建筑物的用途和使用特点，能够考虑的应用场景只是一个粗糙的设想，也没有为各种设备故障备足预案。这导致群控工程师在群控

162、系统投用后需要根据不断出现的新情况反复修改控制程序，而手工修改常常造成“补丁上打补丁” 、 “按下葫芦浮起瓢”的窘境。许多项目在花费了大量调试成本后达不到用户期望最后不了了之。 造成这一情况根本的原因是完成此项工作所需的复杂度被严重忽视了， 时间维度的引入进一步提高了问题的复杂性。人工编制几种控制预案无法覆盖所有的运行工况，此时控制系统就可能不作为或者误动作，给用户造成麻烦，采用人工智能中的优化搜索技术擅长解决组合爆炸问题。 为了解决群控问题，将“在未来一个时间窗口内，以最低总能源费用运行各类设备满足末端负荷需求”作为任务目标，将管路连接关系、设备的安全运行作为这个任务的约束条件，将群控任务转

163、化为一个混合整数规划问题交给人工智能的优化搜索方法求解。计算机将当前状态作为搜索的起点，同时采取加/减冷机数量、提高/降低供水温度、加/减水泵数量、提高/降低供水泵频率等多种操作中的一种或多种，使得空调冷热源的状态变化到新的状态。根据负荷数据、运行约束、设备性能、能源费用等检测出危险状态、有潜力的状态、和可行的状态，继而放弃危险状态并将计算资源分配到后两者上继续搜索下一阶段的操作获得的状态，以此类推直到获得理想的控制路径或者达到规定的搜索步长（数小时后的状态） 。 智慧建筑白皮书 61 图 4-10 利用计算机从成千上万种可能的控制路径中搜索最安全和经济的控制路径 为了减少不确定因素对负荷预测

164、造成的影响， 利用机器学习方法中的统计回归和时序数据聚类分别获得负荷的短期预测和长期预测。相对于长期预测，短期预测可以利用更多的已知条件获得更准确的估计， 而长期预测可以在大的时间跨度上反映负荷的变化趋势或模式。通过加权平均的方法将两部分结合成最终的负荷预测曲线。 现代化大楼普遍安装有大量传感器、执行机构、和控制器。它们为人工智能应用提供了现成的舞台。楼控系统面对的控制任务需求多样、容易受环境影响，在配置、维护方面的工作量缺口巨大。借助于人工智能技术可以获得大楼的使用特点和模式，最大化利用现有资源，有助于实现楼控系统自动配置、优化运行、容错控制、相互协调等功能，让楼宇自动化系统真正自动起来。

165、案例案例 1 某五星级酒店某五星级酒店 某五星级酒店 2014 年投入使用，安装了完备的楼宇自动化系统，但是由于传统楼宇自动化系统在控制策略方面容错力差，可用程度低，自开业以来一直采用人工就地控制方式运行冷冻机房。酒店运行人员习惯于每天两次修改主机温度设定点，通过这种方式减少夜间的空调能耗， 保证白天的空调供应。 在过渡季节由于负荷低， 冷机常在半夜出现喘振。智慧建筑白皮书 62 由于担心冷却塔溢水，运行人员即使是在最热的夏天也会故意将三分之一的冷却塔闲置。 升级改造过程中修复了原有的楼控系统和电动阀门，增加了无线室内温湿度测点，增设了人工智能型的群控系统，实现了全自动运行。在无人值守情况下自

166、动切换主机、自动调整供水温度和水流大小、自动在不同时段提供不同的空调服务质量、间歇运行等。大幅减少了冷机喘振的几率，保证了室内温度的平稳，并通过控制冷却塔阀门使得更多冷却塔参与运行。 下图显示与人工智能型的群控系统运行（绿色）相比，人为手动操作（灰色）时室内温度波动大（黄色椭圆中的曲线）小时能耗更高。 图 4-11 逐时能耗与温度（柱状图为每小时能耗、蓝色曲线为室外温度、黄色曲线为室内温度） 针对夜间空调负荷低的特点，人工智能型的群控系统自动设计了间歇运行的控制方案，在制冷总量不变的情况下，缩短了冷机低负荷运行的时长，减少了冷却水系统低效运行时长，采用了短时间高效率的方式而不是长时间低效率的方

167、式满足空调需求。手动运行方式下冷机保持整晚运行，而人工智能型的群控系统间歇运行冷机，10 个小时内能耗下降了 44%，同时大幅度降低了离心式冷机发生喘振的几率。 图 4-12 手自动小时能耗对比(灰色为手动时的小时能耗，绿色为自动时的小时能耗) 7/20 凌晨自动 7/21 凌晨手动 智慧建筑白皮书 63 案例案例 2 某火车站站前广场某火车站站前广场 某能源站服务于火车站南北两个广场，包含 3 台 280 冷吨的双效风冷热泵，4 台变频冷冻水泵采用并列方式与风冷热泵相连，末端采用空调箱和风机盘管。升级改造前现场安装有一套楼宇自控系统和水泵节能控制系统，但基本瘫痪，采用人工就地方式运行中央空调

