什么是智能建筑及其使用哪些技术?


关于智能，似乎每天都有一个新术语被这样描述，如智能手机、智能汽车、智能建筑和智慧城市。

但真正让事物变得智能的是为其提供动力的技术。在当今的“智能时代”，建筑行业正在利用智能建筑技术创造更美好的建筑环境。

本文将了解更多关于什么是智能建筑、使用哪些技术，以及世界各地智能建筑的一些示例。

什么是智能建筑及其使用哪些技术?

什么是智能建筑？


智能建筑是一种配备创新材料和技术的建筑，允许其所有系统实现自动化和自我调节。通过使用物联网(IoT)等技术，智能建筑旨在提高建筑的可用性、优化其效率，并增强其安全性和可访问性，同时使其更具可持续性和环保意识。

举个简单的例子：智能建筑通过集成传感器来控制温度和管理电源，从而帮助优化建筑中的能源消耗。

这在占用较少的建筑物或非工作时间尤其有用。从建筑物的传感器收集的数据由软件进行解释，从而可以根据预先建立的标准进行预测性维护。这也将大大减少了与建筑能源消耗有关的每月费用。

智能建筑背后的技术


某些技术的结合是智能建筑与标准建筑的区别所在。深入了解这些技术如何使建筑更智能。

  • 人工智能与机器学习
  • 建筑信息模型
  • 增强现实与虚拟现实
  • 物联网
  • 互联系统
  • 传感器
  • 自动化

人工智能与机器学习

人工智能（AI）是描述机器模拟人类智能的总称。这包括语言处理、问题解决和机器学习等任务，机器学习是指无需编程即可从数据中学习的基于算法的计算机系统。

根据McKinsey2020年的一份报告，随着全球建筑支出的增加，结合人工智能技术的解决方案也在增加。在建筑价值链的不同阶段使用人工智能解决方案有诸多好处：设计、投标、融资、材料管理等。

人工智能可以利用其预测能力来降低成本、更好地管理劳动力、预防风险、加强项目规划以及在施工期间和施工后监控工地。

建筑信息模型

建筑信息模型(BIM)是一种处理大量信息和数据以提高建筑规划、设计、施工和管理效率的方法。

BIM是建筑行业数字化转型的关键部分，有助于使建筑更智能，因为其促进了更可持续、更精确、协作、交流和更安全的基础设施。

增强现实与虚拟现实

增强现实(AR)和虚拟现实(VR)技术使设计师、建筑师和工程师能够在项目完成之前对其进行设想，这就是为什么通常使用这些革命性技术建造智能建筑的原因。

此外，蓝图可以编程为3D，并叠加到当前项目现场，以可视化其他不明显或不可检测的元素，并预测建设项目的未来阶段。

与其他资本密集型技术相比，AR和VR允许员工能够在复杂的结构或陌生的环境中方便地、以更低的成本清晰地导航。

这还不是全部，AR和VR还可以集成到建筑物中，用于建筑后的娱乐目的！这些技术在家庭和办公室中的应用是无穷无尽的。非常值得考虑将AR/VR应用到办公室，这不仅能提高效率，还能享受娱乐。

物联网

当研究智能建筑的运行方式时，物联网总是脱颖而出。但它是什么呢？如何发挥作用的呢？

物联网（IoT）是一组支持网络的智能设备，这些设备使用处理器、传感器和通信软件等嵌入式系统来收集、发送和处理从环境中获取的数据。

虽然人们可以自由地与软件互动、设置并访问其数据，但人工干预并非100%必要的。物联网与人工智能(AI)和机器学习相结合，有助于提高数据收集效率和收集难度。

虽然物联网被认为是一项新技术，但并不是新建筑项目所独有的。通过添加各种智能设备，如调节照明和温度的传感器、安全系统、电信设备和IT软件，现有建筑可以通过物联网技术进行改造，变得“智能”。

互联系统

许多建筑物已经在其设施中使用智能技术来控制其结构内的特定区域，但这并不意味着已获得“智能建筑”的认可。实现这一目标的下一步是确保集成所有智能建筑解决方案，并妥善实施数据处理软件，以最大限度地提高建筑效率。

不需要一个集中式平台来确保所有智能系统的功能，但是拥有一个单一的用户界面和仪表板来监视、控制和识别集成到平台中的所有系统之间的低效率，使建筑物业主和设施协调员更容易管理和分析。

