什么是智能建筑？

依托物联网 (IoT) 与人工智能 (AI) 技术的进步，智能建筑平台能够实现流程自动化、优化建筑性能、提升舒适度并降低能耗。

“智能建筑”一词最早出现于 21 世纪初，用于描述网络化基础设施（以及后来物联网设备的应用）的兴起如何影响商业建筑设计。

尽管这些技术依然是当今智能建筑的基石，但它们已演进至具备以机器学习 (ML) 算法为核心的新能力。 ML 算法是一组规则，使 AI 系统能够识别训练数据中的模式，并利用这些模式对新数据做出准确预测。

随着网络、IoT、AI 及机器学习 (ML) 技术的持续发展，对能够运用最新技术的智能建筑的需求持续增长。据近期报告预测，全球智能建筑市场将在未来五年增长  768 亿美元。这相当于年复合增长率 (CAGR) 为 11.3%。¹

智能建筑依赖于由设备和传感器构成的精密网络，这些网络能够实现人工任务自动化、优化流程，并帮助团队降低能耗与运营成本。以下详细阐述支撑智能建筑功能的核心组件与设计要素。

• 网络：网络（也称为计算机网络）实现了智能建筑所依赖的通信与数据共享能力。通常，智能建筑采用单一集中式网络，在智能手机、个人电脑及楼宇管理系统等系统、应用程序与设备间传输实时数据。

• 楼宇管理系统 (BMS)：楼宇管理系统 (BMS) 是在软件平台上集中管理照明、维护、空调及安全等楼宇运营环节的控制系统。在智能建筑中，BMS 对于实现流程高效优化与自动化至关重要，这正是智能建筑价值所在。BMS 帮助管理者通过直观的单一界面协调控制楼宇内的多个子系统。

• 楼宇自动化系统 (BAS)：楼宇自动化系统是与 BMS 类似但更侧重于自动化核心能力的软件平台。凭借先进的人工智能与机器学习能力，BAS 正将供暖、维护及通风等传统人工楼宇运营流程，转变为由软件执行的全自动化、超高效率任务。

• 物联网 (IoT) 设备：IoT 设备是嵌入传感器、软件及网络连接功能的物理设备，能够收集数据并通过互联网共享。在智能建筑中，IoT 设备协助 BMS 和 BAS 等软件平台监测并控制建筑内部的多种环境条件，例如温度、人员占用情况、空气质量及能源使用。

• 机器学习算法：机器学习算法可对建筑数据进行自动趋势分析，并帮助管理者就能源使用、人员占用及安防等方面做出更明智的决策。

• 网络安全工具：智能建筑高度依赖互联网及其他网络传输敏感信息，这一特性使其成为网络罪犯的理想目标。当今先进的智能建筑技术部署了一系列网络安全工具，例如防火墙、入侵检测与防御系统 (IDPS) 及安全通信协议 (SCP)，保护敏感数据。

智能建筑架构是一种设计实践，它利用相互连接的系统（或称层级），通过网络实时共享数据，从而使现代建筑更安全、更高效。智能建筑设计包含五个主要层级：物理层、网络层、数据层、应用层和用户层。

• 物理层：智能建筑的物理层由墙体、房间、门以及机电系统等物理组件构成。虽然物理层过去需要人工操作，但现代智能建筑已将其许多方面自动化，例如对暖通空调系统、照明和安全监控的控制。

• 网络层：智能建筑的网络层由 IT 基础架构组件构成，使用户与设备之间能够实时共享数据。例如包括以太网电缆、Wi-Fi 路由器等有线及无线网络组件，以及增强网络安全的协议。

• 数据层：智能建筑的数据层是数据收集、存储、管理和处理的层级。边缘计算实践使得数据可在更接近其源头处处理，而非依赖数据中心；同时，基于 云的平台被用于存储和分析。

• 应用层：应用层支持关键的智能建筑功能，如洞察交付、流程增强和任务自动化。BMS 和 BAM 的功能被集成到应用层，从而实现预测性维护、舒适度控制及建筑状况实时监控等能力。

• 用户界面层：智能建筑的用户界面层是建筑管理者与运营团队追踪能源使用、空气质量和空间利用等实时数据的层级。用户界面通常是显示仪表板信息的软件平台，允许团队选择他们希望将建筑管理的哪些运营环节自动化。

通过广泛运用 IoT 与自动化技术，智能建筑帮助企业优化流程、降低能耗并减少建筑管理相关成本。以下为企业层面智能建筑的一些最重要优势。

智能建筑为运营企业提升能源效率，帮助优化供暖、照明和空气质量控制。通过连接暖通空调、照明系统和占用传感器，智能建筑系统能自动检测建筑内哪些空间正在被使用。他们还可以相应调整这些房间的温度和照明，节约资源。

