二、智能化系统的功能与特点
建筑智能化是一项系统工程,它含有的技术门类多、设备器件复杂,网络纵横交错,现代技术应用广泛。在一般条件下,该系统要实现对建筑物的智能控制与管理,以满足用户对建筑物的监控、管理和信息共享的需求,从而使智能建筑具有安全、舒适、高效、环保等特点,达到投资合理、适应现代社会需要的目标。
1.智能化系统组成
按照《智能建筑设计标准》(GB/T 50314—2006)和智能化系统建设要点与技术导则等论述,智能化系统是一个系统工程的总称,它由若干个子系统组成,具体如表1-1所示。
表1-1 智能化系统组成
续表1-1
2.智能化系统功能
1)供配电监控系统
在智能建筑中,常用太阳能、风能发电,用地热源作为户式中央空调的冷热源。太阳能发电又分为太阳热能发电和光生伏打效应两种,风能发电则采用风力机带动发电机发电。由于太阳能、风能具有随机性、间歇性,其发电、配电必须解决储能、稳压等多种问题,为确保单位的正常生产、生活和工作用电,还要采取常规电网或备用电源并网等多种措施。供配电监控系统要实时对各类工作状态进行调控,保证系统安全、稳定、可靠运行,同时还要对各用电设备进行有效控制,合理用电、节约用电。因此,该系统设有太阳能、风能的发电、变电与配电、智能用电设备调控和常规市电、专用发电等分支系统。
2)室内空气调控系统
现代智能建筑十分重视室内的空气质量。设有通风换气设施、烟气排放系统,通过自然通风使室内外空气可以自然交换;利用空调系统调节室内温度、湿度、气压,测量室内CO2含量及含氧量;设有采暖设备,分集中和分户独立式两种,集中采暖系统常采用太阳能、风能、地热能或废热资源等绿色能源,利用热泵机组采暖时还设置了辅助热源,以保证系统运行的稳定性。在智能控制上,设置了室内空气调控系统,采用计算机作为主机,利用直接数字控制器进行分布式实时调控,以达到室内气环境和热环境的各项指标。该系统设有空调监控、采暖监控、太阳能热水监控、自然风和光线调控等分支系统。
3)用水监控系统
节水、节能是具有战略意义的措施,是可持续发展的必然选择。水环境系统特别强调水的二次回用,倡导污废水及雨水的资源化应用,广泛推广节水技术。各用水系统管道基本上是相互独立的。管理人员要及时掌握和了解各系统水泵运行情况,了解水压变化、分区用水计量以及水箱水位数据、超位报警等信息。同时,要求智能化系统要能对各种情况及时采取调控措施。因此现代智能建筑中专门设有用水监控系统,根据用水监控需要,下设给水、饮用水、雨水收集、中水以及污水处理等分支调控系统。
4)信息网络系统
信息网络建设是具有时代特征的新技术领域,是智能建筑联系社会走向世界的桥梁和纽带。大家知道,国际互联网、国家电信网、卫星通信网都是与人们工作、生活息息相关的信息网络,是获得国内外各种信息的重要渠道。智能建筑集各种现代化技术为一体,专门设有信息网络系统,实现了三网融合并采用了物联网技术,可传输及获取语音、数据、图像信息,为计算机提供联网服务,具备远程医疗、远程教育、网站查询、网上购物、电子邮件等多种功能;可获取电视信息、电话信息,用于可视电话、VOD点播、双向传输和三网融合的云媒电视系统等。智能化的信息网络系统设有计算机网络、通信网络、有线电视网络三个分支系统。为了方便大厦机电设备的智能化管理,在信息网络系统中,还设有楼宇智能化管理网络,以适应系统集成的需要。
5)办公自动化系统
