從智能建築到智慧建築

2024-07-09 18:00:29    編輯: robot
導讀 衆所周知,氣候變化是當今人類面臨的最大威脅之一。我們已經看到了它的許多影響,從不可預測的天氣到全球變暖。如果我們想讓這一情況變得更好,就需要採取措施徹底減少我們的碳足跡。一個特別需要關注的領域是建築...


衆所周知,氣候變化是當今人類面臨的最大威脅之一。我們已經看到了它的許多影響,從不可預測的天氣到全球變暖。如果我們想讓這一情況變得更好,就需要採取措施徹底減少我們的碳足跡。一個特別需要關注的領域是建築業;根據聯合國環境規劃署的一項研究,建築業佔全球排放量的 37%。因此,建築行業的發展將在應對氣候危機方面發揮重要作用。 

智能建築的概念已經超越了我們大多數人居住的聯網建築。這些建築通過物聯網、IT 和運營技術 (OT) 實現高效、經濟的資源利用,最大限度地減少了對環境的影響。

如今,智能建築能夠根據入住情況提供實時服務,避免在照明、供暖、空調等方面浪費能源。根據100Green的研究,僅英國每年就因人們離开房間時不關燈而浪費 339,810,000 千瓦時的能源。智能建築技術則可以消除這種浪費,其傳感器可以確定人們何時離开房間並相應地關閉燈。  

然而,智能建築作爲這項技術的第二步,並不是它的最終體現。智能建築面臨的挑战是協調在孤島中工作的不同異構系統。如今,樓宇管理系統 (BMS) 部分地匯總來自不同端點的數據,並提供 OT 管理和儀表板,但從 OT/IT 融合中出現的智慧建築,依賴於更成熟的平台和與被定義爲樓宇操作系統(Building Operating System. BOS)的各種子系統的無縫互操作性。我們目前正處於數字化演進階段,其中 BOS 的輪廓仍然是專家和供應商的討論,這標志着從智能建築到智能慧建築的轉變。 

但是,爲了防止氣候變化的最壞影響並保護宜居地球,我們需要制定宏偉的目標,而減少影響是不夠的。我們需要積極扭轉這一趨勢並恢復環境。這就是發展的最終階段:面向未來的智慧建築(也稱爲智慧建築 5.0)。  


智能建築專注於減少能源使用,從而減少碳排放並保護自然資源,而智慧建築 5.0 則具有適應性,能夠改善生態系統、增強生物多樣性並產生可再生能源。這意味着自然資源不僅會得到保護,而且還會得到補充。這些功能需要一系列先進的技術,而不僅僅是智能建築所需的技術。

雖然建築師和工程師無疑將發揮巨大作用,但新技術將在實現這些再生建築的過程中發揮不可或缺的作用,因爲數據量將非常龐大,以目前的技術無法計算。那么,哪些技術將推動智能建築的發展呢?  

IT/OT 融合 

運營技術(OT)和信息技術(IT)都傳輸和存儲信息,但它們在環境中發揮着不同的作用。通過將這兩個系統合二爲一,智能建築將能夠無縫地將從 OT 流程收集的信息無线傳輸到其數字 IT 網絡。這允許統一的系統監控,從而提高 IT 和 OT 系統提供的價值。在實踐中,這意味着使用來自傳感器和其他測量設備的輸入來改進操作並適應用戶需求,從而以最高效的方式利用資源。 

仿生學  

仿生學是指學習並模仿自然界的系統、形式和過程,以解決復雜的人類問題,通常採用更可持續的方式。這種設計過程不僅可以創造有利於建築物彈性的條件,還可以改善用戶的福祉,並使其外觀更具美感。

仿生學可用於解決不同的目標。例如,具有綠色屋頂和牆壁的親生物設計將有助於恢復城市生物多樣性。多種收集、儲存和過濾水的技術也源自自然生命原理,並將有助於解決智能再生建築中水資源保護的關鍵挑战。 

群智能  

目前,運營技術非常分散,這意味着設備之間沒有直接通信,只能通過中央系統進行通信。但我們正在看到從傳統人工智能到群體智能的演變,這意味着從集中式架構轉向更分散的架構,其中出現了一種受蜜蜂群體集體行爲啓發的行爲模型。

每一款軟件都將充當一個自主代理,與一組異構的其他自主代理協同工作。這種模式將更具可擴展性,不會出現單點故障,從而使其更具彈性。它將能夠處理智能建築成爲現實所需的復雜功能。 


AIoT  

物聯網收集了大量數據,但如何對這些數據進行有意義的分析並獲得見解卻是一個難題。如今,這些數據被傳輸到服務器並進行集中分析,但隨着數據量的增加,這種方式變得不切實際。AIoT 是人工智能和物聯網的融合。隨着這種轉變,數據將在更靠近物聯網(邊緣)的地方實時計算,甚至由物聯網本身計算。因此,運營效率將提高,物聯網可以有效地獨立思考,從錯誤中吸取教訓,並相應地調整行動方案。 

智能建築就像自動駕駛汽車一樣,將執行看似簡單的功能,而幕後由一系列先進技術提供支持。爲這些建築提供動力的系統將創建並維護建築環境的內部地圖,實時分析每個房間的溫度、光照水平、能源使用情況和佔用情況。

除此之外,他們還將分析建築物的外部,包括熱量損失、空氣質量、風速、垃圾箱容量等。智慧建築將利用可再生能源(包括太陽能電池板和風力渦輪機)發電,並預測能源需求,儲存多余的能源以備高峰時段使用或將其反饋回電網。 

想象一下:周六早上,當你醒來時,太陽在頭頂上閃耀。當你拉开窗簾時,房間裏的燈會熄滅,因爲傳感器檢測到房間內光线增加。今天的空氣污染水平特別高,所以你的家啓動了過濾系統來淨化空氣。你的室內植物也改善了室內空氣質量,並且只在必要時自動澆水。你喫了一塊早餐棒,然後把包裝紙扔掉。

包裝紙被歸類爲可回收物並放入正確的垃圾箱,垃圾箱裝滿後當天就會被收集。當你在沙發上放松時,你會看到房子側面的太陽能電池板慢慢旋轉以匹配太陽在天空中的位置。手機上的通知告訴你,你今天通過出售多余的能源賺了 50 塊錢。離开家時,你會發現空調自動關閉了。 

但智能建築關注的不僅僅是用戶體驗。同一棟建築不僅讓居住者的生活更加便利,還對氣候產生再生作用,促進生物多樣性,減少污染並產生綠色能源。這就是智能建築技術將實現的未來。



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