指通過(guò)將建筑物的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、服務(wù)和管理根據(jù)用戶的需求進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而為用戶提供一個(gè)高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。智能建筑是集現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的產(chǎn)物。其技術(shù)基礎(chǔ)主要由現(xiàn)代建筑技術(shù)、現(xiàn)代電腦技術(shù)現(xiàn)代通訊技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)所組成。
產(chǎn)生
智能建筑的概念，在上世紀(jì)末誕生于美國(guó)。第一幢智能大廈于1984年在美國(guó)哈特福德 （Hartfor）市建成。中國(guó)于90年代才起步，但迅猛發(fā)展勢(shì)頭令世人矚目。智能建筑是信息時(shí)代的必然產(chǎn)物，建筑物智能化程度隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高。當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要標(biāo)志是4C技術(shù)（即Computer計(jì)算機(jī)技術(shù)、Contro控制技術(shù)、Communication通信技術(shù)、CRT圖形顯示技術(shù)）。將4C技術(shù)綜合應(yīng)用于建筑物之中，在建筑物內(nèi)建立一個(gè)計(jì)算機(jī)綜合網(wǎng)絡(luò)，使建筑物智能化。4C技術(shù)僅僅是智能建筑的結(jié)構(gòu)化和系統(tǒng)化。
目的
通過(guò)對(duì)建筑物的4個(gè)基本要素，即結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，以最優(yōu)化的設(shè)計(jì)， 提供一個(gè)投資合理又擁有高效率的幽雅舒適、便利快捷、高度安全的環(huán)境空間。智能建筑物能夠幫助大廈的主人，財(cái)產(chǎn)的管理者和擁有者等意識(shí)到，他們?cè)谥T如費(fèi)用開(kāi)支、生活舒適、商務(wù)活動(dòng)和人身安全等方面得到最大利益的回報(bào)�！�.
概念
修訂版的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50314-2006） 對(duì)智能建筑定義為“以建筑物為平臺(tái)，兼?zhèn)湫畔⒃O(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)等，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及其優(yōu)化組合為一體，向人們提供安全、高效、便捷、節(jié)能、環(huán)保、健康的建筑環(huán)境”。
原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50314-2000）對(duì)智能建筑定義為“以建筑為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ詣?dòng)化設(shè)備BA、辦公自動(dòng)化OA及通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)CA，集結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合，向人們提供一個(gè)安全、高效、舒適、便利的建筑環(huán)境”。
按照上海市的定義，智能家居“是采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、信息通信和系統(tǒng)集成技術(shù)建立的家庭信息化平臺(tái)，它通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)將與家居設(shè)備和系統(tǒng)互聯(lián)并統(tǒng)一管理，以提供一個(gè)舒適、便利、安全、節(jié)能和環(huán)保的家居生活環(huán)境”。
標(biāo)準(zhǔn)
在智能建筑和數(shù)字社區(qū)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中主要使用這兩套標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。其中，智能化標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于：以建筑物為平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)的配合和協(xié)調(diào)，如：綜合布線系統(tǒng)（GCS，PDS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（SAS）、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS）、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（FAS）等，在技術(shù)應(yīng)用方面主要涉及監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用、自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用等。 數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于：以數(shù)字化信息集成為平臺(tái)，強(qiáng)調(diào)樓宇物業(yè)與設(shè)施管理、一卡通綜合服務(wù)、業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的信息共享、網(wǎng)絡(luò)融合、功能協(xié)同，如：綜合信息集成系統(tǒng)(IBMS.net)、樓宇物業(yè)與設(shè)施管理系統(tǒng)(IPMS)、樓宇管理系統(tǒng)(BMS)、綜合安防管理系統(tǒng)(SMS)、“一卡通”管理系統(tǒng)(ICMS)等，在技術(shù)應(yīng)用方面主要涉及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、信息集成技術(shù)應(yīng)用、軟件技術(shù)應(yīng)用等。
由于歷史和部門協(xié)調(diào)的原因，兩套標(biāo)準(zhǔn)的名詞、概念、系統(tǒng)內(nèi)涵可能需要進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，避免在工程實(shí)踐和國(guó)際交流中造成不必要的混亂，加大社會(huì)溝通成本。比如：BAS與BMS、SAS與SMS。作為系統(tǒng)性標(biāo)準(zhǔn)，定性太多、定量指標(biāo)幾乎沒(méi)有，作為教科書或職稱論文尚可，但是作為指導(dǎo)智能建筑這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)，同志仍需努力！
開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)
