智能建筑技术的发展为我们的设计插上了智慧翅膀

文/袁萍

智能建筑技术的发展过程，也是建筑设计应用发展的过程。智能建筑行业近二十年可以分为三个阶段，第一阶段1999-2005年6年，这个阶段中，以综合布线系统与建筑的紧密结合为代表，带动了与建筑同步建设的相关系统——综合布线系统、楼宇控制系统、安全防范系统的全面应用；第二阶段2006-2012年8年，随着国内房地产业飞速发展，赶上2008年我国承办奥运会的契机，国外最新技术大量涌入，网络化、信息化、智能化技术更加稳定可靠，系统更加全面，解决问题的能力大大提升，建筑和智能化的设计和应用更加深入广泛，达到了前所未有的不能想象的阶段，质量和数量犹如井喷；第三阶段2013-2019年6年，房地产业高潮建设趋于平稳，各行各业都在总结和探索提升，智能建筑行业也不例外，新的理念不断涌现并越来越多的被设计者采用：智慧建筑、智能交通、BIM、智能家居、人工智能、数据中心机房、三网融合、绿色建筑、无线局域网、5G……采用大数据、互联网、物联网、人工智能的技术，实现建筑智能化，融入预测、判断、决策的智慧管理，使原有的设计由二维的视角变为三维立体全方位。追求更加人性化、绿色环保、可预测的全生命周期内的智能化建筑系统，其发展将成为具有聪明大脑的智慧建筑，达到智慧园区、智慧学校、智慧城市、智慧国家的先进领域。智能技术的发展为我们的设计插上了智慧的翅膀。

一、北京市建筑设计研究院有限公司在业内具有骄人业绩

我们北京市建筑设计研究院有限公司，是与共和国同龄的单位，在行业内一直以承接建筑设计种类、数量和重要级别最大最多而著称。在过去的这些年中我院完成的建筑作品不计其数，仅长安街两侧就有知名的人民大会堂、国家大剧院、工商银行大楼，在奥运会期间我们设计了奥运广场、五棵松篮球场馆，在最新完成的作品中以通州北京市副服务中心办公楼、雄安市办公行政中心为代表。我们单位主要的办公地点在南礼士路62号，集团公司设计院除了以数字序列命名的1-9设计院外，还有以著名大师和知名建筑师命名的工作室，我们的办公楼地点除南礼士路外，还有北区办公楼、南区办公楼，外地还设有华南、成都、上海、内蒙古、山西、重庆、吉林、云南、贵州、海南、深圳设计分院，仅北京南礼士路地区同时办公人员就达到3000人。

在整个建筑设计的过程中，必须肯定强调的是，建筑师的方案设计起到了完成建筑作品最最关键的作用，其他专业——结构、水、暖、电、弱电智能化共同参与，完成建筑设计的全过程。虽然弱电智能化在整个设计中所占的份额和比例很小，但是这个专业的特点是在其他专业完成之后再显现作用，效果好就是整体建筑作品的成功，略有瑕疵就会扩展到整个行业，更何况越来越多的业主和使用者自身水平和职业素质也在不断的提升，关注这个专业先进技术的发展和应用，力求承建的作品更加先进与持久，这样也大大增加了智能化弱电系统采用新技术的商机与实现的机会，成为建筑设计全过程不可缺少的部分并起着及其重要的作用。在这样的环境下，弱电智能化设计人员除掌握设计规范外还需要不断地进行学习，为了设计一套高完成度的作品，在整个设计过程中与业主的交流沟通，表达我们彼此的设计思想和确定采用的系统方案就显得特别重要。

