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智能建筑的演變之路
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在過去的幾十年里，微型電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)改變了人們的生活、工作和娛樂方式。如今，數(shù)字連接世界的發(fā)展進入了一個新階段：向智能建筑的轉(zhuǎn)變。
智能建筑對居住者來說更舒適、更直觀。與此同時，它對環(huán)境的影響要小得多。這為建筑設(shè)備和管理系統(tǒng)的供應(yīng)商帶來了明顯的好處；房地產(chǎn)開發(fā)商、業(yè)主和物業(yè)經(jīng)理；工人和其他商業(yè)、公共場所的使用者；以及由這些結(jié)構(gòu)形成的社區(qū)。開發(fā)商和建筑師認識到，智能建筑創(chuàng)造了更好的價值，業(yè)主和管理者實現(xiàn)了運營成本的終身節(jié)約，居住者受益于更好的生活和工作環(huán)境。
智能建筑是非住宅和高密度的住宅開發(fā)空間，如辦公室、購物中心、餐廳、娛樂中心和公寓綜合體，配備傳感器技術(shù)來收集數(shù)據(jù)，分析運營信息，甚至控制資源的使用。各種傳感器技術(shù)可用于向建筑信息管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，使其能夠根據(jù)環(huán)境條件和用戶定義的參數(shù)監(jiān)測和控制各種領(lǐng)域，如照明和暖通空調(diào)。
智能建筑也可以免受針對其操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。 安全元件使用基于硬件的嵌入式安全解決方案實施，可保護信息和設(shè)備的機密性、完整性和真實性，從而保護居住者的個人隱私。
對智能建筑的需求
人口結(jié)構(gòu)、市場動態(tài)和技術(shù)進步的變化是推動智能建筑發(fā)展的根本原因。本世紀將見證城市化的持續(xù)快速增長。據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，到2050年，將有68%的世界人口居住在城市。例如，在歐盟國家，工作場所、公共設(shè)施和高密度住房已經(jīng)占據(jù)了40%的能源消耗和36%的二氧化碳排放。如果不提高建筑效率，就不可能實現(xiàn)減少能源使用和二氧化碳排放的目標。這種對更高效率的需求，結(jié)合工業(yè)4.0和智能家居技術(shù)的進步，推動了智能建筑的發(fā)展。
建筑的趨勢圖——人口變化、市場動態(tài)和技術(shù)進步推動了智能建筑的發(fā)展
更高效的建筑操作意味著更低的運營成本。雖然有許多減少能源使用的策略，包括被動式設(shè)計元素和替代能源，但智能建筑技術(shù)可以是確保結(jié)構(gòu)設(shè)計和功能系統(tǒng)的所有元素都使用到最大效率的關(guān)鍵， 創(chuàng)造多達30%的能源效率，同時提高所有居住者的舒適度、便利性和安全性。
建筑經(jīng)理考慮四個傳統(tǒng)領(lǐng)域的物業(yè)運營；機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、能源供應(yīng)和基礎(chǔ)設(shè)施以及管道。
在這些領(lǐng)域中的每一個領(lǐng)域，傳感器技術(shù)都可以收集和提供數(shù)據(jù)以供分析，然后由管理系統(tǒng)采取行動。通過在域內(nèi)并最終跨域連接傳感器，管理人員甚至系統(tǒng)本身就有可能獲得更全面的洞察力并做出優(yōu)化運營的決策。
智能建筑底層技術(shù)
連接和控制系統(tǒng)與多種類型的傳感器設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)成了智能建筑的基礎(chǔ)技術(shù)。這些傳感器是當前和未來系統(tǒng)的關(guān)鍵元素，可提供有關(guān)室內(nèi)環(huán)境的輸入。
下面是一些例子：
雷達傳感器可以確定一個區(qū)域內(nèi)的居住人數(shù)，甚至可以在不使用損害隱私的視覺攝像頭的情況下識別手勢
高分辨率紅外飛行時間 (ToF) 傳感器，用于 3D 物體檢測和人臉驗證。
壓力傳感器確定 HVAC 設(shè)備或房間中的氣流
環(huán)境傳感器監(jiān)測空氣質(zhì)量，例如二氧化碳水平
微型 MEMS 麥克風支持房間內(nèi)功能的語音控制，相同類型的麥克風陣列允許房間內(nèi)人員的定向跟蹤和房間內(nèi)的存在檢測電流傳感器監(jiān)控建筑設(shè)備(如電機驅(qū)動器、電梯、HVAC 裝置)中的電力使用。
