在全球建筑业,建筑节能已被列入节能环保头列,因为节能降耗贯穿了建筑建造的全过程,由此带来的环保效益可谓“越算越多”。
从可持续发展理论出发,建筑节能的关键在于提高能量效率,因此无论制订建筑节能标准还是从事具体工程项目的设计,都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。智能建筑也不例外,业主建设智能化大楼直接动因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低,以达到节省大楼营运成本的目的。依据我国可持续建筑原则和现阶段国情特点,能耗低且运行费用最低的可持续建筑设计包含了以下技术措施:①节能;②减少有限资源的利用,开发、利用可再生资源;③室环境的人道主义;④场地影响最小化;⑤艺术与空间的新主张;⑥智能化。其中智能化是与安防密切相关的。创造健康、舒适、方便的生活环境是人类的共同愿望,也是建筑节能的基础和目标,为此,21世纪的智能型节能建筑应该是:①冬暖夏凉;②通风良好;③光照充足,尽量采用自然光,天然采光与人工照明相结合;④智能控制。采暖、通风、空调、照明、家电等均可由计算机自动控制,既可按预定程序集中管理,又可局部手工控制,既满足不同场合下人们不同的需要,又可少用资源。
智能建筑,虽然在国际上尚无统一的定义,但人们普遍认同美国智能建筑学会(AIBI)的定义,即智能建筑是建筑、装备、服务和经营四要素各自优化、相互联系、全面综合,并达到最佳组合,以获得高效率、高功能和高舒适的建筑物。从建筑物的传统用途来看,智能建筑大致可分为:中高档写字楼、政府及企事业单位用的办公用建筑;饭店、图书馆、博物馆、医院、大型商厦等公共建筑;以及中高档住宅、住宅小区和高档公寓等民用建筑。在不同类型的智能建筑中,其智能化系统结构尽管不同,但从总体上来说,核心系统和功能是大致相同的。目前智能化系统最基本的子系统包括楼宇自动化系统(BuildingAutomationSystem,缩写为BA)、通信自动化系统(CommunicationAutomationSystem,缩写为CA)和办公自动化系统(OfficeAutomationSystem,缩写为OA),这三者被合称为“3A”系统。但在实际应用中,消防系统和安防系统在智能建筑管理系统中则有着举足轻重的作用,往往需要更为严格的管理和验收程序,因此又独立出来,成为消防自动化系统(FireAutomationSystem,缩写为FA)和安防自动化系统(SafetyAutomationSystem,缩写为SA),与前面提到的“3A”系统总称为“5A”系统。
一、建筑节能现状
虽然建设智能化大楼直接动因就是在高度现代化、高度舒适的同时能实现能源消耗大幅度降低,以达到节省大楼营运成本的目的。然而实际上在智能化目标定位中明确提出节能要求的不多,建成的确有节能功效的智能建筑更是罕见。
主要原因有以下几点:房地产投资商认为能源建设是政府业绩和投资环境的标志之一,建筑节能看不见摸不着,所以宁可在建筑的豪华和设施的先进性上花巨资,也不愿为节能多花一分钱;系统与设备、设备与设备之间的控制集成成功率不高,相关系统结合“接口”界面如通信协议、网络构架的标准化、统一性不够;物业管理水平跟不上,运行优化无从谈起;没有从通过可再生资源利用技术来提高建筑的可持续性战略高度重视智能建筑的节能;缺少正确有效的建筑设备能耗评估方法,限制了智能建筑节能研究更好地开展。
二、建筑节能的发展方向
中国的建筑节能工作已经走过了20多年的艰苦路程。在市场经济的推动下,随着住房体制改革的前进,房屋用能费用理所当然地要由住房承担,节约建筑用能势必逐渐成为广大居民的自觉要求,加上改善大气环境愈来愈迫切,要求减轻建筑用能带来的污染,建筑节能将是大势所趋、人心所向,是国家民族利益的需要。
智能建筑节能是一门新兴科学,与原有专业分工不同,它包含有建筑、施工、采暖、通风、空调、电器、家电、建材、热工、能源、环境、检测、计算机软件等许多专业内容,是许多专业学科边缘交叉结合形成的,在社会需要的推动下,许多高等院校、科研院所和生产单位都在围绕不同方面进行研究开发,正在出现蓬勃发展的新局面。
三、智能建筑组成
