【提 要】  论述了智能大厦建筑的主要特征，“智能化”的主要组成及系统描述，分析了实现智能化建筑的核心技术方法系统的内涵，阐述了智能建筑系统实现全过程和系统软件，以及智能大厦建筑设计特点。

【关键词】 智能建筑：智能化；系统集成；智能建筑管理系统

【中图分类号】TU243     【文献标识码】B       【文章编号】1007-9467（2000）04-0022-06

一、引言

   智能大厦或智能建筑物（Intelligent Building）的兴起与发展，主要是适应社会信息化与经济国际化的需要。智能化综合性办公大厦的出现，是办公自动化（OA）进一步发展的结果，是现代高技术的结晶，是建筑技术与信息技术相结合的产物。

智能大厦建筑有别于传统大厦建筑的最主要特征，就在于“智能化”。就是说这种智能化大厦除了具有一般常规的办公大厦的功能外，还增添了多无信息的传输、控制、处理与利用等一系列高技术功能。所以国外也有称智能大厦为高功能大厦。

随着全球社会信息化与经济国际化的深入发展，智能大厦已成为各国综合经济国力的具体表征，也是各大跨国企业集团国际竞争实力的形象标志。同时，智能大厦也是未来“信息高速公路”网站的主结点。因而，各国政府的大机关，各跨国集团公司的总部，也都在竞相实现其办公大厦智能化。兴建智能型大厦已成为当今世界跨世纪性的开发热点。

当今世界产业结构正向高增值型与知识集团集约型转变。智能大厦是高增值型商利润的物业产品，是21世纪房地产投资开发的主导方向。新兴的智能大厦建筑产业发展极快，建筑技术与“智能化”技术的紧密结合，已系统集成不可分割的、一体化的智能大厦系统体系结构。

二、智能大厦智能化系统的主要组成

智能大厦的智能化构成包含三大基本要素，即楼宇自动化系统（BAS）、通信网络系统（CNS）和办公自动化系统（OAS）。这三者是有机结合的，建筑环境是大智能化的支持平台。

*徐兴声，建设部建筑智能化系统工程设计专家工作委员会常务专家委员，研究员。

（一）楼宇自动化系统（BAS）

  建筑物的智能化往往总是从楼宇自动化（BA）开始。BAS是智能大厦智能化的必备要素之一。缺少BAS就不成其为“智能大厦”。BAS的系统结构模式如图1所示。

图1  BAS系统结构模式

BAS本质上是一个庞大的集散型控制系统（DCS），又称分布式控制系统。它是以中央计算机为核心与多种多样楼宇设备控制子系统（如供电、空调、照明、电梯、消防、报警等等）的综合体系，通过信息通信网络，组成分散控制与集中监视和管理的功能模式，系统可随需要增减扩充，各子系统之音也可信息相互联运，实现最优公控制管理，提高安全性与舒适性，节省能源与降低费用，形成统一由BAS系统动作的整体。智能大厦的BAS系统功能运用，是在计算技术、数模转换技术和传感技术基础上的系统集成二次开发。90年代的BAS系统，已经发展成为过程控制（离散或连续信号）与信息管理紧密结合的控管一体化的新一代系统，其特征主要是：

1、开放性与集成化

BAS各设备制造厂商为适应市场发展，竟先将自己的原专有设备控制网络改造成符合国际标准，或者将自己的专有网络与开放网络之间加入网间连接器。使其能与以太网、BACnet网相连接。由于通信标准化BACnet/Lontulk协议已获公认，并为世界各国所接受，因此，21世纪新推出的BAS系统产品，均采用开放系统的标准模型（ISO-OSI）、通信协议或规程，以满足BACnet/Lontalk要求。

BAS系统的开放型结构，将方便地与楼宇管理系统（BMS）的上位计算机进行信息交换，进而实现整幢楼宇智能化系统集成：

2、体积缩小、功能增大及多媒体化

 随着微处理器性价比迅速提高、更新BAS中的主机，可采用多微机或RISC的工作站，则体积更小，速度更快、容量更大，彩色分辨率更高，交互图形窗口功能更丰富。并可广泛采用复合窗口技术和触摸屏技术，以及多媒体接口技术等。