办公自动化是把各种先进设备和各种软件功能结合起来,以提高办公效率和办公质量。它是信息化社会的产物,是计算机、通信设备、光机电设备普遍应用、信息业务空前繁忙情况下产生的人机信息高级决策系统。办公自动化过程,是对语音、数据、图像和文字等信息的一体化处理过程,通过多媒体应用,把多种信息组合在一起,实现信息和设备的共享。办公自动化系统包括信息采集、加工、改造、传递和存储环节,其主要任务是向办公人员提供各种历史的、实时的信息资料,以适应机关、企业、家庭办公的需要。办公自动化系统通常设有办公设备系统、会议电视系统和音频、视频、人事、财务、信息、资料档案以及物业管理等多个分支系统。它能提供各类文档服务,如传真、复印、扫描、打印、录像等;能利用多媒体电视技术,召开企业、单位、地区乃至全国的电视会议;能提供会议音响、传译、表决及大屏幕文字和图像显示等多种音频、视频技术服务。
6)家居智能化系统
智能建筑具有多种结构类型,有公寓大厦、酒店式公寓、写字楼、办公楼、五星级宾馆以及生态住宅小区等。家居智能化系统就是为满足公寓和小区智能化需要而设置的系统。它必须具备网络高速接入功能,即互联网高速通道,应有足够的带宽,以解决网络传输的速率问题;有火灾防范、防燃气泄漏、紧急求救、传呼对讲、防盗报警等家居安全监控功能;有符合在家办公需要的办公条件,即设置电话、电视、传真、计算机信息系统;在家居管理方面,有实现水、电、气、热远程传送、抄表、计费的系统。因此,家居智能化系统设有家居网络综合布线系统、家居计费管理数字化系统、家居电话、电视、计算机信息化系统、家居安全防范系统等多个分支系统。随着现代科技的发展,公寓大厦、住宅小区除实现网络化、数字化、智能化、自动化外,未来的家用电器,包括冰箱、空调、洗衣机、微波炉、电饭煲等,只要内置一块芯片构成智能家居并把它们连接到互联网,这样住户即使不在家中,也可通过手机无线上网,随时对它们进行远程控制,还可利用家用IP摄像机,通过互联网在手机上即可观察到家中的情况,极大地方便了住户。
7)安全防范系统
加强安全防范,确保住户安全是现代建筑的重要任务。过去,人们认为安全防范系统中,只要装上门锁,或换成防盗门,或加强门卫值班,通过这些手段就加强防卫了。如今,随着科学技术的发展,利用信息技术、微电子技术完全可以实现安全、可靠、全天候的安全防范。在一座大厦或一个住宅小区里,人员的层次多,成分复杂,不仅要对外部人员进行防范,而且要对内部人员加强管理,对重要场所还需要加以特殊保护。因此,现代建筑需要建立多层次、全天候、立体化的安全防范系统。在这个系统里除了防盗、防破坏以外,还要注意防火。火灾防范是关系到人们生命、财产安全的大事。智能建筑所建设的安全防范系统应该是现代化、全方位、高可靠性的智能化系统,它包括火灾防范、闭路电视监控、防盗报警、门禁、一卡通、车辆管理、访客和家居安全等多个分支系统。火灾防范系统能准确、及时地发现火情,迅速发出警报信号,接通紧急广播通知人员疏散,开启自动灭火系统、消防排烟系统等;防盗报警和闭路电视监控系统能完成外部入侵保护,实行区域保卫,如遇入侵者,则发出警报,并对事件发生作出信息录像记录;门禁、一卡通系统能防止无关人员进入住区,对于重点保护的特定目标,可识别指纹,辨别真伪。先进的安全防范系统一般由计算机协同工作,构成集成化的安全防范系统,可以对大面积、多部位地区进行实时、多功能监控,并能对得到的信息进行及时分析、处理与录入,实现高度安全防范的目的。就广义的安全来说,还有信息安全和网络安全问题,这方面也备受人们的关注,通常采用入侵检测、认证技术、加密措施,并从协议体系上引入更多、更强的安全机制。
