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智能建筑的演變之路
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在過(guò)去的幾十年里，微型電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)改變了人們的生活、工作和娛樂(lè)方式。如今，數(shù)字連接世界的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新階段：向智能建筑的轉(zhuǎn)變。
智能建筑對(duì)居住者來(lái)說(shuō)更舒適、更直觀。與此同時(shí)，它對(duì)環(huán)境的影響要小得多。這為建筑設(shè)備和管理系統(tǒng)的供應(yīng)商帶來(lái)了明顯的好處；房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、業(yè)主和物業(yè)經(jīng)理；工人和其他商業(yè)、公共場(chǎng)所的使用者；以及由這些結(jié)構(gòu)形成的社區(qū)。開(kāi)發(fā)商和建筑師認(rèn)識(shí)到，智能建筑創(chuàng)造了更好的價(jià)值，業(yè)主和管理者實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)成本的終身節(jié)約，居住者受益于更好的生活和工作環(huán)境。
智能建筑是非住宅和高密度的住宅開(kāi)發(fā)空間，如辦公室、購(gòu)物中心、餐廳、娛樂(lè)中心和公寓綜合體，配備傳感器技術(shù)來(lái)收集數(shù)據(jù)，分析運(yùn)營(yíng)信息，甚至控制資源的使用。各種傳感器技術(shù)可用于向建筑信息管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，使其能夠根據(jù)環(huán)境條件和用戶定義的參數(shù)監(jiān)測(cè)和控制各種領(lǐng)域，如照明和暖通空調(diào)。
智能建筑也可以免受針對(duì)其操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。 安全元件使用基于硬件的嵌入式安全解決方案實(shí)施，可保護(hù)信息和設(shè)備的機(jī)密性、完整性和真實(shí)性，從而保護(hù)居住者的個(gè)人隱私。
對(duì)智能建筑的需求
人口結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和技術(shù)進(jìn)步的變化是推動(dòng)智能建筑發(fā)展的根本原因。本世紀(jì)將見(jiàn)證城市化的持續(xù)快速增長(zhǎng)。據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，到2050年，將有68%的世界人口居住在城市。例如，在歐盟國(guó)家，工作場(chǎng)所、公共設(shè)施和高密度住房已經(jīng)占據(jù)了40%的能源消耗和36%的二氧化碳排放。如果不提高建筑效率，就不可能實(shí)現(xiàn)減少能源使用和二氧化碳排放的目標(biāo)。這種對(duì)更高效率的需求，結(jié)合工業(yè)4.0和智能家居技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了智能建筑的發(fā)展。
建筑的趨勢(shì)圖——人口變化、市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了智能建筑的發(fā)展
更高效的建筑操作意味著更低的運(yùn)營(yíng)成本。雖然有許多減少能源使用的策略，包括被動(dòng)式設(shè)計(jì)元素和替代能源，但智能建筑技術(shù)可以是確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能系統(tǒng)的所有元素都使用到最大效率的關(guān)鍵， 創(chuàng)造多達(dá)30%的能源效率，同時(shí)提高所有居住者的舒適度、便利性和安全性。
建筑經(jīng)理考慮四個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域的物業(yè)運(yùn)營(yíng)；機(jī)械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、能源供應(yīng)和基礎(chǔ)設(shè)施以及管道。
在這些領(lǐng)域中的每一個(gè)領(lǐng)域，傳感器技術(shù)都可以收集和提供數(shù)據(jù)以供分析，然后由管理系統(tǒng)采取行動(dòng)。通過(guò)在域內(nèi)并最終跨域連接傳感器，管理人員甚至系統(tǒng)本身就有可能獲得更全面的洞察力并做出優(yōu)化運(yùn)營(yíng)的決策。
智能建筑底層技術(shù)
連接和控制系統(tǒng)與多種類(lèi)型的傳感器設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)成了智能建筑的基礎(chǔ)技術(shù)。這些傳感器是當(dāng)前和未來(lái)系統(tǒng)的關(guān)鍵元素，可提供有關(guān)室內(nèi)環(huán)境的輸入。
下面是一些例子：
雷達(dá)傳感器可以確定一個(gè)區(qū)域內(nèi)的居住人數(shù)，甚至可以在不使用損害隱私的視覺(jué)攝像頭的情況下識(shí)別手勢(shì)
高分辨率紅外飛行時(shí)間 (ToF) 傳感器，用于 3D 物體檢測(cè)和人臉驗(yàn)證。
壓力傳感器確定 HVAC 設(shè)備或房間中的氣流
環(huán)境傳感器監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量，例如二氧化碳水平
微型 MEMS 麥克風(fēng)支持房間內(nèi)功能的語(yǔ)音控制，相同類(lèi)型的麥克風(fēng)陣列允許房間內(nèi)人員的定向跟蹤和房間內(nèi)的存在檢測(cè)電流傳感器監(jiān)控建筑設(shè)備(如電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電梯、HVAC 裝置)中的電力使用。