智能建筑IB(IntelligentBuilding)在实现以人为本的前提下,通过对建筑物智能功能的配备,强调高效率、低能耗、低污染,达到节约能源、保护环境和可持续发展的目标,正跨入到“绿色建筑”的新境界。智能建筑的重点也已转向建筑物本身的自动化、网络化发展及与公共网络的连接。
目前,我国对建筑物开展节能工作主要通过两个途径:在大楼建设过程中采用环保型、节能型的建筑材料;在大楼运行过程中,对空调、照明等能耗大、能源消耗不易察觉的设备,采用智能化控制系统。智能化技术作为一种手段.通过给建筑物赋予智慧和控制功能,在实现以人为本的前提下达到有效调配、管理和控制资源、节约能源以及保护环境。
智能建筑能给人们提供一个舒适良好的环境,使人们能够有效地提高工作效率;能对自然或人为灾难的预防和控制提供有效的方法和措施,以确保生命和财产的安全;能对大楼内的机电设备提供实时的监测和控制,以提高设备的运营能力和降低能耗。安防子系统作为智能建筑的一个重要组成部分,人们将对其资源控制和能源节约的能力提出更高的要求,这也给安防行业带来了商机。
(一)建筑设备自动化系统BAS(BuildingAutomationSystem)
BAS是“将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统,以集中监视、控制和管理为目的,构成综合系统”,主要包括楼宇设备控制系统、安全防范系统SPS(Security&ProtectionSystem)、消防报警系统FAS(FireAlarmSystem)三大部分。上述几部分可以采用以楼控系统为主的模式来进行集成(俗称小3A集成),是以控制为目的所做的控制信息集成;也可以在以太网为平台作各子系统平等地位的一体化集成,构成建筑物集成管理系统BMS。随着网络技术的发展,BAS正在由集散控制系统DCS结构模式向现场总线控制系统FCS结构模式过渡。FCS模式简化了网络结构,用一条总线就可将系统所有监控模块连接起来,使整个系统的可靠性大为提高,同时通过在总线上增减节点就能随意增加或减少监控模块,因此系统有很强的扩展能力。基于现场总线的BAS系统多由二级网络组成,上级网络多为以太网,支持10/100Mbit/s的传输速率,下级网络为现场总线网络,如LonWorks或通信速率为96~12Mbit/s的Profibus等,两网之间通过网络控制器完成数据的传输、交换和共享。在一定程度上可以认为,以LonWorks等现场总线控制技术为核心,以工业过程控制数据交换标准接口OPC集成技术为纽带将是建筑物自动化系发展的主要特点。
(二)通信网络系统CNS(CommunicationNetworkSystem)
通信网络系统包括数字程控交换机PABX、无线通信系统、卫星通信系统、有线广播系统、电视会议系统等,它是建筑物内语音、数据、图像传输的基础,又与外部通信网络(公用电话网、综合业务数字网、计算机互联网)相联,可确保建筑物内外信息的畅通。智能建筑对CNS所需服务的要求可归纳为“5W1H”,5W指无论是谁或与谁(Whoever/Whomever)进行通信(通信自由性选择);无论采用什么方式(Whatever)进行通信(通信服务多样性);无论在什么时间(Whenever)进行通信(通信随时性);无论在哪里与哪里(Wherever)进行通信(通信全方位、无约束性);1H是无论怎样(However)进行通信(通信操作方便、实时、安全性)。
(三)信息网络系统INS(InformationNetworkSystem)
信息网络系统INS主要由计算机网络、数据库、服务器、工作站、网关、路由器等网络设备及软件构成。由于数据网络可以把语音、视频、数据、因特网服务有机地联系起来,把建筑物内的服务以及与外界的宽带联系起来,因此,数据网络的发展极为神速,人们在这方面的需求呈级数增长。
在网络应用的基础上,信息网络系统可以实现管理信息系统MIS和决策支持系统DSS而为人们的工作带来方便,使人们的部分办公业务借助于各种办公设备,并由这些办公设备与办公人员构成服务于某种办公目标的人机信息系统。也可以应用计算机技术、通信技术、多媒体技术和行为科学等先进技术来从事电子商务或视频点播、游戏娱乐等活动而丰富人们的生活。视管理对象不同,有时还包括楼宇物业及三表抄送等内容。
(四)综合布线系统GCS(GenericCablingSystem)
