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数智融合：楼宇智慧化转型之路

作译者：孟涛,周明春

出版时间：2022-06 千字数：309 版次：01-01 页数：260

开本：16开装帧： I S B N ：9787121434945

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纸质书定价：￥88.0

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第1章  智慧建筑的前世今生	1
1.1  智慧建筑发展历程分析	1
1.1.1  建筑信息化	4
1.1.2  建筑数字化	4
1.1.3  建筑智慧化	5
1.2  智慧建筑定义和分类	7
1.2.1  智慧建筑的行业定义	7
1.2.2  智慧建筑的行业分类	8
1.3  智慧建筑的行业生态	10
第2章  智慧建筑的发展现状及趋势	12
2.1  全球智慧建筑市场发展现状分析	12
2.1.1  行业发展现状	13
2.1.2  行业发展特征	14
2.1.3  行业发展前景	15
2.2  国内智慧建筑行业发展概况	16
2.2.1  行业发展阶段	16
2.2.2  行业发展特点	17
2.2.3  行业竞争格局	18
2.3  智慧建筑行业发展趋势	19
2.3.1  以人为本，柔性建筑	19
2.3.2  传统OT与新兴IT的融合	21
2.3.3  上云化、服务化、数据驱动	23
2.3.4  产业链上下游的网络协同	24
2.3.5  用户个性化与能力复用化相结合	26
2.4  行业面临的机遇和挑战	28
2.4.1  机遇	29
2.4.2  挑战	32
第3章  新时期智慧建筑的数字化基础设施	35
3.1  人工智能/机器学习	35
3.1.1  人工智能/机器学习介绍	35
3.1.2  人工智能在建筑上的价值体现	37
3.2  建筑信息模型	40
3.2.1  建筑信息模型介绍	40
3.2.2  BIM在建筑上的价值体现	42
3.3  云计算	45
3.3.1  云计算介绍	45
3.3.2  云计算在建筑上的价值体现	45
3.4  物联网	48
3.4.1  物联网介绍	48
3.4.2  物联网在建筑上的价值体现	50
3.5  大数据	53
3.5.1  大数据介绍	53
3.5.2  大数据在建筑上的价值体现	56
3.6  5G及边缘计算	58
3.6.1  5G及边缘计算介绍	58
3.6.2  5G及边缘计算在建筑上的价值体现	60
3.7  地理信息系统	62
3.7.1  地理信息系统介绍	62
3.7.2  地理信息系统在建筑上的价值体现	63
3.8  数字孪生	65
3.8.1  数字孪生介绍	65
3.8.2  数字孪生在建筑上的价值体现	68
第4章  当前建筑智慧化发展的困境及破解之法	70
4.1  缺少标准	71
4.1.1  困境现状	71
4.1.2  解决对策	72
4.2  监管乏力，管理粗放	73
4.2.1  困境现状	73
4.2.2  解决对策	74
4.3  以管代智，重建设轻运营	75
4.3.1  困境现状	75
4.3.2  解决对策	76
4.4  项目式建设欠缺平台化思维	78
4.4.1  困境现状	78
4.4.2  解决对策	79
4.5  系统集成而非集成化系统	81
4.5.1  困境现状	82
4.5.2  解决对策	82
第5章  建筑智慧化的底层逻辑思考	85
5.1  数字化实质	87
5.1.1  信息能量进化	88
5.1.2  连接、共生、当下	90
5.1.3  技术推动创新	92
5.2  建筑数据语义模型	94
5.2.1  建筑数据模型	95
5.2.2  建筑语义模型	97
5.3  建筑物联网（BIoT）	100
5.3.1  IT/OT新融合	100
5.3.2  集中和分散综合体	102
5.4  虚实融合的时空统一	103
5.4.1  数字孪生平台	104
5.4.2  智能交互	106
5.5  数据业务资产化	109
5.5.1  数据为生产要素，AI为生产方式	109
5.5.2  业务导向，数据闭环	112
5.5.3  多租户全场景	114
第6章  建筑智慧化的建设思路	117
6.1  要素一：建立相关数据标准，促进数据融合与应用开发	117
6.1.1  数据标准化是为数据业务化服务的	118
6.1.2  数据标准化是数据治理的关键环节	121
6.1.3  数据标准化促进多方价值融合	122
6.2  要素二：支撑全场景的平台化核心能力建设	123
6.2.1  统一业务平台支撑业务链全局数字贯通	124
6.2.2  统一数据平台支撑业务优化链路闭环	126
6.2.3  复用能力支持业务快速创新	128
6.3  要素三：重视协同能力再造	129
6.4  要素四：组织结构的转变	131
6.5  要素五：主动式服务、交互智能	133
6.6  要素六：强化产业生态合作	134
第7章  国内外建筑智慧化的平台探索	137
7.1  国外的智慧建筑实践	137
7.1.1  江森自控OpenBlue数字化平台	138
7.1.2  霍尼韦尔BPS	145
7.1.3  西门子Desigo CC	149
7.1.4  施耐德EcoStruxure	153
7.2  国内的智能建筑实践	156
7.2.1  阿里巴巴IBOS	156
7.2.2  华为沃土数字平台	159
7.2.3  腾讯微瓴	163
7.2.4  美的楼宇科技数字化平台（iBUILDING）	165
7.3  总结对比	171
第8章  智慧化建筑的实践案例剖析	174
8.1  阿里亲橙里商超	174
8.1.1  案例背景及基本情况	174
8.1.2  系统架构	176
8.1.3  案例特点	178
8.1.4  案例成效及意义	180
8.2  顺德和美术馆	181
8.2.1  案例背景及基本情况	181
8.2.2  系统架构	182
8.2.3  案例特点	188
8.2.4  案例成效及意义	189
8.3  上海市同济医院	190
8.3.1  案例背景及基本情况	190
8.3.2  系统架构	191
8.3.3  案例特点	198
8.3.4  案例成效及意义	202
8.4  深圳大学本原智慧建筑	205
8.4.1  案例背景及基本情况	205
8.4.2  系统架构	206
8.4.3  案例特点	215
8.4.4  案例成效及意义	215
8.5  案例剖析	217
第9章  建筑智慧化进阶的核心要点及趋势	219
9.1  绿色零碳建筑	219
9.1.1  从低碳到零碳	220
9.1.2  如何零碳甚至负碳	222
9.1.3  绿色建筑空间巨大	226
9.1.4  未来绿色零碳建筑是大势所趋	228
9.2  装配式建筑	231
9.2.1  装配式建筑的优势	232
9.2.2  装配式建筑为何难推进	233
9.2.3  装配式建筑+BIM	235
9.3  跨产业互联	238
9.3.1  两个轮子	238
9.3.2  产业互联	239
第10章  展望	242
参考文献	244