室内环境质量是智能建筑重要的“绿色”质量指标。由于室内环境污染物来源广泛,种类繁多,各种污染物对人体危害程度之大不可忽视。据有关资料表明,人们80%以上的时间均在室内生活、学习、工作、休息,室内环境好坏直接影响着人们的身体健康。室内污染物种类多、浓度高、排放周期长。室内污染有物理污染、化学污染、生物污染、放射性污染等类型,特别是各种装修材料中释放出来的污染物浓度很大,严重时室内污染物浓度可超过室外几十倍,排放的甲醛尽管在通风充足的条件下,释放也可达十几年之久,而放射性污染发生危害作用的时间将更长。为了消除室内环境污染,除在建造时要加以监督把关外,智能建筑专门设置了室内环境监测技术系统。室内环境监测主要是通过采样和仪器分析手段,检测室内空气中有害物质的来源、组成、数量、动向、转化和消除规律,它是以消除污染物的危害,改善室内环境质量和保护住户健康为目的的技术系统。该系统常设有空气监测、污染物监测和装饰材料监测技术设备。监测室内空气常采用分光光度法、气相色谱法、活性炭盒法测量有害气体,采用数字温度计、湿度计、风速计测量室内热环境;监测室内污染物,特别是挥发性有机物,常采用色谱仪或色谱-质谱仪进行测试;监测室内放射性污染常采用放射性检测仪等。此外,还有光环境、声环境等多种监测手段和监测设备,用以监测室内各项环境指标以反映健康住宅的质量状况。
9)节能管理系统
智能建筑是指为人们提供健康、舒适、安全的居住、工作和活动的空间,同时实现高效率地利用资源,最低限度地影响环境的建筑。智能建筑实施水平依赖于科学进步和技术创新。
建筑智能化是一种多门类、多专业的综合技术,也是目前国内外正在发展的新技术。随着科技进步,其项目、内容、水平、档次都有许多创新和发展。总而言之,建筑智能化工程包括建筑结构、建筑设备、建筑材料以及各种新工艺、新系统、新构件、新方法。智能建筑的节能措施有:
(1)热缓冲层技术
热缓冲层指的是具有空气层的外围护结构,具有隔热保温的作用,它采用“热缓冲空间”的设计手段,使室内取得良好的调节功能。热缓冲层包括防晒墙、架空屋顶、遮阳板等形式。
①防晒墙在夏季能有效地阻挡强烈的西晒,冬季能阻挡凛冽的西北风,同时在阳光照射下还能积累热量成为蓄热体。它从底部自然吸进新鲜空气,热空气从上部开口处排出带走热量,从而改善室内的舒适度。
②架空屋顶是热缓冲层技术的又一重要体现,它对隔热保温具有一定作用。同时利用屋面绿化技术,形成一个冬季保温、夏季隔热又可增加绿化面积的复合型屋面。
(2)自然通风和自然采光技术
自然通风和自然采光不仅可以改善室内环境,而且可以节省设备、节约能源。根据气流走向有效地组织通风,合理开窗以扩大采光面积,并且通过室内外环境风场和天然采光模拟对自然通风、采光进行优化设计。它们是绿色科技的组成部分,是可持续发展的能源。
①自然通风:只要在建筑设计上留有适当的风道且具备冷热压差,就易于形成自然风。
②自然采光:把室外的自然光引入室内,除采用玻璃隔断、合理开门与开窗、扩大窗户面积外,还可采用光板技术、光导管技术来增进自然采光设计。
(3)能量活性建筑基础系统
这项技术是利用地热、地冷改善室内舒适度的天然资源利用技术。其基本原理是在建筑基础桩施工过程中,把工程塑料管埋入地下且形成闭环,用水作为载体,冬季从土壤中提取热量,夏季把室内的热量向土壤中转移。
(4)混凝土楼板辐射储热蓄冷系统
该技术是利用混凝土储热蓄冷的作用,在混凝土楼板浇筑过程中埋入水管,达到调节室内温度的目的。它是配合能量活性建筑基础的高效环保能量系统,可以采取顶板辐射式,也可以采取地板辐射式。
