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第二章研究背景智能楼宇许多研究项目都是从对这个领域的一些当前想法开始的，伴随着该研究项目的进行在这个领域的一些空缺被发现。其他大多数研究都是意识到一个问题值的研究而开始的，在这两种任意情况下，一个好的研究都是这个领域的超前想法的概括2.1简介这一章介绍智能建筑的研究背景，首先讨论的是智能建筑的发展背景和定义，智能建筑控制系统的精髓和其最新的发展也被简要的进行了介绍，智能建筑潜在的效益也被从新评估，其次确定了在当前智能建筑研究领域的一些空缺也急需被解决，这章伴随着对引进这项研究的理论发展的方法的讨论结束！2.2促进智能建筑发展的因素在过去十几年的发展中，很少人会否认建筑智能化已成为建筑的一种流行的形式。几个世纪下来，许多建筑在没有引进智能的观念中被设计，建设，近年来，可以名正言顺的说为什么智能建筑的概念一直受到质疑，（威金顿和哈里斯2002）一般情况下，智能建筑的出现可以用我们环境中的三个显著的改变来解释，第一种立场，人们一直被过去几十年里造成的全球环境问题，温室效应、气候变化等迫在眉睫的问题控制，（威金顿和哈里斯2002）建筑物已被批评为对环境和在努力降低能源消耗中造成严重负担（克莱门茨Croome，2001A，1990年和江恩）他们有一个重要的角色，发挥的集体努力，以避免重大和可能造成灾难性的环境退化。据报道，威金顿和哈里斯（2002年），英国的研究发现，光建筑占46的能源消费总量，反过来，约一半的二氧碳的排放量应由建筑物负责。在香港，最近的政府报告能源最终用途还表明，单独的住宅及商业楼宇占国内总耗电量（机电工程署，2006年）的85。因此，有越来越多的人认识到，建筑物设计要为节约能源考虑。评论Croome由克莱门茨（2001年），降低能源需求不仅是因为需求不可再生的化石燃料，而且还由于大量二氧化碳从建筑物中排放，几乎构成一半的温室效应排放。除了环景问题，社会态度的转变，反映了高标准的生活和工作都强调提供一个健康的生活和工作环境（古安，1986年和跨相关的问题;纽鲍尔，1988年，江恩，1990年; LOE，1996;史密斯，2002; Himanen，2004年）。近年来研究一直强调的健康和舒适，人们内心有良好幸福感的环境，（史密斯，2002）环境。如克莱门茨 - Croome（2001年）报道，日本的基础研究表明，人类生产力几乎同样取决于三个因素：工作过程，社会氛围和工作组织的物理环境。克莱门茨 - Croome（2004）进一步强调，人类不是他们的环境的被动接受者，而是生理和行为上适应。人们的单独反应和任何回应可能是一个暂时状态。建筑物有着至关重要的作用在于通过提供一个支持生产、创造力环境系统给有能力人来实现这。然而，许多传统建筑是有问题的困扰（见表2.1）与病态建筑综合症（SBS）和它们没有办法提供舒适，健康的条件（威金顿和哈里斯，2002年;克莱门茨 - Croome，2001A; Robathan，1994）。这些问题需要解决，任何解决方案都必须提高住户和用户的生产力，沟通和整体满意度。表2.1：在传统建筑中的重大问题的例子 著者 在传统建筑的问题威金顿和哈里斯（2002） 被动和静态无灵和惰性的性质微结构和热应力作出反应内部环境条件的变化外部环境的变化，它的质量修改建筑配置的信息建设相关的健康症状克莱门茨 - Croome（2001b影响工作表现 能源浪费robathan（1994年）独立运作的建筑系统此外，在过去几十年来在楼宇自动化的迅速发展和基于微处理器技术的实现有力地带动了“智能”建设（江恩，1990年; LOE，1996克朗，1997年威金顿和哈里斯2002年，史密斯，2002）。信息超级高速公路或互联网的发明在现代建筑史上最重要的发展之一。 “信息技术的进步之后，随着成本大幅下降，导致为采用成本更低，更实惠在建筑智能化技术（1988年土耳其人，Harrison等人，1998年，荃湾及吴宇森，2004）。开发人员正在努力满足住户的需求，获取瞬息万变的信息技术服务，要求必须满足以保留租户（Armstrong）等人，2001年）。从建设环境控制的角度, 先进的信息和建筑技术给最终用户提供了更好、更灵活的环境控制世界第一的建设纳入智能技术是城市广场，在美国康涅狄格州哈特福德（建筑师杂志，1983年）。它被设计了斯基德莫尔Owings和Merrill，在1984年完成。这个建筑有一个完全通过光纤电缆连接的综合服务体系。网络提供的链接同时建设系统控制（即空气，空调，电梯，安全系统）与租客文字和数据处理（威金顿和哈里斯，2002年）。几年后，日本通过智能建筑技术和开发的智能建筑物（哈里森等人，1998年）。早期的智能楼宇的例子包括：东芝公司总部（1984年）和NTT双城（1986年）。尽管作出了努力，初从美国和日本的智能建筑模型是完全被批评专注于楼宇自动化和信息技术（威金顿和哈里斯，2002年）。史密斯（2002）也认为，许多早期的智能楼宇具有非常小灵活性和复杂的形式。在过去的二十年中，亚洲城市，如香港，上海，新加坡，台北，经济迅速增长，导致整个地区的竞争，把建设最高和最先进的世界建筑作为经济繁荣和成功的符号（奈斯比特，1996年，哈里森等，1998）。开发商都在竞相构建非常高大和拥有最先进智能技术的建筑物，但似乎很少人是真正的潜能开发的，智能技术提供的一切，（威金顿和哈里斯，2002年）。奈斯比特（1996）批评许多现有智能未能提供一个环保工作的建筑物和大规模人类生活环境。所以和陈（1999）也认为，该行业仍然缺乏智能建筑的收敛前景。关于智能建筑的价值仍然是辩论。为这个原因，那就是要建立一个更好的“智能建筑”概念的理解。2.3智能建筑的定义 着手探索智能建筑之前，必须找出正是这意味着，它包括什么。由于智能建筑的概念是比较新的，尚未成熟，存在过多的定义。威金顿和哈里斯（2002年）为智能建筑确定了30个单独的定义。早些时候智能建筑的定义几乎完全集中在如楼宇自动化，通信和办公自动化系统（哈里森）等主要技术，1998年和威金顿和哈里斯，2002年）。例如，卡丹（1983年）引用威金顿和哈里斯，2002年）定义为“一个拥有完全的智能建筑自动化建设服务的控制系统。智能建筑学会华盛顿（1988年：在克郎引，1997年，克莱门茨 - Croome，1997年），对其他另一方面，简称“其中集成了各种系统，有效地管理在一个协调的模式，最大限度地提高技术性能，节省投资和资源经营成本和灵活性“。一些早期的定义解释用户与建筑的关系（Bowell，1990年）。事实上，纯技术的智能建筑定义在20世纪80年代初被许多研究人员进行了批评。例如，DEGW等。 （1992）认为早期定义描述的建筑物，是无法应付他们的组织或与信息技术的变化，他们使用这种僵化的做法将会过早的过时或导致建筑需要大量的翻新或拆除。凯尔（1996）认为技术应被视为推动者，而不是作为目的本身，即使它被认为是智能建筑发展的根本。著者这种作为Robathan（1994），loveday等人。 Burmahl（1997），（1999），Preiser和施拉姆（2002），威金顿 -哈里斯（2002）也认为，一个真正的智能建筑必须能够考虑用户的需求和要求。克莱门茨 - Croome（1997）指出，有一直是人类的福祉和之间的关系日益认识服务系统和建筑物的工作流程管理。一个辩论安慰是智能建筑的定义，围绕解决用户的问题尤为重要因为建筑环境影响的福祉和舒适人类在工作场所，并反过来影响生产力，士气和满意度。近年来，从它的占用和环境智能建筑的定义的争论已经扩展到它是否应该纳入学习能力和性能调整能力（杨，彭，2001年，威金顿和哈里斯，2002年）。讨论意味着，不仅应该是一个真正能够作出反应，并相应地改变个人，组织和环境要求的智能建筑，而且应该能够学习和调整其占用空间和环境性能。