前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的智能住宅发展趋势主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:城市住宅建筑;智能化;现状;发展趋势
中图分类号:X799文献标识码: A
前言
随着现代计算机技术、现代通信技术、现代控制技术和现代建筑技术的发展,建筑工程智能化的浪潮席卷全球,并成为一种势不可挡的历史趋势,出现了诸如智能建筑、智能小区、智能家庭、智能工厂、智能街区、智能城市等信息技术与建筑技术相结合的产物。毋庸置疑,建筑工程智能化给建筑环境的改变和人们生活带来很大的方便。
一、智能建筑的特征
虽然智能建筑已取得广泛的应用,但是国际上关于智能建筑还没有统一的定义。我国的《智能建筑设计标准》(GB/T 5C314-2000)对智能建筑的定义是“以建筑为平台,兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统,集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合于一体,向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境”。
智能建筑包括以下几个基本部分:建筑设备自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)。即通常所说的3A。后来又增加了智能防火监控系统(FAS)和保安自动化系统(SAS),所以又称5A系统。其中,建筑设备自动化系统是智能楼宇设计最基本和最重要的组成部分。
二、城市住宅建筑智能化的现状
我国对智能建筑的最大贡献是住宅小区智能化建设。在上世纪末在中国开展的住宅小区建设是中国独有的现象,在住宅小区应用信息技术主要是为住户提供先进的管理手段,安全的居住环境和便捷的通信娱乐工具。这和以公共建筑如酒店、写字楼、医院、体育馆等为主的智能大厦有很大的不同,住宅小区智能化正是信息化社会,人们改变生活方式的一个重要体现。推动智能化住宅小区建设的主角是电信运行商,他们试图通过投资建设一个到达各家各户的宽带网络,为生活和工作在这些建筑内的人们提供各种人们需要的智能化信息服务业务,用户通过这个网络接受和传送各种语音、数据和视频信号,满足人们信息交流、安全保障、环境监测和物业管理的需要。以此网络开展各种增值服务如:安防报警、紧急呼救、远程抄表、电子商务、网上娱乐、视频点播、远程教育、远程医疗以及其他各种数据传输和通信业务等,并以这些增值服务来回收投资。目前虽然还有人对这种发展建筑智能化的思路持怀疑态度,但建筑智能化已成为房地产行业最热门的话题。更重要的是他将会改变人们进行建筑智能化建设的技术路线和运作模式,也许这标志着智能化已经突破一般意义上的建筑范畴,而逐渐延伸至整个城市、整个社会中应用。建设部住宅产业促进中心于1999年底颁布了《全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则》(试行稿),导则计划用5年时间,组织实施全国智能化住宅小区系统示范工程,以此带动和促进我国智能化住宅小区建设,以适应21世纪现代居住生活的需要。信息产业部于2001年出台了《关于开放用户驻地网运营市场试点工作的通知》及《关于开放宽带用户驻地网运营市场的框架意见》。将在13个城市首先开展宽带用户驻地网运营市场开放、管理试点工作。摸索出行之有效的管理办法、技术标准,进而在全国推广,进一步推进中国的宽带建设。
三、城市住宅建筑智能化的发展趋势
1、提高对建筑智能化的认知
在很多年之前,智能建筑这一名词已经被提了出来,但是长期以来都未引起人们的重视,在现阶段,加强有关智能建筑的基本认识,转变自身的思想观念,以正确的态度和方向将智能建筑的发展引向正途,是一件很有必要的事。3A是智能建筑的核心,智能建筑通过综合布线系统规划和综合了三个系统,极大提高了建筑各项设施运转机制的效率,使其更加合理和环保。目前,社会上相继出现了一些建筑公司的4A、5A等宣传,这种说法在一定程度上是没有意义的,因为越多的A只能意味着越低的集成程度。因此,建筑行业的相关人员应该积极普及和宣传各种建筑智能化知识,使全行业的智能化建筑意识得到显著地提升。如果缺乏必要的宣传,适应信息时代要求的智能化建筑就无法在新的社会条件下更好地被建设出来。
2、智能化建筑将实现无障碍发展
在当前建筑智能化发展的过程中,由于管理制度的不合理制约了建筑智能化的发展,建筑智能化的发展涉及到多种复杂的机构和环节,管理不善将会造成程序繁杂,浪费时间,也会对建筑智能化的发展制造一定的障碍。随着管理制度的不断完善和变革,今后可以将建筑智能化的系统作为一个统一的系统进行管理,促进了系统内各项业务的发展,例如在建筑智能系统中,能够预见消防服务业、物业管理等,其他的项目也都能够得到升级管理,这是今后建筑智能化发展的趋势,也是能够很快实现的目标。
3、云服务、物联网”在建筑智能化中的应用
随着信息技术的日新月异的发展,云服务和物联网等新技术已在各大行业取得了广泛应用。将其用于建筑智能化的建设,对于提高智能建筑设备的管控、资源信息共享等具有显著的作用。因此,智能建筑的设计施工、建筑设备管控和日程服务等方面可考虑运用云服务和物联网等信息技术,促进建筑工程智能化的革新。
4、实现技术发展与生态环保相结合的发展模式
在经济得到发展和建筑业实现繁荣的过程中,必然会带来生态的恶化和环境的破坏,因此说在今后建筑业发展的过程中,在保证建筑智能化的同时,实现其发展和生态环保理念相结合,实现绿色建筑的发展。所谓绿色建筑,就是综合的运用当今生态学和建筑学的知识,综合其他的科学技术成果,把建筑住宅区域打造成为一个生态型的活动范围,为居民提供一种自然气息浓厚,生态环境良好,生活舒适和谐的环境。绿色生态建筑是在不破坏环境的基础上进行的,目的就在于提高人们的生活质量,这与智能建筑的发展有异曲同工之处,因此说,建筑智能化在今后的发展过程中,可以与生态环保建筑相结合,在建筑设计上既体现出智能的优势,有能够充分展现出生态的理念,这是今后智能建筑发展的大趋势。