168、，水泵在手动方式下长期运行在 30Hz。 设计改造的核心是在最大程度利用现有资源的基础上，增设了人工智能型的群控系统，其它的改造措施包括： 在南北广场增设温湿度测点，协助控制系统计算各区域的负荷需求；增设室外温湿度测点，辅助预测负荷变化的趋势；增设风冷热泵数据通信接口，实现风冷热泵的远程启停和供水温度调节；安装必要的智能电表，辅助节能测试。 升级改造后实现了中央空调的全自动运行，而且降低了 30%以上的空调能耗。通过能耗数据的自动分析，发现了动力消耗不匹配问题，自动采用间歇运行水泵、提高供水温度、缩短热泵工作时间等控制手段大大减少了系统能耗。 图 4-13 改造后自动(绿色)与手动方式(灰色)

169、运行的日能耗比较 4.5.2 人工智能在安防领域的应用 人工智能第一个应用场景是安防，安防行业由于其自身的特点，优先成为了人工智能技术的试验场，而且在车牌识别、生物识别等垂直细分领域应用已得到充分实践验证。当前，安防系统随着高清视频技术发展和行业存储要求提高，系统产生了海量的视频、图片数据，已无法简单利用人海战术进行检索和分析，需要采用人工智能技术作辅助手段，实时分析视频、图片内容，探测异常信息，进行风险评估预测，提升安防系统从传统的被动防御向主。 从技术层面来讲，人工智能在安防系统应用主要体现在三大类： 第一类第一类是采用背景提取技术，对视频画面中的目标进行有效提取，通过定义规则来区自动控制

170、下的每日用电量 手动控制下的每日用电量 智慧建筑白皮书 64 分不同的预警事件，并产生视频弹窗、语音播报等报警联动，例如：穿越围栏、绊线入侵、区域入侵、物品搬移等。 图 4-14 背景提前技术的入侵检测 基于深度学习算法的入侵检测分析，可有效区分人体、车牌模型，过滤非人体（树叶晃动、光线影印、猫狗等）入侵误报，准确率提升到 96%以上。 图 4-15 深度学习的入侵检测 第二类第二类是利用模式识别技术，对画面中特定的物体进行建模，并通过大量样本进行训练，从而达到对视频画面中的特定物体进行识别，如车牌识别、人脸识别、人流统计等。 图 4-16 模式识别的图像检测 尤其是人脸识别技术发展成熟，更广

171、泛应用于访客门岗、出入口、重要区域、门禁点、考勤点等重要场景， 形成了以人脸识别为技术核心的 “一脸通” 应用， 主要展现形式包括 ： （1） 人证访客 访客来访，在人证访客一体机上刷身份证，系统自动读取身份证芯片信息和身份证照片，对来访人现场 1:1 人证比对，验证通过下发人脸照片到相关出入口控制设备，访客则可刷脸进出。 智慧建筑白皮书 65 图 4-17 认证访客识别 （2） 人脸布控 当人员出现在布控区域时， 前端摄像头将优选人脸图片上传人脸比对服务器注册库实时比对，如果人脸相识度超过预设报警阀值，系统可自动通过声光方式进行联动报警。 图 4-18 人脸布控统计 （3） 人脸门禁 利用人

172、脸识别、活体检测技术，对进出人员实时生物识别比对分析，比对成功门禁自动打开，提升了用户无感知开门体验，并彻底解决了传统一卡通系统卡片被复制弊端，有效管控进出人员，实现出入口的可视化管理。 图 4-19 人脸门禁统计 （4） 人脸考勤 利用人脸识别进行人脸考勤， 做到无接触、 精准身份信息确认， 防止代打卡情况发生，并可通过视频进行事后准确复核考勤记录，做到有据可查。 智慧建筑白皮书 66 图 4-20 人脸考勤 （5） 人数统计 基于前端客流相机（单目/双目） ，实时统计出入口人员进出情况并按照年、月、季、日和地点等多维度形成报表，以便相关人员决策分析。 图 4-21 出入口人数统计 第三类第

173、三类是利用人体结构化、车辆二次分析等算法，实现对人脸属性、人体属性、车辆属性等结构化应用，解决事后追溯查找难，费事费力难题。 图 4-22 采用二次分析算法的结构化应用 人工智能赋予安防系统新的活力，由传统安防升级为智慧安防。智慧安防就是利用人工智能对视频、图像等非结构化数据进行存储和分析，从中识别安全隐患并对其进行结构化处理、实现智能判断，进而减少系统对人的依赖性，节省人力投入。 智慧建筑白皮书 67 4.6 能源大数据分析能源大数据分析 在现代化建筑的全生命周期中，从规划设计、施工建造，到运营维护，每一阶段都生成了大量的各类数据，不仅有建筑材料、施工规范、机电设备参数等一次性静态数据，还包

174、括各类建筑设施在运行使用过程中产生的实时动态数据；近十年以来，由于 GPU/TPU广泛应用而引领的计算力迅速发展，无论是设备供应商、系统集成商，还是行业平台建设方，都在智慧建筑的数据分析方面进行了多维度的尝试，一些分析应用也在实际项目中逐步落地实施，其中能效大数据分析是其中的一个典型应用。所谓能效大数据分析，主要是从建筑的效能（配电数据分析，保证电力安全性） 、效果（机电设备控制的稳定准确，保证环境舒适性） 、效率（设施能耗，保证能耗使用高效性）三方面，对数据分析的实际应用分别阐述。 1. 效能分析效能分析配电数据分析配电数据分析 配电设备运行数据分析可确保建筑的电能管理系统运行正常， 并保障

