智能建筑在我國經(jīng)過近三十年的發(fā)展,對我國經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)水平的提升做出了一定的貢獻,特別是在創(chuàng)造安全、舒適、便捷的生活環(huán)境方面發(fā)揮了重要作用,對實現(xiàn)建筑節(jié)能效果明顯。日前,全國智標委技術標準中心主任尚治宇接受本刊專訪,分析了當前我國智能建筑領域的現(xiàn)狀、技術特點和存在的《中國建設信息化》題,提出了下一步的解決方案。
《中國建設信息化》:目前我國智能建筑的市場情況如何?
尚治宇:隨著國家新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的推進,我國進入城鎮(zhèn)化提速發(fā)展期。數(shù)據(jù)顯示,截止到2015 年末,我國的建筑業(yè)總產(chǎn)值已超過18萬億元,總建筑面積超過600億平方米。建筑業(yè)產(chǎn)值的持續(xù)增長推動了建筑智能化行業(yè)的發(fā)展,我國智能建筑行業(yè)市場規(guī)模每年已超過1000億元。
《中國建設信息化》:以前提到智能建筑可能想到的只有樓宇控制,近些年大家知道智能建筑技術方面發(fā)展日新月異,能否介紹當下我國智能建筑的技術發(fā)展構成?
尚治宇:智能建筑技術經(jīng)過20多年的發(fā)展,已形成包括樓宇自控、智能照明、安防和視頻監(jiān)控、消防報警、門禁一卡通、停車場、綜合布線、公共廣播、能耗監(jiān)測、集成平臺等十幾個細分領域智能化子系統(tǒng),作為跨多專業(yè)多學科的領域,最近幾年新技術層出不窮,控制、通信網(wǎng)絡、IT、視頻、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等技術對智能建筑行業(yè)的發(fā)展起到了一定的促進作用。住建部剛剛發(fā)布的《2016~2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中針對大數(shù)據(jù)技術發(fā)展提出了“研究建立建筑業(yè)大數(shù)據(jù)應用框架,統(tǒng)籌政務數(shù)據(jù)資源和社會數(shù)據(jù)資源,建設大數(shù)據(jù)應用系統(tǒng),推進公共數(shù)據(jù)資源向社會開放”要求,對智能建筑技術發(fā)展和市場拓展帶來新的機遇。
《中國建設信息化》:習近平總書記在第39屆國際標準化組織大會上表示,中國將積極實施標準化戰(zhàn)略,以標準助力創(chuàng)新發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展、綠色發(fā)展、開放發(fā)展、共享發(fā)展。國家有關方面有沒有在智能建筑標準化領域作相應的支撐?
尚治宇:在標準方面,國家標準化主管部門已經(jīng)批準成立了相應的技術標準組織,其中全國智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化標準化技術委員會(SAC/TC426)就是2008年由國家標準化管理委員會批準成立的,是城市建設領域信息化產(chǎn)品標準國內(nèi)唯一歸口單位,主要負責智能建筑物數(shù)字化系統(tǒng)領域國家標準的制修訂工作。其工作領域與國際標準化組織建筑物環(huán)境設計技術委員會建筑物控制系統(tǒng)設計工作組(ISO/TC205/WG3)相關聯(lián)。現(xiàn)有委員80名,觀察員48名。主要圍繞智慧城市、智慧社區(qū)、數(shù)字城管、智能家居等方面開展關鍵技術標準研究、歸口管理及應用示范推廣工作。秘書處承擔單位是住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心,日常工作由部IC卡應用服務中心負責。業(yè)務領域主要負責智能建筑領域的產(chǎn)品國家標準的歸口管理,經(jīng)過近10年的工作,我國智能建筑標準化工作取得了一定的成績。已經(jīng)建立了較為完善的智能建筑工程建設標準體系,頒布實施了近70項國家行業(yè)標準。產(chǎn)品標準體系也在快速完善中,涉及智能建筑樓宇控制系統(tǒng)的通信協(xié)議、一致性測試、安全等標準正在抓緊推進立項和編制工作,隨著相關技術的發(fā)展及關鍵技術的研究突破,我國智能建筑領域的產(chǎn)品標準滯后工程建設標準的局面有望改善。
《中國建設信息化》:智能建筑發(fā)展迅猛的同時還存在哪些問題?