GCS是建筑物或建筑群内部之间的传输网络,它能使建筑物或建筑群内部的语音、数据通信设备、信息交换设备、建筑物物业管理及建筑物自动化管理设备等系统之间彼此相联,也能使建筑物内通信网络设备与外部的通信网络相联。它可根据需要灵活地改变建筑物内的布线结构,有很强的通用性,可将建筑物内的语音、数据、视频传输融为一体,重点是用于语音和计算机网络的通信,是智能建筑重要的基础设施之一。结构化综合布线系统SCS的应用使智能建筑的语音通信和数据通信更加完美。
(五)智能建筑集成管理系统IBMS(IntelligentBuildingManagementSystem)
IBMS是在建筑物内组建的计算机管理的一体化集成系统。它将智能建筑内不同功能的智能化子系统在物理上、逻辑上和功能上连接在一起,以实现信息综合与资源共享。
IBMS由前述各部分有机集成构建而成,可实现对BAS、CNS、INS的监控与实时管理(大3S集成),因此是智能建筑控制和管理的核心。
四、智能建筑安防系统
安防系统可以说是智能建筑“5A”系统的重要组成部分,是智能建筑管理系统高度集成的关键。商业办公大厦的安防系统主要包括电视监控、防盗报警、门禁控制、停车场管理等,以维护社会公共安全和预防灾害事故为目的的安全防范产品和系统(工程),其基本特征是要有高安全性、高可靠性和高性能/价格比,其相应的技术要求必须满足这些基本特征的要求。高安全性(Safety/Security)安防产品和系统是用来保护人、保护财产安全的,它本身必须安全,因此这里所说的高安全性一方面是指产品或系统的自然属性或准自然属性应该保证设备、系统运行的安全和操作者安全,例如:设备和系统本身要能防高温、低温、湿热、烟雾、霉菌、雨淋、防(宇宙)射线辐射、防电磁干扰(电磁兼容性)、防冲击、碰撞、跌落等
设备、系统的运行安全。防火、防雷击、防爆、防触电��设备、系统的运行安全和操作人员的安全。另一方面,产品或系统还应具有防人为破坏的功能,如:具有防破坏的保护壳体,具有防拆报警、防短路、开路、并接假负载、防内部人作案的软件等。为此,产品与系统除应满足有关的产品标准和系统的技术要求以及气候环境适应性要求、电磁兼容性要求外,还应特别注意防人为破坏的技术要求。这是安防产品与系统和其它产品(系统)的不同之处。是设计、制造、安装安防产品和系统时必须首先要考虑的问题。高可靠性(Reliability)安防产品和安防系统以预防损失、预防犯罪为主要目的,它是常备不懈的哨兵。一个报警系统在其有效寿命期的大多数或绝大多数时间内可能是没有警情发生因而不需要报警的,出现警情需要报警的概率一般是很小的,而如果在多少万分之一或更小的概率内报警系统失灵,就意味着灾难的降临。因此,任何一种安防产品,任何一个安防系统(工程),在它设计、施工、使用的各个阶段,必须实施可靠性设计(冗余设计)和可靠性管理,以保证产品和系统的高可靠性。
(一)智能建筑安全防范系统的基本结构
智能建筑安全防范系统的主要任务是根据不同的防范类型和防护风险的需要,为保障人身与财产的安全,运用计算机通信、电视监控及报警系统等技术形成综合的安全防范体系。它包括建筑物周界的防护报警及巡更、建筑物内及周边的电视监控、建筑物范围内人员及车辆出入的门禁管理三大部分,以及集成这些系统的上位管理软件,在系统建设上可分为:闭路电视监控系统、入侵探测及周界报警系统、出入口控制管理系统、巡更及其他防范系统。确保建筑物的安全是系统第一位重要的任务。
一般而言,防入侵报警系统由报警探测器、接警接收及响应控制装置和处警对策三大部分组成。电视监控系统由前端摄像系统、视频传输线路、视频切换控制设备、后端显示记录装置四大部分组成。门禁管理系统由各类出入凭证、凭证识别与出入法则控制设备和门用锁具三大部分组成。
(二)智能建筑的安全防范系统的应用
1.入侵报警系统
入侵报警系统应能根据被防护对象的使用功能及安全防范管理的要求,对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等,进行实时有效的探测与报警,高风险防护对象的入侵报警系统应有报警复核(声音)功能。系统不得有漏报警,误报警率应符合工程合同书的要求。入侵报警系统的设计应符合《入侵报警系统技术要求》GA/T368—2001等相关标准的要求。
入侵报警系统设计应符合以下规定:
(1)应根据各类建筑物(群)和构筑物(群)安全防范的管理要求和环境条件,根据总体纵深防护和局部纵深防护的原则,分别或综合设置建筑物
(群)和构筑物(群)周界防护、内(外)区域或空间防护、重点实物目标防护系统。
(2)系统应能独立运行。有输出接口,可用手动、自动操作以有线或无线方式报警。系统除应能本地报警外,还应能异地报警。系统应能与视频安防监控系统、出入口控制系统等联动。集成式安全防范系统的入侵报警系统应能与安全防范系统的安全管理系统联网,实现安全管理系统对入侵报警系统的自动化管理与控制。组合式安全防范系统的入侵报警系统应能与安全防范系统的安全管理系统连接,实现安全管理系统对入侵报警系统的联动管理与控制。
分散式安全防范系统的入侵报警系统,应能向管理部门提供决策所需的主要信息。
(3)系统的前端应按需要选择、安装各类入侵探测设备,构成点、线、面、空间或其组合的综合防护系统。
(4)应能按时间、区域、部位任意编程设防和撤防。
(5)应能对设备运行状态和信号传输线路进行检测,对故障能及时报警。
(6)应具有防破坏报警功能。
(7)应能显示和记录报警部位和有关警情数据,并能提供与其他子系统联动的控制接口信号。
(8)在重要区域和重要部位发出报警的同时,应能对报警现场进行声音复核。
2.视频安防监控系统
视频安防监控系统应能根据建筑物的使用功能及安全防范管理的要求,对必须进行视频安防监控的场所、部位、通道等进行实时、有效的视频探测,视频监视,图像显示、记录与回放,宜具有视频入侵报警功能。与入侵报警系统联合设置的视频安防监控系统,应有图像复核功能,宜有图像复核加声音复核功能。视频安防监控系统的设计应符合《视频安防监控系统技术要求》GA/T367—2001等相关标准的要求。
视频安防监控系统设计应符合以下规定
(1)应根据各类建筑物安全防范管理的需要,对建筑物内(外)的主要公共活动场所、通道、电梯及重要部位和场所等进行视频探测、图像实时监视和有效记录、回放。对高风险的防护对象,显示、记录、回放的图像质量及信息保存时间应满足管理要求。
(2)系统的画面显示应能任意编程,能自动或手动切换,画面上应有摄像机的编号、部位、地址和时间、日期显示。
(3)系统应能独立运行。应能与入侵报警系统、出入口控制系统等联动。当与报警系统联动时,能自动对报警现场进行图像复核,能将现场图像自动切换到指定的监视器上显示并自动录像。
集成式安全防范系统的视频安防监控系统应能与安全防范系统的安全管理系统联网,实现安全管理系统对视频安防监控系统的自动化管理与控制。组合式安全防范系统的视频安防监控系统应能与安全防范系统的安全管理系统连接,实现安全管理系统对视频安防监控系统的联动管理与控制。分散式安全防范系统的视频安防监控系统,应能向管理部门提供决策所需的主要信息。
3.出入口控制系统
出入口控制系统应能根据建筑物的使用功能和安全防范管理的要求,对需要控制的各类出入口,按各种不同的通行对象及其准入级别,对其进、出实施实时控制与管理,并应具有报警功能。
出入口控制系统的设计应符合《出入口控制系统技术要求》GA/T394—2002等相关标准的要求。人员安全疏散口,应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016—2006的要求。防盗安全门、访客对讲系统、可视对讲系统作为一种民用出入口控制系统,其设计应符合国家现行标准《防盗安全门通用技术条件》GB17565—1998、《楼宇对讲电控防盗门通用技术条件》GA/T72—2005、《黑白可视对讲系统》GA/T269—2001的技术要求。
出入口控制系统设计应符合以下规定:
(1)应根据安全防范管理的需要,在楼内(外)通行门、出入口、通道、重要办公室门等处设置出入口控制装置。
系统应对受控区域的位置、通行对象及通行时间等进行实时控制,并设定多级程序控制。系统应有报答功能。
(2)系统的识别装置和执行机构应保证操作的有效性和可靠性,宜有防尾随措施。
(3)系统的信息处理装置应能对系统中的有关信息自动记录、打印、存储,并有防篡改和防销毁等措施。
应有防止同类设备非法复制的密码系统,密码系统应能在授权的情况下修改。
(4)系统应能独立运行。应能与电子巡查系统、入侵报警系统、视频安防监控系统等联动。