175、电能管理系统采集到的数据可靠性，通过仪表看板 Dashboard 和各类报表的不同表现形式，可以帮助使用者从宏观到微观的不同层面，对系统数据分析。比如系统摘要报告，可以综述系统整体性能，罗列出系统现有问题，有问题的点位，并计算出问题设备对系统的影响率；报告详情则可以显示系统中有哪些具体设备，每个设备存在什么样的潜在问题，同时提供事件发生的可能原因，以及可能解决问题的建议措施；对比报告可以显示在不同运行周期内，特别是预防性维护前后，系统中发生的趋势信息和变化。运维管理人员可以通过这些报告，结合专家建议，对配电系统进针对性的主动维护，提高运维效率及有效性，达到降低运维成本的目的。 2. 效果分析效

176、果分析机电设备数据分析机电设备数据分析 机电设备的运行情况直接关系到建筑环境的舒适度、健康度，进而也影响到使用者的工作效率及满意度，但是传统的故障报警、历史趋势、时间表功能，早已无法满足运维人员对于设备监控及优化的需求。近几年兴起的故障检测及诊断 FDD（Fault Detection & Diagnosis） ，采用了一些数据分析及机器学习的先进技术，收集系统内全部相关数据点，通过专家库或者基于规则的多状态综合分析，从建筑设施的源头设备如制冷机组，到末端设备如空调、风机盘管，考虑电、水、空气的能量转换及传递过程，全面检测及判断可能智慧建筑白皮书 68 发生的故障，提供匹配度较高的诊断建议，来

177、帮助运维人员更快速更准确地识别并且解决问题。 3. 效果分析效果分析设施能耗数据分析设施能耗数据分析 随着城镇化的迅速发展，各类建筑物的能耗也日益增长，在现代化楼宇内，暖通空调及照明的能耗已经占到 60%-70%，运维人员必须更准确地测量、计算、分析建筑物的各项能耗，才能发现潜在的节能点，然后通过控制策略的局部或整体优化，最终实现建筑物的能耗指标 KPI，打造绿色、节能、可持续发展的智慧建筑。设施能耗数据分析可以采用仪表看板 Dashboard 和各类报表的不同表现形式，对暖通空调、照明、动力等能耗数据进行分析与展示，比如能耗概览可以显示全局总能耗，包括电、水、气及碳排放总量等，以及对应的总能

178、耗费用，并且以日、月、年为时间单位的对比信息；能耗统计分析可以包括能耗排名，能耗占比，分项能耗，日均负荷，COP/PUE 计算，能耗比较，一次能源折算，能耗泄漏，及回归分析模块等，可选择曲线，柱状图及饼状图等不同显示形式，可支持PDF，Excel， Word 等报表格式，帮助使用者对能耗使用情况有清晰而客观的了解；能耗报警可以对系统中所有计量设备进行实时监控，当单位时间内的能耗超过报警设定值时，就会发出报警信息，并记录在特定的能耗报警列表；能耗预测可以通过预测模型计算，提供下一时间段的能耗量，帮助使用者通过前瞻性数据分析，更有效地做出能耗管理决策。 常规能耗预测的方法， 往往是按照硬性规定不得

179、超过上一年总能耗的一定百分比涨幅来做预测，忽略了可能存在的项目业态转型、气候变化、营销模式变化所带来的能耗成本的变化，可能会出现预算严重不足或超额的现象。而基于能耗大数据统计的方法可以精准做出每个项目的能耗预测，主要是横向比较同类项目的能耗水平，取平均值或某个分位值作为合理能耗水平； 同时为了提高能耗预算的针对性和约束效力， 还可以引入某些客观因素 （如天气、客流量、设备系统形式等）的修正，对不同性质的能耗分项采用不同的修正方法。另外，还可考虑每个项目在下一年度即将选用的节能技术（包括节能运行和节能改造两个方面） ，精算每项节能技术在该项目中的节能效果，即可估算本项目的合理能耗水平。 智慧建筑

180、白皮书 69 图 4-23 能耗大数据的应用 4. 香港国际机场案例香港国际机场案例 作为能耗大户，机场一直是能效分析重点关注的行业。香港国际机场位于中国香港特别行政区的新界大屿山赤鱲角，机场设有 182 个停机位、两条跑道，跑道长度 3800m。香港国际机场是世界最繁忙的航空港之一，机场 24 小时全天候运作，有超过 100 家航空公司在此运营，平均每分钟有 68 次航班起落；2016 年、2017 年年客运量都在 7000 万人次以上，位居全球第五位，货运量多年高居全球首位。 机场管理者在经营机场运营时，一直致力于香港整体营运的能源效率管理，以创造一个可持续、绿色、智能的机场。 由于机场巨