在GB/T 50314-2006中，智能建筑是一個(gè)大概念。它包括信息設(shè)施系統(tǒng)、信息化應(yīng)用系統(tǒng)、建筑設(shè)備管理系統(tǒng)、公共安全系統(tǒng)和機(jī)房工程。原來(lái)的安防、消防、樓宇自控、電話/電視/計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)統(tǒng)收入囊中，包括信息通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制、建筑電氣等技術(shù)領(lǐng)域，涵蓋新建、擴(kuò)建和改建的辦公、商業(yè)、文化、媒體、體育、醫(yī)院、學(xué)校、交通和住宅等民用工業(yè)建筑等智能化系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。GB 50339已經(jīng)有2007年06月送審稿。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的頻繁升級(jí)，將導(dǎo)致建筑、信息產(chǎn)業(yè)、廣電、公安、消防等行業(yè)電氣電子工程/產(chǎn)品目錄、統(tǒng)計(jì)口徑的頻繁變更，導(dǎo)致圖書、教材、培訓(xùn)班、宣貫班和IB應(yīng)用軟件的空前繁榮�？上皇峭扑]性國(guó)標(biāo)，如果是強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)就好了。
系統(tǒng)集成
英文 Intelligent Building System Integration，指以搭建建筑主體內(nèi)的建筑智能化管理系統(tǒng)為目的，利用綜合布線技術(shù)、樓宇自控技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、多媒體應(yīng)用技術(shù)、安全防范技術(shù)等將相關(guān)設(shè)備、軟件進(jìn)行集成設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、界面定制開(kāi)發(fā)和應(yīng)用支持。
智能建筑系統(tǒng)集成實(shí)施的子系統(tǒng)的包括綜合布線、樓宇自控、電話交換機(jī)、機(jī)房工程、監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警、公共廣播、門禁系統(tǒng)、樓宇對(duì)講、一卡通、停車管理、消防系統(tǒng)、多媒體顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程會(huì)議系統(tǒng)。對(duì)于功能近似、統(tǒng)一管理的多幢住宅樓的智能建筑系統(tǒng)集成，又稱為智能小區(qū)系統(tǒng)集成。
樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(BAS)對(duì)整個(gè)建筑的所有公用機(jī)電設(shè)備，包括建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)，進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)和遙控來(lái)提高建筑的管理水平，降低設(shè)備故障率，減少維護(hù)及營(yíng)運(yùn)成本。
系統(tǒng)集成功能說(shuō)明：
對(duì)弱電子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)、控制和管理——集成系統(tǒng)將分散的、相互獨(dú)立的弱電子系統(tǒng)，用相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，相同的軟件界面進(jìn)行集中監(jiān)視。
實(shí)現(xiàn)跨子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，提高大廈的控制流程自動(dòng)化——弱電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成以后，原本各自獨(dú)立的子系統(tǒng)在集成平臺(tái)的角度來(lái)看，就如同一個(gè)系統(tǒng)一樣，無(wú)論信息點(diǎn)和受控點(diǎn)是否在一個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)都可以建立聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，共享信息資源——隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展，信息環(huán)境的建立及形成已不是一件困難的事。
提高工作效率，降低運(yùn)行成本 ——集成系統(tǒng)的建立充分發(fā)揮了各弱電子系統(tǒng)的功能。
設(shè)計(jì)目的及思路
設(shè)計(jì)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的主要目的在于將建筑內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備的信息進(jìn)行分析、歸類、處理、判斷，采用最優(yōu)化的控制手段,對(duì)各系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和管理，使各子系統(tǒng)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致和高效、有序的狀態(tài)下運(yùn)行，在創(chuàng)造出一個(gè)高效、舒適、安全的工作環(huán)境中，降低各系統(tǒng)造價(jià)，盡量節(jié)省能耗和日常管理的各項(xiàng)費(fèi)用，保證系統(tǒng)充分運(yùn)行，從而提高了智能建筑的高水平的現(xiàn)代化管理和服務(wù)，使投資能得到一個(gè)良好的回報(bào)。樓宇機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，作為智能建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)非常重要的一部分，擔(dān)負(fù)著對(duì)整座大廈內(nèi)機(jī)電設(shè)備的集中檢測(cè)和控制，保證所有設(shè)備的正常運(yùn)行，并達(dá)到最佳狀態(tài)。
優(yōu)勢(shì)
智能控制與傳統(tǒng)的或常規(guī)的控制有密切的關(guān)系,不是相互排斥的. 常規(guī)控制往往包含在智能控制之中,智能控制也利用常規(guī)控制的方法來(lái)解決“低級(jí)”的控制問(wèn)題,力圖擴(kuò)充常規(guī)控制方法并建立一系列新的理論與方法來(lái)解決更具有挑戰(zhàn)性的復(fù)雜控制問(wèn)題。
1. 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制是建立在確定的模型基礎(chǔ)上的,而智能控制的研究對(duì)象則存在模型嚴(yán)重的不確定性,即模型未知或知之甚少者模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)在很大的范圍內(nèi)變動(dòng),比如工業(yè)過(guò)程的病態(tài)結(jié)構(gòu)問(wèn)題、某些干擾的無(wú)法預(yù)測(cè),致使無(wú)法建立其模型,這些問(wèn)題對(duì)基于模型的傳統(tǒng)自動(dòng)控制來(lái)說(shuō)很難解決.
