新冠病毒疫情為城市管理和基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。然而,大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術(shù)在疫情中的不同應(yīng)用也讓我們看到了數(shù)字化和智能化技術(shù)賦予城市管理的巨大潛力,為更多城市數(shù)字化應(yīng)用場景的發(fā)展帶來機(jī)遇。在中國推進(jìn)“新基建”的大背景下,人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施的深度融合,將大力推進(jìn)電網(wǎng)、樓宇、交通等領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型升級,從而打造更高效、更具韌性,更宜居的智慧城市。
樓宇作為城市的核心基礎(chǔ)設(shè)施之一,其智能化將是未來智慧城市的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)。疫情的蔓延讓“宅”生活成為了新常態(tài),不管是在家中陪伴家人,還是積極投身于復(fù)工復(fù)產(chǎn),樓宇建筑都為人們筑起了一道安全屏障,提供學(xué)習(xí)、工作和生活所需的空間環(huán)境。因此,大家也期待著看似沉默的樓宇能夠與我們“心有靈犀”,創(chuàng)造更舒適、更安全同時又更節(jié)能環(huán)保的完美空間。
那么,如何才能讓建筑“聰明”起來呢?過去,樓宇不具備感知的能力,無從得知人們的活動狀態(tài)。今天,隨著樓宇自動化技術(shù)、智能基礎(chǔ)設(shè)施、云技術(shù),以及人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化雙胞胎等眾多創(chuàng)新科技的普及和成熟,樓宇將開始擁有“神經(jīng)”和“大腦”,變得敏銳而智慧。
真正的智能樓宇應(yīng)當(dāng)“以人為本”,更好地服務(wù)于人。因此,在樓宇的設(shè)計和施工階段,人們可以應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎技術(shù)捕獲建筑的靜態(tài)數(shù)據(jù),例如樓板尺寸、房間數(shù)量、窗戶、線路、以及所部署的技術(shù)設(shè)備和建筑材料等,然后用可視化和仿真的方式,設(shè)計最佳的疏散路線、空間布局和能耗方案,并提高建筑工程效率。未來,應(yīng)用數(shù)字化雙胞胎技術(shù)不僅可以動態(tài)調(diào)整樓宇功能,以適應(yīng)不斷變化的用戶需求或天氣情況,智能樓宇甚至還能對火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)警。一旦發(fā)生險情,智能系統(tǒng)能自行將火災(zāi)地點(diǎn)、人群聚集、逃生位置等實(shí)時信息發(fā)送給前往火災(zāi)現(xiàn)場的消防員,為人們的生命和財產(chǎn)安全保駕護(hù)航。
真正的智能樓宇應(yīng)當(dāng)“知學(xué)善用”,不僅能夠了解外界環(huán)境并與之互動,同時也具有學(xué)習(xí)和適應(yīng)的能力。通過部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,樓宇能夠及時捕捉大量數(shù)據(jù),以洞悉周圍環(huán)境,并主動響應(yīng)人們的需求,同時通過分析樓宇和設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)而提供反饋信息,幫助人們實(shí)現(xiàn)科學(xué)決策和精細(xì)管理。例如,智能樓宇能監(jiān)測溫度、濕度和外部天氣情況實(shí)現(xiàn)自主優(yōu)化,為人們提供最適宜的室溫和最理想的空氣質(zhì)量。同時,還可以幫助管理者提高運(yùn)營效率,應(yīng)用預(yù)測性維護(hù),并依據(jù)動態(tài)仿真結(jié)果做出調(diào)整。
真正的智能樓宇應(yīng)當(dāng)“克勤克儉”,通過最小化能源消耗來幫助降低能源需求。樓宇建筑作為能耗大戶,在中國能源消費(fèi)總量中的份額超過了27%。預(yù)計到2030年,這一比例將上升到40%。因此,樓宇的節(jié)能減排對于經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。根據(jù)《中國智能樓宇產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》統(tǒng)計,中國的既有建筑達(dá)400億平方米,僅有1%為節(jié)能建筑。未來,智能樓宇可以根據(jù)房間的實(shí)際使用、光照條件和溫度自動調(diào)整照明和暖通空調(diào)解決方案,和普通建筑相比,這將能夠減少高達(dá)80%的生態(tài)足跡。