181、大的乘客货物吞吐量、建筑面积和各类机场设施，也由于机场自 1998 年落成投入运行至今已经有 20 年的时间，机场管理者面临着以下的挑战和痛点： 如何保证提高运营管理效率和服务可靠性？ 如何利用技术创新与改进，以克服最初设计与当前的运营模式和需求的差距？ 作为全香港第二大的能耗大户，如何有效进行能源管理？ 香港机场随后采用了一套能效分析的解决方案， 对于机电设备运行参数和能耗参数进行采集后，并对其采用了能效大数据分析，同时定期提出运维建议和改进措施。随着这套系统的实施，机场的安全运行水平得到了提高，同时也给机场带来了丰厚的回报： 巨大的投资回报。以 2017 年为例，三月份的系统直接运行费用减

182、少了 4%，四月份减少了 13%，五月份进一步减少了-1.5%。 优化了各系统的操作性能，加强了系统失效判别能力，降低了系统宕机的次数，提智慧建筑白皮书 70 高了系统运行的可靠性。 根据历史纪录帮助管理人员做出更准确的判断和决策， 为系统进一步优化制定更准确的改进措施。 4.7 智慧供配电系统智慧供配电系统 4.7.1 智慧建筑的供配电系统 智慧供配电系统的发展与配电设备技术、信息技术、通信技术、控制技术、计算机网络技术等基础工业技术的发展有着紧密关联。进入二十一世纪，随着计算机技术、网络技术和通讯技术的融合，统一的、综合的网管正日益显示出重要性。随着互联网、虚拟化、云计算等技术及应用的进一

183、步发展和标准化， 新一代的智能配电管理系统更融合、 更智能、更开放。系统更注重用户的体验，按照用户的不同需求，在遵循配电系统的众多标准规范及网络安全、数据安全的前提下，将更多的结合人工智能、机器学习的先进技术，考虑如何通过安全有效的数据分析及时发现潜在电力隐患，提升电力供应的稳定、可持续，从而降低能源成本，对能源使用进行优化。 该系统将自动化技术和能源管理技术和配电管理的专业知识相结合， 全方位优化配电系统效率、保障安全、可靠、高效配电，实现主动式运维和精细化管理,帮助客户构建更智能、高效和安全的配电运营模式。 新一代的智能配电系统的构成跨越感知层，平台层，直到应用层。包括了互联互通的产品、边

184、缘控制、以及应用分析与服务三大技术核心，充分利用了物联网、移动技术、传感器、云计算、数据分析和网络安全等先进科技，在的物联网平台上有机融合了 IT 和 OT（运营技术）技术，以数字化手段和专家服务，最大化地提高客户的安全性、能源效率和可持续发展能力。 新一代的智能配电系统贯穿了整个配电网络的运行维护管理、电气资产管理、电能质量管理、能源效率管理等全部流程，可以对整个配电网络实施有效的管理。 智能配电系统涵盖智慧建筑的中压、低压系统，具体包括： 中/低压配电柜布署： 满足中/低压智能配电系统保障人员生命安全、 电气火灾预防、可靠供电，增加维护便捷性及降低维护成本，满足智慧建筑对配电智能化的要求；

185、 智慧建筑白皮书 71 变压器布署：要求满足对变压器高效、绿色的要求； 低压无功补偿及谐波治理系统； 楼层强电井低压密集母线布署； 供配电系统可靠性及监测及故障预警系统； 供配电系统电能质量的监测及预警系统； 能效管理系统； 漏电火灾报警系统； 针对信息中心/数据机房的供电系统。 凭借当前的数字化技术，智能配电系统可以实现以下功能，为智慧建筑提供可靠的电力保障： 电气设备状态实时监控，保护定制按需优化，定制化派工单管理； 快速故障诊断以及恢复指导，系统保护选择性分析，精准预防性维护指导和计划； 电气资产配置信息显示，断路器老化评估分析； 多维度查询及资产报告，移动终端 APP+及网页，柜门二维

186、码快速访问； 电网实时监测，扰动分析判断； 电能质量监视分析，谐波分析系统诊断； 能源效率提升，能源定制报表、账单，能耗深度分析、优化节能； 能源规划及审计，能耗对标。 今后智慧建筑中所配置的智能配电系统，将利用互联互通的产品和大量数据，形成可控且可用的业务洞察，通过数据分析和闭环应用程序， 使以往难以想象的开发灵活的、可扩展的配电系统解决方案成为可能，同时，从关键电力到分散站点，智能化配电系统以数字化工具打破传统模式中建设投入与运营投入区隔，激发行业应用再创新，可以根据不同的行业加以定制，进一步赋能用户数字化转型。 配电系统的智能化、智慧化的另一用途是对建筑的能源进行优化，主要有三种方式：

187、多能集成优化：在智慧建筑中室内传统用能是水、电、气，可以采用多种清洁能源，如：太阳能、光伏、燃气能、氢能等作为传统能源的补充。 源网荷智能调度：建筑物用能是大型用能网络的一部分，例如智慧建筑中电能的供给可以看作是大电网的负荷，在设计时要考虑“源网荷”的智能优化调度。从智慧建筑白皮书 72 整体上考虑电源、负荷、电网三者间通过多种交互形式，实现更经济、高效和安全地提高电力系统功率动态平衡能力的目标。 微电网、智能电网：对于偏远地区的建筑存在难以输送电力的区域，其供电成本高，对环境损害大。但这些地区水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气） 、地热能（包括地源和水源） 、海潮能等可再生能源资源丰富

