摘要：智能建筑作为新兴领域，还存在一些不完善的方面，智能建筑电气领域更是如此。文章就此做了分析、论述。
第一幢智能大厦于1984年1月在美国Hardford市建成，随后在欧、美、日及世界各地蓬勃发展。我国于90年代才起步，但发展势头迅猛令世人瞩目。目前，智能建筑已在我国各大中城市中涌现。智能建筑是信息时代的必然产物，是高科技与现代建筑的巧妙集成，已或为综合国力的具体表现，将以龙头产业的面貌在21世纪崭露头脚。我国近期兴建的大型建筑将占世界之半，世界大型建筑的主流是智能建筑，且智能建筑已惭惭渗透到建筑领域的方方面面，所以，智能建筑的设计、优化已显得尤为重要。所谓智能建筑是将结构、系统、服务、运营及其相互联系全面综合，并达到最佳组合，以获得高效率、高功能与高舒适性的大楼。或者说将智能型计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑的优化组合，以获得投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活等特点的建筑物。
1 智能建筑的优点
智能建筑是社会经济发展和改善工作、生活条件的必然产物，是理想的办公场所，能帮助人们便利地学到更多的知识，完成更多更高难度的设计和科研、更及时全面实施商贸交易，节省更多的能量，使人们获得更大的效益。概括讲，智能建筑具有如下优点：(1)智能建筑对温度、湿度、照度均加以自动调节，甚至控制色彩、背景噪声与味道。创造了安全、健康、舒适宜人的办公环境，从而能大大提高工作效率；(2)智能大厦空调与照明系统的能耗很大，约占大厦总能耗的70％。按事先确定的日历程序，区分"35作”与“非工作”时间，尽可能利用自然光，对室内环境不同标准实施自动控制，自动升降室内照度与温湿度，并能够最大限度地节省能源；(3)室内办公所必需的通信与电力供应具有极大的灵活性，通过结构化综合布线系统，在室内分布多种标准化的弱电与强电插座，只要改变跳线，就可简捷、快速地改变插座功能；(4)在智能建筑中，用户通过国际直拨电话、可视电话、电子邮件、声音邮件、电视会议、信息检索与统计分析等多种手段，可及时获得全球性最新信息和资料。通过国际计算机通信网络，可随时与世界各地的企业或机构进行各种业务工作。空前的高速度，大大有利于决策和竞争。总之，电子计算机与智能建筑在当今商品经济与信息社会中给人们带来了空前的效率和巨大的经济效益，使之充满活力，方兴未艾。
2 智能建筑的电气设计
建筑智能化归根到底是电气技术(包括强电和弱电)的革新和发展，使之具有“智能”功能。尤其是上个世纪末期以来，大量与计算机有关的不同使用功能的新技术的出现和相关设备的开发生产，以及1T业的长足发展，加之这些新技术与自动控制技术的巧妙结合，才使现代智能建筑以令世人瞩目的速度变成现实并迅猛发展。在实际工程实践中，电气设计通常分为强电设计和弱电设计两大部分。强电设计可分变配电系统、照明、动力系统和防雷接地系统的设计。变配电系统、熙明、动力系统和防雷接地系统的设计，是传统的电气设计内容，在智能建筑出现之前已发展得比较成熟。作为智能建筑的动力中心，以及整个智能建筑的运转心脏，起着举足轻重作用。智能建筑的兴起毕竟是建筑弱电技术发展的集中体现，一般说来，强电的处理对象是能源(电力)，具有电压高、电流大、功率大、频率低的特点，主要考虑的问题是减少损耗，供电安全可靠，提高效率的问题。弱电的处理对象是信息，即信息的传送与控制，具有电压低、电流小、功率小、频率高等特点。它是一门综合性的技术，涉及的学科十分广泛，发展迅猛，正朝着综合化、智能化、集成化的方向发展，它主要考虑的问题是信息传送的效果，即信息传送的保真度、速度、广度和可靠性等。所以，现在人们说起建筑智能化往往与弱电联系起来是不无道理。建筑弱电根据其使用环境、要求不同名目繁多，在设计中不可能面面俱到，除非建筑单位提出要求，一般均按常规设计，即按照建筑类别和类型遵照规范进行设计。由于弱电设计面广、难度大、很难要求设计者全面掌握，所以设计院只需完成总体方案与系统设计，并解决好与其他专业设备及管线间的配合。