二、我们设计完成的中国石油大厦

我们这二十多年的历程中，每个亲身经历过的项目都有一个值得回味的事情，或艰难或周折，但是大多记起的是成功之后的喜悦。这里就来谈谈我参与设计的东二环边上的中国石油大厦，这个项目是2006年我院作为重点项目，以二院为主从各个专业抽调骨干专业技术人员成立项目组，从投标开始到最终完成工程实施的项目（院里称之为设计工程总承包项目）。在诸多参标单位中，除国内各大设计院参与外，还有国外建筑方案参标商，我们以建筑方案最具有创意，最满足中国石油大厦的使用要求而中标，其中我们专业提交的智能化弱电方案在这次投标中做出了较大的贡献。为了满足主业的要求，我们提出的设计方案和理念是业内最新颖具有创意的系统集成方案，并采用国际上的无缝隙集成理念，在当时虽然集成系统已经逐步被业主所关注，但是我们提出的这种集成方案在国内应用还是首次。本项目设计采用的弱电智能化集成方案并不是传统意义上的从下到上的功能集成，而是在设计的阶段采用新的理念从上至下的整体系统集成，现在看来就是我们经常提到的顶层设计，而在2006年智能化飞速发展期，我们就尝试了，这说明无论是设计方法还是设计理念，都达到了一个全新的领域，对整个智能化系统朝智慧方向的发展起到了积极的推动作用。

中国石油大厦是中国石油天然气集团公司的新建总部办公楼，位于北京东直门东二环交通商务区北部入口，非常重要的位置，新设计的办公大楼无论是外立面还是其内的设备，都选取了国内领先水平的技术和设备，与之相配的智能化系统更是采用最先进的技术，以现代化高技术的手段提升中国石油总公司在国际国内的形象，使之产生巨大的经济效益和社会效益。整栋建筑具有时代感，是北京市标志性建筑物，大厦分别由集团公司和控股公司分别使用，地上部分在一定高度之上分离为三个独立建筑，地下部分为一个整体，建筑南北长达250m，大部分为办公用房，并设有大量高档会议、餐饮、娱乐场所等多功能用房。

我们承接这个设计项目虽然在投标时已经确定了总体的设计方案，但在具体设计和工程阶段，还是遇到了很多的问题，有些问题现在回想起来依旧耐人回味，记忆深刻，正是行业智能化技术的发展，为我们可以实现关键性技术得到了保证，使我们的设计插上了智慧的翅膀。

（一）设计上的难点：

如今回忆我们的智能化设计，面临设计上的难点很多，主要有如下几个方面：

1.整体建筑面积大、监控点数多，智能弱电子系统也多；

2.建筑物采用的设备新、新技术多，专业技术多，控制调节回路多而且复杂；

3.计算机技术、信息技术、图文传输技术及控制监测技术在大厦中随时应用，在一个子系统中同时应用多种技术解决监控的手段随处可见，各子系统本身就复杂，跨子系统的控制调节相应也复杂；

4.国际化要求高，大楼智能化平台不仅作为大厦本身的管理平台，也是大厦和国际有关机构的管理信息交互平台。

建设用地：22519 m2，建筑面积：200838 m2，地上面积：144959 m2，地下面积：55879 m2，建筑长度：247.65m，建筑宽度：45.15m，建筑高度：90 m，地上层数：22层，地下层数：4层。

基于上述分析，如果采用常规的孤立的一个个弱电智能化子系统去实现单一的功能，即使每一子系统采用最好的设备来构成系统，也难以保证整体智能化弱电系统的先进性，所以整个弱电智能化系统面临着既要由分布式完成各个特定功能的子系统实现自己的控制和管理，又要建立一套弱电智能化的统一平台，并且在这一平台下统一进行管理，这样才能使设计的弱电智能化系统达到真正的先进、节能、安全，才能使建立的系统真正适合本建筑物。基于这一设计思想及理念的核心内容就是：建立一个开放的、网络化的弱电智能化平台，实现智能系统的综合集成，从而真正改变各个子系统单独工作的局面，同时又使大楼各种智能管理设备，可以方便的统一管理，也使国际化远程管理和新系统的随时纳入智能管理成为可能，使智能化系统真正达到国际领先水平。在集成的基础上，强调机电系统的智能化，对大量重要机电设备，通过网络实现它们的集中管理，其中包括重要专业系统的专项智能化管理，如冰蓄冷系统控制、智能照明系统，变风量末端控制等，也包括所有重要机电设备通过楼宇网络或以太网集中智能管理。此外其他各智能系统设计也以建筑特点为依据，如布线、网络设计必须符合国际化现代企业的要求，在网络速度、网络安全性、通讯可靠性、接入保证和前瞻性等多方面都充分考虑；综合安防系统则充分考虑如此体量的巨型大厦安防管理的区域化控制、主动防范措施与被动防范结合等多方面的问题。这样才能达到智能系统的设计与建筑作为面向世界的特大型企业的办公中枢的地位相适应。