188、，因此利用本地可再生能源发电，构建智能微电网及其储能，不仅可以为建筑提供绿色清洁的电能，还能为智能电网反向供电，起到削峰填谷，降低电网运行成本的效果。 4.7.2 智慧供配电系统的大数据分析 在现代化建筑的全生命周期中，从规划设计、施工建造，到运营维护，每一阶段都生成了大量的各类数据，不仅有建筑材料、施工规范、机电设备参数等一次性静态数据，还包括各类建筑设施在运行使用过程中产生的实时动态数据；近十年以来，由于 GPU/TPU广泛应用而引领的计算力迅速发展，无论是设备供应商、系统集成商，还是行业平台建设方，都在智慧建筑的数据分析方面进行了多维度的尝试，一些分析应用也在实际项目中逐步落地实施，下面

189、从配电、暖通空调、设施能耗三方面，对数据分析的实际应用分别阐述。 （1）配电数据分析 配电设备运行数据分析可确保建筑的电能管理系统运行正常， 并保障电能管理系统采集到的数据可靠性，通过仪表看板 Dashboard 和各类报表的不同表现形式，可以帮助使用者从宏观到微观的不同层面，对系统数据分析。比如系统摘要报告，可以综述系统整体性能，罗列出系统现有问题，有问题的点位，并计算出问题设备对系统的影响率；报告详情则可以显示系统中有哪些具体设备，每个设备存在什么样的潜在问题，同时提供事件发生的可能原因，以及可能解决问题的建议措施；对比报告可以显示在不同运行周期内，特别是预防性维护前后，系统中发生的趋势信

190、息和变化。运维管理人员可以通过这些报告，结合专家建议，对配电系统进针对性的主动维护，提高运维效率及有效性，达到降低运维成本的目的。 （2）暖通空调数据分析 暖通空调设备的运行情况直接关系到建筑环境的舒适度、健康度，进而也影响到使用者的工作效率及满意度，但是传统的故障报警、历史趋势、时间表功能，早已无法满足运维人员对于设备监控及优化的需求。 近几年兴起的故障检测及诊断 FDD （Fault Detection & 智慧建筑白皮书 73 Diagnosis） ，采用了一些数据分析及机器学习的先进技术，收集系统内全部相关数据点，通过专家库或者基于规则的多状态综合分析，从建筑设施的源头设备如制冷机组，

191、到末端设备如空调、风机盘管，考虑电、水、空气的能量转换及传递过程，全面检测及判断可能发生的故障，提供匹配度较高的诊断建议，来帮助运维人员更快速更准确地识别并且解决问题。 （3）设施能耗数据分析 随着城镇化的迅速发展，各类建筑物的能耗也日益增长，在现代化楼宇内，暖通空调及照明的能耗已经占到 60%-70%，运维人员必须更准确地测量、计算、分析建筑物的各项能耗，才能发现潜在的节能点，然后通过控制策略的局部或整体优化，最终实现建筑物的能耗指标 KPI，打造绿色、节能、可持续发展的智慧建筑。设施能耗数据分析可以采用仪表看板 Dashboard 和各类报表的不同表现形式，对暖通空调、照明、动力等能耗数据

192、进行分析与展示，比如能耗概览可以显示全局总能耗，包括电、水、气及碳排放总量等，以及对应的总能耗费用，并且以天、月、年为时间单位的对比信息；能耗统计分析可以包括能耗排名，能耗占比，分项能耗，日均负荷，COP/PUE 计算，能耗比较，一次能源折算，能耗泄漏，及回归分析模块等，可选择曲线，柱状图及饼状图等不同显示形式，可支持PDF，Excel， Word 等报表格式，帮助使用者对能耗使用情况有清晰而客观的了解；能耗报警可以对系统中所有计量设备进行实时监控，当单位时间内的能耗超过报警设定值时，就会发出报警信息， 并记录在特定的能耗报警列表； 能耗预测可以根据建筑物的经营业态、人流密度、天气预报等实时状

193、态，结合历史能耗数据，通过预测模型计算，提供下一时间段的能耗量，帮助使用者通过前瞻性数据分析，更有效地做出能耗管理决策。 4.8 智能办公智能办公 办公场景是智慧建筑中非常典型的应用。 智能办公， 是在在办公环节， 包括工位管理、开会、访客管理等流程中实现自动化的管理与控制，使办公和相关设备管控效率更高。 4.8.1 智能会议室 所谓智能会议室， 是指将开会整体流程与会议室的控制综合联动起来， 形成管理闭环。 在会议管理系统预定完会议室后，相关信息能即时同步到会议室的显示终端上，智慧建筑白皮书 74 这个显示终端可以是会议室的电视、投影，或者是会议室的门口显示装置。 开会前比如 5 分钟，自动