尚治宇:隨著智能建筑在我國的快速發(fā)展,也出現(xiàn)了如智能過度,智能化系統(tǒng)核心產(chǎn)品國產(chǎn)化率低、運行效果不理想,應用系統(tǒng)缺少安全管控,節(jié)能技術缺少創(chuàng)新、高能耗建筑占比高,智能化設備、系統(tǒng)無法實現(xiàn)互聯(lián)互通等一系列問題,急需進行引導和規(guī)范,開展相關課題研究及應用的試點示范。
具體來說,第一,智能建筑應用系統(tǒng)無法有效地實現(xiàn)安全、智慧管控。目前,國內(nèi)智能建筑涉及到的自動控制系統(tǒng)、相關產(chǎn)品等大多來自江森、西門子、霍尼韋爾等國外企業(yè),國內(nèi)的智能建筑企業(yè)只提供行業(yè)上下游等邊緣的產(chǎn)品或服務,控制系統(tǒng)的核心產(chǎn)品國產(chǎn)化率極低,我國自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品在行業(yè)占有率不高,產(chǎn)品認知低。應用系統(tǒng)復雜加之國外的技術封鎖,導致智能建筑系統(tǒng)的正常運行率極低,據(jù)統(tǒng)計,正常運行的智能建筑自動化系統(tǒng)在20%左右。行業(yè)內(nèi)對智能建筑系統(tǒng)運行狀態(tài)的調(diào)侃“第一年全自動,第二年半自動,第三年不能動”,真實反映了系統(tǒng)正常運行率低的問題。
智能建筑的應用系統(tǒng)安全涉及到控制域和信息域,控制域依托于底層設備,目前主流的智能建筑底層設備及控制協(xié)議大多采用國外產(chǎn)品及協(xié)議,在控制層面很難實現(xiàn)安全保障;在信息傳輸層面,各企業(yè)產(chǎn)品均是基于相關協(xié)議自主研發(fā),往往忽略安全或者使用通用的國密算法,未統(tǒng)一貫徹國產(chǎn)密碼算法在智能建筑領域的應用,不能確保自主、安全、可控的應用。
第二,智能建筑領域的節(jié)能技術缺少創(chuàng)新、高能耗建筑占比高。我國建筑能耗占社會總能耗的60%以上,其中空調(diào)空調(diào)能耗約占總建筑能耗的65%,照明能耗約占總建筑能耗的10%左右,電梯、家用電器等能耗約占建筑總能耗的10%左右。我國每年約有20億平方米的建筑竣工,智能化系統(tǒng)及產(chǎn)品需求巨大,但由于國內(nèi)企業(yè)對智能化及數(shù)字化信息技術缺少創(chuàng)新,為了智能化而智能化,沒有很好的滿足綠色節(jié)能、良好的用戶體驗、高效運維管理的用戶訴求,反而由于過于復雜和繁瑣影響了用戶對產(chǎn)品的正常使用,造成大多數(shù)建筑成為高耗能建筑。同時,在運行階段不注意運營維護,導致設備和系統(tǒng)效率低下,甚至出現(xiàn)棄用的情況,整體能耗較高,未達到節(jié)約資源的目標。
第三,智能建筑的設備、系統(tǒng)無法實現(xiàn)互聯(lián)互通。智能建筑應用的產(chǎn)品及系統(tǒng)眾多,大多數(shù)產(chǎn)品為國外廠商提供,各系統(tǒng)采用協(xié)議也不統(tǒng)一,不同企業(yè)之間為了突出自己的特色和體系,以及技術保密等因素,并未過多考慮兼容性問題,導致智能建筑設備及系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互通存在很大困難。
《中國建設信息化》:下一步的工作將采取什么樣的有效途徑以解決以上問題?