西門子提供的產(chǎn)品和解決方案讓樓宇智能化成為可能。例如,開放性的樓宇管理平臺Desigo CC能夠?qū)怯畹墓┡?、通風(fēng)和空調(diào)等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成管理與優(yōu)化,并為能源管理系統(tǒng)提供樓宇運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù),讓樓宇設(shè)施更為舒適宜人和安全高效;在能源管理軟件SENTRON powermanager的支持下,用戶可以在簡潔易懂的操作界面上監(jiān)測樓宇單個設(shè)施或整體系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn),分析樓宇的能源消耗情況從而找到潛在節(jié)能空間和系統(tǒng)錯誤來降低能耗與碳排放;EnergyIP Distributed Energy Optimization(EnergyIP DEOP)則可以助力光電廠、風(fēng)電廠、通訊中心、園區(qū)和微型電網(wǎng)等實(shí)現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化,提高運(yùn)行表現(xiàn)。通過為用戶提供區(qū)域設(shè)施的綜合運(yùn)行情況,DEOP可以幫助用戶管理多個地點(diǎn)的資產(chǎn),并基于實(shí)時數(shù)據(jù)及時采取響應(yīng)舉措為相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行創(chuàng)建最佳優(yōu)化算法。
在中國,西門子一直致力于智能樓宇的發(fā)展,并不斷通過與政府、企業(yè)展開合作,將全球領(lǐng)先的樓宇試點(diǎn)項目落地中國。例如,西門子攜手青島中德生態(tài)園青島被動屋工程技術(shù)有限公司,聯(lián)合打造了中德生態(tài)園被動房技術(shù)中心。這座被動房建筑不使用主動采暖和空調(diào)系統(tǒng),就能維持舒適的室內(nèi)環(huán)境。在冬天沒有暖氣的情況下,總面積達(dá)1.38萬平方米的建筑也能保持室溫在20攝氏度以上。而且,中心兼顧環(huán)保和舒適,讓人們在享受室內(nèi)舒適環(huán)境的同時實(shí)現(xiàn)近零能耗。據(jù)統(tǒng)計,這棟建筑每年可節(jié)約一次能耗近130萬千瓦時,減少二氧化碳排放664噸,這相當(dāng)于53120棵樹木的二氧化碳吸附量。中國的房屋如果都按照被動房標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)或改造,到2050年將節(jié)省大約70億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
展望未來,智能樓宇發(fā)展將充滿無限潛能。例如,樓宇和跨領(lǐng)域的電網(wǎng)數(shù)據(jù)如能實(shí)現(xiàn)共享,那么建筑將不僅僅是能源消耗者,也可以變身為智能產(chǎn)消者,在能源系統(tǒng)中發(fā)揮新的作用。西門子已經(jīng)在全球啟動了項目試點(diǎn),嘗試把樓宇集成到電網(wǎng)中,成為分布式能源系統(tǒng)的組成部分。在加拿大數(shù)個大量采用電供暖系統(tǒng)的省份,西門子正嘗試與當(dāng)?shù)卣献髟圏c(diǎn)項目,將樓宇用作“電池”,以“熱”力形式儲存多余的電量,繼而實(shí)現(xiàn)電力的削峰填谷。西門子還曾與紐約布魯克林的一家初創(chuàng)公司LO3合作,利用區(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建能源交易社區(qū),讓社區(qū)內(nèi)的建筑業(yè)主可以將自家屋頂光伏生產(chǎn)的多余電力出售給附近的其他用戶,他們將這些多余的可再生電力用于空調(diào)的運(yùn)行,而不是使用電廠提供的電力。
在樓宇基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)領(lǐng)域,人類社會正在步入一個巨變的時代。傳感器、數(shù)字化技術(shù),以及智能基礎(chǔ)設(shè)施與物聯(lián)網(wǎng)的無縫連接為樓宇的業(yè)主、用戶和管理者在降低成本、改善使用體驗(yàn)和應(yīng)對氣候變化等方面帶來新的機(jī)遇。而未來的智能樓宇將能夠自我感知和預(yù)測用戶需求,更具靈活性和更加個性化,并與用戶及所在社區(qū)共同構(gòu)建智能社區(qū),以點(diǎn)及面地打造智慧城市新生態(tài),為人們的美好生活,也為社會的可持續(xù)發(fā)展提供更多助力。
(作者為西門子(中國)有限公司執(zhí)行副總裁、西門子大中華區(qū)智能基礎(chǔ)設(shè)施集團(tuán)總經(jīng)理)