磁性定位傳感器能夠精確控制百葉窗中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)
支持傳感器融合(多種傳感器類(lèi)型和相應(yīng)數(shù)據(jù)流的集成)的智能傳感器集線器將提高智能建筑的安全性和便利性。例如，結(jié)合了麥克風(fēng)和壓力傳感器的集成報(bào)警系統(tǒng)可以根據(jù)聲音和室內(nèi)氣壓的變化更準(zhǔn)確地檢測(cè)玻璃破損，從而降低誤報(bào)的可能性。
智能建筑中的傳感器也是快速增長(zhǎng)的房間自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。例如，雷達(dá)傳感器可以檢測(cè)到有人進(jìn)入房間，并發(fā)出一系列指令以自動(dòng)打開(kāi)燈并將溫度調(diào)節(jié)到舒適的水平。隨著入住人數(shù)的變化，可以在房間變熱之前進(jìn)行溫度調(diào)整，反之亦然。使用有關(guān)外部照明的環(huán)境信息，燈具可以通過(guò)改變提供給 LED 的電流來(lái)調(diào)整照明水平。
在建筑物居住者的視線之外，監(jiān)控建筑物內(nèi)系統(tǒng)狀況的傳感器集線器通過(guò)幫助防止故障來(lái)提高舒適度和居住者滿意度。集成到電梯和 HVAC 裝置中的設(shè)備可以收集反映運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)數(shù)據(jù)，檢測(cè)與最佳狀態(tài)的偏差并在故障發(fā)生之前預(yù)測(cè)故障，以便及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用的示例包括使用氣壓傳感器監(jiān)測(cè) HVAC 設(shè)備中的氣流、使用電流傳感器測(cè)量電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的電流、使用磁性定位傳感器進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，以及使用 MEMS 麥克風(fēng)檢測(cè)聲音異常。
除了傳感器，英飛凌還為設(shè)備制造商提供關(guān)鍵組件，用于處理傳感器數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。電力集成電路是電機(jī)控制、計(jì)量和開(kāi)關(guān)系統(tǒng)，甚至燈具不可或缺的一部分。連接內(nèi)置系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)和新的5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的重要元素，以及作為數(shù)千臺(tái)設(shè)備計(jì)算“大腦”的強(qiáng)大微控制器，都是該公司產(chǎn)品組合的一部分。最后，硬件和安全集成電路用于在設(shè)備被允許訪問(wèn)建筑管理系統(tǒng)的其他部分之前進(jìn)行認(rèn)證，這是設(shè)計(jì)免受網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。
智能建筑如何應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)
市場(chǎng)預(yù)測(cè)智能建筑中連接設(shè)備的整體市場(chǎng)將迎來(lái)快速發(fā)展，主要是在能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。隨著支持樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)在特定用例中獲得經(jīng)驗(yàn)，并開(kāi)發(fā)跨多個(gè)領(lǐng)域集成的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，這種情況可能會(huì)在未來(lái)幾年加速。
雖然今天我們看到由建筑管理系統(tǒng) (BMS) 平臺(tái)控制的單域應(yīng)用，但未來(lái)正朝著集成來(lái)自多個(gè)系統(tǒng)的信息流和更全面的命令方向發(fā)展。
與其他已經(jīng)或正在轉(zhuǎn)向數(shù)字自動(dòng)化的行業(yè)一樣，如今正在構(gòu)建的價(jià)值鏈涉及核心技術(shù)供應(yīng)商、設(shè)備制造商、集成商和多個(gè)層次的軟件專(zhuān)家、建筑行業(yè)參與者以及網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和云服務(wù)提供商。網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，無(wú)論是傳統(tǒng)服務(wù)還是云架構(gòu)專(zhuān)家，都將卸下新系統(tǒng)繁重的數(shù)據(jù)處理工作。供應(yīng)商之間現(xiàn)有的伙伴關(guān)系將會(huì)增長(zhǎng)，許多新的伙伴關(guān)系將會(huì)建立，這些伙伴關(guān)系既提供一定程度的標(biāo)準(zhǔn)化，又能最好地利用專(zhuān)家供應(yīng)商的獨(dú)特能力。
在許多方面，今天的智能建筑的發(fā)展反映了工業(yè)建筑(工業(yè)4.0)和智能家居領(lǐng)域的早期發(fā)展。在一個(gè)快速城市化的世界中，顯然需要以一種滿足提高能源效率需求的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化，這也是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)。與此同時(shí)，這些自動(dòng)化系統(tǒng)降低了建筑運(yùn)營(yíng)的整體成本，增加了居住者的便利性和舒適度。類(lèi)似地， 與其他建筑領(lǐng)域的自動(dòng)化一樣，成功的項(xiàng)目將依賴于在滿足更高的網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)推動(dòng)跨領(lǐng)域集成的方法。