除了在年初和最近定义的变化，出现了不同智能建筑科研院所也有不同的智能建设解释。所以等。 （2001）指出，在美国智能建筑研究所和与英国什么是智能建筑解释不一致。 美国智能建筑学会“建筑，是指它提供一个高效和具有成本效益的环境，通过优化其四个包括结构，系统，服务和管理，提供一个高效和具成本效益之间的相互关系的环境 “，而在欧洲智能建筑集团英国定义为“创建一个其中智能建筑建筑物的居住者最大有效性，同时使在同一时间生活费用最低的环境和硬件资源管理的设施 “（威金顿和哈里斯，2002年）。这些定义之间的差异，英国的定义更侧重于用户的需求，而美国的定义是集中技术。鲍尔默先生的定义和概念的联会智能建筑的工作W098组(1995年:在Clements-Croome引用,2004)和其他研究人员，智能建筑的均衡的定义是最近开发的克莱门茨 - Croome（2001A：3）。他认为，智能建筑是：将提供技术创新和适应性强的集会适当的物理，环境和组织的设置，以提高工人的生产力，沟通和人的全面满意。“除了克莱门茨Croome的定义，Himanen（2004：42）还提供了一个智能建筑的概念：“一个人的表现，可以实现与环境友好，灵活性和利用空间，活动空间元素和设备，生活周期成本，舒适，方便，安全性和安全性，工作效率，高科技，文化，施工工艺和结构的形象，长期灵活性和市场化，信息强度，互动，服务意识，促进健康，适应性，可靠性的能力，生产力。 克莱门茨Croome（2004年）和Himanen（2004）的定义是如此重要，它们的定义反映了集成化和智能化系统的意义，他们作为建设内容，组织和服务之间的平衡确定客户，设施管理者和使用者的价值目标的实现。这些目标包括建立一个高能源效率和环境友好型建筑环境与重大的安全，安保，福祉和便利，降低生命周期成本和长期的灵活性和市场化。这些成就目标会产生建筑最高的社会，环境和经济价值。2.4智能建筑系统的组成 智能建筑技术的发明之前，建筑传统设计，使电源供应器，空调系统，照明，安全系统，通信和计算机都独立运作，允许很少或没有灵活性（LOE，1994年; Robathan，1994年）。正如威金顿和哈里斯（2002）认为，从建设和组织以及个人的需求，人类必须满足相互矛盾的要求。无法提供舒适的被动惰性建筑条件导致了一个高效的建筑系统的需求，以克服这些不足之处。 事实上,智能建筑与传统建筑是截然不同:前者从根本上配备先进的智能控制技术,为了提高品质,创造一个高产、高效的环境，例如：功能性，安全性和安保性;热，声，空气质量和舒适的视觉感受;诚信建设（布拉德肖和米勒，1993年）。在一般情况下，智能建筑特点是层次介绍了系统的集成（1990年，江恩;DEGW等，1992;哈里森等人，1998年沙普尔斯等，1999;，所以和陈，1999;富施，2000年）。高层建筑控制通常是指综合建筑管理系统（IBMS），楼宇自动化系统（BAS），它下面控制系统建设服务管理（卡烈尼，1988a和1988B;，阿金与Paciuk，1997年）。这些服务包括可寻址火灾探测和报警系统（AFA），供暖，通风和空调控制数字，可寻址照明控制系统（DALI），安全监控系统（HVAC）和访问控制系统（SEC）和智能，节能电梯系统（LS）（苏和陈，1999）。电信和数据系统（ITS）作为通信网络骨干网的建设管理和控制系统的相互关系与另一个以一种自然的方式，使系统和之间的输入和输出该系统的控制（史密斯，2002）。功能概述及最新这些建筑的管理和服务，每年开发的控制系统在智能建筑，并在下面的章节中描述。（1）集成楼宇管理系统（IBMS）IBMS被视为智能建筑的核心（1990年，江恩，卡尔森詹多梅尼科迪，1991）。IBM的主要功能是提供自动功能的控制，并保持建筑物的日常运作。根据罗丁晓萍。 （2003年），目前许多IBMS也获得电能质量的功能电力，燃气及水的监测和分析，分布分析消费，这是由楼宇自动化系统（BAS）执行。 BAS的创建于20世纪80年代，已扩大或升级到行业电话IBMS。从实际意义，BAS可以归类为自动功能建设服务系统的控制，以保持建筑物的日常运作强调独立，分散的功能单元，而不是集中控制和监视功能，这是在20世纪80年代的做法。而IBMS集成了所有必要的建设服务系统，提供一个整体的战略管理能力的所有方面，系统地分析和报告建筑性能和连接多个地点/位置给为公司带来组合视图的情况。IBMS取得了显著程度的关注,近年进行大量的研究的技术(黄等问题,2004)。然而, 在当前开发的IBMS存在两大挑战 (王等问题,2007)。首先,相互之间不相容不同供应商的产品极限的整合机会。第二个挑战是如何整合IBMS与网际网路企业应用。研究人员正在进行工程要处理这些问题和应该注意的是,这些问题并不是研究问题摘要本文拟解决。（2）电信和数据系统（ITS）ITS的主要功能是生成，处理，存储和传输信息智能建筑（所以和陈1999年：47）。现代及其关键零部件包括程控交换机，总建筑的整合cablings，宽带上网和有线电视连接，公共广播系统。最新的建筑通信系统发展涉及到的无线网络和智能控制系统，技术雇用蓝牙，LONWORKS，C总线，射频，红外，互联网技术，Java，诊断和监测系统的软计算以及通用即插即用（陆，2006年）。使用Web功能的设备，使远程监控的建设由中央IBMS或BAS工作站通过调制解调器（芬奇，2001:396）与远程拨号系统的相互作用。从传感器和控制器的数据可以从IBMS或BAS工作站和4205-1984控制服务的设置进行调整。 Web功能的设备，它提供了一种低成本的机制建筑性能，而不需要为现场计算机远程报告，有助于降低运行的IBMS或一个BAS的安全和维护等相关的成本。在无人的设施，这是特别有用。（3）可寻址的火灾探测和报警系统（AFA）在现代建筑中的火灾探测是关键。火灾控制提示是至关重要，因为它可以大大限制救援行动的成功程度（TrnklerKanoun，2001）。因此即时反应和火灾的可靠性探测以及报警系统是非常重要的，保证了在建筑物的居住者安全。然而，传统的火检测系统，它们的反应迟缓率和假报警（所以和陈，1999）。最新的智能火灾探测系统之一发展涉及到使用基于微处理器的分布式处理系统技术。这增加了智能火灾报警控制装置，以减少假报警问题，并提高系统的可靠性和灵活性。单机智能火灾报警器采用智能启动电路传感器。智能指示电路器件也可用于提供软件驱动消防报警通知。每个智能建筑的电路传感器和指示电路装置包含一个自定义集成电路，实现双向沟通，以独立的智能火灾报警系统控制单元。（4）采暖，通风和空调（HVAC）控制系统通风和空调（HVAC）系统被广泛视为在现代建筑的关键服务，它为人们的生活和工作提供了一个舒适的室内环境（所以和陈，1990）。空调系统对外部环境产生重大的影响，因为它消耗的能量保持了舒适，健康的内部环境（克莱门茨 - Croome，2001A）。研究建筑节能的使用发现，仅暖通空调系统一般占总建筑能源消耗的25至30（奥玛，1998年）。所以这样的研究（1999:93）也说明了暖通空调系统消耗建筑物总的电力消耗的50。这意味着，在暖通空调系统的控制设计中能源效率是一个关键问题。 传统的暖通空调控制依赖于测量如恒温和恒湿的设备来监测送风和回风空调空间的温度和湿度。一些现代的暖通空调控制系统安装计算机视觉系统，它能够统计使用空调空间的居民的数量并且控制系统通知居民空调空间的分布，使实时区域控制成为可能（2001年）。另一个涉及使用的暖通空调控制系统的进步基于互联网的IBMS或BAS变成整个建筑内的一切传感器（2001）。基于因特网的暖通空调控制系统允许每个授权用户与IBMS/ BAS，与用户是保持密切的联系。（5）数字可寻址照明控制系统（大理）照明质量是在建筑物的照明和对比度的关键