（二）系统设计的具体实现关键点：

大厦采用IBMS集成平台，其特点是该平台基于标准化开放系统，采用Internet网络技术，有以下的特点：

1.能够对国际上主要产品开放协议，通过支持各主要厂家的通用网关，集成各种主要厂家的设备，使用户产品选择不受厂家限制，用户在产品选择时和维修时可以获得更大的经济利益。

2.通过Internet实现网络远程实时监控，可随时、随地访问所管理的系统，也可以集中管理分散的系统。

3.每个网关采用IP技术，支持通过IP直接访问被集成设备或控制子系统。

4.网关支持控制点的输入输出（具备DDC功能），可以直接通过控制点集成原有系统和独立设备。

5.本系统为通用平台可以集成建筑楼宇系统以外多种类型的专用系统。

这个特点是中石油采用该平台的原因，尤其是不受产品限制和直接联入Internet和可直接接入独立设备的特点符合中石油集团规模大、海外分支机构多、使用设备产品种类多以及拥有许多独立采油设备的特点。这样在大楼或者世界上的任何地方，在授权范围内可以通过卫星通讯、Internet和Ethernet在Web浏览器上看到整个行业各个作业区、炼厂、销售企业（加油加气站等）、长输管道、海洋平台等子企业的设备运行、安全状况等各种重要的实时监测数据，以及各个区域内的销售、计划进展、油田开采发展情况实时的数据表格，轻松的实现真正意义上的实时监控和管理。

6.集成管理平台的先进性。

设计中最重要的关键点是我们选取了系统平台为Tridium，该系统的开放性好，并基于Internet网和标准化语言，平台集成技术先进。当时该平台刚进入国内，应用的场所还没有这么广泛，针对中石油这种特殊的企业如何选择应用的深度？我们和业主就此问题争论、讨论、调研、专家评审方案……经历了数也数不清的方案确定过程，最终确定的方案如今看来先进、方便、实用而且非常成功，对本项目最终成功起着非常重要的作用，采用的集成技术具有本行业领先水平。

Tridium系统平台

Tridium的Niagara集成监控平台实现当时国内尚无先例的无缝连接，使具有标准通讯协议接口的各种驱动系统和设备，能够集成在一个统一的平台上。在该平台下实现产品的优化组合，不再受单一品牌的制约，得到系统最佳的性价比。在系统的技术改造和扩建中，也不局限于前期所采用的品牌，能够有效保护业主现有投资不受损失。通过集成平台实现对各子系统的集中监视、控制和管理，实现各系统和跨子系统的联动控制，提高大厦的功能水平。在Tridium的大楼智能化系统集成基础上，采用JACE网络互联设备、软件平台及经济、可靠的通讯网络建立各下属子企业范围的联网监控系统，在子企业网的基础上进一步建立一个可靠的全国性子企业监控网络。大楼内各角落和世界任何地方，只要是在授权范围内，就可通过卫星通讯、互联网（ Internet/Intranet ）在标准浏览器上观察到大厦的各系统的运行状态，在建立了下属企业的生产运行监控网络的情况下，还可以获取各企业系统各作业面的生产运行和管理的实时数据，轻松的实现真正意义上的实时监控和管理，提升整个大楼及生产指挥中心的智能化水平。

三、参与中国石油大厦设计取得的成绩

中国石油大厦在设计起始阶段确定的 “科技、节能、环保、智能、舒适”的总体建设目标和“先进适用、系统配套、整体最优”的设计原则的指导下，真正建成了一座充分利用国际互联网资源、多网融合的、高度集成的，建筑设备自动化、通讯自动化、消防自动化、安全防范自动化、办公自动化的“5A”型智能建筑。实现了“国内领先、国际一流”的先进水平。它的成功经验已获得业内各界及政府有关部门的好评和广泛认可。本项目取得了北京规划委员会优秀设计一等奖、结构整体长城杯金奖、国家优质工程鲁班奖、建设部科技示范工程、国家公共建筑能效测评“三星”级标识、美国国际绿色建筑LEED(能源与环境设计先锋奖）整体金级认证等一系列的奖项。

本项目让我们在技术上得到成长，参与和选取智能建筑发展中最新技术的应用，能为智能建筑插上了智慧的翅膀，这是值得庆幸、由衷高兴并值得设计者在从业史上自豪的事情。

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