门窗幕墙智能化发展概述

 

在信息社会中,人们对于现代建筑的概念也在发生变化,传统建筑提供的服务已远远不能满足现代社会和工作环境等方面的要求。智能建筑(Intelligent Building),以下简单称IB出现,使得一幢幢高楼就变成了一个小社会,其内部有众多小公司,各种商业的生活行为要求数以兆计的信息和控制指令进出整座大厦。IB把建筑物的结构、系统、服务和管理等基本要素以及它们之间内在联系进行优化组合,从而提供一个投资合理、高效、舒适、便利的环境。1984年,美国康涅狄格州的哈特福市将一幢旧金融大厦进行了改造,建成了称之为(City Place)的大厦,从此诞生了世界公认的第一座智能大厦,它是时代发展和国际竞争的产物。为了适应信息时代要求,各高科技公司纷纷建成或改造具有高科技装备的高科技大厦(Hi-Tech.Buiding),如美国国家安全局和五角大楼等。据有关估测,美国的智能大厦将超万幢,日本和泰国新建大厦中的60%为智能大厦,中国的第一座智能大厦被认为是北京的发展大厦。此后,相继建成了一批智能大厦,如深圳的地王大厦、北京西客站等。智能建筑最近几年在我国发展很快,许多公共设施、高层建筑,甚至住宅小区都要求智能化,智能建筑热潮已经来临。

 

为了适应信息时代要求,各高科技公司纷纷建成或改造具有高科技装备的高科技大厦当前智能涵盖很多大的学科，归纳为六个：

 

(1)计算机视觉(包括模式识别、图像处理等问题);

 

(2)自然语言理解与交流(包括语音识别、语音合成、自然对话);

 

(3)认知与推理(包含各种物理和社会常识);

 

(4)机器人学(包括机械、控制、设计、运动规划、任务规划等);

 

(5)博弈与伦理(多代理人交互、对抗与合作，机器人与社会融合等);

 

(6)机器学习(包括各种统计的建模、分析工具和计算的方法)。

 

由于历史发展的原因，人工智能自1980年代以来，被分化出以上几大学科，相互独立发展，而且这些学科基本抛弃了之前30年以逻辑推理与启发式搜索为主的研究方法，取而代之的是概率统计(建模、学习)的方法。留在传统人工智能领域(逻辑推理、搜索博弈、专家系统等)而没有分流到以上分支学科的老一辈中，的确是有很多全局视野的，但多数已经过世或退休了。他们之中只有极少数人在80-90年代，以敏锐的眼光，过渡或者引领了概率统计与学习的方法，成为了学术领军人物。而新生代(80年代以后)留在传统人工智能学科的研究人员很少，他们又不是很了解那些被分化出去的学科中的具体问题。

 

 

 

我们把智能化分为四层，在具体看看在幕墙门窗中应用到几层。以下是智能化建筑幕墙的层级：

 

(1)应用层

 

建筑幕墙外围护结构是建筑的内外交流的唯一通道。光、通风、冷热交换等。

 

日照调节：可以控制室内外的采光度，随着自然日的进行以及自然月的进行，室内的采光度是不一样的，随着室内的摆设每个业主的需要也是不一样的。如果透光玻璃的透光度可以随意调节并且有情景模式，或者与智能ai接轨。就可以满足业主的任意需求，并且可以随时调节，当然这个技术已经实现了。

 

通风控制：幕墙通风口有风扇或者其他设备，可以由智慧程序控制，节能减排，减少不必要开机浪费电力。

 

构造控制：现在的幕墙结构随着设计师的构思可以变化莫测，墙可以变形成为阳台，阳台可以变形成为窗墙等，匪夷所思变化莫测。

 

美国智能建筑研究机构把智能建筑定义为:

 

通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素,以及它们之间的内在联系的最优组合来提供一个投资合理,又具有高效、舒适、便利的环境。

 

新风控制：有的幕墙结构为双层幕墙，外幕墙通过玻璃格栅等系统作为外进风口，室内有门窗作为内进风口。新风系统为智能化控制。还有高级系统窗加装的新风过滤系统，可以根据室内的空气含量而实时调整外窗的新风系统启闭。

 

发电功能：光伏发电，节能减排，符合绿色建筑要求。

 

取暖加热：通过幕墙内部的设备对水进行加热。节能减排，满足供暖所需，以及热水需求。

 

智慧灯光：企业活动时，整栋楼的幕墙就是外投影，可以变化不同的字符以及各种颜色效果，实现动画等效果。以及幕墙led屏幕，都可以连接到终端控制平台，甚至由手机遥控。

 

智慧防火：建筑内部避难层防火窗启闭，以及建筑外墙窗户自动关闭，涉及到花洒等灭火装置。以及如有建筑防火封堵是智能启闭的，也可以做到联动，并且自动报火警，提供火源位置，做出应对措施。

 

智慧挡雨：根据水浸感应器的感应，可以随时升起雨篷，为行人提供挡雨功能。不用的时候降下来，保证阳光以及空间。(很多大楼的挡雨平台可能影响到防火通道不得不设置电动雨篷。)

 

智能安防：如果幕墙以及外窗被破坏，有人非法闯入。系统会自动通知所有知情人，以及上报到相关机构，或报警。

 

智能浇灌：幕墙有的时候和植物相关。比如玻璃幕墙花园，比绿植幕墙，幕墙中安装相关的雾化喷淋装置可以模拟风雨效果。根据相关感应装置，以及植物不同，在不同区域实行不同的天气模拟。

 

