绿色健康建筑智慧运营的探索

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建筑节能与绿色建筑

回顾建筑行业的2017年，我们经历了很多政策环境的变革，时时刷新的创新技术为人们带来太多的惊喜，但是对于自己如何面对未来又心存迷茫。

1、新技术的冲击

BD （Big Data ）、AI （Artificial Intelligence ）、CC （cloud computing ）、IoT （Internet of Things ）、BT （Blockchain Tech-nology ）、VR （Virtual Reality ）一个个令人眩晕的新技术应用冲击着社会的各个领域，智能建筑行业内外也频频提出了以智慧建筑颠覆智能建筑的理念。

《人类简史》和《未来简史》的作者Yuval Noah Harari 在其

绿色健康建筑智慧运营的探索

□ 同济大学 程大章 许维胜 余有灵

□ 南京长江都市建筑设计股份有限公司 唐觉民

摘要

关键词文章研究了新技术对于传统智能建筑的冲击，分析了未来建筑的发展趋势，根据智慧绿色健康建筑的需求，提出智慧技术今后在建筑领域需关注的方向。

绿色和健康；人工智能； B-PHM； 虚拟管家

著作里这么说： “《共产党宣言》说得精辟，现代世界就是‘永远的不安定和变动’，各种固定的关系和古老的偏见都遭到扫除，而新的结构等不到固定便已陈旧，一切固定的东西都烟消云散。人类发现自己对这个世界的所知竟然如此之少，就有了很好

的理由要去追求新知，从而开启了用科学推动进步的道路。”

就人们的生活而言，衣食住行的每一方面在近5年里发生了巨大的变化，对衣食住行的基本需求、追求的内容、获得的方式、体验和感受都在短时间内形成了跳跃。作为人类生存的主要场所——建筑物也正被改变。

近年来，社会发展与技术进步对建筑发生了很大的影响。中国政府推进的智慧城市、智慧社区和智慧家庭，对信息技术应用于住宅提出了要求；针对老龄社会实行90%老人居家养老的住

DOI：10.16116/ki.jskj.2018.08.007

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绿建篇

宅和传统住宅有明显差异的，智能化、物联网等技术将深入到家家户户的日常生活。在城市建设方面，节约土地资源的高密度城市、以节约资源保护环境为核心的绿色建筑、以人的生存环境为核心的健康建筑、以社会安全为核心的平安城市、以及使既有城市适应现代社会城市的更新等发展要求，更对居住建筑和公共建筑的建设与运营提出了革命性的目标。

图1 社会发展与技术进步对建筑的影响

2、未来智慧绿色建筑分析

未来的建筑发展趋势如何？智能建筑的理念和技术将会发生什么变化？这是我们需要面对并努力去探索的问题。

建筑物总是因人的需求与追求而设计建造的。那未来人们对于提供生活环境的建筑会有什么想法呢？传统思维的需求多为生理、安全和自我实现，随着社会进步，人们还需要能体现社会价值、社会责任和环境责任。

图2 未来人对建筑的需求

传统的建筑多是为了抵御自然而建造，为人们创造一个舒适的环境和安全的空间。而未来的建筑除了传统的习惯需求外，还要提供条件让人亲近自然；舒适已不是主要目标，取而代之的是以健康为重心；建筑的室内空间不仅要满足保护隐私和安静，还要能信息交互畅通，方便社交和生活便利，提升个人的创造力与工作效率。居住建筑和公共建筑实现服务个性化，而不再是千篇一律的标准式服务，在建造和运营过程中，则更重视保护环境、节约资源和降低污染。

综上所述，未来建筑必然是智慧、绿色和健康的，要为各类居住使用人的生活融入智慧社会和绿色社会创造条件，实现健康中国的目标。由此可见，智能技术和信息技术在未来建筑中的应用将日益深入、广泛，个性化服务更为技术应用创造了无限的空间。从这一意义来看智慧建筑的概念将越来越丰满。

