1物聯網導論IntroductiontoInternetofThings智能建筑#3BABA6#2C71B6102內容回顧重點介紹了智能交通系統，基于車聯網的智能交通應用，以及智能交通的發展和展望前一章3本章內容智能建筑概述智能建筑應用智能建筑的發展與展望10.110.210.34新型建筑建筑的設計和使用情況直接影響著人們的生活質量、工作效率、身心健康以及生命財產的安全新型建筑的新特點和新要求層數明顯增加跨度規模龐大建筑結構復雜功能人員復雜節能環保挑戰健康舒適需求5物聯網技術+建筑物聯網的感知、計算和傳輸能力為建筑植入了豐富的“周圍神經元”和強大的“中樞神經系統”根據使用者的個性化需求智能化地提供服務，成為真正擁有智慧的建筑讓建筑像人體一樣擁有感知、傳導、思考和決策的能力，可以完成各項復雜功能環境指標的細粒度感知非接觸式的室內監控建筑智能控制系統物聯網安防和逃生系統6智能建筑概述世界上公認的第一幢智能大廈是于1984年1月改造的都市大廈（CityPlace）智慧建筑在世界各地蓬勃發展，成為21世紀建筑行業發展的主要方向美國Connecticut州Hartford市哈佛城廣場大廈7我國的智能建筑北京中國尊上海陸家嘴廣州塔香港環球貿易廣場臺北101大廈8智能建筑定義智能建筑作為建筑藝術與先進信息技術的結合，目前還沒有一個標準的定義美國智能建筑學會(AIBI)：將智能建筑定義為將建筑、設備、服務和經營四要素各自優化、互相聯系、全面綜合并達到最佳組合，以獲得高效率、高功能、高舒適與高安全的建筑物日本電機工業協會樓宇智能化分會：綜合計算機、信息通信等方面的最先進技術，使建筑物內的電力、空調、照明、防災、防盜、運輸設備等協調工作，實現建筑物自動化、通信自動化、辦公自動化、安全保衛自動化系統和消防自動化系統，外加結構化綜合布線系統，結構化綜合網絡系統，智能樓宇綜合信息管理自動化系統我國的《智能建筑設計標準》：以建筑物為平臺，兼備信息設施系統、信息化應用系統、建筑設備管理系統、公共安全系統等，集結構、系統、服務、管理及其優化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節能、環保、健康的建筑環境9理想的智慧建筑對智慧建筑的描述和定義顯示出人們的美好愿望理想的智慧建筑應該如同其他智慧體，具備四項核心能力，即感知、交互、推理、決策10理想的智慧建筑：感知感知建筑的環境和運行感知信息實時反饋給室內環境控制系統提升品質；反饋給建筑設計師優化設計室內環境品質（溫度、濕度、照度、CO2、PM2.5等）建筑使用狀態（如各建筑空間的人數）物聯網技術的發展為實現準確、實時的環境感知打下了基礎智慧建筑感知數據示意11理想的智慧建筑：交互建筑與人員交互通過收集人員的主觀評價、了解個性化的需求，營造舒適、健康、高效的室內環境建筑設備之間的交互通過建筑自動控制系統將設備連接集成在一起，提升運行效率建筑與城市能源系統的交互隨著電網可再生能源比例的增加，需求響應變得愈發重要智慧建筑交互平臺示范應用12理想的智慧建筑：預測推理預測部分預測建筑負荷和人員需求的變化，更好地輔助決策推理部分將當前的運行狀況和歷史數據進行對比，自動診斷建筑運行故障，提升建筑運行維護的自動化水平機器學習和人工智能技術的發展為更精準的預測和推理提供了支持預測即將到來的高溫和人流，提前開啟制冷智慧建筑人流預測13理想的智慧建筑：決策傳統的建筑控制采用基于作息的設定值追蹤法智慧建筑則采用模型預測控制、強化學習等人工智能和先進控制理論的發展也能提供更優化的決策如根據人員作息確定不同時間的溫度設定值無法適應現代建筑系統的復雜化和運行目標的多樣化通過引入預測信息，基于建筑模型實現動態實時的最優化控制，提升決策的科學性智能調節室內溫度14建筑系統智能化一個大型現代建筑是一個多層次協作的系統，它包括維持建筑各種功能正常運轉的多個子系統每個子系統的健康運行以及各子系統之間的良好協作是保證建筑正常運轉的基礎采暖空調系統給排水系統采光、照明系統15辦公智能化智能化辦公系統借助先進的辦公設備，最大限度地提高辦公效率，改進辦公質量，改善辦公環境和條件輔助決策，減少或避免各種差錯和弊端，提高管理和決策的科學化水平在寫字樓、教學樓等智慧建筑系統中占有重要地位16通信智能化智能通信系統保證建筑物內語音數據圖像的高效傳輸保證建筑與外部網絡流暢地互通信息現代智慧建筑極大地豐富了通信方式傳統