我国智能建筑发展综述

何正清¹，蒋贺子枫²，胡玉婷³，诸云*

（^123*南京理工大学，21004）

* 诸云，南京理工大学副研究员，中国自动化学会“智向未来”自动化与人工智能百人科普团专家

摘  要：随着我国科学技术的不断发展，智能化建设也随之进步，其中智能建筑的发展是现代社会发展的一个重要环节。智能建筑的顺利发展需要多方面、多学科的技术的支持，它是集建筑技术与信息技术融合的产物，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境。本文主要对智能建筑的相关分类和未来智能建筑发展的可行性和方向进行了探讨。

关键词：智能建筑；发展前景；类别；社会影响.

1.智能建筑的概念和分类

    智能建筑是指多种现代科技，利用自动化、信息化和智能化技术，为人们提供更加安全、便捷、舒适和美好的生活和工作环境的建筑。现代智能技术蓬勃发展，智能建筑因此也多种多样，下面将从五个方向，具体说说现代智能建筑大致分类。

1.1按照智能技术种类分类

智能建筑可以根据采用的智能技术进行分类，比如：基于物联网技术的智能建筑：通过各种传感器、智能设备和云平台等等技术实现对建筑内部情况的监测、控制和管理。基于大数据技术的智能建筑：通过对建筑内部和外部环境的大数据分析，实现优化建筑能耗、提高环境质量等目标。基于人工智能技术的智能建筑：通过机器学习、深度学习等技术，实现各种功能，比如图像识别、语音交互、自主决策等等。

1.2按照应用领域分类

智能建筑也可以按照应用领域进行分类，比如：住宅智能建筑：通过智能化技术，实现住宅内部的安全、环保和便捷等目标。商业智能建筑：通过智能化技术，实现商业场所的安全、高效、舒适和节能等目标。公共服务智能建筑：通过智能化技术，为公共服务机构提供更加安全、便捷和高质量的服务。

1.3按照智能化程度分类

智能建筑还可以按照智能化程度进行分类，比如：单一功能智能建筑：只针对某一单一功能进行智能化改造，比如智能化灯控系统。多功能智能建筑：针对多个功能进行智能化改造，比如同时实现智能化灯控、温控、空调等多种功能。

1.4按照建筑类型分类

智能建筑还可以根据建筑类型的不同进行分类，比如：办公楼：作为商业领域的重要建筑之一，办公楼采用智能化技术可以提高工作效率，降低能耗成本。酒店：智能化技术可使酒店更加智能化和舒适化，提高客户的满意度和忠诚度。健康医疗建筑：智能化技术可用于医疗设施，以实现更好的病人体验和监视，并支持与病人记录的联系。

1.5按照智能控制系统分类

智能建筑还可以根据不同的智能控制系统进行分类，比如：

1. 智能安全系统：包括智能监控系统、智能门禁系统、智能警报系统等，可实现对建筑安全的大规模监控和管理。

2. 智能信息交互系统：包括智能家居控制系统、智能语音控制系统、智能触控屏控制系统等，可实现对建筑内部设备的精确控制。

3. 智能环境控制系统：包括智能温控系统、智能空气净化系统、智能照明系统等，可实现对室内环境的精确调控。

总而言之，智能建筑是一种全新的建筑理念，将成为未来建筑发展的一个重要方向，有望在不久的将来成为生活和工作中必不可少的组成部分。而各种分类方法也为我们更好地了解和应用智能建筑提供了有益的参考。

2.智能化技术在建筑中的应用

智能化技术是智能建筑的核心和灵魂，其作用不仅体现在提高建筑的安全性和舒适性，还体现在显著降低建筑的能耗，提高工作效率，改善室内环境，减少维护成本等方面。下面我们将从智能安全系统、智能信息交互系统和智能环境控制系统三个方面说体现智能化技术在智能建筑中的应用。

