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智慧建筑的发展历程
1.1 智慧建筑概念定义 针对智慧建筑概念定义，目前业界还没有统一，存在多个版本。2017年，阿里巴巴集团置业部、阿里研究院联合发布的《2017智慧建筑白皮书》率先提出智慧建筑；2018年，中国勘察设计协会工程智能分会、ICA联盟联合发布的《智慧建筑白皮书》也有涉猎；2021年，中国建筑学会发布了团体标准《智慧建筑设计标准》，对智慧建筑进行了阐述。三家对智慧建筑定义描述的角度和侧重点有所不同，阿里巴巴定义的更加关注以人的需求驱动，通过技术手段使得建筑更好服务于人；中国勘察设计协会和中国建筑学会的定义则侧重给建筑赋予人脑智慧特征，从数据的获取到自我分析、决策的能力。 国外以IBM、西门子为代表的欧美公司提出定义比国内更早，IBM给出的定义更多站在使用者的视角，侧重考虑资金投入和实际回报；西门子给出定义的更多注重资源和效率，非常重视绿色节能。 综合现有智慧建筑概念定义，结合国情，我们认为智慧建筑存在三个主要特征： （1）以人为本 主要体现在以人的体验为驱动，并最终为人提供更好的服务。 （2）全面感知 主要体现在通过物联网技术实现收集建筑内的人、设备、环境等要素数据。 （3）全局优化运行 建筑数据汇聚到统一的平台进行数据分析，不断学习和进化以及自我决策，通过大数据、云计算、BIM等技术实现建筑全局的优化运行。
1.2 智慧建筑相关政策 “十四五”新型基础设施建设提出，以场景为牵引、应用为导向推进新型基础设施统建共用，二十大报告进一步强调积极稳妥推进碳达峰碳中和。“新基建”和“碳达峰、碳中和”的政策导向全方位推动了智慧建筑快速发展。 “新基建”是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的全新基础设施体系。在信息通信方面，5G具有超大规模的连接能力和传输速度，使万物互联到万物智联成为可能；在数据处理方面，“新基建”引导的大数据、人工智能、物联网、云技术等形成聚合效应，数以万计的新设备“入网”，建筑大数据以指数爆炸式地增长，海量的数据为人工智能的智慧化处理提供了前提条件；在建筑节能方面，进一步挖掘建筑节能潜力是实现“碳达峰、碳中和”目标的重大需求。“双碳”政策驱动下，智慧建筑节能应用迎来了新的契机，建筑节能不再单纯依靠围护结构，推进建筑智慧化运维，可有效解决智能建筑节能技术、管理等一系列问题。
1.3 智慧建筑国内外现状 （1）国外现状 MarketsandMarkets发布的新市场报告指出，全球智慧建筑市场规模预计将从2019年的607亿美元增长到2024年的1058亿美元，在预测期内的复合年增长率约为11.7%，许多国家都将大幅提高智慧建筑的投资。 图1 MarketsandMarkets发布的新市场报告 从 Mordor发布的《2020-2025智慧建筑市场：增长、趋势及预测》报告来看，目前全球智慧建筑市场最大的区域依然还是北美地区，而亚太地区是增长最快的地区。 （2）国内现状 自2017年以来，阿里巴巴、中国勘察设计协会、复旦大学等国内多个机构也都先后发布了智慧建筑白皮书，国内腾讯（互联网企业）、达实公司（智能化系统集成商）相继建成的深圳滨海大厦、达实大厦等智慧大厦，标志着我国智慧建筑时代正式到来。
02 智慧建筑的技术策略： 2.1 大数据技术 大数据技术即对海量数据进行分析、提取数据价值的技术。2021年11月底，工信部印发《“十四五”大数据产业发展规划》，大数据步入了“集成创新、快速发展、深度应用、结构优化”的高质量发展新阶段。 对于智慧建筑、智慧城市和人工智能而言，大数据是基石，其核心要素是数据安全、数据的广度和挖掘的深度。对于智慧建筑而言，数据量主要来源于建筑本身、附属设备系统及管理系统，不同的建筑形态和需求对大数据的要求侧重点不同，所以必须建设以需求为中心的建筑大数据平台。 2.2 物联网技术 物联网即万物互联、全面感知，通过部署各类传感器+无线传输技术，如我们常用的5G、NB-IoT、LoRa及WIFI，实现收集建筑内的人、设备、环境等各类数据。 图2 物联网应用示意图