2. 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入或輸出設(shè)備與人及外界環(huán)境的信息交換很不方便,希望制造出能接受印刷體、圖形甚至手寫體和口頭命令等形式的信息輸入裝置,能夠更加深入而靈活地和系統(tǒng)進(jìn)行信息交流,同時(shí)還要擴(kuò)大輸出裝置的能力,能夠用文字、圖紙、立體形象、語(yǔ)言等形式輸出信息. 另外,通常的自動(dòng)裝置不能接受、分析和感知各種看得見(jiàn)、聽(tīng)得著的形象、聲音的組合以及外界其它的情況. 為擴(kuò)大信息通道,就必須給自動(dòng)裝置安上能夠以機(jī)械方式模擬各種感覺(jué)的精確的送音器,即文字、聲音、物體識(shí)別裝置. 可喜的是,近幾年計(jì)算機(jī)及多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展,為智能控制在這一方面的發(fā)展提供了物質(zhì)上的準(zhǔn)備,使智能控制變成了多方位“立體”的控制系統(tǒng).
3. 傳統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)控制任務(wù)的要求要么使輸出量為定值(調(diào)節(jié)系統(tǒng)) ,要么使輸出量跟隨期望的運(yùn)動(dòng)軌跡(跟隨系統(tǒng)) ,因此具有控制任務(wù)單一性的特點(diǎn),而智能控制系統(tǒng)的控制任務(wù)可比較復(fù)雜,例如在智能機(jī)器人系統(tǒng)中,它要求系統(tǒng)對(duì)一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)具有自動(dòng)規(guī)劃和決策的能力,有自動(dòng)躲避障礙物運(yùn)動(dòng)到某一預(yù)期目標(biāo)位置的能力等. 對(duì)于這些具有復(fù)雜的任務(wù)要求的系統(tǒng),采用智能控制的方式便可以滿足.
4. 傳統(tǒng)的控制理論對(duì)線性問(wèn)題有較成熟的理論,而對(duì)高度非線性的控制對(duì)象雖然有一些非線性方法可以利用,但不盡人意. 而智能控制為解決這類復(fù)雜的非線性問(wèn)題找到了一個(gè)出路,成為解決這類問(wèn)題行之有效的途徑. 工業(yè)過(guò)程智能控制系統(tǒng)除具有上述幾個(gè)特點(diǎn)外,又有另外一些特點(diǎn),如被控對(duì)象往往是動(dòng)態(tài)的,而且控制系統(tǒng)在線運(yùn)動(dòng),一般要求有較高的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度等,恰恰是這些特點(diǎn)又決定了它與其它智能控制系統(tǒng)如智能機(jī)器人系統(tǒng)、航空航天控制系統(tǒng)、交通運(yùn)輸控制系統(tǒng)等的區(qū)別,決定了它的控制方法以及形式的獨(dú)特之處.
5. 與傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對(duì)象及環(huán)境的有關(guān)知識(shí)以及運(yùn)用這些知識(shí)的能力。
6. 與傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)能以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)表示的混合控制過(guò)程,采用開(kāi)閉環(huán)控制和定性及定量控制結(jié)合的多模態(tài)控制方式.
7. 與傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn),能總體自尋優(yōu),具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力.
8. 與傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)相比,智能控制系統(tǒng)有補(bǔ)償及自修復(fù)能力和判斷決策能力.
總之,智能控制系統(tǒng)通過(guò)智能機(jī)自動(dòng)地完成其目標(biāo)的控制過(guò)程,其智能機(jī)可以在熟悉或不熟悉的環(huán)境中自動(dòng)地或人─機(jī)交互地完成擬人任務(wù).