2.1智能安全系统

智能安全系统是智能建筑最重要的组成部分，其作用是对建筑物进行24小时实时监控，及时发现安全隐患并采取相应的应对措施，确保建筑内外的安全。

智能安全系统包括智能门禁系统、智能监控系统、智能警报系统等多个方面，其中最常见的是智能监控系统。智能监控系统采用高清摄像头、智能识别技术、云存储技术等技术，可以对建筑内外的情况进行全方位的监测，提高建筑的安全性。同时，智能门禁系统采用人脸识别或授权卡等技术，能够实现自动化的出入门禁控制，进一步提高建筑部分区域的安全性。

2.2智能信息交互系统

智能信息交互系统是智能建筑的另一个重要组成部分，它通过各种智能化设备、传感器和云计算等技术，将人与建筑之间的交互变得更加自然、高效和便捷。

智能信息交互系统主要包括智能家居控制系统、智能语音控制系统、智能触控屏控制系统等。这些系统可以通过手机APP、语音命令、触控屏幕等方式对建筑物内的各种设备进行远程控制和管理，包括电灯、电器、空调、窗帘等。同时，智能信息交互系统也可以根据不同用户的需求进行智能化的学习和自适应，比如可根据用户的生活习惯、偏好等进行自动调节，确保人们在建筑内获得最佳的使用体验。

2.3智能环境控制系统

智能环境控制系统是智能建筑中最实用的应用之一，它可以对建筑内部的温度、湿度、空气质量等方面进行精准的控制和调整，为人们创造一个更加舒适和健康的生活和工作环境。

智能环境控制系统主要包括智能温控系统、智能空气净化系统、智能照明系统等。这些系统可以根据建筑内部的情况自动调节室内温度、湿度和照明等，达到节能降耗的目的。同时，智能环境控制系统也可以通过传感器和物联网技术实现对室内空气质量的实时监控和管理，包括检测PM2.5、二氧化碳浓度等，并根据检测结果自动进行空气净化。

总的来说，智能化技术在智能建筑中的应用具有广阔的前景，未来将会出现越来越多的智能建筑设施和智能化应用程序。这些技术和设施不仅将提高建筑的安全水平，还将显著降低建筑的能耗，提高工作效率，改善室内环境，减少维护成本，为人们提供一个更加智慧化、便捷化和舒适化的生活和工作环境。

3.智能建筑的设计原则和方法

智能建筑是一种以人为本，以科技为支撑，通过各种信息传感设备和互联网技术，实现对建筑内外环境控制、安全监控和信息交互的新型智能化建筑。智能建筑的设计涉及到多个方面，其中主要包括建筑结构、建筑材料、机电系统和智能控制系统的设计。

3.1设计原则

3.1.1 用户体验原则

智能建筑的设计应以用户体验为根本，从人性化出发，尽可能地满足用户的需求，让用户获得更加舒适、便捷、安全的使用环境。在智能建筑的设计中，需要注重用户体验的细节和情感需求，如关注使用者的健康、安全、舒适感受、生活习惯等方面，使之与智能化技术相融合，创造出更加人性化的使用场景。

3.1.2 开放性原则

智能建筑的设计应该是开放式的，能够支持各种标准的传感器、控制系统和硬件/软件接口，同时兼容不同厂商、不同平台的设备和服务。通过开放式架构设计，可以保证智能化设备、服务能够相互连接和融合，实现资源共享、功能整合，提供更丰富、更灵活的使用场景，同时也能有效抑制智能化技术单一化发展的趋势。

3.1.3低碳环保原则

智能建筑的设计应坚持低碳环保理念，注重节能降耗，实现绿色可持续发展。在建筑的设计中，应尽可能地采用可再生材料、环保材料和高效能耗设备，在建筑的使用过程中，应通过智能控制技术和管理手段，实现能源的有效监测和管理，减少浪费，尽可能降低建筑对环境的影响。

3.1.4安全稳定原则

智能建筑的设计应具有安全稳定性，确保建筑在使用过程中不会出现安全隐患和系统故障。在智能化设备和系统的设计中，需要注重系统的健壮性、可靠性和安全性问题，采用完善的安全措施和技术手段，保障系统的运行安全和数据的保密性，为建筑的用户提供安全可靠的使用保障。