由于BAS系统设备的过程控制能采用位以上微机，就可以实现各种复杂控制策略和先进控制算法，以及将反馈控制、顺序控制、变量控制及模糊控制等集成于一体。

3、层次化

层次化忆成为BAS集散型控制系统的体系特征，体现集中操作管理、分散控制：

（1）                 过程控制层计算机直接与现场各种各样装置相连（如传感器、变速器、执行机构、记录仪表等），对所连接的装置实话监测控制，如过程数据采集，直接数字的过程控制，系统的测试和诊断，实施安全性冗余化方面的措施等等。同时，向上与上层计算机相连，接收上层的管理信息，并向上传递现场装置的特性数据和采集到的实时数据。

（2）                 过程管理层计算机主要有监控站及操作站等，它综合监视过程各站的所有信息，集中显示操作控制回路组态和修改参数，优化过程处理，自适应回路控制。获取实时数据，活动的监视，以及故障检测存档等等。

（3）                 总体管理与运营管理层居于BAS中央计算机上，并与大厦办公自动化（OA）联接起来，担负起全智能大厦各系统的总体协调管理与服务。包括各类运营服务活动，楼宇防火和管理，入出管理，消防管理，各种特定授权IC卡应用系统管理，大厦各种环境（如温度、湿度、尘度能耗等）的自动调节管理，以及人事、财务、物资管理等等。

（二）通信网络系统（CNS）

  近些年来，各种各样用于楼宇内本地建筑物信息通信系统，如远程电话、办公楼宇自动化、计算机网络数据通信等等，都已经在一起安装，各种通信网络的激增，以及其重迭利用功能性，使这些网络组合集成起来，已成为发慌的必然需求。楼内信息通信网是大厦智能化的“中枢神经”，是物理地布散在大厦的各个“角落”、需要与基建同步施工嵌入智能大厦内。

当前适合智能大厦需要的信息通信网有：以专用数字程控交换机（PABX）为核心的，以话音为主兼有数据与与传真通信的电话网：联接各种高速数据处理设备（如主计算机、服务器、工作站、微机以及各种终端资源等）的局域网（LAN）；或者由PABX和LAN构成的综合通信网，进而可发展成ISDN综合业务数字网。

建筑物内的同一条传输线理应多元复用，既可传输话音也可传输数据，文本及图像，同时也可用于BAS分布控制，而不必为各类传输媒介分别配线。

建筑物内智能化的信息系统功能集成，最关键在于大厦智能化的中枢神经，即通信网络系统的战略运用。随着以ATM（异步传输模式）技术为基础的B-ISDN网络的成熟实用，将能满足多媒体任意速率的业务信息交换连通性等更广功能需要领域的综合要求。

智能大厦的通信网络系统不公要保证楼内的话音、数据、图像的传输，而且也应与楼外通信网，包括公用电话网、用户电报网、传真网、分组交换网（CHINAPAC）、数字数据网（DDN）、卫星通信网、无线通信网以及国际信息资源网Internet（CHINANET）等等相通，与国内各地乃至世界各国互通信息、查询资料、共享信息资源，从而可以集成获得更多通信业务服务功能。

根据ANSI/EIA/TIA-568A《商业建筑物通讯布线标准》，一些厂商早已开发制定出一整套完善的建筑物结构化综合布线系统（Structured Cabling System），SCS采用五类或超五类无屏蔽双绞线或多模光缆做传输介质，可将电话系统、计算机系统、数据交换设备、监控报警系统、图像监视系统，网络管理系统等等，集成为一体化综合信息网。

由于这种结构化综合布线系统独立于所连设备，SCS系统设计严谨，具有很强的综合（集成）支持能力，使得所连接的设备终端能灵活地移动位置（即插即用）及迅速排队故障，由于采用压接跳线方式，可利用设置的各电气控制小间里的配线架，能对整座大厦的所有不同系统进行控制和灵活高速有效地保证了系统管理的最佳效率，因此，智能大厦结构化布线系统能够提供最大限度的综合布线能力，能满足当今信息系统的智能大厦联网要求，使得一幢大厦内各种操作和控制系统内信息共享可行。

（三）办公自动化系统（OAS）

办公自动化技术发慌现已相当成熟丰富，通常，办公自动化系统由多功能电话机、商性能传真机，各类终端、PC机、文字处理机、工作站、文件服务器，主计算机，声像存储装置等等各种办公设备，按业务需要加上相应软件，包括：系统软件（含网络软件）、工具软件、数据库软件、应用软件等等构成。通过局域网（LAN），一般通用的办公自动化系统具有文字处理