3 智能建筑电气设计中的一些问题
建筑智能化是近十几年发展起来的一个新领域，它为人们提供了一个良好的办公和生活环境，也是目前建筑行业发展最为迅猛的领域，有着不可限量的前景。但也正是由于它是一个新兴行业，发展不完善，存有急需解决的问题，归结起来有以下几个方面：
3．1 有关规程、规范不很完备
我国政府早在1986年“七五”计划初期紧跟科技发展前沿，涉足智能建筑领域。国家计委会同国家科委共同批准立项“七五”国家重点科技攻关项目；《智能化办公大楼可行性研究》，国家项目代号为[67-6-21-27]，它标志着我国智能建筑领域研究发展序幕的揭开。1992年，我国第一部有关建筑智能化的规范《民用建筑电气设计规范》JCJ／T16-92问世。它对建筑智能化三大部分BA、OA、CA有较完整、全面的规定和要求。1997年10月，我国建设行政主管部门建设部发布了我国智能建筑领域的第一个法规即建设部建设(1997]290号文《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》，它对智能建筑领域起到了巨大的推动和指导作用。智能建筑的设计在它的指导下，在不完善中摸索前进，到2000年7月《智能建筑设计标准》GB／T50314-2000出台，宣告我国智能建筑设计初步迈进了规范化时代。这个“规范化”与电气行业的其它领域相比也仍然是粗略的、不完备的，有许多不完善之处，还有不少有待于进一步探讨和细化的问题。在智能建筑设计上具体说有以下几个方面的不足：(1)《智能建筑设计标准》内容多是笼统的要求，缺乏对各器件量化、细化的计算、选型方法。而《民用建筑电气设计规范》施行已十余年，与迅猛发展的IT技术相比，规范内容有些陈旧，不能很好地为工程服务，反而成了技术进步的障碍；(2)各种设备或器件无详细的安装、布置要求，更没有详细的尺寸和数据参考。比如，均无控制中心各设备的间距、距门距离及基础安装等要求，应该说这些是比较重要的问题了；(3)无相应的设计手册和统一的定型产品，设备、管线等无明确的计算和选型方法；(4)无配套验收规范，对设计、施工中的问题难以准确把握。智能建筑是一个正在迅速发展的领域，各种规范跟不上发展也属正常。在这种情况下，设计者把一些细节问题交给了设备商，设计单位只完成总体方案及系统设计，并解决好与其他专业设备、管线间的施工配合。因为弱电部分设计面广、难度大，设计人员很难全面掌握。各生产商在详细技术数据上更为专业，由他们在设计单位所设计的总体方案及系统上配备主、辅设备及器件是比较妥当的，也是无可奈何的。设备生产商毕竟是以销售设备获取经济利益为主要目的，这样不利于限制行业暴利和无序竞争。要解决这一问题，必须完善本行业各种规范、标准和法律、法规，颁布有关设计手册，给各项设备、器件确定统一型号和有关指导价格，使设计有法可依，对设备、器材生产、销售和使用起到一定的监督作用。
3．2传输信道设计
传输信道主要由保护套管、线槽、桥架、电线、电缆、光纤等组成，实际工程中弱电的线管是十分密集的。如何设计得经济合理、便于维护、有利施工及其与其他专业管道良好配合一直是一个没有很好解决的问题。这些年，尤其是在弱电方面新增的系统较多，设计人员不可能全部掌握，合理进行设计，这是问题出现得比较多的关键。另外，实际设计中，建设单位为了赶工期，往往大量压缩正常设计时间，经常几个设计人员同时做部分设计，相互间缺乏协调，造成很多的错、漏、碰、缺更是普遍。要把这些问题解决好，应当注意以下几个方面的问题：