传感器

在建造智能建筑时，传感器是一个非常重要的角色。其有助于让建筑管理人员和集成系统正确收集所需的数据量，以最大限度地提高效率，并做出明智的决策以正确分配资源。

自动化

没有数据被浪费。智能建筑不断收集信息，这些信息必须由系统实时自动分析。这种持续监控需要自动调整，以控制和优化整个建筑物的条件。

智能建筑的目的


如今，智能建筑项目在全球建筑行业变得越来越普遍。为了减少建筑对环境的影响和能源消耗，许多大中型城市都要求商业建筑业主公开其绿色建筑绩效。

通过采用现代控制和自动化技术，智能建筑解决方案可以：

  • 产生显着的节能效果；
  • 促进可持续发展和保护环境；
  • 提高居住者的健康、安全以及生活质量。

智能建筑的优缺点

但与所有事物一样，智能建筑既有优点也有缺点。

优点

除了使建筑物更节能和自我调节外，在设计智能建筑时还应考虑以下五个好处：

  • 降低能源消耗并提高效率——通过在不同位置集成智能传感器，照明和温度控制系统的能源消耗可以显着降低，因为其只会在需要时工作。这最大限度地提高了建筑物的资源效率，消除了办公室内对恒温器的争执，并减少了建筑物的电费和碳排放。
  • 通过大数据获得更好的洞察力和可视化——这些建筑随时都在收集大量数据。有了这些信息，智能建筑可以识别趋势并发现优化机会，使决策者能够做出明智的数据驱动决策。
  • 预测性维护——建筑物中的系统可能会不时出现看不见的故障，这些故障可能会被忽视并在未来造成重大缺陷。建筑物中的智能技术允许快速检测这些故障，帮助了解其发生的原因，并优先考虑首先解决哪些问题。换言之，这是提前预防。
  • 更好的空间利用——智能建筑旨在让居民的体验更加愉快和无缝。尤其是在2020年之后，当我们都敏锐地意识到空间限制时，智能空间考虑如何提高标准，并遵守健康和安全法规，同时保持盈利能力。
  • 更好的建筑价值——毫无疑问，智能建筑一旦实施了所有适当的智能技术，其市场价值就会提高。Fortune Business Insight的一项研究预测，到2026年，仅北美的智能建筑收入就将达到342亿美元，到2027年，全球智能建筑收入预计将达到1270.9亿美元。在2020-2027年期间，复合年增长率将达到12.5%。

缺点

尽管如此，这并非没有挑战。对于那些没有完全沉浸在物联网技术中的人来说，了解物联网技术及其集成可能是一项艰巨的任务。

在决定走向智能时，第一步是熟悉可用的不同技术以及如何其相互集成。

同样，随着物联网技术和云连接得到越来越多的实施和接受，智能建筑变得更容易受到网络安全方面的威胁。意外的安全漏洞可能会影响智能建筑的多项功能，使其在最极端的情况下无法运行。

好在，随着物联网在多个行业蓬勃发展，网络安全也成为许多企业的首要任务之一，这使得保护数据和避免重大安全爆发变得更加容易。

世界各地的智能建筑示例


1- 德国慕尼黑的安联体育馆

拜仁慕尼黑足球俱乐部的主场使用一系列传感器和基于云的分析来跟踪球场上草地的健康状况并提出建议。从控制灌溉系统，到将声学摄像机与声音映射相结合，以研究球迷对比赛关键时刻的反应，安联体育场是德国智能建筑的典范。

2- 加州库比蒂诺的苹果公园

苹果公园的圆形建筑并不是建筑师的最爱，但该建筑是国际上最节能的建筑之一。其完全由可再生能源提供动力，通过安装在屋顶上的太阳能电池板，产生17兆瓦的能量。这是所有太阳能屋顶中最大的能量之一。

3- 英国伦敦的水晶大厦

水晶大厦配备了一个先进的楼宇管理系统，可以监控每一千瓦的电力消耗。太阳能屋顶板产生大约20%的电力，其系统严格监控能源消耗。因此，水晶大厦的碳排放量比英国其他办公楼低70%。

4- 迪拜的哈利法塔

哈利法塔不仅是世界上最高的建筑，其还处于创新的前沿，被誉为最智能、最可持续的建筑之一。其配备了多种智能建筑方案，可以改善居民的空气质量、照明和温度。建筑物的自动化系统通过识别错误和维护问题的算法实时捕获数据。这有助于设施管理人员提高建筑维护和资产可靠性。