、文档管理、电子帐票、电子邮件、电子数据交换（EDI）等等基本功能。此外还有来访接待系统、电子黑板系统、会议电视系统、展示系统等等，若是专用办公大厦特别是公司总部往往还包括生产、销售、计划、技术、物流、财务等基本业务综合OAS，以提高经营管理水平与业务办公效率。

智能大厦的智能化总体构成见框图2。

图2  智能化总体构成图

三、智能大厦智能化系统集成

智能大厦系统功能设计的实质是系统集成设计。

（一）大厦智能化系统描述

对于一个典型综合性办公大厦的智能化系统，可用代表能主要成分的楼宇自动化（BA）、通信网络（CN）及办公自动化（OA）的三个功能贺相交耦合办法来定性描述，如图3所示。

中央交集阴影部分为综合大厦智能化系统集成（IBI）。智能化水平愈提愈提高，交集部分将不断扩大。办公大厦智能化程度的强弱高低，取决于其三大要素有机会结合渗透的程度，也是系统综合信成的程度。每幢智能大厦的智能化程度可以有不同，这要根据使用需要、投资力度、经济效益、工作效率等多方面因素决定。

智能化综合性办公大厦是一种人、信息与环境三者相结合的系统。办公大厦智能化的目标是增进在办公大厦内人的工作效率，使工作环境人类工程学化。在这种环境中办公，加速创造性生产有价值的信息（智慧）。高价值的信息是由人类创造性活动产生的结果，办公大厦就是创造（生产）和利用（使用）信息的场所。在信息化社会中，办公大厦的作用愈来愈关键，已逐渐成为产业活动的重心，办公场所。在信息化社会中，办公大厦的作用愈来愈关键，已逐渐成为产业活动的重心，办公室工作已从日常的事务处理向创造性的智力劳动方向发展，知识生产力逐渐成为生产国、竞争力和经济实力的决定因素。

（二）大厦智能化与系统集成

现阶段综合办公大厦智能化的支持理论是行为科学、信息科学、人聚环境学、社会工程学、系统工程、人类工程学等等多边跨学科。其直接利用的技术是建筑技术、计算机技术、通信技术、自动化技术等交叉技术。

1、                大厦智能化系统综合集成，体现了人、资源与环境三者的关系。人是加工过程的操作者与成果享受者，资源是加工手段与被加工对象，环境是智能化的出发点与归宿目标。因而：

（1）    智能化建筑物是一个服务于大厦住户的综合一体化环境系统（场所）。

（2）    大厦智能化系统是多学科、多技术的综合渗透运用，必须确立总体规划思想与系统工程观点。防止“打乱仗”。

（3）    智能大厦系统功能上的集成是实现大厦总性能的长过程，大厦智能化程度是永无止境的。要强调智能化是一个较广泛过程概念。特别是一个服务于人的活动占有重要位置的集成一体化。

人类信息化社会的办公环境里，越来越多地体现出人机交互性、活动并发性，信息的多样性、开放性，以及其结构性差、动态性强等特点，使得智能化综合办公大厦的系统集成，成为办公环境智能化系统发发展的一种必然。

图3    智能建筑物智能化系统描述

OA——常规办公自动化             BA——常规楼宇设备自动化

CN——大厦通信网络          DOA——分布式网络办公自动化系统

DBA——分布式楼宇自动化监控系统   BOA——大厦物业管理办公自动化系统      IBI——综合系统集成大厦智能化系统

2、“集成（Integration）”也称为“综合”或者“一体化”，其含义是广泛的。随着环境的变化、侧重点不同，而形态各异。

智能大厦系统集成，很难用一句话概括定义，但至少有三点：

（1）                  借助于大厦智能化的主要组成即借助于楼宇自动化系统（BAS）、通信网络系统（CNS）、办公自动化系统（OAS），把现有分离的设备、功能、信息等集成到一个相互关联的、统一的、协调的系统之中，用于综合大厦各个环境。

（2）                  应包括所有支持智能办公大厦信息活动的工具、资源，包括硬设备与软设备。

（3）                  智能大厦“系统集成”不是多种多样产品的简单集合，而是指一种“能力”。它使得能够把现有的先进高技术，巧妙灵活地运用于现有的智能大厦系统（IBS），充分发挥其作用和潜力。