主要技術(shù)方法
智能控制是以控制理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能、運(yùn)籌學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ),擴(kuò)展了相關(guān)的理論和技術(shù),其中應(yīng)用較多的有模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、遺傳算法等理論和自適應(yīng)控制、自組織控制、自學(xué)習(xí)控制等技術(shù)。
專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是利用專家知識(shí)對(duì)專門的或困難的問(wèn)題進(jìn)行描述. 用專家系統(tǒng)所構(gòu)成的專家控制,無(wú)論是專家控制系統(tǒng)還是專家控制器,其相對(duì)工程費(fèi)用較高,而且還涉及自動(dòng)地獲取知識(shí)困難、無(wú)自學(xué)能力、知識(shí)面太窄等問(wèn)題. 盡管專家系統(tǒng)在解決復(fù)雜的高級(jí)推理中獲得較為成功的應(yīng)用,但是專家控制的實(shí)際應(yīng)用相對(duì)還是比較少。
模糊邏輯
模糊邏輯用模糊語(yǔ)言描述系統(tǒng),既可以描述應(yīng)用系統(tǒng)的定量模型也可以描述其定性模型. 模糊邏輯可適用于任意復(fù)雜的對(duì)象控制. 但在實(shí)際應(yīng)用中模糊邏輯實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的應(yīng)用控制比較容易. 簡(jiǎn)單控制是指單輸入單輸出系統(tǒng)(SISO) 或多輸入單輸出系統(tǒng)(MISO) 的控制. 因?yàn)殡S著輸入輸出變量的增加,模糊邏輯的推理將變得非常復(fù)雜。
遺傳算法
遺傳算法作為一種非確定的擬自然隨機(jī)優(yōu)化工具,具有并行計(jì)算、快速尋找全局最優(yōu)解等特點(diǎn),它可以和其他技術(shù)混合使用,用于智能控制的參數(shù)、結(jié)構(gòu)或環(huán)境的最優(yōu)控制。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是利用大量的神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)調(diào)整方法. 它能表示出豐富的特性：并行計(jì)算、分布存儲(chǔ)、可變結(jié)構(gòu)、高度容錯(cuò)、非線性運(yùn)算、自我組織、學(xué)習(xí)或自學(xué)習(xí)等. 這些特性是人們長(zhǎng)期追求和期望的系統(tǒng)特性. 它在智能控制的參數(shù)、結(jié)構(gòu)或環(huán)境的自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)等控制方面具有獨(dú)特的能力.
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以和模糊邏輯一樣適用于任意復(fù)雜對(duì)象的控制,但它與模糊邏輯不同的是擅長(zhǎng)單輸入多輸出系統(tǒng)和多輸入多輸出系統(tǒng)的多變量控制. 在模糊邏輯表示的SIMO 系統(tǒng)和MIMO 系統(tǒng)中,其模糊推理、解模糊過(guò)程以及學(xué)習(xí)控制等功能常用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn).模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和神經(jīng)模糊邏輯技術(shù)：模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為智能控制的主要技術(shù)已被廣泛應(yīng)用. 兩者既有相同性又有不同性. 其相同性為：兩者都可作為萬(wàn)能逼近器解決非線性問(wèn)題,并且兩者都可以應(yīng)用到控制器設(shè)計(jì)中. 不同的是：模糊邏輯可以利用語(yǔ)言信息描述系統(tǒng),而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)則不行;模糊邏輯應(yīng)用到控制器設(shè)計(jì)中,其參數(shù)定義有明確的物理意義,因而可提出有效的初始參數(shù)選擇方法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始參數(shù)(如權(quán)值等) 只能隨機(jī)選擇. 但在學(xué)習(xí)方式下,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過(guò)各種訓(xùn)練,其參數(shù)設(shè)置可以達(dá)到滿足控制所需的行為. 模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都是模仿人類大腦的運(yùn)行機(jī)制,可以認(rèn)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模仿人類大腦的硬件,模糊邏輯技術(shù)模仿人類大腦的軟件. 根據(jù)模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各自特點(diǎn),所結(jié)合的技術(shù)即為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和神經(jīng)模糊邏輯技術(shù). 模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和它們混合技術(shù)適用于各種學(xué)習(xí)方式 智能控制的相關(guān)技術(shù)與控制方式結(jié)合或綜合交叉結(jié)合,構(gòu)成風(fēng)格和功能各異的智能控制系統(tǒng)和智能控制器是智能控制技術(shù)方法的一個(gè)主要特點(diǎn)。