这种方法帮助大型企业提高能源效率，减少成本与浪费，从而达成可持续发展目标。根据近期报告，建筑消耗了全球 30% 的能源和超过一半的电力。智能建筑设计有助于缓解这一问题。² 智能建筑设计有助于缓解这个问题。

凭借自动化的供暖、制冷与空气质量系统，智能建筑有助于为所有员工创造舒适的工作环境。现代智能建筑平台允许用户根据个人偏好，对单个房间的温度、照明和气流进行个性化设置。这种高度可定制的方法使房间条件能够根据使用者的需求进行调整。 

通过利用实时数据，一些更先进的智能建筑系统可以调节气流和过滤系统，维持健康的二氧化碳和颗粒物水平。这些系统还能调整房间照明，使其以模拟自然光的方式支持用户的昼夜节律。

智能建筑为设施管理者提供了统一的建筑运营视图，使其能够主动发现并解决问题。过去，设施管理者采用被动式维护，即在部件故障后才进行维修。但借助现代智能建筑平台的实时数据与自动化监控能力，他们能够实施预测性维护。

预测性维护通过利用实时数据在部件故障前发现并解决维护问题，从而延长资产生命周期，并帮助组织避免代价高昂的停机。

当今智能建筑平台的自动化能力有助于组织降低能源和运营成本，并发现优化流程的机会。建筑与能源管理系统收集并分析历史数据，使管理者能够根据季节或时段、人员占用情况等因素优化能源使用。

自动化系统控制照明和暖通空调系统，在空间无人时减少能源浪费，同时降低人工需求及维护程序的总体成本。

智能建筑帮助组织密切监控排放与能源使用，从而追踪实现 可持续发展目标的进展。通过分析智能恒温器和暖通空调系统等物联网设备收集的数据，楼宇管理系统和楼宇自动化系统为利益相关方提供建筑性能的实时全景。IoT 系统提供的实时数据，帮助利益相关方就为既有建筑改造更节能的组件和流程做出关键决策。

此外，对于需要在多个地区遵守法规的全球性组织，智能建筑通过数据收集和监测实现合规自动化。甚至还能自动生成报告。

在企业层面，智能建筑技术正在改变企业管理其商业建筑及其他设施的方式。以下是评估业务技术需求时可考虑的五个智能建筑应用场景。

1. 运营分析：智能建筑平台可分析建筑数据，帮助企业优化其核心运营流程。收集和分析 IoT 设备采集的海量数据，有助于快速洞察楼宇管理系统和楼宇自动化系统的运行状况，并发现改进机会。
2. 安防与安全：BMS、BAS 及其他智能建筑系统帮助组织增强保护建筑的安防与安全措施。深度集成的智能系统监控并调整门禁控制，确保仅授权人员能够进入。同时，AI 安防系统能监控并探测潜在威胁，甚至可实现应急响应的自动化。
3. 实时能耗监控：先进的智能建筑及其支撑系统能够实现能耗多环节的自动化。自动化需求响应功能甚至可以在用电高峰时段降低负荷，并通过调配可再生能源来减少对气候的影响。
4. 占用管理：许多拥有并运营智能建筑的组织会为其配备占用传感器，这些 IoT 设备能实时显示人员在建筑内的位置分布。这使得设施管理者能更明智地分配资源，并获得关于使用者如何与其管理空间互动的宝贵洞察。
5. 空气质量监测：智能建筑中的空气质量传感器帮助管理者根据人员占用情况和需求来监测并调整空气质量。先进的系统甚至能在这些因素之间建立关联，从而指导应如何及何时维护 HVAC 系统——这些系统的维护对空气质量至关重要。

AI 与 IoT 的进步使智能建筑更加自主化和高效化，这一趋势并无放缓迹象。边缘计算、机器人技术和 IoT 网络的发展带来了新的能力，使智能建筑平台成为目前最先进的应用之一。

以下三个领域对该行业的持续发展至关重要。

AI 系统的发展持续对智能建筑技术产生深远影响。其通过将这些系统从仅能执行单一任务的简单机器，转变为能够为达成单一目标而承担多项任务的先进、多维度平台，来实现这种影响。

随着 AI 系统自主性不断增强，其所能承担的任务也愈加复杂，从而进一步减少楼宇运营中对人工劳动的依赖。

不仅建筑因技术进步变得更智能，整个城市亦然。随着这一进程持续发展，预计城市中的商业区将共享网络与资源，其融合程度将比当前更为深入。

未来很可能出现多个智能建筑共享统一数字基础设施的景象，该设施可通过单一平台集中控制，以优化流程、降低能耗与成本。

技术能力的进步在带来潜在回报的同时也伴随着更高的风险：随着建筑对数字技术的依赖加深，它们也更容易受到网络攻击。

网络安全作为保护人员、系统和数据免受 网络攻击的实践，对于投资智能建筑的企业而言，其重要性很可能将比当前更为凸显。