從智能建筑到智慧建筑

眾所周知，氣候變化是當(dāng)今人類面臨的最大威脅之一。我們已經(jīng)看到了它的許多影響，從不可預(yù)測的天氣到全球變暖。如果我們想讓這一情況變得更好，就需要采取措施徹底減少我們的碳足跡。一個特別需要關(guān)注的領(lǐng)域是建筑業(yè)；根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的一項(xiàng)研究，建筑業(yè)占全球排放量的 37%。因此，建筑行業(yè)的發(fā)展將在應(yīng)對氣候危機(jī)方面發(fā)揮重要作用。

智能建筑的概念已經(jīng)超越了我們大多數(shù)人居住的聯(lián)網(wǎng)建筑。這些建筑通過物聯(lián)網(wǎng)、IT 和運(yùn)營技術(shù) (OT) 實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)的資源利用，最大限度地減少了對環(huán)境的影響。

如今，智能建筑能夠根據(jù)入住情況提供實(shí)時服務(wù)，避免在照明、供暖、空調(diào)等方面浪費(fèi)能源。根據(jù)100Green的研究，僅英國每年就因人們離開房間時不關(guān)燈而浪費(fèi) 339,810,000 千瓦時的能源。智能建筑技術(shù)則可以消除這種浪費(fèi)，其傳感器可以確定人們何時離開房間并相應(yīng)地關(guān)閉燈。

然而，智能建筑作為這項(xiàng)技術(shù)的第二步，并不是它的最終體現(xiàn)。智能建筑面臨的挑戰(zhàn)是協(xié)調(diào)在孤島中工作的不同異構(gòu)系統(tǒng)。如今，樓宇管理系統(tǒng) (BMS) 部分地匯總來自不同端點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并提供 OT 管理和儀表板，但從 OT/IT 融合中出現(xiàn)的智慧建筑，依賴于更成熟的平臺和與被定義為樓宇操作系統(tǒng)（Building Operating System.BOS）的各種子系統(tǒng)的無縫互操作性。我們目前正處于數(shù)字化演進(jìn)階段，其中 BOS 的輪廓仍然是專家和供應(yīng)商的討論，這標(biāo)志著從智能建筑到智能慧建筑的轉(zhuǎn)變。

但是，為了防止氣候變化的最壞影響并保護(hù)宜居地球，我們需要制定宏偉的目標(biāo)，而減少影響是不夠的。我們需要積極扭轉(zhuǎn)這一趨勢并恢復(fù)環(huán)境。這就是發(fā)展的最終階段：面向未來的智慧建筑（也稱為智慧建筑 5.0）。

智能建筑專注于減少能源使用，從而減少碳排放并保護(hù)自然資源，而智慧建筑 5.0 則具有適應(yīng)性，能夠改善生態(tài)系統(tǒng)、增強(qiáng)生物多樣性并產(chǎn)生可再生能源。這意味著自然資源不僅會得到保護(hù)，而且還會得到補(bǔ)充。這些功能需要一系列先進(jìn)的技術(shù)，而不僅僅是智能建筑所需的技術(shù)。

雖然建筑師和工程師無疑將發(fā)揮巨大作用，但新技術(shù)將在實(shí)現(xiàn)這些再生建筑的過程中發(fā)揮不可或缺的作用，因?yàn)閿?shù)據(jù)量將非常龐大，以目前的技術(shù)無法計算。那么，哪些技術(shù)將推動智能建筑的發(fā)展呢？

IT/OT 融合

運(yùn)營技術(shù)（OT）和信息技術(shù)（IT）都傳輸和存儲信息，但它們在環(huán)境中發(fā)揮著不同的作用。通過將這兩個系統(tǒng)合二為一，智能建筑將能夠無縫地將從 OT 流程收集的信息無線傳輸?shù)狡鋽?shù)字 IT 網(wǎng)絡(luò)。這允許統(tǒng)一的系統(tǒng)監(jiān)控，從而提高 IT 和 OT 系統(tǒng)提供的價值。在實(shí)踐中，這意味著使用來自傳感器和其他測量設(shè)備的輸入來改進(jìn)操作并適應(yīng)用戶需求，從而以最高效的方式利用資源。

仿生學(xué)