(5)围护结构的保温隔热系统
围护结构包括墙体结构和屋面结构,其材料有保温板、挤塑板等,有些产品还获得了专利。
①墙体结构:墙体的保温隔热系统犹如给建筑外墙穿了一套“棉衣”,这套棉衣可以有效地减少外围结构对热量的传递,冬天可以减少室内热量损失,夏天可以阻止室外的热量向室内扩散,从而保证建筑物冬暖夏凉,提高室内人体的舒适度,同时又节约了能源。
②屋面结构:保温隔热的屋面结构采用“倒置式”屋面。由于绝热层在防水层之上,防水层温度接近室内温度,所以屋面夏天不会起鼓,冬天不会结露。
(6)光电幕墙与光电屋顶系统
该技术是把传统幕墙、屋顶与太阳能光化电池板结合起来的一种集成化的绿色技术。建筑外墙、外窗需要装饰,绿色建筑又要开发太阳能利用,两者有机结合下便产生出建筑光伏组件。采用特制的建筑光伏组件,既能起到建筑材料、装饰材料的作用,又能发电,获得清洁能源,那将是一举两得、一物多用的事情,起到事半功倍的作用。
①光电幕墙:一般说来,光伏发电需要太阳光大面积地照射。为了适应这一要求,目前已设计出满足幕墙需要的透明、半透明光伏组件,满足外墙装饰的面砖型组件等。这些集成化的光电建筑组件具有隔热保温、电气绝缘、防火阻燃、防水防潮、抗风耐雪、重量轻、不易破裂等性能。(www.xing528.com)
②光电屋顶:太阳能光电电池在屋面上的安装有两种形式:一种是分体结构,即把光电电池板通过特制的底座安装在屋面上;另一种是集成化结构,把光电技术和建筑材料结合起来,开发出一体化、集成化的屋面构件。随着科学技术的发展,在建筑结构、材料、设计、施工中,新技术、新材料、新方法不断获得推广应用,尤其是跨学科、跨专业、技术含量高、性能质量优异的产品在不断地涌现。
3.智能化系统的特点
从20世纪80年代出现智能化建筑至今,新系统由理念到实践,经过多年的发展,智能建筑已在发达国家逐步完善。综合各方研究证实,智能化技术是现代科技的产物,它主要体现了数字化、信息化、自动化、网络化、集成化、模块化、人性化、功能化以及复合性、综合性、经济性、适用性、规范性、协调性、先进性、可靠性、安全性等功能特性。与此同时,该系统还体现了节能、环保、继承与创新等诸多特点。
(1)数字化
数字化是相对于模拟化而言的。数字和模拟是信号的两种模式。当今电子设备和电路大致分成两类,一类是模拟设备,另一类是数字设备。模拟电路处理的是模拟信号,数字电路处理的是数字信号。模拟信号的电流、电压是连续而平滑地变化,它可以取一定范围内的任意值;而数字信号是离散的,常以脉冲形式出现,如“0”表示无脉冲存在,“1”表示有脉冲存在,对于数字信号,我们只需计算脉冲的数目,而无需考虑脉冲内信号的大小。数字信号不那么依赖于元件与电路的稳定性,电路只需区别信号之有无,较高的精度可以通过增加数字的位数来达到。而模拟信号的量值易于受到外界的干扰。因此,数字设备具有极高的可靠性与稳定性,而且数字信号便于长期存储,便于使用电子计算机来加以处理和控制。由于数字设备、数字电路具有以上的优越性,因此广泛被智能化系统所采用,如数字式温度计、数字化水表、电表与燃气表、数字式火灾自动报警系统、数字程控交换机、数字式电视监控系统以及门禁、一卡通系统等。当前,广播电视、有线电视也已采用数字化,在传送一套模拟电视节目的频带内可传送多套数字电视节目。数字电视便于开展多种数据、文字广播等信息业务,便于加密,开展双向传输。如此众多的数字化系统的应用为智能家居、智能小区所看重,不少专家提出要打造数字家园、数字化社区、数字化城市。
(2)自动化