194、开启会议室空调，这样开会的时候人员进入不会感到不舒适。会议室门禁可以结合人脸识别，只有与会人员才能进入，同时实现签到功能。进入会议室后，自动打开照明，投影等设备。 会议结束后，自动关闭空调、灯光、投影等设备，既做到了节能，又方便了会议室设备的管理，延长设备寿命。 4.8.2 共享办公 共享办公可以通过软件实现预定、显示和支付环节。通过各种技术的显示终端，比如电子墨水屏标签，可以动态显示工位的预定情况，并且可以实时更新，方便使用。打通支付环节后，省去了线下或线上的统计和手动支付功能，能够自动高效的完成支付环节。 同样是共享办公业态，共享打印机可以实现多台打印机资源共享。当打印文件发送到共享的打印

195、机后，可以在公司任意一台打印机通过二维码或者刷卡的方式，来实现身份识别后，实现专属队列打印。这样可以避免打印机资源拥挤的情况，同时完成打印机使用情况的统计，和收费环节的打通。 4.9 综合案例综合案例 4.9.1 雄安市民中心 雄安市民服务中心是河北省雄安新区的行政机构， 位于雄安新区容城东部小白塔及马庄村界内，总建筑面积 9.96 万平米，规划总用地 24.24 公顷，项目总投资约 8 亿元。雄安市民服务中心建成后将承担雄安新区的规划展示、政务服务、会议举办、企业办公等多项功能。 雄安市民中心的建设与管理突出“绿色、现代、智慧”理念： 绿色：采用了超低能耗建筑做法，降低建筑体形系数，控制建筑

196、窗墙比例，完善建筑构造细节，设置高隔热隔音、密封性强的建筑外墙，充分利用可再生能源，成为雄安市民服务中心具有示范性的“被动式房屋” 。因地制宜地设置了景观湿地，进行雨水收集和调蓄，雨污水做到零排放，践行“海绵城市”理念，打造海绵区域。建筑空间立体绿化，营造区域生态环境。公共停车区域大比例采用充电桩，充分采用太阳能热水系统与地源热智慧建筑白皮书 75 泵等新能源形式，减少排放与污染。区域内市政管线也高标准采用了综合管廊布置，极大提高了基础设施服务水平与标准。 现代： 全生命周期的 BIM 辅助设计原则， 基于雄安云的大数据引领， 通过 SOP-BIM运维管理平台的技术支撑，真正实现了从设计、施工

197、到运营管理及数据分析的全过程同期智能建筑模型，做到“数字孪生”的建筑镜像，从而进一步引领从 BIM 走向 CIM 的智慧城市规划管理工作。雄安未来所有的建筑模型和数据都会在雄安云平台上，实现用虚拟的城市管理现实的城市。 智慧：雄安市民中心打造了智慧园区与智慧建筑的典范，以物联网平台为核心承载平台，打造了包括智慧办公、智慧生活、智慧建筑、园区管理与未来酒店等诸多智慧应用场景，将以人为本的体验和高效的运营管理进行了有机结合。 图 4-24 雄安智慧园区 雄安智慧园区与建筑平台建设内容包括： 1. 智慧办公智慧办公 共享会议室：共享会议室：线上预约、密码进入、对外共享、实时结算； 共享打印机：共享打

198、印机：任何一台打印机都可以实现联网打印 智能投屏：智能投屏：无线投屏，投屏码自动识别 智能会议室：智能会议室：开会整体流程与会议室的控制综合联动，形成设备管理闭环。 智慧建筑白皮书 76 2. 智慧生活智慧生活 共享雨伞共享雨伞/充电宝充电宝/书吧：书吧：联动芝麻信用，免押金，随借随还 3. 智慧建筑智慧建筑 智慧建筑管理平台：智慧建筑管理平台：集成建筑中包括楼控系统、安防系统、照明系统、消防系统等数据，为建筑智慧运维管理提供稳定可靠的数据来源与分析依据 4. 园区管理园区管理 人脸通行：人脸通行：园区和建筑的人脸通行，无需携带门禁卡 智能停车：智能停车：智能停车场管理系统，共享停车位 智能邮

199、局：智能邮局：收发件统一管理系统，钉钉消息通知，AI 机器人园区送货 5. 未来酒店未来酒店 人脸门禁：人脸门禁：刷脸进入酒店客房 自助入住：自助入住：刷脸自助办理入住 4.9.2 智慧无人酒店 阿里无人酒店取名未来酒店，位于杭州西溪园。它全程没有任何人操作，没有大堂、没有经理，甚至连打扫卫生的阿姨都没有，所有事情统统交给了人工智能。 入住： 客人到达酒店后， 一个 1 米高的机器人取代了传统的人工接待。 它通过人脸识别技术，首先记住了客人的样子。登记入住时，客人只需在大堂自助机刷一次脸，这时后台就会对接公安系统确定住户身份信息。随后，客人的个人信息就会覆盖酒店内全场景。这意味着客人的脸从此成