尚治宇:目前全國智標委正在根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設部建筑與節(jié)能科技司《關于同意開展“以問題為導向,推動安全、節(jié)能技術在我國智能建筑領域的應用”研究課題的批復》組織開展該課題的研究,其目的是解決我國行業(yè)產(chǎn)業(yè)小而散的問題,支持培育一批掌握核心技術的智能建筑領域企業(yè),逐步實現(xiàn)在該領域的國際市場中開始扮演重要角色,提升政府對節(jié)能管理水平,實現(xiàn)建筑設備、設施的安全、自主、可控,創(chuàng)造高效、宜居、安全的生活環(huán)境。
開展智能建筑的安全、節(jié)能技術研究,將為人們提供更加舒適、良好的生活環(huán)境,使人們的工作效率顯著提高;安全技術在智能建筑的應用研究將改變我國在目前嚴重依賴外國產(chǎn)品的現(xiàn)狀,實現(xiàn)自主、可控,確保人民群眾的生命及財產(chǎn)安全;節(jié)能技術在智能建筑的應用研究將使建筑物內(nèi)的機電設備實現(xiàn)實時監(jiān)測和控制,提高設備的運行效率,最大限度的降低能耗;通過安全、節(jié)能技術的研究及應用,將大大提高建筑物本身的技術水平和科技含量,推動智能建筑產(chǎn)業(yè)結構的現(xiàn)代化和產(chǎn)品結構的升級換代。
《中國建設信息化》:能否簡單介紹下本次研究的主要內(nèi)容?
尚治宇:研究主要分為三方面,第一是開展實現(xiàn)建筑節(jié)能的控制技術研究。按照智能建筑系統(tǒng)的應用場景及功能不同,主要從智能單設備節(jié)能系統(tǒng)、智能家庭節(jié)能系統(tǒng)和智能樓宇節(jié)能系統(tǒng)細分為三個系統(tǒng)開展控制技術研究。
通過引進消化吸收再創(chuàng)新手段,開展標準轉化研究,規(guī)范智能建筑控制技術的物理接口的電氣性能和指標、提供的功能和性能以及通信的互聯(lián)互通,從而打破市場割據(jù),降低零部件成本,達到器件通用的目的。
調(diào)查和理清控制技術的硬件類別和技術體系,通過將單設備的功能轉移到獨立管理系統(tǒng)等技術路線,將控制技術的部分功能轉移到家庭計算平臺、云平臺等中國產(chǎn)業(yè)界具有優(yōu)勢的方向上來,增強本土企業(yè)話語權的同時,大幅度提高節(jié)能控制技術的技術水平和性能。
第二是開展實現(xiàn)建筑節(jié)能的平臺技術研究,開展建筑節(jié)能大數(shù)據(jù)模型研究,通過大數(shù)據(jù)技術建立節(jié)能監(jiān)管平臺,運用“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)形成中國建筑能效標準和節(jié)能算法。研究建立安全物聯(lián)網(wǎng)運維平臺,分析用戶用能規(guī)律、設備運行規(guī)律、設備設計與實際運行的差異,實現(xiàn)提高能效、節(jié)能降耗的目標。
第三是開展智能建筑樓宇控制系統(tǒng)安全技術研究。智能樓宇和智慧城市無疑是未來的發(fā)展方向,孕育著巨大的機遇和前景,但其潛在的安全問題則更加令人擔憂。2016年10月21日,美國東海岸出現(xiàn)了大面積互聯(lián)網(wǎng)斷網(wǎng)事件,大半個美國的網(wǎng)絡服務癱瘓,在這次受攻擊對象中,許多家用智能設備如嬰兒監(jiān)視器到家用安保攝像頭也都成為被攻擊的目標。開展我國智能建筑應用的控制系統(tǒng)應用協(xié)議的情況調(diào)研,開展智能建筑樓宇控制系統(tǒng)應用的采用國產(chǎn)密碼算法的安全網(wǎng)關技術研究,實現(xiàn)控制域到信息域的數(shù)據(jù)安全傳輸和管理。按照黨中央、國務院關于信息安全的相關要求,推動國產(chǎn)密碼算法在智能建筑領域的應用,實現(xiàn)自主、安全、可控的目標。
《中國建設信息化》:技術方面是否有所創(chuàng)新探索研究?