序    一
随着时代和科技的飞速发展，包括交通、物流、市政、通信在内的各类发展因素给人们的生活方式、工作模式都带来了巨大的改变。现代城市普遍在向复杂型城市进化，复杂型城市片区常见的特征包括高密度和高容积率、功能高度复合化、空间高度立体化、交通枢纽高度汇聚、新老用地交错、用地权属复杂多样等，立体城市只是城市复杂巨系统的表现形式之一。
实际上，立体城市是多功能、多要素建筑群的复合体。高度密集、高度混合的功能单元聚合到一起，构成立体城市的基本单元或细胞。因此，立体城市就是由一系列复合建筑构成的，这便是二者之间的关系。随着复合建筑的数量越来越多、规模越来越大，它们本身也就越来越具有城市属性；其容纳的功能越复合，各种要素交互的机会也就越多，自然会给城市带来更多活力和发展潜力。
近年来，我持续研究城市与建筑的未来性，提出了“奇点建筑”这个概念。美国未来学家雷蒙德·库兹韦尔（Raymond Kurzweil）借用“奇点”这一天体物理学术语预言2045年是“人机合一”的时刻。在我看来，这个时刻到来后，建筑将成为“人机合一”的空间延伸与尺度放大。建筑师应在思想观念及建筑创作实践层面更新理念，洞察建筑在技术文化等方面的发展走向，迎接“奇点时代”的来临。面对着加速复杂而矛盾化的未来，人类要通过跨学科信息的整合来突破当代语境下对建筑未来讨论的局限，同时思考生态环境、科技与人之间不稳定关系在未来的某种可能性。随着信息通信技术、计算机技术、移动互联网技术以及自动控制技术等新的技术越来越深入地应用到建筑行业，就形成了智慧化建筑的概念。建筑的主要作用是满足人们的生活需要；而智慧化建筑则利用已掌握的物质技术手段，并运用一定的科学规律、人文理念与美学法则创造新生态与新环境，是科学技术、人文艺术、社会经济理念等学科的综合体。智慧建筑采用人工智能、大数据分析、云计算、物联网等多种前沿的新技术，为人们日益增长的物质和精神需求提供了更优越的基础环境。
未来随着城市建筑的发展，基于对各种新模式的探索和科技的进步，可能会产生一些意想不到的城市样态。其中离不开科研人员、社会学家、城市规划师、建筑师等各行各业专家的共同努力，一起建构和创造出更适应未来发展的新模式。
无论是不是行业的从业者，我们都希望去了解建筑行业的前世今生与未来的发展，这是和每个人都息息相关的。这本书深入浅出地将智慧化建筑从理论层面到实践应用层面都进行了详细的讲解，同时搭配了多元化的实践案例，能让读者更好地理解智慧化建筑的应用场景与实战经验。