(2)平台层

 

“机器人最先切入的行业是那些以阅历、经历、积累为主的行业，比如销售、教育、医疗、IT、管理、金融、法律。”在2018年人工智能将可以取代这些行业里的大部分工作。其中包括建筑智能化，“综合使用分析软件、移动互联网、移动应用、云服务，计算机将可以构建起一套效率远高于人类的系统。”是人们简单手势操作、语音识别、面孔识别、智能联动、交互方式等技术可以得到很多技术控制。云平台是所有的核心，大数据可以集合建筑内外发生的所有事情，由ai人工智能进行分析，有重要且必须，重要不必须等层级分辨，自动进行大数据分拣，将有用的信息传达到ai中枢，进行判断。由人来进行监督。人们可以根据脸部识别，以及一个动作让建筑幕墙进行相关变形，或者改变建筑玻璃的透光度等等命令。

 

(3)传输层

 

建筑幕墙内部电缆，以及信号传输是整个系统的心脏。通常为有线传输。然而建筑幕墙的复杂度提升，通过类似Wifi和红外射频和蓝牙等技术的大量应用，形成建筑设备的网络化，为未来建筑幕墙设备的接入提供了基础而Wifi技术是基于IEEE标准组织802.11系列标准的无线以太网技术，它在以PC为主的网络环境中占统治地位，也自然成为无线传输的首选。

 

(5)感应器以及终端

 

感应器是智能化的眼睛和耳朵，而终端就是手和脚。机器人已经进入千家万户，智能化端口和机器人对接，可以让整个系统更加完善以及人性化。

 

智能化建筑真正体现舒适方便的境界就是像使用电视机一样。方便简单、随心所欲的智能控制，智能化程度高。比如出门时按一个出门设防按键，相关的安防、对讲、信息、家电控制、家庭数字影音和电梯联动等自动启动相关的动作，而不需要一一操作。

 

 

当前国际上流行的新世纪建筑三大原则：“开放与交流、舒适与自然、环保与节能”。建筑已经不仅仅满足建筑美学和建筑功能的要求，更应该体现出“舒适与自然、环保与节能”的设计精髓。建筑幕墙正在成为高科技含量的智能产品。显而易见智能化幕墙将是建筑幕墙未来的发展方向。

 

根据有关资料介绍,我国已建成的智能建筑有70%以上运行不正常,上述比例是否正确没有去分析过,但根据工作中接触的情况看,至今见到的运行正常,真正达到智能建筑标准的确实为数不多,造成投资浪费现象惊人。

 

智能建筑运行不正常,可分为以下几种情况:

 

最严重的是系统处于停运状态,这种项目大都建于90年代初期,

 

通过代理商订货、调试、验收及培训,工作不完善,后期服务无法保证,出现问题找不到原订货商,即使找到了费用也很高;另一种情况是系统仍在运行,但只达到自动控制全部投入运行,而实现经济运行的效果不佳。造成大量智能建筑不能正常运行的原因是多方面的,有些是对智能建筑定义认识不正确,有些是设计上的原因,有些供货商的原因,有些是施工单位的原因。

 

针对不同情况,需要进行认真分析,总结经验,不断改进。

 

我们可以这样理解,智能建筑必须满足两个基本要求:

 

第一,对于建筑管理者来说,智能建筑应当具有一套管理、控制、维护和通信设施,能够在花费比较少的条件下,有效地进行环境控制、安全检查、报警监视,能够实时地与城市管理部门取得联系。第二,对于建筑使用者来说,智能建筑应当创造一个有利于提高工作效率、有利于激发工作人员的创造性,并可以提供一个舒适和谐的生活环境。

 

 

4.1建筑幕墙及门窗功能运作自动化。

 

大型建筑幕墙的运作包含有多种功能系统,如水、电、热力、空调、通讯等等。如门窗遇到大风大雨，会自动关闭;遇到火警会及时报警自动喷淋并通知进行消防救援;遇到空气环境未达到人们的舒适环境，会自动调节净化换气设备;自动进行园林灌溉系统，而这些对一座建筑幕墙来说要实现自动控制就十分复杂。所以智能的概念是替人来做出最佳方案并完成其运行。

 

4.2建筑物的节能运作。

 

智能建筑的另一个使命是降低建筑物各类设备的能耗,延长其使用寿命,提高效率,减少管理人员,求取更高的经济效率。

 

4.3通信自动化。利用电信网络、卫星电视和计算机互联网络为大厦提供现代化的信息传递手段。

 

4.4办公自动化。

 

4.5安全保卫自动化。

 

通过各种摄像、各种感触探测器进行信号采集、分析、处理,并经过机电一体化的设备进行控制保护。

 

4.6门窗、幕墙生产车间的机械手自动化。

 

通过BIM设计中心的程序化管理，使材料的加工、制作及组装按照自动化生产要求自动包装入库。

 

其核心技术部分为：

 

 

概括的讲,IB是由建筑、BA、CA、OA等四种系统所构成,将它们进行有机性的整合后,以便对办公室的业务处理提供各种高度化的机能,从而达到经济性、机能性、可靠性及安全性的目标。

 

BA、CA和OA系统共同组成了大楼的头脑与神经系统,而建筑系统为三系统的躯体,同时亦为大楼居住者的活动空间。智能建筑是人、信息和工作环境的智慧结合,是建立在建筑设计、行为科学、信息科学、环境科学、社会工程学、系统工程学、人类工程学等各类理论学科之上的交叉应用。智能建筑是当代科学技术发展的必然产物。