5、大力推动建筑智能化结构和材料的发展
建筑智能化在今后的发展过程中,除了要与绿色生态环保理念相结合,还要推动系统结构的升级和新型材料的更新发展。例如可以进行修复混凝土的应用,即在混凝土中加入装有树脂的空心纤维,当结构的构件超过标准出现裂缝时,里面的树脂就会自动流出进行粘合;再如智能化平衡结构的应用,使建筑物的结构趋于平衡;光纤混凝土也是新型的材料,将其应用在建筑智能化发展的过程中,能够有效的监视构件在荷载作用下的受力情况,显示出结构的安全性能和程度。由此可见,建筑智能化在今后的发展过程中,需要向着高科技和新材料的方向发展,同时在发展的过程中适当的扩大区域范围,使智能化建筑涵盖医院、社区、公共场所等因素,使我国的建筑智能化朝着智能化小区和智能化城市的方向发展。
6、建筑结构本体的数字化、智能化
从智能建筑的定义可以看出建筑智能化主要是对建筑环境、设备及人们日常服务等方面的智能化管控,而对建筑本体的数字化、智能化却没有考虑。建筑结构作为智能建筑的主体,其健康安全状况等对于建筑智能化的实现起着至关重要的作用。因此,未来的建筑智能化应包括建筑土木结构的数字化、智能化,可利用生物智能技术,将智能传感器、驱动材料、修复材料运用于建筑土木结构,实现建筑结构健康安全状态自监测、自诊断、自适应、自修复等特异功能。
结束语
随着经济的发展,技术的进步,信息化已经成为今天的发展趋势,在以信息技术为支撑的建筑智能化的发展,也成为当今建筑行业的发展主流。要继续投入人力加强应用研究,促进我国建筑智能化的发展,为其发展开创更广阔的空间。
参考文献
[1] 秦亚玲.智能建筑应用及工程管理[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2012(03)
关键词:融合创新;智能住宅产业;新兴产业
中图分类号:F293 文献标识码:A 文章编号:1004-2458(2015)02-0009-10
DOI:10.1415/ki.rbwtyj.2005.02.002
一、 引 言
随着日本进入超成熟社会,日本开始了从单纯重视技术间融合向重视产业间融合的转变,跨领域融合创新逐渐成为了日本产业创新的一个新特征(参见图1)。所谓跨领域,就是指参与合作的企业经营不同的业务。合作,指拥有不同技术的企业共同来开发新产品、新服务。在企业间跨领域合作的过程中,随着信息、技术的传播,使产业间、企业间的相互交流与融合进一步加强,进而孕育出新的产品、服务与产业。以IT产业为例,虽然IT产业的发展离不开半导体技术的进步,但IT产业能够取得风靡世界的商业网络的发展,则与计算机功能、通信功能的融合应用分不开。通过对这些新功能的不断挖掘,产生了对IT产业的广泛需求[1]。
智能型住宅产业的产生与发展可以说是技术突破与产业融合即融合创新的又一具有代表性的案例。所谓智能住宅是指在不影响居住舒适性的前提下,通过对能源的有效利用实现低碳化的住宅。光伏系统成本的下降、可再生能源固定价格购买制度(FIT)的实施,使更多的家庭开始安装住宅用光伏系统。随着燃料电池系统成本的快速下降,使用家庭用燃料电池系统的住宅也开始增加。房地产开发商也开始对住宅用光伏系统、燃料电池、家庭用蓄电池系统打包进行销售。可以预见安装家庭能源智能化管理系统(Home Energy Management System,HEMS)的智能型住宅将是未来住宅的发展趋势[2]12。
ITC、能源、电机、汽车、住宅等产业的技术创新及其有机融合催生了智能住宅产业。智能住宅产业也把网络通信、能源、电机、汽车、住宅等产业有机地整合到了一起。智能住宅产业不仅本身就是新兴产业,其发展就是创新的集大成,而且在其发展的过程中,所产生的新的需求又进一步拉动创新,形成“创新”呼唤“创新”的良性循环。智能住宅产业的发展不但推动了日本电机、房地产等产业的创新,为新能源车提供了充电设施,提高了使用的便利性,还为太阳能产业、蓄电池产业提供了更大的市场,从而有可能成为日本新兴产业发展、产业结构转型的起爆点与助推器。特别是智能住宅把节能、产能与储能三大功能融为一体,大大降低了人类为满足提高生活品质需要而对不可再生能源的消费量,为解决人类追求生活质量提高的无限性与能源、环境对消费的可承受的有限性之间的矛盾提供了一个具有可实施性的解决方案。
二、集成性:智能住宅产业产品结构的特征
在介绍智能住宅前有必要简单介绍一下能源管理系统。能源管理系统(Energy Management System,EMS),以下简称EMS,是指对能源产生、消费状况的可视化、储电系统、控制能源消费设备进行统一管理的能源管理系统。由于该管理系统的设计与安装是以区域的规模进行划分的,因此,家庭能源智能化管理系统(Home Energy Management System)被简称为HEMS,建筑能源智能化管理系统(Building Energy Management System)被简称为BEMS,特定区域能源智能化管理系统(Community Energy Management System)被简称为CEMS。安装了HEMS系统的住宅被称为智能住宅,安装了BEMS系统的建筑被称为智能建筑,安装了CEMS系统的区域被称为智能社区[3]。
可见,所谓智能住宅是指将传统建筑工程、新兴信息技术及节能技术相结合的产物。具体而言,就是通过家庭能源管理系统(Home Energy Management System,HEMS),对家电制品、太阳能发电系统等所使用、制造、储存的能源进行有效的管理,实现能源合理的使用与居住的舒适性。智能住宅的建设实质是一个系统集成的过程。在这个集成过程中,各有关技术、设备、材料在集成商的控制下最终形成符合要求的智能化系统(参见图2)。