3.2设计方法

3.2.1集成式设计方法

集成式设计方法是一种将建筑结构、机电系统和智能控制系统有机整合在一起的设计方法，通过信息流、物流和能源流的协同，达到优化建筑性能的目的。该设计方法注重各个系统之间的无缝集成，通过智能化技术实现对建筑的全方位监控和管理，从而实现更加高效、节能、环保的建筑性能。

3.2.2模块化设计方法

模块化设计方法是一种通过工厂预制化和网络化管理的方式，将不同组件、设备和功能模块分离出来，统一标准化生产，最终组装为智能建筑的设计方法。该方法可以提高建筑的质量和效率，减少施工现场的污染和浪费，降低建筑成本和使用成本，同时也便于后期升级和维护。

3.2.3数据驱动式设计方法

数据驱动式设计方法是一种基于数据分析和挖掘技术，实现对建筑内外环境的实时监测和分析，从而实现智能控制和管理的设计方法。该方法通过人工智能、大数据技术和云计算技术等手段对建筑的数据进行分析，实现对建筑的精细化管理，提高建筑的能效性和安全性。

总之，智能建筑的设计原则与方法具有多样化和开放性的特点，需要从用户体验、开放性、环保、安全等方面进行考量。通过采用集成式设计方法、模块化设计方法和数据驱动式设计方法等手段，实现对智能化设备和系统的有效整合和协同，为用户提供更加舒适、智能化、低碳环保的使用场景。

4.智能建筑对城市可持续发展的贡献

 随着城市规模的扩大和人口数量的增加，城市可持续发展问题日益凸显。智能建筑作为一种新型的建筑形态，具有绿色环保、节能减排、安全稳定、智能舒适等特点，对城市可持续发展献力良多。

首先，智能建筑能够提高城市能源效率，实现节能减排。传统建筑中存在很多能源浪费和不必要的消耗，而智能建筑则通过科技手段对电力、水资源等进行智能化管理，从而实现能源利用的最优和最有效。例如，智能建筑可以通过自动光照、温度和湿度控制系统，合理利用自然光、光热能和风能，从而达到节约能源的目的。此外，智能建筑还可以采用太阳能、地热能等再生能源，进一步减少能源消耗和污染排放，促进城市绿色低碳发展。

其次，智能建筑能够提升城市安全性和稳定性。城市安全是城市可持续发展的基础，而智能建筑可以通过安全监控系统、火灾报警系统、水泄漏监测等手段，对建筑内外环境进行全方位的掌控和管理，避免安全事故和意外事件的发生。除此之外，智能建筑还可以采用防盗、防火、抗震等技术手段，提高建筑的安全性和稳定性，从而为城市的安全稳定提供保障。

最后，智能建筑能够提升城市居民的生活品质和舒适度。城市居民的生活需求与日俱增，而智能建筑则通过智能化设备和服务，为居民提供更加便捷、安全、舒适的生活体验。例如，智能建筑可以通过智能门禁、电梯管理、照明、空调等智能化设备的协同管理，优化居住环境，提高居住的舒适度和便利程度。此外，智能建筑还可以实现远程监管、社区互动、移动支付等服务，满足居民对信息交互和社交互动的需求，进一步提升城市居民的生活品质。

总之，智能建筑作为城市可持续发展的新型建筑形态，能够通过提高城市能源效率、增强城市安全稳定、优化城市居住环境等手段，为城市可持续发展做出积极贡献。未来，随着智能建筑技术的不断发展和应用，相信其在城市可持续发展中的作用会越来越大。

5.智能建筑的安全与保障

随着科技的不断发展，智能建筑的应用越来越广泛。智能建筑具有集信息、网络、自控技术于一体的特点，能够实现对建筑物内部环境的全方位监测和管理，从而提高建筑的使用效率、节约能源、保障人员安全等。然而，智能建筑仍然需要面对各种安全威胁，如网络攻击、数据泄露、火灾爆炸等，这些安全威胁可能会对人员和财产造成威胁，因此如何保障智能建筑的安全性，是当前亟需解决的问题。