3、系统集成开发模式：“设备——子系统——集成系统”，组成“完整统一”的智能化综合大厦系统。它可支持大厦环境的各个方面，在功能上完整，须用户界面上统一。

系统集成开发模式中关键技术之一，是界面或接口通信协议规范的标准化可操作性。

4、OAS的系统集成

（1）                 硬、软设备的集成

大厦办公自动化系统（OAS）功能常常是由小到大逐步发展，往往同一OA系统中不可避免地总会是不同厂家的，以及新老软、硬件共存，要把这些设备（含网络）集成为一个一休化系统，最根本途径在于开放系统接口标准化。

（2）                 多元信息的集成

多元媒体信息的应用，已成为现代办公信息的主要组成。同一文档中中几种信息表现形式并存。用户看到的仅是其外部属性，而信息的操作过程等一概对用户隐蔽，由系统管理。面向对象的数据库管理系统，将是多媒体信息管理与处理的主要手段。

智能大厦是交互式多媒体信息处理系统最具充分发展的场所。多媒体计算机技术以及正在发慌的虚拟现实技术在智能大厦中的广泛应用，将会出现新一代智能大厦。

5、智能大厦系统集成至少有以下好处：

（1）                 提高用（住）户要机界面一致性；

（2）                 提高资源共享和管理效率；

（3）                 使设备运行多任务/功能化；

（4）                 提高系统层次及多重范围的使用程度。

四、智能大厦系统（IBS）的实现过程

（一）智能大厦系统集成概念

智能大厦系统的承建公司（独立系统集成总包商）按照产权业主的意向，遵守合同（功能、投资额等）规定，通过采用高技术（信息、通信、自动化等技术）进行逐项的网络计划、细致管理，经过系统集成精心实施，实现由专门技术的各最优化系统，以及对整体系统验收总评价，最后运行维护，如图4所示。

图4  IBS系统集成概念

（二）智能大厦系统集成基本程序

1、业主用户需求的分析与掌握；

2、确立符合建筑物基本构架的智能化规划；

3、可行性的分析研究；

4、系统设计与设备选型；

5、实现（可执行过程）详细设计；

6、智能大厦建筑设计的整体性确认；

7、从施工开始起的网络计划管理；

8、系统的总体综合评价；

9、运行、维护、物业管理等。

图5示出智能大厦系统集成实现的基本流程框图。

图5   系统集成实现流程图

（三）IBS实现的全过程

图6示出智能大系统（IBS）的实现，是从规划、方案、设计、系统集成、施工到运行、管理服务多方面的全过程。在实现过程中体现其全方位的关系。

五、智能大厦系统的“软件”

智能建筑管理系统（IBMS）的管理与服务，是智能大厦系统（IBS）的组成不可分割的、极其重要的部分，是智能大厦的系统软件。它决定了智能大厦系统运营与使用的成效。

以最广泛应用的出租型智能化综合办公大厦系统为背景，来描述智能大厦系统的管理与服务功能。

随着各类建筑物向智能化建筑发展，必然逐步开发出以适应智能化综合办公大厦物业运营管理为中心的各种服务业务支持系统，即统称“大厦管理系统（BMS）”。根据不同用途（专业/业务）或方式（自用/出租）的智能化大厦，BMS的对象与业务具体内容各有不同，但BMS基本概念模式是共同的。

由于智能大厦的智能化主要取决于BAS、CNS及OAS三大要素，而BMS是在三要素基础上开发出现智能大厦系统的软件。

图7示出“三大要素”与BMS的关系即智能化大厦中BMS的基本概念模式。图中示出BMS主要功能，形成三个构成要素之间的界面接口，便于各要素之间各种信息的取用。

图7  BMS基本概念模式

譬如，由大厦管理系统（BMS）中央监控设备形成楼宇自动化的核心，对水、电、气等的使用实况，具有按计算机要求自动地传送信息等功能。又如，对PABX来的电话利用情况，也具备送向计算机储存、累计及处理的功能等等。

为了实现设备自动化（BA）、办公自动化（OA）、通信财务纪律（CN）三者之间的信息交换形式及通信协议（接口、命令等），BMS接口界面要标准规范化。

总之，软件是智能化的“灵魂”，网络是智能化的“中枢神经”。从国中可以看出BMS在智能化大厦系统中的地位。BMS与“三大要素”的有机结合是实现智能大厦系统物业运营管理的信息组织基础。