家庭住宅能源管理系统HEMS,包括具有对家用电器运行进行最合适的控制系统,照明的开、关,太阳能发电系统、燃料电池系统的发电情况的时时可视的设备。具体功能,包括:(1)HEMS可以精确把握空调、照明等的耗电情况,并通过对室内温度、湿度、及照明情况的综合把控与分析对空调、照明进行控制;(2)对安装的太阳能设备、城市液化气、燃料电池所产生的电力、热进行统一管理。把剩余电能对蓄电池进行充电,给热水器加温,以满足高峰时的用量;(3)HEMS在对过去能源消费实际情况分析的基础上,综合考虑天气变化所引起的发电量的变化,对家庭能源消费实现最合理的控制。
可见,智能住宅是由HEMS、太阳能发电系统、蓄电池系统、节能照明系统、太阳能利用系统、燃料电池系统、热泵系统、电动汽车充电器、智能家电等所共同构成的。智能住宅产业横跨了建筑公司、HEMS综合能源管理控制公司、太阳能相关企业、蓄电池相关企业、节能照明相关企业、太阳能利用设备相关公司、燃料电池相关公司、热泵企业、电动汽车充电器企业、智能家电企业等众多行业(参见图3)。可以说,智能住宅产业是以技术突破、技术高度融合为前提,各企业跨行业合作下诞生的新产业。
三、智能住宅产业在日本兴起的原因
据预测,与智能住宅产业相关的系统、设备的全球市场份额到2020年将达到12兆日元,而日本市场将占据30%的份额[4]92。新兴产业在一个国家的兴起与发展离不开政府的支持与企业自身的努力。日本也不例外。因此,为了解日本智能住宅产业为什么能走到世界的前列,需要从政府与企业两个方面进行考察。
(一)政府方面
面对新兴经济体的发展和精密加工等日本优势技术的极限,日本政府早已对仅以汽车产业和家电产业构成的支柱产业结构表示出了担心,并希望尽快通过发展新兴产业及产业间融合来改变这种脆弱的产业结构[5]。因为,日本政府意识到以电视为代表的数字家电类产品不但生产技术非常容易被模仿,而且通过采购高技术、高品质的零部件经过组装就能完成高品质的最终制品,因此,日本产品与其它国家的产品很难实现差别化竞争。而且,随着先进国家从工业经济时代向知识经济时代的迈进,国际市场竞争方式正在悄然发生着改变。利润不再仅来自产品的质量、性能与价格优势,文化、标准、服务已经成为利润更深、更广的源泉。为此,日本政府试图通过制定未来产业结构发展远景,制定各种技术路线图引导企业、产业发展方向;通过修改法律,放松规制来促进企业重组、产业间合作,鼓励企业进入新领域;还通过各种财政补贴、税收优惠等政策促进企业研发,特别是跨行业合作,以支持符合时展的新产业的形成与发展。日本政府对智能住宅产业的支持就是其中的一个比较有典型的例子。
1. 从国家层面确立智能住宅产业的地位。早在2004年日本经济产业省在其制定的“新兴产业创出战略”中,就把燃料电池、信息家电、机器人、内容、与健康福利有关的机器服务、与环境能源有关的机器服务及商业支持服务定为了七大重点领域。支持重点领域的政策与日本政府为实施环境能源大国战略、健康大国战略和科学、技术、信息通讯立国战略的配套方案相互影响、相互支持共同促进了智能住宅产业相关产业的发展,为智能住宅产业在日本的形成打下了基础。
智能电网可以被视为智能住宅的基础设施。日本政府把发展智能电网作为重点产业之一,为智能住宅产业的发展提供了基础。2010年3月经济产业省发表“产业结构展望2010”。同年6月18日日本政府通过“新成长战略―恢复日本活力”战略。“产业结构展望2010”的五大战略领域之一就是环境能源问题解决产业,其中就包括智能电网。同样在“新成长战略”的七大战略中(在该战略中强调绿色创新、生活创新,把环境能源、健康、亚洲战略、旅游观光地区活力化、科学技术信息通讯、就业人才和金融定位为战略性领域)的绿色创新推动环境能源大国战略中明确指出,通过信息系统对电力供给方与电力需求方的连接所建立的日本型智能电网实现电力需求与供给的效率化,唤起对家庭相关设备产品的新需求,实现产业的振兴[6]。进而开拓海外市场。希望利用日本企业在环境、能源方面的技术优势及丰富的基础设施建设经验,加快日本企业对海外基础设施建设方面的投入,获取土木建筑、城市交通、水处理、能源利用(提高能效、新能源开发等)等方面的巨大的海外商机[7]。为此,政府给予了预算支出。
另外,日本政府还制定了以2030年实现太阳能发电成本降到7日元/kW・h为目标的光伏技术开发路线图。为了实现这一目标,各厂家正在积极开发薄膜太阳能电池技术以代替现在的结晶硅技术[8]。夏普公司投资了1 000亿日元建立了生产薄膜太阳能电池的工厂[9]。
2011年3月11日东日本大地震发生后,为加速普及智能住宅,日本政府制定了“智能建筑促进对策事业”,并拨付90.5亿日元予以支持(2013年度预算)。同时把商务信息政策局的信息经济科与资源能源厅的节能对策科作为政策推广机构[10]。
2. 制度准备。首先,通过修订公司法为企业跨产业合作进行了制度方面的准备。智能住宅产业不仅是跨行业、跨产业企业的合作成果,而且属于集成型产业。因此,需要法律来支持跨行业企业的合作。经济产业省在2010年3月修改的“能源基本计划”中明确指出:“为了迎接能源大竞争时代的到来,应完善电力公司、石油天然气公司、能源公司与家电厂家的合作与产业间重组的环境,以建立综合能源服务”[11]。作为安倍经济政策的第三只箭―成长战略的具体化的产业支持政策的法律依据―“产业竞争力强化法案”别强调了促进产业的新陈代谢。其中明确了为促进企业重组与激励大企业对风险企业的支持,国家可以为这些企业提供减税与补贴的多种优惠政策。