表1 未来建筑的特征特征核 心

背 景

对 象

技术要点

绿色

节省资源、保

护环境

绿色发展

环境、建筑、设施全面主动感知，综合分析，有效执行健康

改变行为、保

护身心健康

健康中国

人、建筑

全面主动感知，综合分

析，有效执行

智慧具有学习能力

的生命体

智慧社会

人、社会

全面主动感知，综合分析，有效执行

由表1可见，绿色建筑、健康建筑和智慧建筑的特征核心、背景、关注的对象是各不相同的，但是应用的技术和方法却是

相同的。

3、近期的应用期望

未来与现实总是有差距的，但是它促进我们去探索和努力创新实现。未来我们可以努力做的工作有如下三个方向：

（1） 做好基础的建筑智能化系统工程，广泛采集建筑物及其相关信息，建立数据平台，提升历史数据与实时信息的价值。这在今天部分工程实施比较完善的建筑智能化系统工程中，在IBMS 平台的基础上进行运营数据的统计分析、关联应用，说明已可以实现了。

（2） 综合利用建筑物运行数据的平台，应用人工智能技术，构建虚拟管家和虚拟物业运营总监，实现高品质的个性化服务与高效率的管理。

图3 住宅用AI

型旁站式管家系统

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建筑节能与绿色建筑

住宅的虚拟管家并不是现在喧嚣热炒的所谓“智能家居”，而是针对家庭生活的实际需要、管理事务、与社区的联系，为住家建立的AI 型旁站管家系统。简单的功能示意见图3。

大型公共建筑的运营事务纷多复杂，人工管理往往顾此失彼，应用信息化与人工智能技术来构建虚拟物业运营总监，可以应对绝大部分的日常工作。以建筑物故障预测与健康管理B-PHM （Building Prognostic and Health Management)为例，来看一下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的技术思路。图4为建筑物故障预测与健康管理B-PHM 系统的示意图。图5为大型公共建筑运营中心对接智慧城市的示意。

图4 建筑物故障预测与健康管理B-PHM 系统的示意图

大型公共建筑建立运行数据库，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。

图5

大型公共建筑运营中心对接智慧城市示意图

大型公共建筑是智慧城市的重要节点，因此B-PHM 系统的诊断情况通过建筑物的运营中心，将按照智慧城市运营中心的要求上传。

（3） xPU （各类处理器专用芯片）、AI 的深度应用、生物特征获取、使唤机器人和5G 商用将改变传统智能建筑的形态。

智能硬件和智能软件不断地突破人们的认知极限，综合高新技术的机器人能力越来越强壮，5G 商用实现可以为信息通信和物联网应用提供无限的传输通道。未来，智慧、绿色和健康建筑所提出的需求将可以在技术上得到满足。

4、结束语

在智慧、绿色和健康建筑的生态中，技术并不是最重要的，

如果没有经济的合理性，没有长效运营机制，规模化的应用是不可能的。关键在各相关方（用户、管理方、服务资源提供方等）的利益平衡和机制的合理性。

中国大规模建设的高潮终将过去，我们更应关注提高各类建筑物的运营质量和既有建筑的改造，把绿色发展的理念落地到支持运营的智能化系统的规划、建设和运行中去。把智慧、绿色和健康建筑的理想变为现实，需要发挥我们的智慧，用好人工智能工具。

在系统技术研发和运营机制建立中要坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，汇聚智慧，充分共享建筑物和社会的信息，使智慧、绿色和健康建筑成为提升人民的生活质量、实现智慧生活的基础。参考文献：

[1] 中国城市科学研究会主编. 中国绿色建筑2017. 北京：中国建筑出版社，2017.

[2] 中国建筑学会《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016.

[3] 程大章 沈晔. 绿色建筑智能化的价值.第8届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集.北京：中国建筑出版社， 2012.3.

[4] 程大章主编. 智慧城市顶层设计导论. 北京：科学出版社，2012.

[5] 程大章著. 智能建筑理论与工程实践. 北京：中国机械工业出版社，2009.

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