所谓自动化,一般都是相对于人工的、手动操作而言的。随着自动控制技术的发展,智能化系统引进了大量的自动控制机制对建筑物的机电设备进行调控。自动化控制包括感知、判断、决策、执行等一系列逻辑分析和推理过程,其主要任务就是要把被限控的物理量调控在要求的范围内,具体方法是通过测量元件对被控对象的参数进行测量,与给定值进行比较,如有偏差,控制器就产生控制信号驱动执行机构动作,直到被控参数值满足预定要求时为止。在智能建筑中,如空调、供热、制冷、通风、给排水、变配电、照明、电梯以及消防系统、安全防范系统等机电设备,过去采用各种仪表、信号灯、继电器及操作按钮来控制其运行,如今则普遍采用电子计算机系统进行自动控制,并实施实时监控、报警打印、故障自检,使系统更加智能化、自动化。
(3)信息化
信息化是指在生活、服务、生产、管理各个领域中,应用各种信息技术,开发和利用各类信息资源,促进社会经济发展、促进科学技术进步、促进人们生活水平提高的实践行为。信息化则以信息系统工程为支撑。信息系统工程包括计算机核心网络工程、政务信息通信工程、保密电话与IP电话工程、电子大屏幕显示工程、电视会议工程、视频点播工程、办公自动化工程、电子轻印刷工程、地理信息工程、工作区域安全防范工程、网络信息安全保密工程、系统软件工程以及综合布线工程等。在智能化各子系统以及智能化系统集成中,广泛利用信息工程为大厦和住宅小区提供信息服务。由此可见,智能化系统工程与信息系统工程在智能建筑上的交汇与融合,反映了智能化系统高度信息化的特点,同时也反映了智能化系统工程与信息系统工程两大系统工程的有机联系。
(4)网络化
在计算机系统中,两台或多台计算机、服务器以及其他设备通过电缆连接在一起,这样的结构叫做网络。智能化系统中的各个子系统,如楼宇自控系统是由许多直接数字控制器(DDC)组成的实时监控网,采用LonWorks总线技术;智能化系统集成由许多工作站(WS)组成局域网络,采用BACnet总线技术等。此外,CAN总线所控制的局域网在小区的物业管理、安全防范系统中应用得比较普遍。办公自动化系统中,常设有内网(政务网)、外网(互联网),不仅与本系统网络相联,而且可与世界沟通。不难看出,对于智能化系统的各种设备,网络化最为突出的特点是实现资源共享,实时监控,达到信息共享、数据共享、程序共享,有效地扩大了智能领域。
(5)集成化
集成化指的是系统一体化、综合化、整体化。集成的目的是密切联系、消除隔离、相互综合、统一协调。智能建筑涉及的专业范围很广,属于一种大系统工程范畴。大系统具有多目标、高维数、离散性、随机性、模糊性等诸多特点,同时包含着众多的子系统,各子系统又有很多的小系统,小系统尚可再进一步细化,各子系统、小系统之间又有着千丝万缕的联系。无论是单个系统的某个部件,还是多个系统的各个分支,只要其间相互存在一定的关联并服务于相同的总目标,为了达到整体的协调和优化,往往都需要采取集成设计。建筑智能化集成设计包括功能集成设计、网络集成设计、软件界面集成设计等内容和任务。设计的关键在于解决系统之间的互连和互操作问题,把各子系统架构到“同一个界面环境上”,达到信息集成、资源共享的目的。
由于智能化技术是实现智能建筑系统集成的关键,系统集成的核心是通信网络技术的应用,系统集成的基本结构是:
①系统集成技术只要集中在处理好基本结构的互连性、互操作性和可靠性上,这是集成的关键;
②各种智能化系统都是在基本结构的基础上或框架内加以发展,亦称为继承与创新,以适应新形势、新使命之需求;