另外,智能住宅的发电(分步式电源)只有接入电网,才能实现发电的功能,所以国家、地区层面的智能电网建设与电力系统改革,直接影响到智能住宅的普及。2011 年12 月27 日,日本经济产业省提出了日本新一轮电力改革的4条基本思路,其中一条明确指出要构建需求侧参与管理的下一代智能电力系统[12]38。日本智能电网建设与电力系统改革,为智能住宅的普及提供了必要的基础设施。
3. 示范项目的引导。由政府牵头并提供资金支持的实证试验为民间资本进入智能住宅产业提供了示范机制。日本经济产业省于2009 年11 月成立了内部跨部门项目团队“新时代能源和社会系统委员会”。2010 年1 月,该团队发表了关于新一代能源流通和社会体系的阶段性报告,并在此报告的基础上,以探索日本智能电网及智能城市的未来形态为目标,公开招募智能城市示范区[12]。政府对新一代能源社会系统实证事业提供了182亿日元的预算支持。2010年选定横滨市、丰田市、京阪学研市和北九州市等4个地区为中心开展符合各地方特性的住民构成、能源供给结构等的示范性实证实验。重电、能源相关、汽车、家电等80多家民间企业参与了该项目[13]。
4. 组建联盟。为企业构建合作平台,形成官产研合作的产业推广机制。2010年4月成立了官民合作的“智能社区联盟(JSCA)”,以商讨获取智能社区市场的整体战略。该联盟以NEDO为事务局,设有总务会、企划委员会,并有500多个企业团体参加(参见图4)。
日本政府之所以大力支持发展包括智能住宅产业的智能城市项目的发展,一是日本作为能源小国,发展智能住宅产业可以降低对石化能源的需求,有利于实现国家能源供给安全;二是日本政府意识到,能源问题不仅只困扰着日本,这一问题将是世界各国共同面临的问题。只不过日本是先于其他各国更早地受到了这一个问题的困扰。如果日本能够率先发现解决方案,就会具有先发优势。因此,日本政府在支持国内普及智能住宅的同时,还积极组织相关机构和人员制定相关设备与产业标准,为拓展国际市场做准备。
(二)企业方面
日本传统优势产品不断受到新兴国家产品的挑战,日本企业为保持竞争优势、甚或摆脱亏损而急于转型。在新能源技术进步推动下,太阳能系统设备、蓄电池系统设备成本的大幅度降低,为民用化提供了可能,也使日本企业发现了新的商机。虽然汽车产品与智能产品的产品功能不同,但智能住宅产品的结构与汽车产品的结构又具有某些相似之处,都属于集成型。而集成型产品的生产又属于日本企业的强项。因此,日本各大企业都纷纷进军智能住宅产业。
1. 企业自身转型的需求。虽然日本企业很早就开始了跨行业合作,但直到20世纪末跨行业合作的重要性才得到广泛重视,特别是在2008年由美国次贷危机引发的世界经济危机对日本经济的强烈冲击下,日本支柱产业之一的日本综合电机企业大面积经营陷入困境,并出现了巨额亏损后,日本企业更是大大地加快了企业间跨行业合作的步伐。试图通过电力与石油、能源与家电,内容与制造、制造与服务等处于不同领域、产业间的合作,提升产品的附加价值,寻找、发现并创出新的市场与利润点,占领产业的制高点,保持企业竞争优势。
如,位于日本镰仓的东丽“先端融合研究所”,2003年5月开所之前,前田会长指出要在名字中加入“融合”二字,为此还紧急更换了已经做好了的招牌。现在该所以纤维为核心,融合了生物和医疗技术等不同技术的研究正在逐步展开。先端融合研究所是一个开放的平台,虽然其常驻研究者仅有100人,但对大学等外部研究机构的研究者一直保持开放[14]。
日立公司也正在通过努力摆脱“综合电机”业务的制约,把注意力集中到铁路、电力等社会基础设施与信息通讯技术融合的“社会创新事业”领域,以实现V字型盈利。日立公司开发的输出功率为第1的新型车用锂离子电池于2013年实现了量产。
大阪天然气公司的社长在2010年4月上旬召开的记者恳谈会上表示:“希望能跨越行业的界限,与电力公司进行合作,实现合作经营。”东京天然气公司的冈本毅社长也表示,为了促进燃料电池的开发、生产,非常有必要进行跨行业的合作。而属于电力行业的J能源公司已经开始了同石油行业的公司合作以加大对新型电源的开发力度[11]。为加速智能住宅的普及,在2013年11月第43界“SMART MOBILITY CITY”展会上综合电机业的东芝、汽车业的本田与建筑业的SEKISUI HOUSE提出了合作共同进行智能住宅实证试验的计划[15]。
2. 优势技术的储备。由互联网技术与可再生能源开发技术的相互融合,是智能住宅产业得以出现的基础。在日本政府与企业长期努力下,日本不仅在互联网技术与可再生能源开发技术方面占有明显的优势,而且与智能住宅相关的技术已经进入了实用化阶段。以家庭用燃料电池为例,燃料电池形成市场化的只有日本。以1981年月光计划为契机,政府在燃料电池的技术开发上进行了大量的投入,从而促进了技术水平的不断提高,2005年开始了小规模生产。在国家对大规模实证试验的支持下,2009年终于实现了商品化。产品价格也从2005年的每台800万日元下降到200万日元。产业界预计2016年的销售价格可以降低到70万日元~80万日元,这样即使国家不提供补贴,消费者10年也可以收回成本[2]155。
3. 具有发展集成型产业的优势。根据产品构建学理论,智能住宅产业与汽车产业具有高度的相似性,都具有集成型的特征。而日本企业在集成型产品上保持着明显的竞争优势。从图3构筑智能住宅的系统、设备与部件示意图可以看出,智能住宅是由光伏发电系统、蓄电池、燃料电池、照明、智能仪表等集成型关键部件组成的。而日本制造业的创新系统在支持这些关键集成部件的研究、开发、设计与生产过程中表现出了良好的绩效,这也是日本产业在关键材料与零部件领域、在汽车、机器人产业具有竞争力的制度层面的支撑。
综上所述,智能住宅产业之所以能在日本社会悄然兴起,不能忽视日本民众普遍所具有的环保意识。环保意识是现阶段日本市场对智能住宅需求的社会基础。日本资源匮乏,石油长期依赖进口,特别是2011年3月11日发生的东日本大地震,使全体国民更加深刻地体会到电力不足对生活、工作影响的深刻性,从而产生了对具有节能、产能与储能功能的智能住宅的需求。