仿生學(xué)是指學(xué)習(xí)并模仿自然界的系統(tǒng)、形式和過程，以解決復(fù)雜的人類問題，通常采用更可持續(xù)的方式。這種設(shè)計過程不僅可以創(chuàng)造有利于建筑物彈性的條件，還可以改善用戶的福祉，并使其外觀更具美感。

仿生學(xué)可用于解決不同的目標(biāo)。例如，具有綠色屋頂和墻壁的親生物設(shè)計將有助于恢復(fù)城市生物多樣性。多種收集、儲存和過濾水的技術(shù)也源自自然生命原理，并將有助于解決智能再生建筑中水資源保護(hù)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

群智能

目前，運(yùn)營技術(shù)非常分散，這意味著設(shè)備之間沒有直接通信，只能通過中央系統(tǒng)進(jìn)行通信。但我們正在看到從傳統(tǒng)人工智能到群體智能的演變，這意味著從集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)向更分散的架構(gòu)，其中出現(xiàn)了一種受蜜蜂群體集體行為啟發(fā)的行為模型。

每一款軟件都將充當(dāng)一個自主代理，與一組異構(gòu)的其他自主代理協(xié)同工作。這種模式將更具可擴(kuò)展性，不會出現(xiàn)單點(diǎn)故障，從而使其更具彈性。它將能夠處理智能建筑成為現(xiàn)實(shí)所需的復(fù)雜功能。

AIoT

物聯(lián)網(wǎng)收集了大量數(shù)據(jù)，但如何對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行有意義的分析并獲得見解卻是一個難題。如今，這些數(shù)據(jù)被傳輸?shù)椒?wù)器并進(jìn)行集中分析，但隨著數(shù)據(jù)量的增加，這種方式變得不切實(shí)際。AIoT 是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)的融合。隨著這種轉(zhuǎn)變，數(shù)據(jù)將在更靠近物聯(lián)網(wǎng)（邊緣）的地方實(shí)時計算，甚至由物聯(lián)網(wǎng)本身計算。因此，運(yùn)營效率將提高，物聯(lián)網(wǎng)可以有效地獨(dú)立思考，從錯誤中吸取教訓(xùn)，并相應(yīng)地調(diào)整行動方案。

智能建筑就像自動駕駛汽車一樣，將執(zhí)行看似簡單的功能，而幕后由一系列先進(jìn)技術(shù)提供支持。為這些建筑提供動力的系統(tǒng)將創(chuàng)建并維護(hù)建筑環(huán)境的內(nèi)部地圖，實(shí)時分析每個房間的溫度、光照水平、能源使用情況和占用情況。

除此之外，他們還將分析建筑物的外部，包括熱量損失、空氣質(zhì)量、風(fēng)速、垃圾箱容量等。智慧建筑將利用可再生能源（包括太陽能電池板和風(fēng)力渦輪機(jī)）發(fā)電，并預(yù)測能源需求，儲存多余的能源以備高峰時段使用或?qū)⑵浞答伝仉娋W(wǎng)。

想象一下：周六早上，當(dāng)你醒來時，太陽在頭頂上閃耀。當(dāng)你拉開窗簾時，房間里的燈會熄滅，因?yàn)閭鞲衅鳈z測到房間內(nèi)光線增加。今天的空氣污染水平特別高，所以你的家啟動了過濾系統(tǒng)來凈化空氣。你的室內(nèi)植物也改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量，并且只在必要時自動澆水。你吃了一塊早餐棒，然后把包裝紙扔掉。

包裝紙被歸類為可回收物并放入正確的垃圾箱，垃圾箱裝滿后當(dāng)天就會被收集。當(dāng)你在沙發(fā)上放松時，你會看到房子側(cè)面的太陽能電池板慢慢旋轉(zhuǎn)以匹配太陽在天空中的位置。手機(jī)上的通知告訴你，你今天通過出售多余的能源賺了 50 塊錢。離開家時，你會發(fā)現(xiàn)空調(diào)自動關(guān)閉了。

但智能建筑關(guān)注的不僅僅是用戶體驗(yàn)。同一棟建筑不僅讓居住者的生活更加便利，還對氣候產(chǎn)生再生作用，促進(jìn)生物多樣性，減少污染并產(chǎn)生綠色能源。這就是智能建筑技術(shù)將實(shí)現(xiàn)的未來。

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