的電話系統、衛星通信系統和廣播電視系統大量引入物聯網無線通信技術并支持視頻會議、視頻點播等應用17安防和逃生智能化安全防范和緊急逃生系統是智慧建筑保障其安全性和可靠性的重要組成部分包括門禁控制、閉路電視監控、智能防盜、消防系統等防止入侵、盜竊、搶劫等違法犯罪活動在火災、地震等重大緊急事件中保證人員及時安全逃生安防逃生系統示意圖18能耗監測和控制智慧建筑在滿足功能性需求的基礎上，更需要解決節能、降耗、減排等問題全面監測建筑的環境和能耗情況將數據傳輸到智能中心進行綜合分析決策自動控制建筑中的各種系統（如空調、照明、通風、供水等）能耗監測平臺示范應用19智能綜合管理智慧建筑內部子系統獨立運行、具有較好的封裝性智能綜合管理系統是智慧建筑的“中樞神經系統”，它綜合監測所有的子系統，并進行智能分析和決策，是整個建筑的控制核心智能綜合管理平臺示意圖20本章內容智能建筑概述智能建筑應用智能建筑的發展與展望10.110.210.321綠色建筑現狀核心：低能耗、低排放水資源循環子系統：生活用水經過凈化處理后進行存儲和循環利用，實現資源效率最大化如何降低建筑實際運行能耗、改善環境品質和提高使用者滿意度22物聯網技術+綠色建筑借助邊緣感知、無線組網、云計算等物聯網技術，開發新型建筑性能監測及反饋系統，實現對建筑能耗、環境品質與用戶行為的大規模、長期化的實時監測利用性能監測信息，建立描述建筑性能參數的數據庫，為項目評估和建筑橫向對比提供高質量的數據使用檢測數據進行深度數據挖掘與智慧決策，進一步增強綠色建筑評估與診斷的科學性新型建筑性能監測及反饋系統23實際項目清華大學研發了實時在線的室內環境監測及人員定位系統采用集傳感、無線通信和云平臺技術于一體的非侵入式室內環境健康性能監測方法、設備和平臺系統，實現了長周期、高頻次、高密度、多參數的實時連續高精度監測在中、美、英、新加坡等國內外31個城市的209個建筑應用建立了數據長期監測有效性保障方法把無須現場勘測的定位精度提升至厘米級涵蓋建筑類型包括大型購物商場、教學樓、機場車站等24項目成效完成全國142個綠色建筑整體性能調研測試，數據覆蓋我國4個氣候區20座城市在國內外其他11個城市開展建筑性能監測系統部署覆蓋國內外31個城市的209個建筑案例有效推動各類型建筑的信息化、智慧化管理累計數據量總條數達30億條，總容量達1.09T建立了國際領先的綠色建筑運行性能數據庫數據庫效果展示25項目主要技術建立了基于機理驅動與數據挖掘的綠色建筑運行性能診斷模型和新算法，為建筑智慧運維提供了有效工具提出了兼顧數據價值與物理意義的異常值檢測、信息增益敏感性分析、頻繁模式挖掘等能耗挖掘、診斷與預測模型，在最大化利用數據的基礎上大幅提升數據挖掘模型的物理意義，實現了能耗的深度診斷和優化基于大數據計算與可視化技術，研發建筑室內環境場動態識別與診斷方法，實現對室內環境參數時空分布特征與演變規律的科學再現，實現室內環境的靶向精準診斷26智能家居采用物聯網的傳感器、短距離通信及智能決策技術，并結合系統集成技術將家居設備有機互聯、統一管理一個典型的智能家居系統通常包括一個家庭無線網關，以及若干個分布在各種設備上的無線通信子節點27智能家居系統包括溫度控制、氣體傳感、門禁系統等子節點，每個子節點都能夠通過無線通信模塊與無線網關進行數據傳輸家庭智能網關可以看作家庭的智能化控制中心無線通信子節點包括信息采集節點和設備控制節點智能家居系統示意圖28室內環境監控現代智慧建筑急需對室內環境質量進行監控典型室內微環境監測系統在住房內部署環境傳感器，通過ZigBee將感知數據實時傳回數據中心，進行建模分析用戶可以通過計算機或者智能手機，查看指定房間的各項環境參數，并對不同房間的環境進行比較室內微環境監測軟件29本章內容智能建筑概述智能建筑應用智能建筑的發展與展望10.110.210.330智慧建筑的需求廣泛而迫切安全各類建筑都需要安裝智能、可靠的安防系統生產效率各類高科技公司修建現代化建筑，并提供相應的智能化辦公環境提升生活品質和舒適程度大量普通住宅投入智能家居、智慧社區的建設，并得到政府的充分重視和鼓勵31智慧建筑的趨勢可持續發展：智慧城市將是減少能源消耗，氣候變化影響的重要途徑物聯網、人工智能、數字孿生、建筑信息模擬（BIM）等技術的發展有望成為智慧建筑落地的重要抓手2021年，清華大學、萬科和微軟中國共同主編了《智慧辦公建筑評價標準》32智慧建筑的壁壘和挑戰缺乏