智能建筑的意义及所面临的挑战

本文作者：Jim White, CTO of IOTech

IOTech的首席技术官吉姆·怀特(Jim White)表示，如今我们工作、娱乐甚至生活的建筑正变得越来越智能。虽然它们可能不能背诵莎士比亚或解释量子力学，但今天的办公室、工厂、商店、仓库、娱乐中心和家庭知道的越来越多。因此，它们使我们的生活更美好、更安全，甚至并比我们自己更关心我们的地球。

设施、建筑管理机构和支持它们的技术公司正在向我们所居住的建筑投入大量资源，让它们变得更智能。为什么呢？建筑管理机构，用他们的建筑管理系统(BMS)，探测火灾、保持暖通空调、照明、水和电力的运行。一些企业甚至提供了一些标识读取器访问控制，并通过闭路电视进行安全监控。这些基本功能仍然很重要。

但是，建筑管理公司为什么要投入大量资源(到2028年估计将达到2650亿美元)，而不仅仅是提供基础设施呢？为什么他们把我们的建筑设计得这么智能？技术的使用可以归结为几个驱动因素，它们也适用于这些情况：帮助省钱，让人们安全和快乐，以及保护我们的环境。建筑管理组织正在利用更有成本效益的、可用的和易于部署的技术来做这些事情。更智能的建筑是这种驱动的最终结果，而不是目标本身。更智能的建筑可以省钱、赚钱、甚至帮助我们的星球。帮助省钱这通常是建筑管理组织开始他们的智能建筑工作的原因。我住在一家旅馆对面，每天晚上，几乎看到每个房间都亮着灯。客人或清洁人员让每一盏灯都开着，即使房间里没有人。而与大楼自动化系统相连接的占用传感器可以检测到房间空了，并自动关闭灯，调节温度和关闭其他电器。更积极的节约来自于收集更多关于人员占用、移动和环境条件的信息，以优化建筑中的空间和支持设备。

在非高峰时段，智能建筑可以关闭电梯库中的部分电梯轿厢，以节约能源，减少维护。智能建筑可以将会议室变成私人办公室，反之亦然，这取决于今天WFH（Work from home-在家工作）员工的需求。这使得组织甚至可以减少他们的办公空间需求。

帮助人们在疫情期间，智能建筑有助于强制执行口罩规定和保持社交距离。智能辅助护理设备可以感知老年人的动作并测量生命体征。有了合适的传感器，它可以检测他们做饭、娱乐和其他生活所需的能量，从而向照顾者提示其他潜在的精神或身体问题。

智能建筑已经远远超出了简单的标识识别器。智能建筑使用蓝牙技术跟踪、语音识别和面部识别，根据居住者的喜好为他们提供进入和准备空间(灯光、温度、工作辅助设备等)。在紧急情况下，智能建筑传感器会探测到危险物质、枪声或人的坠落，并立即向有关当局发出警报。他们甚至点亮照明和标志，引导人们到安全的地方。

智能建筑需要更少的人在现场或通过监控屏幕来运行设施。有时，帮助人们意味着更远程和自动化的操作，减少传统建筑管理系统中发现的乏味和人为错误情况。帮助地球节约能源或其他资源通常可以节省金钱并帮助地球。物业管理公司可能有利他的动机，但如果它们也与其他驱动因素联系在一起，就会有所帮助。占用传感器允许智能建筑关闭供暖、制冷和照明，从而减少建筑的碳足迹。这很简单，但许多智能建筑现在都配备了可再生能源发电和存储设备(如太阳能电池板和电池)，甚至雨水收集系统。智能建筑现在可以与其他建筑保存和共享宝贵的资源。

帮助赚钱智能建筑实际上可以帮助业主创造新的收入来源。它们提供了大量的数据，知道人们喜欢做什么以及如何/何时做这些事情。这些数据可以被货币化。每个智能建筑都有关于能源使用、水消耗、人的移动等数据。这可能是构建管理组织最令人兴奋的前景之一。智能建筑为他们提供了另一种收入来源。你是否注意到如今建筑中有更多的营销/广告空间——尤其是那些电梯和其他共享空间，在这些空间中，你可以在短时间内任由建筑摆布?

等到智能大楼开始了解我每天下午2点喜欢喝咖啡休息的时候。在不久的将来，星巴克和我的智能大厦将达成一项协议，如果我现在在电梯里触摸屏幕，就可以知道我的摩卡星冰乐就在楼下等着我。智能建筑现在配备了更多的设备(从打印机、投影仪到引擎和工具)。这些资产可以由居住者共享，通过允许智能建筑更有效地跟踪、分配和维修这些物品，从而降低用户的成本(并从中获利)。建筑应该有多智能?目前还没有针对建筑的智商测试(至少目前还没有)。但幸运的是，几乎任何智能都可以帮助建筑省钱、帮助人类、帮助地球或赚钱(通常会同时做很多这些事情)。我最早的一个物联网/边缘项目是在德克萨斯州奥斯汀工作时完成的。我们正在测试一些新的网关和边缘软件，以从大楼里已有的恒温器和占用传感器收集数据。

不难发现，在德克萨斯州一个夏日午后，一栋建筑南侧的房间变得越来越热，而北侧的房间就像冰箱一样——而整个建筑都安装了空调。我们还通过占用传感器检测到，保安人员在巡逻时同时经过了准确的路径，暴露了人员/财产的安全风险。

对于很多建筑管理机构来说，仅仅一个“幼儿园级”的智能建筑设备就是一个很好的开始。在现有设备上小规模采用物联网和边缘传感器、硬件和软件可以产生一些显著的改进(节省资金，帮助人类和环境，并可能赚钱)。事实上，建筑管理公司将不得不着眼于更有效地运营建筑，并着眼于新的收入来源。疫情改变了我们的工作和生活方式。我们很多人在办公室的时间越来越少，在家的时间越来越多。我们花在零售店的时间少了，而花在网上购物的时间多了。如果你拥有并经营建筑，你和你的建筑必须更智能，以确保你在这个新世界中生存和繁荣。智能建筑面临的挑战让建筑智能化难吗?就像我刚才提到的，简单的智能建筑功能通常很容易实现。更复杂的智能建筑将需要一些投资和时间。在创建智能建筑的过程中，我们学到了一些共同的主题:1. 开放和灵活。许多旧的建筑管理系统，暖通空调控制，电源管理，应急和其他子系统的建筑是专有的。它们对新的集成和扩展不开放。智能建筑中的子系统和自动化系统必须协同工作，并接受变化和增强。开源技术和对开放标准的坚持允许组件一起工作并随时间变化。它们有助于避免供应商锁定或与单一供应商/专有解决方案相关的高成本。2. 规模和性能。用树莓派和一些便宜的传感器创建建筑自动化原型是概念化智能建筑的好方法，但真正的解决方案需要规模和性能。从小处开始，但要从大处着眼。根据用例的规模和性能需求进行设计和测试。3.专业知识和支持。在打造你的智能建筑时，你需要帮助。智能建筑包含OT和IT专业知识。你需要像理解plc和BACnet协议一样理解传感器融合AI/ML、边缘和云原生计算的人。您需要了解各种技术并提供更完整的解决方案(并且能够利用其他合作伙伴来补充他们自己的专长)的合作伙伴。建筑智能化只是数字转型的一种具体形式，这种转型无处不在。人类不必比我们的建筑更聪明，只要我们为它们提供智能，让我们的生活更美好，保护我们星球的宝贵资源。

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