中国工程院院士
全国工程勘察设计大师
孟建民
2022年4月15日

序    二
在2022年元宵节的夜晚，窗外一片寂静，杭州难得的两场大雪后空气格外清新，我也难得地从日常的忙碌中安静下来，思考和回顾本书的发端与演进。
这是新冠肺炎疫情已经在全球肆虐的第三个年头，我们的日常生活和工作已经被深深影响，跨国旅行已经变成了每个人几年前的回忆，口罩和核酸检查已经变成了我们的日常，而建筑作为和人类生活密不可分的伙伴，也在被深深影响。公共建筑内密集的人来人往已经成为过往，家变成了守护人类安全的最终港湾，作为从事智慧建筑行业多年的建筑人，我也在不断地思考：我们可以为这个在不确定中动荡的世界做些什么？
智慧建筑已经历经几十年的不断发展，从最初的楼宇控制，到智能建筑，再到现在炙手可热的智慧建筑与建筑数字化。无一不是几代建筑人和科技人不断地把人类对美好空间的需求和每个时下最新的技术结合所产生的火花，虽然历久但依然弥新。然而时至今日，智慧建筑依然没有成为一个独立的学科存在，也缺乏具有相对系统性的思维和专业性的文字来描述和总结这个跨学科的行业。本书的发端就是想把我们在这些年关于建筑智慧化、数字化的思考和实践做一个大胆的总结，借以引起行业同人的共鸣，共同持续关注和发力这个充满魅力而又和人类息息相关的行业。同时也想对有志于在这个行业发展的年轻人提供一点点帮助，让他们能够尽快地了解行业发展的历史和趋势，并鼓励更多的跨行业人才进入这个领域，让更多、更新、更有创意的智慧融入建筑，让建筑这个传统行业能够真正地与各种科技可能性结合，在跨界、融合、创新中让建筑真正成为守护人类的家园。
智慧建筑的发展既要传承历史又要大胆创新，既要有工程经验又要有数字化思维，既要看到行业在数字化方面的落后困境又要看到时代机遇而不畏挑战。建筑智慧化之路既坎坷又充满想象，并且前景广阔，愿与行业同人共勉，携手同行。
在本书编写过程中，得到了来自美的集团、江森自控、西门子楼宇科技、阿里巴巴等单位的专家和技术人员的支持和鼓励，他们也对书中的内容提出了非常有价值的建议。除我本人外，还有同事绪伟凡、张怀参与了部分资料的收集，对他们一并表示感谢！
感谢我的朋友周明春能够和我一道参与本书的编著，感谢和我一起在建筑智慧化、数字化道路上多年一起并肩作战的小伙伴，也感谢行业内的各位前辈在实践过程中提出的宝贵建议，最后还要感谢我的妻子对我的鼓励和支持，让我终于有勇气将这本书的构思付诸行动。