(1)做好设计的组织工作。智能建筑电气设计工作量大，内容复杂，要有一个专业负责人统一组织、协调、并组织好与其他专业的管线配合工作。这对减少错、漏、碰、缺是很重要的；(2)电气设计专业负责人要统一做好本专业管线的策划、布置。在保证与其它专业不发生矛盾的前提下，尽可能使本专业管线布置经济合理、利于施工、便于维护。对主干管线的设计无论是在电气竖井中布置还是沿(埋)墙敷设，设计人员往往是比较重视的，一般不会出现明显不合理。出现错、漏、碰、缺经常是在支线管线的布置上，因为支线管路遍布智能建筑每个角落，稍不留意就会出现“碰”的问题。一般来说，与各专业出现“碰”的问题，让路的是电气，因为电气管路相对比较细，较易变换路径，也就是说“碰”的问题出现责任多在电气专业的设计。要解决好这一薄弱环节，电气设计人员充分与其它专业配合的基础上应当做到：(1)做到心中有数，对每个场所强、弱电电缆数量、去向、外径清楚。不同情况选择不同的固定方式和敷设方式、部位、路径；(2)将不同电压等级、不同性质的电缆分类，尽可能利用建筑吊顶、建筑覆盖层等集中敷设，这样既能有效避免错、漏、碰、缺，也利于维护和施工。在这方面，设计人员不能怕麻烦，要分不同客观情况予以确定；(3)切实做好综合布线的设计工作。综合布线系统的作用、意义及方法在前面已经讲得比较详细了，综合布线在实际工程中多运用在计算机网络和通讯网络上，当然这是出于多种因素，主要是经济因素的考虑。实际上，综合布线就其本身的内涵来讲远不止如此。理论上讲，通过一些模块的联接，所有弱电系统均可以通过综合布线构造成一个系统，这就是所渭的系统集成。现在综合布线主要用于通讯、计算机系统的共用，其原因除了节约投资的因素外，也还因为这两个系统互换更为经济方便和实用。我们不妨把“综合布线”的概念延伸一下，即使不能或不便于从改变跳线而互换功能的系统的管线也可在综合布线中统一考虑，也就是说“综合布线”系统的线管布置与其它弱电系统统一计划和设计，这样既比较条理、便于维护，又能节约一些管线，做到一种综合最佳的布置效果，必竟弱电之间有着一个共同点，电压等级低，加上屏蔽层作用，相互之间信号干扰小。在某种情况下，也可以将强电采取同样的方法“综合布线”。这在建筑业还未形成，是一个值得探讨的问题。
3.3 系统集成
近年来系统集成是智能建筑领域的一个新课题，也是最重要的课题。系统集成被普遍认为是设备的集成和信息的共享。智能大厦的关键特征在于其智能化，而智能化的实质是信息、资源和任务的综合共享与全局一体化的综合管理。可以说，没有系统集成就没有智能化可言。智能建筑内的各个系统都不是完全独立的，各个系统通过计算机通信网络连接在一起，互相交换数椐，共同管理大楼。那么，要达到系统集成，解决大楼内各系统的互联问题就成为建设智能大厦的关键。在智能大厦的设计中，系统集成设计有以下的规律和原则：首先，要在保证设计的先进性、开放性和可扩充性的前提下，采用综合一体化的优化集成系统设计；另外，还要考虑用户的实际需要和承受力，有侧重地选取各个系统，制定不同的系统集成实施方案，做到为用户量体裁衣；再者，系统设计要满足工程分阶段实施的可能性。由于用户对系统功能分阶段性以及对工程费用的承受能力，成功的系统集成设计应该是无论用户分多少个阶段来完成这个系统，在今后的系统扩展和功能提升时，这个设计的集成系统始终是一个一体化的整体。实际上，行业在大声呼唤集成的同时，大量的智能建筑在不断涌现，其中能谈及“集成”的都很少，这其中的原因有如下几点：(1)“集成”需配置的设备发展不甚成熟，跟不上市场的需要。理论上讲，只要配置相应的模块，所有弱电系统均能集成为一个大系统。然而，弱电系统涉及面较广，涉及的技术领域较多，生产商不可能包罗万象，只能生产其中某一个系统的产品，这样就形成了各不同厂家产品的集成；不同厂家的产品在性能参数上不一致，给各系统集成造成了技术上的障碍。如果集成得不妥当会产生各系统之间的相互干扰、影响，甚至不如单个系统执行设计功能更为可靠。所以，市场期待着成熟的、在销售之前就已经“集成”完毕的、模块式的产品投入市场。