200、了一张通行证，无需任何服务员引导，只需刷脸就能享受酒店所有服务。 智慧建筑白皮书 77 图 4-25 无人酒店机器人引导入住 登记完毕后，电梯会启动等候系统，这时机器人带客人去房间就不必再费时间等电梯了。电梯通过无感体控系统，识别客人身份，判断乘坐电梯的意图后，最后直接在入住的楼层停下来。 图 4-26 无人酒店人脸识别 到达房间门口后，摄像头识别出身份，房门自动开启，客人就能进去休息了。 吃喝玩乐： 传统酒店进门必须插卡才能取电， 但在阿里未来酒店， 一切反人类的东西统统消失了。进门无需插卡，灯光会自动进入欢迎模式，电视机自动开启。房间内的空调、灯光、窗帘等设备全部不用手工操作，客人只要对着

201、天猫精灵下达指令，一切躺着进行都可以。 智慧建筑白皮书 78 图 4-27 通过语音的智能控制 登记时酒店系统会记住客人身份，也就是说去餐厅、健身房、游泳池只需带着一张脸就行了。比如，当客人走进餐厅，人脸识别系统就会识别出他的身份和房间号，所点的餐品将自动被记录到消费清单。客人不需要再结账或签单，用完餐或者健完身拍拍屁股就能走。如果你不想出去，只需在手机上点单，机器人就能把食物和水送到你房间。 退房： 我们在传统酒店退房时，前台会派保洁人员前去查房，但在未来酒店，客人只需在手机上退房，系统就会弹出客人的所有消费金额。点击确认，随时离店。 图 4-28 自动退房 在离开房间的一瞬间，电梯也已经启

202、动程序等候客人了。此时，房间会自动生成一张打扫订单，就像滴滴一样，附近的卫生阿姨接到订单就会前来打扫房间，酒店无需专门请清洁工。 智慧建筑白皮书 79 第第5章章 未来的智慧建筑未来的智慧建筑 未来传感技术、机器人技术将在建筑内广泛应用；融合了人、建筑、社会的智慧应用将改变社会发展的进程。 1. 建筑内部新技术的应用建筑内部新技术的应用 建筑物的外墙体是室内外的分界点，类似人类的皮肤。在智慧建筑的外墙体上，采用了新型智慧纳米材料，能够模拟、感受并学习外界环境，自适应地改变形状和材料结构；它还能自主控制和指导使用者控制，实现能耗、运营过程控制最优化。 未来建筑将由表皮进入室内的功能和空间的智慧化

203、， 其中传感技术和机器人技术在建筑内有广泛的应用。 智慧建筑的各类网络传感器，包括楼控系统中的所有传感器、行业认知的摄像头、红外辐射传感器、各类门禁传感器、智能水电气表、消防探头、空气质量传感器等全部以网络化结构形式组成建筑“智慧化”大控制的物联网传感器系统。未来的物联网传感器具有智能化、信息化、可视化、人性化、简易化、节能化的特点。例如，传感器数据不需要人手持去采集数据，而是通过点云装置自动扫描，形成三维可视化图像，与 BIM 或 VR 系统结合清晰明了地呈现给用户，让用户对楼宇内状态有更加直观的感受。传感器的数据与数字孪生技术结合，图形化呈现温度、空气质量、电磁环境等场强分布，智能化地调节

204、功能参数和空间位置。 对于大型公共建筑应用信息化与人工智能技术来构建虚拟的运营事务处理日常工作。例如建筑物故障预测与健康管理 B-PHM（building prognostic and health management） ，对大型公建的全生命期进行故障预测、健康状态评估和健康管理。其数据库，汇聚建筑物的历史与实时、静态与动态信息，包括了建筑结构、空间、设施、环境、交通、卫生、服务质量、 经营状况、 能源消耗及成本等数据。 这些数据经 B-PHM 针对每一类业务进行分析、故障预测和健康状态评估（健康、亚健康、病态、严重病态） ，提出诊断报告，提供决策建议，必要时给相关系统发出控制策略指令。大型

205、公共建筑的 B-PHM 系统的诊断情况通过建筑物的运营中心与智慧城市运营中心连接，构成的智慧城市的重要节点。 智慧建筑白皮书 80 未来智慧建筑的整个生命周期中，有各种各样的机器人应用。建筑设计阶段，只需要向具备人工智能功能的机器人提供目标和参数，机器人能够自动进行制图，并三维展现出建筑模型和效果图，机器人还能参与审图等工作。在建筑施工领域，机器人技术更是大有可为， 它可以按照 3D 扫描技术， 根据图纸施工。 例如澳大利亚科技公司 Fastbrick Robotics 设计 3D 建筑机器人 Hadrian X，能在两天内建设一栋住宅。 图 5-1 3D 建筑机器人 Hadrian X 2.