③系统集成得以实现均是依靠基本结构的“一专多能”,新技术、新产品、新工艺、新系统、新软件的稳定、成熟与应用,以及新标准、新规范和政府法令命其统一、归口、开放,从而发展世界新经济,规范地球村,满足各民族的生产、工作、生活之需要。
(6)模块化
任何智能化系统都是由不同品牌、规格、型号的仪器设备、相关零部件、组件以及相应的配套软、硬件所组成,在同一个系统中,也许有十几个、几百个甚至成千上万个接口,这些接口均被分布在不同部位,对于一个自动化智能化的集成系统而言,它应具有互操作性,其接口应是标准的,系统应是开放的、可扩展的,而且灵活性好,可维护性好,生命周期长,兼容性和应用软件的可移植性强。由于系统总控室要实时掌握每个信息点的工作状态,对于出现的故障,必须实时处置,从而要求接入系统的仪器、设备、零部件、模块必须具有通用性、可互换性、可操作性,为此,系统应采用模块化标准结构,在开放性条件下,强化互连性和可管理性。
(7)环保化
绿色建筑是生态环保与现代科技相结合的产物,它的特点是生态绿色环保,在室内保持空气新鲜,充分利用自然采风、采光、采气,并利用自动调节技术进行智能调控。自然通风在创造健康舒适的室内环境中有着举足轻重的地位,设计选用翅片管换热器布置于风道中,将太阳能与自然风有机结合,使之在过渡季节成为强化自然风的动力。作为全方位立体环保工程,不仅要有环保的材料设备、自控系统,还需要具备有环保意识的物业管理的智能化系统,建立一套长效的管理机制,使生态建筑永驻。
(8)节能化
从相关标准中可知智能化的完整含义。首先是要达到节能标准和良好的居住舒适度,其次是设备的智能化和安全防范的智能化。实际上智能建筑不一定就是豪华的,但它必须是低能耗的,是节能的。我国是一个能源短缺的国家,又是一个能源消费大国,因此我国十分重视节能和提高能源利用率。利用计算机技术管理包括照明、加热、取暖、制冷和空调设备等在内的全部耗能系统,节能效果十分显著。智能建筑经过多年的发展,现在已进入“绿色建筑”新境界,处于更高的智能阶段,通过对建筑物智能功能的配备,创造智能环境,强调高效率、低能耗、低污染,充分发挥智能化的优势,节约能源、降低资源消耗和减少浪费是建筑智能化发展的方向和目的。
建筑智能化是一个多目标的大系统,它涉及物理、化学、生物各类参数的计量、检测、调控,各类指标调控的智能化已经成为当今绿色智能建筑研究的重要方向,绿色与智能交融始终是智能建筑技术的重要命题。
从当前的国内外发展形势来看,值得高兴的是通过智能技术的研究、探索和实践,已经涌现出一批节能、环保、生态、智能兼备的建筑,如我国科技部节能示范楼、上海生态建筑示范楼、华南理工大学设计大楼、南京绿博园“绿色家园”示范区以及上海世博园、2011年深圳世界大学生夏季运动会场馆等。
4.智能化系统建设原则及要求
建筑智能化系统是现代科技在建筑领域中的一种应用。就规划、设计、施工而言,有关建筑的一些普遍性原则在建筑智能化中应该得到有效的贯彻,并且针对智能化系统的特点,对某些方面应作强调。
(1)规范性原则