5.1智能建筑的安全保障机制

智能建筑的安全机制主要包括以下几个方面：（1）智能安防系统：这是智能建筑中最常见的一种安全技术手段。它通过监控摄像头、入侵报警探测器、门禁系统等设备，实现对建筑物内外环境的全方位监控和管理，从而及时发现潜在的安全隐患。（2）智能消防系统：智能消防系统是智能建筑的重要组成部分，它可以通过烟雾探测器、温度探测器等设备，实现对火灾的自动感知和报警，从而及时采取有效的灭火措施，保障人员和财产的安全。（3）风险评估与预警系统：该系统利用大数据和云计算技术，通过对建筑内外环境的数据采集和分析，实现对潜在风险的评估和预警，从而及早发现安全风险。（4）通道管理：通过门禁系统和人脸识别技术等手段，实现对人员出入的管理和控制，避免未经授权的人员进入建筑物，从而保障建筑物的安全。（5）视频监控：通过视频监控和移动终端管理等手段，及时监管和管理建筑物内部活动，防止发生安全事故。（6）定期巡检：通过巡检制度和定期维护等手段，实现对设备和系统的全面检查和维护，确保其正常运行和安全可靠。

5.2智能建筑的安全风险与防范措施

智能建筑应用过程中也存在一些安全威胁，如网络攻击、数据泄露、火灾爆炸等。面对这些安全威胁，智能建筑需要采取一系列防范措施，以确保建筑的安全性和稳定性。（1）完善信息安全管理制度，加强网络安全意识和技能培训，加强对信息安全的监管和防护。（2）采用高效、可靠的安全技术手段和设备，如防火墙、入侵检测系统、安全加密技术等，从源头上控制安全风险。（3）加强设备和系统的维护管理，及时更新补丁和升级软件，确保设备和系统的正常运行。（4）建立健全的应急预案和危机管理机制，实现对紧急事件的快速响应和有效处理。

5.3结论

智能建筑的安全保障机制包括智能安防系统、智能消防系统、风险评估与预警系统、通道管理、视频监控和定期巡检等多个方面。与此同时，智能建筑应用中也存在一些安全威胁，需要采取一系列防范措施，以确保建筑的安全性和稳定性。要保障智能建筑的安全稳定，需要不断加强对智能建筑安全问题的探讨和解决，促进智能建筑行业的健康发展。