206、 畅想未来畅想未来智慧建筑智慧建筑中的中的生活生活服务应用服务应用 未来智慧建筑以人为本的理念，用科技为人们生活的方方面面服务。我们对下面几个方面的服务应用进行展望： 智慧互联：未来智慧建筑中，通过网络提供信息、能源、物流、人际交往的互联，使得远程如紧邻，即想即所得。比如，为满足人们社会交往的需求，通过全息投影通信技术，就可以与老朋友畅谈，真正实现天涯若比邻。 社会行政服务：未来的智慧建筑是在家即能享受社会服务，例如证照办理、资格申请等行政服务，是由远程计算中心自动完成。社区安保等公共行政服务则交给安保机器人，它与多媒体融合网络互连，遇到紧急情况，向网络中心提供视频信息，网络中心的后台人工智能

207、系统对情况类型进行判断，并给出应急处理措施。 商业服务：商业服务是最活跃的智慧应用领域，在数据、知识、过程的基础上建立商业人工智能体系。这套体系能够认知人们的商品偏好，辅助选择质优价廉的商品和进智慧建筑白皮书 81 行最优交易决策，提供物流规划，并通过区块链技术保障商业交换的安全和对交易过程进行监督。 未来智慧建筑也类似变形金刚，具有可移动、可折叠、可变形、可自由搭配。例如最近一家英国公司设计的别墅，就可以随时折叠打包带走，外观上就像集装箱，但只要轻轻地按下一个键，就如同变形金刚一样，只需要十分钟就可以变成一座别墅，而且由于房屋里的设施可以折叠，它也可以随车移动。这种类型的建筑可以随时随地地提

208、供商业建筑服务。 图 5-2 可移动、可折叠式建筑 医疗与养老服务：随着老龄化社会的到来，人们对于医疗和养老的需求会逐步增长。在智慧建筑中，通过传感器监测老年人的身体健康状况，出现健康预警后由后台人工智能程序实时判断老人的病情，给出诊疗措施。医疗及护理机器人也发挥着老人及病人陪护，健康检测，紧急诊疗等功能。在未来养老设施类，其空气、温湿度、舒适度能根据老人或病人的感知进行自适应调节。下图是某养老中心项目根据人体感受，对温度，湿度和空调制冷进行监控和调节的运行参数统计图。 智慧建筑白皮书 82 图 5-3 某养老项目运行参数图 3.智慧建筑对社会发展的作用智慧建筑对社会发展的作用 在未来，融合了

209、人、建筑、社会的智慧应用，将改变社会发展的进程。首先智慧建筑是基于互联网的平等、开放、合作与分享的思想建立起来的，建筑的使用方式也将发生根本改变，从拥有资源的所有权向拥有资源的使用权转变。 其次，未来的智慧建筑是人、建筑、环境和科学技术融合发展的必然产物；智慧建筑是智能建筑和绿色建筑综合发展的必然趋势；智慧建筑是一个建筑生态系统，会涉及本建筑及其使用者行为习惯等多方面因素， 同时还会涉及所有周边的建筑及一切可能存在关联的人、物及环境，它的发展与应用时刻离不开互联网、云计算、物联网、大数据、BIM、机器学习以及人工智能等新技术的支撑， 这些新技术将与建筑在各个专业领域进行广泛且深度的融合。 如果

210、智慧建筑是单个的智慧体，将这些智慧体进行网络连接，那么智慧社区是智慧局域网，智慧城市是智慧城域网，最终的智慧社会则是一张智慧建筑的互联网。这张网络在微观上将人们的生产、生活联系起来，使建筑领域的用电、用能、信息使用等互联互通，宏观层面对城市规划、产业布局等都将产生深远的影响。 在智慧、绿色和健康建筑的应用生态中，除技术之外，需要考虑经济的合理性，长效性和规模化。其关键在用户、管理者、服务者等经济参与方的利益均衡及机制合理。 在智慧建筑产业链中，人工智能仅仅是工具和技术，还需要将人的智慧融入其中。例如既有建筑的维护和改造、城市的规划等领域，将人的认知、文化传承等社会属性与科技相结合才能真正将智慧

211、、绿色和健康建筑的理想落到实处。 智慧建筑白皮书 83 总之，智慧建筑是一个复杂的系统工程，是与社会、环境交互的自组织耗散系统。其研发、设施、运营要坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，更好地实现为人服务、提升人民生活质量、实现智慧生活的目标。 智慧建筑白皮书 84 缩略语缩略语 英文 缩略语 英文全称 中文含义 AI Artificial Intelligence 人工智能 ASHRAE American Society of Heating ， Refrigerating and Air-Conditioning Engineers 美国采暖、 制冷与空调工程师协会 BA Busin

212、ess Analytics 商业分析 BAS Building Automation System 建筑自动化系统 BIM Building Information Modeling 建筑信息模型 BMS Building Management System 建筑管理系统 B-PHM building prognostic and health management 建筑物故障预测与健康管理 CAS Communication Automation System 通信自动化系统 FTTB Fiber to the Building 光纤到楼 FTTB Fiber to the Home 光纤到

213、户 GIS Geographic Information Syste 地理信息系统 IBMS Intelligent Building Management System 建筑智能化管理系统 IFMA International Facility Management Association 国际设施管理协会 ISM Industrial Scientific Medical 工业、 科学、 医学的频段 LPWAN Low-Power Wide-Area Network 低功耗广域物联网 Map Reduce Map & Reduce 映射和规约算法 NB-IoT Narrow Band In

214、ternet of Things 窄带物联网 NFC Near Field Communication 近场通信技术 NGN Next Generation Network 下一代网络 OAS Office Automation System 办公自动化系统 PON Passive Optical Network 无源光纤网络 SHF Super High Frequency 超高频 SIP Session Initiation Protocol 会话初始协议 SVAC Surveillance Video and Audio Coding 监控数字视音频编解码 UHF Ultra High Frequency 甚高频