社会的转型、技术的进步、环境能源的制约、竞争方式的变化,推动了以产品销售型为中心的商业模式向以服务为中心的商业模式的转变,以信息服务为依托的智能住宅产业正是在这一背景下在日本悄然兴起。以2011年度第3次补充预算中所创立的对智能住宅的补贴制度为契机,智能住宅规模开始扩大,2012年HEMS的市场规模超过了20亿日元,并预测未来可以达到100亿日元[2]15。由日本大和HOUSE工业于2012年12月承建的日本国内首个智能环保住宅小区“SMA×ECO TOWN晴美台” 2013年3月开始销售。该住宅小区位于大阪府市,占地面积约1万7000平米,共有65户独栋住宅,每户住宅配备有太阳能发电系统,家用锂离子蓄电电池以及家用能源管理系统(HEMS),电量基本能够实现自给自足。开发公司还表示,今后将以大阪府市为开端,逐步向神奈川县、斡裣匾约按某窍氐鹊厍展开智能住宅业务[16]。
四、“创新”呼唤“创新”――智能住宅产业的辐射作用
智能住宅产业不仅本身作为新兴产业,其本身的发展就是创新的集大成,而在其发展的过程中,所产生的新的需求又进一步拉动创新,形成了“创新”呼唤“创新”的良性循环。因为,智能住宅产业的发展,不仅有利于信息服务、电池、电池板、蓄电池等生产厂家,而且由于该产业把设备制造、玻璃窑业、住宅建造、工业燃气、化工、硅原料、铝合金框架、计量测量设备等产业部门都囊括在内,所以具有广泛的产业辐射作用。可以说,是融合孕育了创新,而创新又进一步提高了这些产业间的融合度,并在融合中取得了共同的发展。
(一)提出新需求
对于智能住宅来说,光伏发电范围就不再局限于屋顶了。三菱化学实现了通过把非晶体硅放入树脂薄膜太阳能电池的商品化。这些树脂太阳能电池的转换率为5%~8%。可以贴在智能住宅的墙壁、窗户等处,由于可以弯曲,因此能更好地实现与住宅的一体化效果[4]99。
再如,如上所述,在智能住宅系统中,智能电表成为该系统中不可缺少的重要设备之一。所谓智能电表就是测量家庭、企业的用电量,并借助无线或光纤向双方传递用电信息的新一代电表。智能电表可以与智能管理系统实现自动信息传递,使设置最合适的节能模式成为可能。随着智能住宅普及率的提高,对智能电表的需求量也随之增加。预计,2015年,日本国内市场将达到500亿日元[4]107。
(二)形成新市场
市场需求和技术开发是支持新兴产业发展的必要条件。技术进步所带来的太阳能发电系统、家庭用燃料电池系统成本的降低是支持智能住宅产业得以兴起的重要基础,而随着智能住宅产业的发展,对太阳能产品、蓄电池等节能产品的需求将持续提升,进而又推动了太阳能产业、蓄电池产业及相关节能产业的发展。
(三)产生新标准
智能电表的出现,使消费者可以通过薄型电视、手机终端的画面实时了解各家电产品的耗电情况,从而为如何进行节电提供了重要参考。由于消费者通过智能电表可以清楚知道家中各电气的耗能情况,在理性的消费者面前,高耗能的家用电器自然会被市场无情地淘汰。从而使能耗成为消费者选购家电的重要标准。
另外,由于智能家电设备有接入HEMS的需要,所以,标准化就成为了对智能家电的新要求,这也预示着哪个国家智能住宅产业发展的快,哪个国家就具有制定世界智能家电控制标准的优势。2011年12月,日本大电机公司、住宅公司、电力公司、通信公司等20多家企业的负责人齐聚经济产业省所在地,提议把家电控制软件“ECHONET(节能网)”的最新版本作为智能住宅的世界标准[4]97。
(四)创造新条件
充电问题一直是困扰电动汽车普及的一个重要问题。而智能住宅的出现,不但为电动汽车提供了充电设备,还由于为电动车充电时可以选择在夜间用电量低的时间段进行,这不但解决了电动汽车的充电问题还大大降低了充电费用,从而增加了人们购买电动汽车的可能。
五、结 语
网络通信的革命、光伏发电的普及,蓄电池技术水平的提高,节能汽车的实用化引起了智能住宅内涵的变化,使日本智能住宅出现了向制造能源、储存能源、节约能源三位一体化方向发展的趋势。这一发展趋势,使人们在充分享受高科技带来的居住的舒适性的同时,实现了对能源的最充分利用与节约,推动了绿色产业的发展,从而将成为日本经济新的经济增长点。
智能住宅产业在日本兴起的例子也说明,跨行业合作,产业间融合将是改变当今能源消耗型生产方式,实现产业结构升级,保障经济社会的可持续发展的关键。这也预示着,未来的竞争将不是单独厂家、集团或行业的竞争,而是不同产业间是否能根据世界经济环境和技术条件的变化,通过组织间柔性结合,开展有效的共同事业的综合协作实力的竞争。
[参考文献]
[1] |京三菱y行{耸. 成LbIガイドマップ―新しい潮流をiみ解く目利きのポイント―[M]. 东京: 金融政事情研究会, 2004: 2.
[2] UgbI省Y源エネルギ`亍エネルギ`ビジネス槁匝芯炕嶂. 日本k!エネルギ`新bI―グル`バルで伽3つのビジネス槁[M]. 东京: 日UBP社, 2013.
[3] 情螗旦`ビスbIf会. 情螗旦`ビスbI白2004[R]. 东京: 日UBP社,2014: 144.
[4] UbI新. 新bIvB砑背砷Lする5大市訾蛘iむ[M]. 东京: 日本Ug新出版社, 2012.
[5] 平力群. 政策时滞与战略超越―评日本经济危机对策[J]. 现代日本经济, 2011(5): 5.
[6] 首相官邸. 新成L槁 ~「元荬嗜毡尽突瞍违伐圣辚~[R/OL]. [2011-7-3]. .
[15] 羽深俊一. 横浜スマ`トシティプロジェクト(YSCP)のg^成果とその展_[R/OL]. [2015-2-7]. http://nedo.go.jp/content/100564123.pdf.
[16] 方艺晓. 日本诞生首个智能环保住宅区用电自给自足[Z/OL]. [2014-6-22]. http:///2013-06/11/c_132446986.htm.