智能化系统工程建设要以国家法律为依据,以各类法规为准绳。从大政方针来说,有国家颁布的建筑法,建设部制定的建筑规范、规程。具体来说,在建筑方面,有《民用建筑工程室内环境污染控制规范》《绿色生态住宅小区建设要点与技术导则》《智能建筑工程施工规范》《健康住宅建设技术要点》等。在智能建筑方面,有《智能建筑设计标准》《智能建筑工程质量验收规范》等。随着形势的发展,还将会有许多新的建筑及建筑智能化系统的规范、规程出台,各省、市也会推出一些地方标准。制定这些规范、规程、标准的目的,就是要为设计、施工、验收订立一套提高质量、保证安全的规矩。俗话说“没有规矩,不成方圆”。无论设计人员,还是施工人员,都要有明确的规范观念,不断增强规范意识,认真贯彻规范性原则。在组织实施任何一项工程中,都必须使全体工程技术人员明确认识到,规范中所规定的条款都是经过科学认证、经过前人实践经验、行之有效的成果,是符合客观规律而又经过提炼的精华。而且随着科学的不断进步,国家有关部门本着与时俱进的精神,在不断地加以完善。因此,符合时代发展的先行规范的指导性,将是永恒的、不可动摇的。
智能化系统在建筑行业中只是一个专业,一项分部工程。它与其他专业有着密切的关系,在设计中,我们不仅要熟悉和贯彻本专业的规程、规范,同时还要使设计符合国家现行的、跨专业的有关标准、规范和规定,树立全面的、完整的规范观念。
(2)协调性原则
任何一个建筑智能化系统都离不开建筑主体。性能各异的信息系统、自动化系统必须与主体结构相协调。早在1997年,建设部颁布的《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》中就明确指出,在建筑设计中,有关建筑智能化系统工程的设计应当与建筑的整体设计协调一致,并贯彻建设、设计工作的全过程。这就是建设中必须贯彻的协调性原则。
大家知道,智能建筑是一个多专业共同创作的成果,建筑智能化系统设计要求与各专业特别是要与主体结构协调配合。例如,各种弱电机房的位置、面积、环境均有一定要求和规定,其设置直接影响到建筑平面的布置和建筑高度的确定;管线的敷设又会涉及建筑的层高,楼板的厚度与水暖管走向的协调,引入装置与建筑结构等相关专业的配合;在BA系统(楼宇设备自控系统)设计中,要考虑相关阀门控制方式的选型,传感器的安装位置及安装方式,主体设备配套的控制装置与BA系统的接口和通信,有自动控制要求的配电回路开关的选型与智能化系统的控制方式是否适应等。如此种种,无一不和建筑主体设计及各有关专业的具体设计密切相关。因此,协调配合并不是一时、一事,而是要贯穿于全方位、全过程的设计要求。
在智能化系统设计中,有总体设计与深化设计两大阶段。总体设计往往由设计院完成,而深化设计常由系统集成商完成。按照我国设计体制要求,智能化系统的实施采取在工程主体设计单位负责下,由主体设计单位和系统集成商协作完成。这一体制充分体现了协调性的设计原则。
(3)先进性原则
智能建筑的实现是现代高新科技的结晶,信息技术、自动化技术、计算机技术、网络技术等被应用于智能化系统。由此可见,智能化系统是一种现代化的技术系统,是处于发展中的新型技术系统。因此,在智能建筑设计中,要优先采用新产品、新设备、新材料、新工艺、新技术,贯彻先进性原则。
智能建筑及其技术是近年来人们在维护生态、加强环保、改善生存环境的呼声中兴起和发展起来的多专业、多学科的崭新技术门类。它具有建筑新型化、材料无害化、能源清洁化、用水洁净化、调控自动化、系统智能化、信息实时化、通信网络化、使用人性化等优点,是综合应用和有机结合的一体化现代光、机、电产品(系统),它具有新时代特征的先进性和科学性。在设计方面,充分利用了自然条件、计算机模型评估、室内外风场模拟及数值分析、自然通风、热缓冲层、遮阳技术、保温节能、天然采光等技术;在新能源和再生能源方面,广泛应用了天然能源(如太阳能、风能、地热能等),节约了资源,促进了物质的良性循环。从而体现了智能化系统的广泛性、综合性、科技性以及计算机技术、数字化技术、多媒体技术的实用性,体现了现代建筑与当代科学技术接轨,与智能化系统相衔接,使民众充分享受到现代科学技术所带来的时代文明。