孟  涛

前   言
建筑就和人一样，也会经历生老病死。整个建筑的生命周期可总结为：规划设计、实施建造、交付运营、综合运维、废弃拆除。这个生命周期可以和人类从孕育、诞生、发育、步入社会历练最后到死亡相类比。整个生命周期是一脉相承、环环相扣的。
世界上没有两个完全一样的人，同理，世界上也不存在两栋完全一样的建筑，而且在人生中有接近90%的时光在是建筑中度过的，健康、和谐、舒适是人们对建筑的基本要求。当前，数字化的浪潮已席卷全球，各行业的数字化转型如火如荼，建筑在确保其基本功能属性不变的情况下，将实现人们个性化、智慧化需求，从而达到建筑业的数字化转型升级。我们长期从事建筑智慧化的研究和实践，现把这个过程中的应用和案例汇聚成本书——《数智融合：楼宇智慧化转型之路》，期望能给读者带来启发。
如果你是初次接触智慧建筑的普通读者，希望通过本书可以学到何为智慧建筑，它是如何做到有温度、有思想、有情感的。
如果你是本行业从业多年的资深人士，希望通过本书能够了解多家大厂当前实践智慧建筑的成果、经验和思考。
如果智慧建筑只是各类新技术的堆叠，这样的建筑是没有灵魂的。向内心深处探求，让建筑能拥有感知、拥有智慧，并且可以真正实现落地，这是我们的使命。建筑自身虽然没有情感，但通过技术改造，是可以一点一滴地被赋予艺术、情感和精神的。要建造有智慧的楼宇，需要换位思考，更需要学会共情与包容。当人们理所当然地想着去控制建筑、驱使建筑，而不先去理解它、接受它时，就有可能引发矛盾，带来冲突。要想让建筑更好地服务于人，就要去了解建筑、掌握建筑，和建筑产生共鸣。如果一个建筑都无法打动说服作为建造者的你，也将无法与你产生深层次的连接，那么这种建筑也就很难打动其他人。
智慧建筑是信息技术（IT）、运营技术（OT）和人工智能的结合，也是建筑工业化和建筑生态化的产业融合。无论是建立数据标准，打造全场景化数字平台，还是强化交互智能、主动服务的应用生态建设，以及进行相应的配套组织结构调整来支撑这些转型，最后的落脚点还是聚焦到一处：建筑的本质是为人服务的，为的是更好地为人们提供生活、工作、居住的空间场所，让人们可以更好地可持续发展。所以数字化不仅仅是“面子工程”，更是 “里子工程”，既要让建筑业主获得更好的收益，又要让一线的运维人员也享受到数字化带来的工作便捷，同时还要为使用者带来便利。通过数据驱动让楼宇业主能更好地把控楼宇状况和资源消耗进度，合理调配优化资产收益比；借助新技术新手段，用人工智能代替人工巡检，运维人员不用7天×24小时连轴转和现场值守；结合智能控制、无人派送、人工智能无感检测，让楼宇的用户可以享受到便捷、舒适的入住体验。这些也是建筑智慧化对人类自身可持续发展的一种诠释。
全书共10章，主要内容如下。
第1章 智慧建筑的前世今生。本章在回顾建筑信息发展的基础上，梳理了前期智能建筑和新时期智慧建筑的区别，阐述建筑信息化、建筑数字化、建筑智慧化的关键内涵，从建筑演进角度，对智慧建筑提出顶层设计的定义，并对智慧建筑的行业生态进行介绍。
第2章 智慧建筑的发展现状及趋势。本章详细分析了国内外智慧楼宇的发展情况、典型特征，并对行业未来可预见的发展趋势进行探讨，在此基础上提出了智慧建筑的行业发展机遇和挑战。
第3章 新时期智慧建筑的数字化基础设施。本章系统性地介绍了支撑新时期智慧建筑实现的各类新型信息基础技术，这些技术的有机融合及在建筑载体上的综合应用，共同构成建筑智慧化的数字化基础设施。
第4章 当前建筑智慧化发展的困境及破解之法。本章是国内完整系统地分析智慧建筑发展的困境并提出相应解决对策的原创性研究成果。从智能系统核心产品国产率低，到缺少技术创新和总体布局、顶层设计，总结造成这些问题的根源和破解方法。
第5章和第6章是全书的重点。第5章 建筑智慧化的底层逻辑思考，紧承前述发展困境，探索相应对策和落地实现的可行路径，提出了五条底层逻辑思考方案。第6章 建筑智慧化的建设思路，将该思路代入底层逻辑，选择相配套的解决方法，阐述提炼出六条核心建设要素。
第7章 国内外建筑智慧化的平台探索。本章主要介绍国内外现有建筑智慧化平台，从传统行业和新兴IT行业两类公司的建设方案对比中，提出跨行业合作共创，相互融合才是未来发展之路。
第8章 智慧化建筑的实践案例剖析。本章介绍目前几个相对成功的智慧建筑案例，同时全方位阐述其背后的建设思路，和第6章的核心建设要素前后呼应。
第9章 建筑智慧化进阶的核心要点及趋势。本章围绕高阶智慧建筑的发展模式，提出绿色零碳和装配式建筑所代表的两条主线——建筑生态化、建筑工业化，并指出产业互联才是中国建筑、建筑业智慧化可持续发展的未来关键。
第10章 展望。建筑行业数字化转型的核心是线上线下深度融合，未来也会沿着这一方向发展。
建筑的数字化转型是未来社会发展的必然趋势，不同的人对于数字化赋能建筑的理解和认知会存在或多或少的差异，希望我们的这一研究工作能为建筑业转型升级提供新思路和新方法，能为正在探索中前行的建筑智慧化提供技术参考与决策支持，也能给广大智慧建筑从业者提供启发和帮助。限于作者水平，书中不足之处在所难免，肯请广大读者批评指正。

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