关键词:智能型住宅;自动控制
中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1007-9599 (2012) 10-0000-02
随着现代科技的快速发展,人类逐渐迈入数字化、网络化的智能化社会。智能化成为势不可挡的历史大趋势。这其中正在兴起的智能型住宅建设的热潮,是在近年来产生并且迅速发展的一种新住宅,为广大业主提供了更加安全、舒适、快捷以及开放的智能化生活空间。与此同时,它还依靠科学技术,设计出了回归自然式的环境气氛,不仅促进了人文环境的发展,还实现了智能住宅物业运行的高效化和环保化。它不仅已成为国家经济实力以及科学技术水平发展的标志之一,并且也是人类社会住宅发展的一大创新、一种趋势。
一、智能型住宅的基本功能要求
(一)舒适性
舒适性包括了平面空间的尺度,住宅附近应该有绿化地,并且视野开阔,提供一种天然绿色的环境。另外所有的房间都应该采光良好,无噪音干扰,装修要简洁、实用,温度、湿度合适等等。
(二)安全性
安全是最基本的前提,这就需要实现防火、防煤气泄漏、防盗等安全要求,这需要人力和科技相结合。要实现边界防范管理、区内设置电视监控等多层次防范,有火灾、风灾、地震等紧急事件的时候应具有急防护的安全措施。
(三)方便性
方便对于居民来说是非常重要的,这需要智能小区的内部道路的布局很合理。小区内部的商店、娱乐等各种各样的配套服务设施齐全。住宅内部的电话、电视、电脑等网络需要确保正常使用。还可以加强文娱场所的建设,为邻里之间的沟通交流提供良好的场所、机会。
(四)服务人性化
智能住宅小区内需要实现设备的定期自动检测以及费用的自动收取、信息的自动及各设备的自动控制等;服务管理要实现科学化,运行体制和方法要确保正确,甚至要做到细化管理;还需要加强小区物业管理公开性和透明度,以此保证物业的良好运作。总之需要利用高科技的手段,实现物业管理科学化、自动化、程式化、人性化。
(五)可持续发展性
从长远的角度来讲,智能型住宅应该与环境相结合,合理使用资源,可以充分地利用风力、太阳能可再生的能源以及新型节能材料从而取得效益。另外,在生活污水及生活垃圾再处理上需要注意不破坏自然生态;而住宅内部的环境质量更需要注意,应该做到厨卫设备布置紧凑,废油、气、烟排除畅通,管线隐蔽,加强建材有害物质的防护等。
二、智能型住宅自动控制与管理中存在的问题
(一)费用高利用率低
费用高利用率低是由于在早期的时候,住宅智能化系统为了达到卖点效应,在信息化系统的追求上一位的注重大而全,而在实际上有些系统在建成之后却不能启动。而在近几年,追求卖点效应的房地产开发商投入巨大资金来建设智能化系统,却只有很少能正常运行。所以房地产开发商向业主征收的物业管理费只够应付传统情况下的运转,昂贵的信息运转费并没包括其中,这就导致了费用高利用率低现象的产生。
(二)售后服务水平不高
房地产商的加入信息化建设打破了以往的市场垄断,另外信息部开发住宅的智能系统,也减轻了房地产开发商的风险。可是,这就产生了另一个大的问题——重复建设。而重复建设使得各网络之间互联相对比较困难,服务内容也很单调,而综合服务费却很高。各个独立网络和智能住宅小区整体的智能化系统有所脱节了。这些问题导致了智能住宅小区的物业管理面对众多建设单位留下的智能系统,产生了服务水平不高的结果。
(三)缺乏统一的标准
目前为止,国家尚未对智能型住宅的管理出台相关的确切法律法规,相关的技术标准也还没有引起产业界及技术界的重视,这就产生了不同地区、不同的房地产开发商以及住户对智能型住宅的认识有很大差距。国内的智能型住宅的相关产品厂家的却不少,但经常会缺乏统一技术考虑,这就造成各个系统间技术与技术的不匹配,技术与设备的不匹配,这就造成了对人力、物力的很大浪费,同时也造成了现在的智能化系统的投运率不是很高。正是由于缺乏智能型住宅的统一标准,而开发商又对众多供应商缺少有效监控手段,就这导致了很多智能化的相关设备不合格,最终使得智能化系统没能正常运行。
(四)缺乏技术维修服务人才
在智能化系统建成之后,必须要长期的管理和维护这些智能化系统,这就要求公司必须雇佣技术维修服务的专业人才。可是现在对日常维护重视还很不够,很大一个原因是缺少懂得智能化系统技术人才。目前许多智能型住宅的物业管理人员的技术水平还很不够,不能达到保障智能化系统的正常运营,这就需要加强对智能型住宅的物业管理人员培训和引进。提高技术维修服务人员的技术。
三、智能型住宅自动控制与管理的原则
(一)可靠性原则
智能型住宅在考虑技术的同时,还应从系统结构、设备性能、技术措施、厂商技术支持、系统管理以及维修能力等多方面着手考虑,需要确保系统运行的可靠性。应该采用比较成熟的技术,还要采用成熟而可靠的产品,不盲目追求技术先进,认为选用的技术以及设备越先进越好的想法是不正确的,不要用还在开发实验之中的实验产品。考虑风险问题,智能型住宅的智能化系统应将成熟自动化技术以及产品拿到住宅小区系统集成。
(二)可操作性原则
智能型住宅在采用先进技术产品的基础上,必须充分考虑到相关操作的方便性。因为这些产品面对着文化程度、技术水平以及年龄不同的人群,所以就必须要考虑智能化产品的方便操作及维护,产品必须要可操作性比较高,而且维护也要方便、可操作。
(三)功能需求的限额原则
即使是智能型住宅也必须首先分析智能型住宅的市场销售定位,这样才能够比较好确定该项目所需功能定位。智能化系统不是说技术含量越高越好,而是应该具有一个功能以及技术的极限,从而满足智能型住宅市场定位,不能使得技术功能产生过剩,而不同人群对智能型住宅的智能化的需求很不一致,而且受教育程度以及受收入水平限制就在很大程度之上影响人对智能化需求的水平、层次。建设智能型住宅首先就应该作好市场的定位,否则会产生功能过剩或功能不到位的结果。
(四)经济性原则
购房者在购买房屋的时候房价是首先要考虑的问题,高造价的智能型住宅不能给住户带来明显实惠,很难受到欢迎。在进行功能的设计、技术路线的选择以及设的备配置时,就必须由市场的定位来确定功能的需求,目前在我国智能型住宅的建设中存在一切朝着高档靠拢的倾向。不管设备系统的实际需要,追求越先进越好。而适合低收入群体需求的低标准的设备却很少有人开发。
(五)可持续发展的原则
当今社会可持续发已经成为一种总的大方向,在智能型住宅也不能忽略可持续发展。当前科技发展十分迅速,这就需要充分重视所采用相关技术的可持续发展问题,使得消费者所选购的产品在三五十年之后也不落后,必须顺应居住生活方式变化以及未来发展的趋势,还有适应信息时代人们生活方式的不断改变,努力向市场提供可持续发展的智能型住宅。
四、结语
智能型住宅的自动控制与管理是智能建筑的重要组成部分,也是住宅小区的发展趋势。
目前,我国智能型住宅建设的自动控制与管理仍具有费用高利用率低、售后服务水平不高、缺乏统一的标准、缺乏技术维修服务人才等问题,需要根据可靠性原则、可操作性原则、功能需求的限额原则、经济性原则以及可持续发展的原则来提高智能型住宅自动控制与管理的能力。发挥智能化系统的最大化作用,为业主提供一个安全、方便、服务人性化、可持续发展的居住环境。
参考文献:
[1]杨军.智能小区整体解决方案[J].安防科技,2003,3
[2]江上月.智能小区系统设计综述[J].职业圈,2007,3
[3]邵军.某智能小区网络设计[J].四川工业学院学报,2002,S1
[4]董杰.智能家居系统的组成及设计[J].科技情报开发与经济,2005,3
关键词:住宅小区;智能化;无线方案
Abstract: Intelligent residential district is now the development trend of residential construction, in the planning and construction of intelligent residential area, to take people as the various functions of local planning of intelligent residential district and continues to expand, uniform technical norms and standards, to maximize the intelligent system for residential district, the intelligent system the owners to provide a safe, comfortable, convenient, fast and open living space.