6.智能建筑的经济效益和社会影响

智能建筑是一种集信息、网络、自控技术于一体的建筑形式，具有大量的优点和优势。除了实现节能环保和提高使用效率外，智能建筑还带来了显著的经济效益和社会影响。

6.1经济效益

（1）节省能源成本：智能建筑的节能技术，如能源回收利用和智能照明技术等，可以大幅降低能源消耗和能源成本，提高建筑的经济效益。

（2）减少维护成本：智能建筑的自动化控制系统和远程监控系统等，使得建筑物的维护和管理更加便捷高效，有效降低维护成本和管理成本。

（3）提高租售价值：智能建筑的节能环保、舒适度和安全性等特点，使得其租售价值比传统建筑更高，同时可吸引更多租客和购房者。

（4）促进相关产业发展：智能建筑需要大量的信息技术和智能化设备，这推动了相关产业的快速发展，如智能控制系统、新型建筑材料和智能家居等产业。

6.2社会影响

（1）改善生活质量：智能建筑可以通过智能化设备和系统，实现室内温度、湿度、光线等环境的自动控制和调节，提高室内的舒适度和生活质量。

（2）提高工作效率：智能建筑的节能环保、自动化控制和智能设备，可以大幅提高工作效率和生产效益，为企业创造更高的附加价值。

（3）推动城市可持续发展：智能建筑在节能环保方面具有显著的优势，可以有效促进城市可持续发展，减少能源消耗、减少污染排放，为城市创造更良好的环境。

（4）增强城市形象：智能建筑体现了城市的现代化和科技化水平，具有良好的形象效应，可以提升城市的知名度和吸引力。

 总之，智能建筑不仅可以带来显著的经济效益，而且可以对社会产生积极的影响。随着人们对于绿色和可持续发展的逐渐重视和追求，智能建筑将会得到越来越广泛的应用和推广。

7.智能建筑未来发展趋势

智能建筑是一个综合性、高科技含量的概念，近年来随着技术和市场的不断推进，智能建筑的应用已经成为建筑行业的重要趋势。未来，智能建筑将会在各个方面不断发展和创新，更好地满足人们对于舒适、安全和环保的需求，在未来的发展之路上，智慧建筑必须融入智慧城市建设，这是智能建筑今后发展的大方向。以下将就智能建筑未来发展趋势进行分析。

7.1智能化程度不断提升

智能建筑的核心在于其自动化程度和智能化程度。未来，智能建筑将会在自动化控制、信息互联、感应识别等方面进行长足发展。例如，智能家居系统将会得到更加完善的技术支持，实现人机交互和远程控制；智能照明系统将会通过感应器和调光器等技术，更加智能化地控制室内光线和节能；自然通风、太阳能利用、废弃物回收等技术也将会得到更加广泛的应用。

7.2可持续性成为关键词

在全球气候变化问题日益突出的背景下，智能建筑将会更加注重可持续性和低碳环保。未来，智能建筑将会在建筑能源、水资源、环境保护等方面发展，实现更加低碳、节能、环保的目标。例如，采用新型的建筑隔热材料、太阳能光伏发电技术、高效节能的空调、绿色植物、污水再利用等手段，实现建筑物节能减排和废弃物资源化。

7.3数字化建设助力智能化

数字化技术的发展为智能建筑的实现提供了有力的支撑。未来，数字化建设将成为一大趋势，使得智能建筑从设计、规划、建造、运维全过程实现数字化管理和智能化控制。例如，BIM技术将通过三维模型、信息共享、协作制度等手段，实现智能化设计和施工；云计算技术将通过数据的统计、分析、储存和应用，实现智能化运维和管理。

7.4人工智能加速智能化进程

人工智能是未来智能建筑发展的关键驱动力之一。未来，人工智能将会在智能家居、自动化控制、机器视觉等方面进行应用，实现更加智能、高效的建筑物管理。例如，人脸识别技术、语音识别技术和智能语音助手将会得到广泛应用，使得智能家居实现更加智能、舒适的控制和管理。

综上所述，未来智能建筑将会在自动化程度、可持续性、数字化建设和人工智能应用等方面得到进一步的发展和创新。虽然智能建筑还存在一些技术和管理方面的难点和问题，如数据安全、用户隐私和系统稳定性等问题，但是通过技术的不断创新和完善，相信这些问题也将会得到有效解决，推动智能建筑的健康发展。

8.结论

智能建筑的发展需要在考虑经济和社会效益等方面下，在多方面技术的支持下发展。当前，以互联网、云计算、大数据等为代表信息技术快速发展，对建筑行业的发展也产生了深远的影响。智慧建筑、绿色建筑、节能楼宇成为大势所趋。新型互联网经济不仅是一场技术革命，也极大地改变了人们的思维模式和行为模式。因此，作为人们安全食宿的场所，建筑也在快速地朝着网络化、人性化、智慧化的方向发展。

但是智能建造技术的发展在我国尚处于起步状态，多为通过引进国外核心技术，学习国外先进企业的创新建造技术来加快国内智能建造技术的发展，缺少基础技术的理论支持及理论上更深层次的探讨。因此未来会有更多企业寻求核心关键技术的突破和各技术之间融合发展，开拓全新的智能建造技术领域，打造符合我国发展的智能建造技术体系。同时在教育方面，我国很多大学已同步开设智能建造专业，将为学生创造一个研究智能建造技术的环境，培养出同时具备土木工程、机械工程等优秀学科知识的高复合型人才。

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