尚治宇:創(chuàng)新談不上,這里說說本次課題的三條技術的研究路線:
一是研究國內(nèi)外樓宇控制系統(tǒng)的接口、協(xié)議和智能建筑各子系統(tǒng)的單設備節(jié)能控制技術的算法和策略,制定符合我國國情的智能建筑控制系統(tǒng)的產(chǎn)品標準,從功能、接口、安全進行規(guī)范,實現(xiàn)多類型設備互聯(lián),為建筑節(jié)能的平臺技術打下基礎。。
二是研究實現(xiàn)建筑節(jié)能的系統(tǒng)平臺需要實現(xiàn)的功能,以此形成為實現(xiàn)目標需要建設的系統(tǒng)框架(操作系統(tǒng),硬件需求,設計到的通信協(xié)議等),滿足中國未來二十年城鎮(zhèn)化發(fā)展需要,使國內(nèi)各大廠商有規(guī)可循。
三是研究適合中國國情的大數(shù)據(jù)節(jié)能算法和策略,從建筑控制端到云端節(jié)能平臺需要的技術框架,實現(xiàn)廣大居民區(qū)建筑節(jié)能,從而實現(xiàn)城鎮(zhèn)建筑的全面節(jié)能。
《中國建設信息化》:課題已形成時間表了嗎?
尚治宇:我們計劃于2017年年初啟動,2017年1月~2017年6月調(diào)研現(xiàn)有的傳感器等硬件、通信協(xié)議、平臺技術等行業(yè)現(xiàn)狀和狀態(tài),摸清硬件、軟件框架、通信和控制協(xié)議體系。調(diào)研行業(yè)應用及管理的體制機制問題。
2017年7月~2018年7月,按照前期調(diào)研結果,確定平臺技術框架,確定大數(shù)據(jù)算法。與合作單位開展采用國產(chǎn)密碼算法的網(wǎng)關及核心硬件的研發(fā),制定相關硬件接口協(xié)議。
2018年8月~2018年12月,針對產(chǎn)品及系統(tǒng)進行技術驗證和推廣,編制完成《發(fā)展我國智能建筑的指導意見》(建議稿),完成標準討論稿,實現(xiàn)3~5個項目的試點應用。
《中國建設信息化》:課題結項會有什么成果?
尚志宇:形成《發(fā)展我國智能建筑的指導意見》(建議稿)一份;在部2017年的科學計劃項目中立項研究課題;形成采用國產(chǎn)密碼算法的安全產(chǎn)品一套,節(jié)能平臺一套;立項智能建筑國家標準編制項目1項;3~5個成果應用試點項目。
《中國建設信息化》:該課題研究團隊建設情況如何?
尚志宇:我們擬組建技術研發(fā)組、標準推進組、報告編寫組、應用推廣組4個工作組,開展智能建筑安全、節(jié)能等方面的技術研究、智能建筑標準體系、智能建筑行業(yè)發(fā)展報告編撰等工作。目前已確定包括兩院院士在內(nèi)的多位國家級專家,包括北大、清華、復旦、中科院等科研院所及企事業(yè)單位,涉及信息化規(guī)劃、設計、施工、產(chǎn)品研發(fā)、系統(tǒng)集成等領域的專家參與該項課題,同時在這里也歡迎行業(yè)內(nèi)的相關企事業(yè)單位共同參與,一起為中國智能建筑行業(yè)的未來添磚加瓦。