磁性定位傳感器能夠精確控制百葉窗中的電機驅(qū)動
支持傳感器融合(多種傳感器類型和相應(yīng)數(shù)據(jù)流的集成)的智能傳感器集線器將提高智能建筑的安全性和便利性。例如，結(jié)合了麥克風和壓力傳感器的集成報警系統(tǒng)可以根據(jù)聲音和室內(nèi)氣壓的變化更準確地檢測玻璃破損，從而降低誤報的可能性。
智能建筑中的傳感器也是快速增長的房間自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)。例如，雷達傳感器可以檢測到有人進入房間，并發(fā)出一系列指令以自動打開燈并將溫度調(diào)節(jié)到舒適的水平。隨著入住人數(shù)的變化，可以在房間變熱之前進行溫度調(diào)整，反之亦然。使用有關(guān)外部照明的環(huán)境信息，燈具可以通過改變提供給 LED 的電流來調(diào)整照明水平。
在建筑物居住者的視線之外，監(jiān)控建筑物內(nèi)系統(tǒng)狀況的傳感器集線器通過幫助防止故障來提高舒適度和居住者滿意度。集成到電梯和 HVAC 裝置中的設(shè)備可以收集反映運行狀態(tài)的參數(shù)數(shù)據(jù)，檢測與最佳狀態(tài)的偏差并在故障發(fā)生之前預(yù)測故障，以便及時進行維護。預(yù)測性維護應(yīng)用的示例包括使用氣壓傳感器監(jiān)測 HVAC 設(shè)備中的氣流、使用電流傳感器測量電機驅(qū)動器中的電流、使用磁性定位傳感器進行振動監(jiān)測，以及使用 MEMS 麥克風檢測聲音異常。
除了傳感器，英飛凌還為設(shè)備制造商提供關(guān)鍵組件，用于處理傳感器數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。電力集成電路是電機控制、計量和開關(guān)系統(tǒng)，甚至燈具不可或缺的一部分。連接內(nèi)置系統(tǒng)、互聯(lián)網(wǎng)和新的5G移動網(wǎng)絡(luò)的重要元素，以及作為數(shù)千臺設(shè)備計算“大腦”的強大微控制器，都是該公司產(chǎn)品組合的一部分。最后，硬件和安全集成電路用于在設(shè)備被允許訪問建筑管理系統(tǒng)的其他部分之前進行認證，這是設(shè)計免受網(wǎng)絡(luò)攻擊的安全系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。
智能建筑如何應(yīng)對挑戰(zhàn)
市場預(yù)測智能建筑中連接設(shè)備的整體市場將迎來快速發(fā)展，主要是在能源基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。隨著支持樓宇自動化系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)在特定用例中獲得經(jīng)驗，并開發(fā)跨多個領(lǐng)域集成的專業(yè)知識，這種情況可能會在未來幾年加速。
雖然今天我們看到由建筑管理系統(tǒng) (BMS) 平臺控制的單域應(yīng)用，但未來正朝著集成來自多個系統(tǒng)的信息流和更全面的命令方向發(fā)展。
與其他已經(jīng)或正在轉(zhuǎn)向數(shù)字自動化的行業(yè)一樣，如今正在構(gòu)建的價值鏈涉及核心技術(shù)供應(yīng)商、設(shè)備制造商、集成商和多個層次的軟件專家、建筑行業(yè)參與者以及網(wǎng)絡(luò)計算和云服務(wù)提供商。網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商，無論是傳統(tǒng)服務(wù)還是云架構(gòu)專家，都將卸下新系統(tǒng)繁重的數(shù)據(jù)處理工作。供應(yīng)商之間現(xiàn)有的伙伴關(guān)系將會增長，許多新的伙伴關(guān)系將會建立，這些伙伴關(guān)系既提供一定程度的標準化，又能最好地利用專家供應(yīng)商的獨特能力。
在許多方面，今天的智能建筑的發(fā)展反映了工業(yè)建筑(工業(yè)4.0)和智能家居領(lǐng)域的早期發(fā)展。在一個快速城市化的世界中，顯然需要以一種滿足提高能源效率需求的方式實現(xiàn)系統(tǒng)自動化，這也是一個巨大的機會。與此同時，這些自動化系統(tǒng)降低了建筑運營的整體成本，增加了居住者的便利性和舒適度。類似地， 與其他建筑領(lǐng)域的自動化一樣，成功的項目將依賴于在滿足更高的網(wǎng)絡(luò)安全標準的同時推動跨領(lǐng)域集成的方法。