其实，各种弱电系统的生产商可以携手，联合打造同一晶牌，相同性能指标、技术参数，又可以根据客户需要进行组合的模块式弱电集成产品；(2)“集成”需要经济上的支持，因为系统集成需增设必要的模块及控制中心设备，造价增加不少。通过研究得出，完全集成要比一般的建筑控制增加60％的费用，大约占建筑总造价的3％。而许多建筑由于用途不同，功能各异，其智能大厦智能化系统的总体结构总是有其不同的特点，弱电系统根据不同的用途各有取舍，这样为系统集成的必要性也打了折扣；(3)管理水平跟不上出影响了智能建筑集成的使用，这一点主要是管理人员素质不高造成的，要使智能化系统真正能起到其应有的作用，必须使管理人员熟悉系统各部分的使用、维护和管理。
4 智能建筑的未来
智能建筑的出现、产生是社会发展的必然，也必将有着辉煌的未来。在目前尚未发展成熟的时期，智能建筑的定义，有着多种的表述，对智能建筑未来的发展也有着不同的见解。图1是对智能建筑技术演进过程的一个描述，也是比较普通的一种看法。在传统意义与建筑物有关的控制技术被认为是在建筑系统中的使用的空调、照明、电梯和保安等。在过去的十几年中，叮技术已经对建筑设计产生了很大的影响，最明显的就是对建筑用户和建筑物内传统的声音、数据、图像传输系统的影响，IT技术还对建筑控制的方法产生深远的影响。建筑管理系统和能源管理系统早巳计算机化，它们与电话系统的相互影响已经很大。技术进步改变了建筑控制和运营的方式，机械方法被电子方法和集散型方法引进到建筑控制技术中，使智能系统及其电源尽可能接近被监控的物体。向计算机集成建筑发展的过程可以从图2所示的阶段中看到。最早的O阶段用硬线连接，是建筑控制最原始的办法。许多系统是液压式的，管道的绝对容量和线路限制了可以控制的装置的数量；第1阶段为封闭系统部件间的有限信息分享；第2阶段说明界面的建立是可能的，但仅限于同一制造商的系统；第3阶段表明建立不同制造商之间的界面也是可能的，但只有在使用定制的通道时才能实现；第4阶段表示了以用户IT系统为基础构造出有限集成的例子。向第5阶段完成集成建筑方向发展是比较缓慢的，其原因有以下几点：(1)不同部件由不同的供应商提供，即所谓“产业破碎”；(2)缺乏标准及向标准化努力的支持，使大多数系统都是独有的；(3)随着系统集成数量的增加，集成要求综合性网关；(4)在业主和住户的心目中，以前在集成方面所作的努力，产生了一些不必要的复杂的系统，它们并不能够为他们带来金钱方面的价值。目前，已经建成的第5阶段智能建筑表明，完全集成建筑要求采用新的程序以改善用户组织机构运作的有效性，并通过一个数据网络和适应于开放系统标准和管理平台而实现集成。建筑智能化集成发展缓慢的另一个主要原因是其设计和运行的复杂性。实际上，要实现集成必须满足以下几个条件：(1)在界面标准的使用上必须达成协议，上世纪未超过2000家公司开发了LonMark协议的产品，使设计沟通更有效率；(2)传输媒介将更加标准化，不同传输媒介使用相同的金属电缆和光纤也是可行的；(3)要达到集成的目的，需要不同的设计方法和建筑技术。来自控制和n行业的工程师、顾问公司、制造商需要组成一个团队来协调一致地工作。一个集成目必须由一个懂得系统集成技术复杂性的个人或机构来领导；(4)将不同系统集成并清晰地定义界面是今天必须面对的挑战，这一点有望在近几年内解决。另一个挑战是创建一个统一的数据库并开发中间设备，最终控制数据和实施系统的管理功能。
综之，智能建筑的发展尚未成熟，还需业界各方人士共同努力促进，技术的进步和发展仍是其趋于完善的唯一源泉。要实现完美的集成更需要其适应在经济、商业、技术，包括政治上的发展，只有这样这颗“新星”才能更加璀灿耀眼，充满生机。
参考文献 1 张瑞武主编《智能建筑》清华大学出版社，1999 2 《电气&智能建筑》2002；6
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