集成式安全防范系统的出入口控制系统应能与安全防范系统的安全管理系统联网,实现安全管理系统,出入口控制系统的自动化管理与控制。组合式安全防范系统的出入口控制系统应能与安全防范系统的安全管理系统连接,实现安全管理系统对出入口控制系统的联动管理与控制。分散式安全防范系统的出入口控制系统,应能向管理部门提供决策所需的主要信息。
(5)系统必须满足紧急逃生时人员疏散的相关要求。疏散出口的门均应设为向疏散方向开启。
人员集中场所应采用平推外开门。配有门锁的出入口,在紧急逃生时,应不需要钥匙或其他工具,亦不需要专门的知识或费力便可从建筑物内开启。其他应急疏散门,可采用内推闩加声光报警模式。出入口控制是进入建筑物之前最重要的一环,因此,应按建筑使用类别的不同,采用不同等级的标准与技术措施。
4.电子巡查系统
电子巡查系统应能根据建筑物的使用功能和安全防范管理的要求,按照预先编制的保安人员巡查程序,通过信息识读器或其他方式对保安人员巡逻的工作状态(是否准时、是否遵守顺序等)进行监督、记录,并能对意外情况及时报警。巡更系统(Guardtoursystem)是技术防范与人工防范的结合,巡更系统的作用是要求保安值班人员能够按照预先随机设定的路线顺序地对各巡更点进行巡视,同时也保护巡更人员的安全。巡更系统用于在下班之后特别是夜间的保卫与管理,实行定时定点巡查,是防患于未然的一种措施,其本质上和我国古代的敲更没有什么不同,只不过技术大为改进而已。
5.停车场管理系统
停车场管理系统应能根据建筑物的使用功能和安全防范管理的需要,对停车库(场)的车辆通行道口实施出入控制、监视、行车信号指示、停车管理及车辆防盗报警等综合管理。
停车场管理系统设计应符合下列规定:
(1)应根据安全防范管理的需要,设计或选择设计如下功能:入口处车位显示;出入口及场内通道的行车指示;车辆出入识别、比对、控制;车牌和车型的自动识别;自动控制出入挡车器;自动计费与收费金额显示;多个出入口的联网与监控管理;停车场整体收费的统计与管理;分层的车辆统计与在位车显示;意外情况发生时向外报警。
(2)宜在停车库(场)的入口区设置出票机。
(3)宜在停车库(场)的出口区设置验票机。
(4)系统可独立运行,也可与安全防范系统的出入口控制系统联合设置。可在停车场内设置独立的视频安防监控系统,并与停车库(场)管理系统联动。停车库(场)管理系
统也可与安全防范系统的视频安防监控系统联动。
(5)独立运行的停车库(场)管理系统应能与安全防范系统的安全管理系统联网,并满足安全管理系统对该系统管理的相关要求。
对于建筑而言,停车场应实现有效方便的监控与管理。对于仅限于建筑内部使用的停车场并且重点是防范车辆丢失时,则可以采用认车不认人的技术方案。对进入停车场的各种车辆进行有序管理,并对车辆出入情况进行记录,完成停车场收费管理,可采用较流行的感应式IC卡作为管理手段。智能化系统还具有防盗报警功能及倒车限位等功能。
五、智能建筑安防趋势
随着安防技术的快速发展以及大量IT企业、世界级巨头的介入,大量的创新级应用和产品的涌入,使得楼宇领域的安防发展趋势扑簌迷离,智能建筑安防系统将呈现以下发展趋势:
(一)以监控为核心
在新型的高性能处理芯片问世之后,摄像机本身就能够实现人脸识别、车牌识别和虚拟划线,人脸识别可以用于门禁系统,车牌识别可以用于一卡通系统,虚拟划线可以应用于入侵报警系统,也就是说图像技术已经完全能够实现门禁和报警的应用,也许有一天会出现监控、门禁、停车、入侵报警的功能全部由摄像机来实现,何况摄像机本身就可以集成信号输入和输出功能。
(二)非智能不安防
未来的安防系统肯定不简简单单的就是图像画面、刷卡信息和报警信号,基于图像的分析、处理,基于刷卡记录的大数据分析,基于报警系统的扩展应用等肯定会越来越多,未来的安防系统一定会越来越智能。
(三)安防系统高度集成
虽然说市面上大部分厂家的监控、门禁、报警系统都可以集成在一起,但以前生产厂家的思路大多数都以门禁系统为核心,集成监控和报警系统。而未来的趋势将是安防系统应该只有一套软件、一个平台,实现所有的安防功能,国内的公司比如海康已经走在国内乃至世界的前列。
(四)云计算、大数据
高清需要云计算、智能需要大数据分析,这是一个老生常谈的问题。安防系统是一个天生具有云特征的应用,海量的数据、海量的存储,而对这些海量数据、存储的处理需要的就是大数据分析,其实这已经正在发展与应用。