大数据+物联网+云计算+BIM
2.3 云计算技术 云计算是分布式计算的一种，通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，再由多台服务器架构的系统进行计算。云计算又称为网格计算，它可以在很短的时间内（几秒钟）完成对数以万计的大数据的处理，从而达到强大的云服务，其主要形式包括公有云、私有云、边缘云、混合云等，是智慧城市、智慧建筑中信息流的核心构架服务平台。
2.4 BIM应用 BIM指建筑信息模型，可服务于建筑物全生命周期，包括建筑的规划、设计、施工及运维各阶段，主要体现在智慧建造、智慧运维，为建筑精细化管理、运维提供技术支撑。 图3 BIM应用示意图
03 智慧建筑的实践
3.1 广东省中医院中医药传承创新工程 广东省中医院中医药传承创新工程位于广东省中医院二沙岛分院，总建筑面积2.7万平方米。在该项目中BIM设计所使用的应用软件为Revit，它是数字化设计一种形式。 BIM设计不同的阶段由于使用需求不同，BIM模型的组织形式和信息内容均有差别。在这个项目的设计阶段，为支持机电系统的性能分析，需要分系统进行建模；施工阶段，为支持多专业的协调，需要将同一楼层全专业模型整合进行碰撞检测；而运维阶段，既需要通过查看某一区域全专业模型了解管线排布，辅助维修，又需要应用单系统模型进行逻辑结构分析与查看。 图4 广东省中医院中医药传承创新工程设计模型图
图5 湛江市第一中医医院搬迁改造项目施工模型图
项目中我们利用BIM模型+建筑各智能化系统深度融合集成形成BIM可视化运维平台。 （1）运维BIM建模 BIM模型除了包括建筑、结构、给排水、通风空调、供电系统、电梯、视频监控、精装修、医用气体、污水处理等各专业的模型。为支持BIM模型能够在运维中使用，还需添加空间分配、设备运维需求、BA点位等信息，最终形成BIM运维模型。 （2）运维BIM系统 运维阶段，既需要通过查看某一区域全专业模型了解管线排布，辅助维修，又需要应用单系统模型进行逻辑结构分析与查看，因此需要通过拆分和重组将既有BIM模型转化为运维所需的轻量化三维可视化模型。 （3）信息融合 在项目建设过程中，要求智能化系统集成商及设备供应商提供运维系统可以使用的数据接口。通过 BIM中监测对象与BA中获取的监测数据匹配，实现对监测数据的采集、传输和显示。 最终，项目基于虚拟现实技术将三维可视化模型与实时运维数据动态整合，实现对报修服务、建筑设备监控、视频监控和BIM系统的集成，提高运维管理和应急决策效率。 3.2 湛江市第一中医医院智慧医疗物联网 项目采用了RFID无线传输技术，针对输液管理、婴儿防盗、被服管理及院内导航等系统部署各类传感器。医疗无线物联网平台通过医疗数据信息采集，集成医疗无线物联网数据，进一步对数据进行处理，从而实现医疗信息智慧运维管理。
3.3 仙居高铁站设计非线性三维曲面 项目运用参数化平台Maya+Rhino+Grashopper来控制或生成规则的或不规则的形体，并通过一定的变量来调整最终的模型，生成可控形体，从而寻求更多的设计优化方案。 图6 仙居高铁站效果图
04 展望
智慧建筑不是各种新兴技术在建筑物上的简单堆砌和连接，而应关注以人为本、为人服务的理念，建筑与自然和谐相处观念，依托各项新技术，使建筑物具备自我感知、自我判断、自我学习、自我分析和自我决策的能力，从而为用户提供多样的、个性化、精准化的服务，更贴切地适应并满足人们对工作和生活环境中建筑物安全、舒适、高效、便利及可持续发展等功能的需求，智慧建筑也是智慧城市的重要组成部分。 在后续的建筑项目设计中，我们将进一步围绕智慧建筑尤其是智慧医院开展研究与应用实践。