(4)可发展性原则
所谓可发展性是指智能建筑具有可持续发展的特点,其技术符合可持续发展的原则。发展是人类生存的基本需要,建筑则是人类改变和适应周围环境的一种发展行为,这种行为将大量消耗、改变和转化自然资源,从而影响和损坏自然资源,并将影响到人类的可持续发展。可持续发展既要满足当代人的需要,又不能对后代需要构成危害。人们通过合理设计、选材和规范施工行为,千方百计地减少对自然环境的负面影响,即充分利用自然条件、自然地貌,利用太阳能、风能、地热,利用自然采光、自然通风,使用建筑遮阳,采用热回收技术、资源重复利用、循环利用等综合措施。这些措施既着眼于现代,又放眼于未来,既满足开放性原则的要求,又为系统升级具有适应性、兼容性、超前性、扩展性、灵活性提供了方便,特别是为智能化集成系统中的网络、接口以及软件要求提供了一个开放式平台,从而可实现设备资源和信息资源的共享。由此可见,开放性原则在某种意义上已表达了可持续发展的思路和特性。
(5)适用性原则
任何工程都要讲究适用,适用性原则是做工程的一个普遍性原则。智能化系统建设就应从实际需求出发,应用现代科学技术,以人为本,更好地为居住者服务,为环保服务。系统设置、设备操作都要做到实用、管用、好用。
智能建筑在我国发展已有二十多年的历史,在多年的发展中,人们对智能化的认识从强调智能、强调模式、强调技术,到针对需求自觉地运用智能化技术实现预定的目的。这种转变从为耕种而耕种转向为收获而耕种,从而树立了正确的“智能”观。
在智能化系统中,要以实际需要作为出发点和落脚点。贯彻适用性原则,一要处理好管理格局与自动化水平的关系,使智能化水平与管理要求相一致;二要处理好智能化系统功能与项目需求的关系,使系统自动满足项目的要求;三要处理好设备档次与系统指标要求的关系,使档次与指标相适应。如在智能化系统中对计算机的配置,既要为发展留有一定的余地,又不能一味追求高档;在设备选型中要便于更换,便于维修。绝不能也不允许搞“花架子”工程、“观赏性”工程,一定要从实际出发,因地制宜,既要达到现代化要求,又要坚持适用性原则。
(6)可靠性原则
可靠性是考察系统能否正常运行的一个关键性指标。在智能化系统建设中,必须认真贯彻可靠性原则。设备和系统的固有可靠性是设计和制造时赋予设备和系统的一种内在的固有属性,是在设备和系统设计及制造完成后就已确定的。人们常说,设备和系统的固有可靠性取决于设计。由此可见,要想提高设备和系统的固有可靠性必须从设计抓起。
一个系统往往是由若干相互制约、相互作用的分系统结合而成的具有特定功能的有机体。而各个组成部分又是由一些设备和元器件构成的,它们的可靠性是系统可靠性的基础,要使系统有效地工作,当然要选用那些平均故障间隔时间(MTBF)指标高的产品。但是,在一个复杂系统中,往往有这样的情况:每个元器件都合格,但组成的系统并不可靠;或是元器件合格,而设计方案不同,所给出的系统可靠性也大不一样。这就要求对系统进行可靠性设计。目前,国内外在提高产品可靠性上采取了许多措施,如实行可靠性冗余设计,即采取两种以上手段完成同一任务;采用器件可靠性筛选;配备巡查、自检、故障报警等系统。贯彻可靠性原则要靠设计人员挖潜革新。据有关资料反映,影响可靠性的因素60%来自设计。因此,系统可靠性设计是目前系统工程建设的关键。
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