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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(jí)，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(shí)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(dòng)狀態(tài)。今天，隨著樓宇自動(dòng)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。

數(shù)字雙胞胎技術(shù)可以幫助動(dòng)態(tài)監(jiān)測和調(diào)整樓宇功能

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(jì)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(jì)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(dòng)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(duì)火災(zāi)進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)警。一旦發(fā)生險(xiǎn)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(shí)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(cái)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(dòng)，同時(shí)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(shí)捕捉大量數(shù)據(jù)，以洞悉周圍環(huán)境，并主動(dòng)響應(yīng)人們的需求，同時(shí)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(shí)，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(dòng)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(jì)到2030年，這一比例將上升到40%。因此，樓宇的節(jié)能減排對(duì)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(bào)告》統(tǒng)計(jì)，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(dòng)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(tái)Desigo CC能夠?qū)怯畹墓┡⑼L(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(gè)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(cuò)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(gè)地點(diǎn)的資產(chǎn)，并基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)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(xiàng)目落地中國。例如，西門子攜手青島中德生態(tài)園青島被動(dòng)屋工程技術(shù)有限公司，聯(lián)合打造了中德生態(tài)園被動(dòng)房技術(shù)中心。這座被動(dòng)房建筑不使用主動(dòng)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(shí)實(shí)現(xiàn)近零能耗。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這棟建筑每年可節(jié)約一次能耗近130萬千瓦時(shí)，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(dòng)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。

青島中德生態(tài)園被動(dòng)房技術(shù)中心

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(dòng)了項(xiàng)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(gè)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(xiàng)目，將樓宇用作“電池”，以“熱”力形式儲(chǔ)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。

西門子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)

在樓宇基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)領(lǐng)域，人類社會(huì)正在步入一個(gè)巨變的時(shí)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(duì)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(gè)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展提供更多助力。

Thomas Brenner