Key words: residential area; intelligent; wireless solution
中图分类号:TU2
前言
随着现代社会科学技术的快速发展,人类已经开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会,其中正在兴起的智能住宅小区,反映和适应了社会信息化和智能化的发展要求,是近年来新出现的一种新概念住宅,是建筑生活理念与信息电子技术等现代高科技技术的完美融合,为广大业户提供了一种更加安全舒适、方便快捷的智能化、信息化生活空间。同时,它依靠高科技技术,实现了回归自然的环境氛围,促进了优秀的人文环境的发展,并依托先进技术设备和手段,实现小区物业运行的高效、节能和环保。它不仅是一个国家经济实力和科学技术水平的综合标志之一,而且也是人类社会住宅发展的必然趋势。
一、智能化住宅小区概述
智能化住宅小区是利用计算机、通信网络、自控、IC卡技术通过网络的有效传输,将信息服务管理、物业管理、安防系统等进行系统集成,为住宅小区提供智能化的高科技管理手段。使业主在安全、舒适、宜居、方便的环境中生活,充分提高住宅小区的性价比指标。
目前,国内有关楼宇智能化的国家技术标准是GB/T50314-2006《智能建筑设计标准》。新标准比2000年版的在每个系统的设计及施工规范方面有了更加详细的规定,解决了智能化小区技术规范化、标准化的首要问题。
二、智能化小区的设计
智能化小区采用什么平台和传输网络,是智能化小区设计的关键,决定了整个系统设计的成败。本设计采用开放平台,骨干网采用光纤到楼,无线到户,形成了“以小区管理中心为中心节点,以无线家庭为基本单位,光纤/WIFI网为数据传输媒介”的模式。
1. 智能化小区总体结构介绍
智能小区系统主要由三部分组成(如下图所示):小区管理中心、通讯网络层和智能家居单元。
2、小区管理中心系统
小区管理中心是整个智能住宅小区的控制中心和数据处理中心,是各种智能系统主要设备的汇集点,是小区内网与外界各种公网连接的枢纽。小区管理中心系统采用模块化、分层分布式结构,保证各个模块的可靠性及可升级性。功能上实现确保安全、计量计费、生活便利,并提供信息服务。各模块可分布式运行于系统网络的每一个节点。系统由智能信息管理模块、安防模块、综合信息模块、对外接口模块等组成。
1)智能信息管理模块
集抄及收费系统采用JAVA和SQLSERVER开发平台开发,包含了对电表、水表、燃气表、物业及取暖费、收费营业的支持,它又具体分为管理及收费模块和抄表模块两个子系统,其中管理及收费模块支持档案管理、水电气物业取暖收费及发行、数据查询及报表管理。抄表模块负责执行抄表任务,可从功能上实现集团管控,以及信息化管理;通过数据分析,掌握水、电、气用量峰谷值、管网损耗并进行负荷预测;运用海量数据存储技术、数据传输网络、银行托收服务等,实现计量数据实时查询、实时监测,完成银行托收、数据管理分析、报表上传、信息及查询功能,并可以根据方案的不同实现对用户水、电、气的远程控制等功能。
2)安防模块
安防模块是小区内的安全防范综合管理体系,可独立运行。包含出入口管理、周界防范、闭路监控、可视对讲、家居安防。其中家居安防与安装在智能家居中的紧急呼叫求助按钮、烟雾报警器、煤气泄漏探测器、红外探测仪、窗磁门磁等报警设备相连,是小区安防的最重要组成部分,不但能接收居民家中传来的异常报警信息,对其进行分析、处理,打印相关报警信息并能,同时把报警信息通过手机短信的方式发送给住户,使住户及时知道家里的状况。
3)综合信息模块
含小区广播模块、停车管理模块、小区信息模块、Web服务器模块、视频服务模块、物业管理模块。实现对小区内紧急情况的公共广播及、本区内及外来车辆管理、物业水箱、水池、机电井水位监测及水泵运行状态监测、电梯运行状态监测、楼道灯光控制与监测,小区灯光控制与监测等综合功能。
4)对外接口模块
接口模块负责与外界各种公共网络和数据接口,对外具有开放性。安防模块联结公安局和消防局。集抄接口负责把水电气总表示数提供给对口的供电、供水、燃气公司。网络通讯接口对应公共通讯网公司,多媒体接口对应提供服务的有线电视网。
3 通讯网络层
智能小区通讯网络的好坏决定了整个系统设计的成败。目前有些智能小区系统不成功,究其原因,很大一部分是没有选择一个理想的系统传输网络,从而产生系统传输不稳定、功能扩充无法实现,系统间的联动变成了纸上谈兵,维护成本高、难度大,系统象“玻璃花瓶”般好看但很脆弱。
本设计骨干网采用光纤到楼,无线到户,单元和家庭网关采用WIFI桥接和中继。家居内根据现场方案不同采用WIFI/ZigBee/载波/MBus到采样点。这样形成了“以智能物业管理中心为中心节点,以无线数码家庭为基本单位,光纤/局域网为数据传输媒介”的模式。WIFI及ZigBee无线网具有优秀的拓扑结构、快速的传输速度、移动便携、拓展及维护方便、免布线等优点。网络通信层中骨干网千兆、无线网百兆,小无线百K,足以满足小区内高速国际互联网、综合电视网、自动抄表、安防报警等不同层次的需要。
4 智能家居
智能家居的核心是家庭无线网关,它起到承上启下,内联外引的作用。家庭无线网关对外采用高速WIFI通过TCP/IP通讯,并承担本单元内上下楼层的桥接和中继;对内以WIFI和ZigBee和Mbus三通道组成家庭内部局域网及物联网,实现防盗报警、求助报警、煤气泄露报警、火灾报警、水电煤气等多种表具的自动抄收、个人信息服务等。
利用家庭无线网关进行通信,从而使用户可以用电脑或手机经由WIFI控制家居系统中的任何设备。住户还可以通过网络远程控制和查询,观察水、电、煤等使用情况,当家庭中发生安全报警(包括:盗警、火警、煤气泄漏以及疾病紧急呼救等),在外的家庭成员可以在接到报警信息以后,通过网络线路查询和确认家庭中的安全状况。利用继电器扩展模块增加家庭无线网关系统继电器型输出的数量,甚至于在数千里之外遥控家里的空调设备进行温度调节和家庭电器的控制,一旦出门时忘记关闭,也可以通过上网方式对水、电、煤的总阀或总开关进行远程控制,确保家庭安全。