当然，智能大厦系统（IBS）的管理与服务功能内容，都需要以系统集成技术为基础开发大批配套系统管理应用软件。

六、大厦智能化与建筑设计

智能大厦是信息技术与建筑技术相结合的系统集成整体。大厦总体智能化规划必须与建筑设计协调同步。大厦的智能化必然要求建筑设计与之相适应。建筑环境必须能足够支撑大厦的智能化。

智能大厦中的智能化与建筑之间关系如图8所示。

图8  智能化与建筑关系

把建筑比喻为人的健全躯体，把智能化比喻为人的大脑神经。因此，为智能化系统提供优良的环境是智能建筑物设计的首要首要任务。

由于楼内大量使用计算机、网络通信设备以及其它各种自动化高技术设施，因而对供电、配线、空调、照明、防火、防范、楼层负重以及其它建筑环境等等，提出了一系列不同于传统常规建筑的新要求，如必须显著增加电费管线等的空间，而对建筑物的整体格局、平面设计、结构强度、墙体选料、管线走向、设备安放、电力容量等等，都必须有全新的设计考虑。

智能建筑物设计需要有高度的适应性，具体就是要求建筑环境的舒适性，结构的通融性以及空间的开创性。所以，智能建筑物的设计从场地选择，各智能化子系统的调研，到建筑空间的配比，平、立剖面的构思，各种智能设施专用房间的布局，各种管线、缆线的竖向通道，水平通道和垂直交通的安排，室内外环境的设计，以及建筑结构应为空间的重新分隔、为智能化扩充更新提供较好的灵活性等等，都应有因地制宜的崭新考虑和要求。

例如，智能大厦的办公室一般采用大开蔽工大间，便于灵活地发成小空间，同时力求通过平面布局的安排、装饰材料的变化、照明明暗色调的不同等空间语言进行暗示。

由于办公室内使用OA设备多，工作人员占面积要高于传统办公楼，国外多以每人占8～10㎡为设计参数。智能建筑层高要大，一般近4m 左右，以便安装又层地板及顶棚内走管线。室内净高必须不小于2.6m。

办公室内配线更需仔细考虑，用来陨小间的墙壁往往采用带有配线功能的伸缩韩幕（Flex Pamel），地上一般安装地板或铺垫具有穿线孔的活动地毯。

智能大厦的供电、通信、控制等网络线路显著猛增，接内竖井增多，在美国智能化大厦建筑物标准层中，配线竖井面积约占2%。

智能大厦是知识生产力的高效场所。要使人处于最佳工作状态，需要建筑环境的高度舒适性。这就涉及到要对人类身体本质，生活习性、自然环境等诸因素的研究。

图9示出人与信息、机器、环境之间的关系。

图9  人与信息、机器、环境关系

1、人机楼口、人类工程学   2、家具、声、光、热、色    3、舒适性。使人精力集中、不易疲劳，充满创造性    4、可视界面上的交互、通信与作业

5、文档、网络、信息处理    6、信息共享的安全性及个人调用的私密性

良好舒适的工作环境对发挥人的因素，提高脑力劳动创新效率有着不可低估的作用，国外对此日益重视。

在智能化大厦里，工作人员在办公室往往频繁使用电脑与终端，工作节奏快，容易疲劳，长时间连续在显示屏前工作还对身心健康有些影响，所以要保证室内温度、湿度、照明、色彩以及声音等环境条件的质量。

另外，在中庭或餐厅争取自然采光，适当绿化，搞好美学小品设计，使之富有人情味。有的智能建筑物每层还有一个休闲小花园（Amenity），供工作人员小憩，恢复精神。

总之，大厦智能化的高技术与建筑设计中的建筑物造型、结构、环境、甚至美学小品等有机地融合，为建筑设计的构思，开拓了更加丰富多彩、神奇无穷的天地。这就需要智能建筑物的设计师更新知识、跨学科沟通渗透，了解智能大厦系统集成实质。

七、结束语

智能大厦建筑是一项资额庞大的经济活动，若处理不当，可能成为一项非常铺张浪费的经济活动。智能大厦不是普及性建筑，应严防盲目建设千百万重大浪费。智能大厦的兴建，需要智能建筑物设计与智能化系统集成，紧密协同、整体规划、细致管理、精心实施。智能大厦建筑是现休信息化国际性大都市“细胞”，理应纳入21世纪国际化城市发展规划。