三、总结
住宅小区的智能化是智能建筑的重要组成部分,在城市中占有很大的份额,是住宅小区的发展趋势。在规划和建设智能化住宅小区时,要根据住宅小区市场定位,遵循可靠、稳定、适度先进、可扩展的原则,优化考虑小区建筑群的基本要素和各种功能,加强应用型人才的培养,发挥智能化系统的最大作用,为业主提供一个投资合理,安全、高效、舒适、便捷的居住环境。
参考资料:
关键词:国内外;资源节约;住宅
1 国外住宅建筑节能关键技术的现状和发展趋势
1.1 空调的使用与发展
在全球空调行业中,日本占有58%的市场,并且在生产制造技术、控制技术上都处于世界前沿。 在日本,小型中央空调以“氟系统”为主,发展到今天的变频分体式空调。日本住宅密度比较高,建筑结构较为紧凑。以低层或多层建筑为主,不适合风管式空调系统。因此,该国非常注重节能。家用空调作为能源消耗的主要载体,其节能技术的突破性创新开发始终伴随其发展。日本的空调行业所关注的问题主要集中在减少空调系统对环境的污染、对电网的破坏,加速空调系统可持续发展的技术开发方面。(1)降低氟利昂的使用量。(2)变频技术中,变频系统电磁兼容性较差。(3)突破性提高节能效果。空调系统的节能技术开发,不仅要提高单台空调设备的能源利用率,而且应对每户住宅或整栋住宅大楼的空调设备进行综合控制和管理,以有效地提高节能效果。
在美国,小型中央空调的普及率较高,这与其优越的居住条件以及较高的生活水平息息相关。发达国家经济基础牢靠,人民的生活水准较高,从而人们对居住的舒适性要求也随之提高,有力地促进了发达国家国家小型中央空调的普及使用,尤其在美国。美国的别墅式住宅较多,具有美国式的自由、宽敞、大气的特征,风管式系统技术在美国家用小型中央空调中占有相当可观的市场份额。其具体形式有很多种。风管式单元空调系统和风管式空调箱系统在美国得到了普及,另外,家用小型中央空调系统与燃气灶集成为一体,这在美国的也取得了普遍的推广,反响较好。
1.2 绿色生态建筑的发展
绿色生态建筑的概念是指为人类提供一个可以供其安全舒适、健康愉悦的生活、工作、活动的空间,同时可以实现最高效率地利用自然能源、最低限度地影响自然环境的建筑物。其本质即可以通过高新科学技术的研究开发和先进技术的优化集成,极大地减少建筑物对不可再生资源的破坏、消耗和对自然生态环境的污染,并为空间的使用者提供健康、安全、舒适、愉悦、自然和谐的工作及生活环境。
当今社会“绿色建筑”已经成为一个具有世界性的共同课题,西方国家从20世纪80年代开始逐步探索研究这一领域,目前已经有了较为体系的设计方法、建筑新工艺以及各种创新的技术、新型环保材料日新月异。西方发达国家通过世贸组织的促进,共同组织起来,积极探索实现新型环保建筑可持续发展的道路。
(1)由加拿大组织发起的“GREEN BUILDING CHALLENGE――绿色建筑挑战”行动,采用目前全球最新技术、新型环保材料、创新工艺方法,实行全面的综合优化设计,使建筑在满足日常使用功能需要的基础上,对环境的污染破坏最小,所消耗的自然资源、能源最少。(2)德国在20世纪90年代开始推行适应生态环境的居住区政策,用以切实有效的贯彻可持续发展的战略目标。(3)法国在20世纪80年代初期进行了大量试改工作,包括有效改善居民居住区环境为主的大规模老旧居住区改造工程。(4)瑞典在近几年实施了“百万套住宅计划”,在居民居住区规划建设与自然生态环境协调方面的工作取得了令全球瞩目的成就。 这些“绿色生态建筑”通过设计师精妙的总体规划设计,结合合理的自然通风、自然采光、太阳热能辐射的利用、地热利用、中水回流、绿色建筑材料和高科技智能控制系统等高新技术的应用,充分展示了现代绿色生态建筑的魅力与无限的发展潜质。
1.3 智能化住宅
科技智能化新型住宅已经成为21世纪住宅建筑设计的主流。信息时代,住宅的家庭成员都在尽情地享受着家庭科技智能化所带来的多元化网络信息和安全、健康、舒适的生活环境,并以此为理想的生存目标。智能化住宅采用信息智能管理系统和网络控制的方法,将住宅中各种安全措施、电子产品、信息设备及家用电器,通过住宅监控总线系统地连接起来,构成一套完整的家庭住宅智能控制系统,并以信息网络管理为枢纽与小区物业管理系统进行互联网连接,形成小区开放式管理的一整套体系。
在20世纪80年代,日本将住宅内的家用电器、安全保卫设备、通信设备等功能综合到一起后,率先在全球提出了家庭自动化管理的新构想。1989年,建立了“日本住宅信息化促进会”,主要开发家庭住宅信息管理总线技术的研究,并且公布了家庭自动化总线的标准。近年来,随着生活水平的日益提高,为了适应大型住宅社区的要求,日本又提出了“超级家庭自动化总线管理系统”的概念。1997年,日本尝试出台“多媒体住宅”样板计划,将多媒体技术引入智能住宅中。在东南亚地区,新加坡的智能住宅技术研究所取得的成绩则处于领先水平。
2 我国新型节能建筑材料使用现状
与西方发达国家相比较,我国住宅建筑中的新型节能建筑材料的特点是:走节约能源、节省土地、低污染、配套化、易于施工、劳动强度低的新型建筑墙体材料发展道路。总的发展趋势是:产品结构趋向合理。大幅度减少以黏土为原材料的产品,并转向为空心化和装饰化的发展方向;石膏制品以纸面石膏板为主,增长迅速;建筑砌块工艺得到广泛应用持,并呈现系列化特征,产品以砼砌块为主,空心化特点,装饰砌块和多功能、方便施工的砌块也将得到发展;质量轻、强度高、保温性能好的功能性复合墙板将快速打入新型建筑材料市场。
新型节能建筑材料是建筑材料行业的重头组成部分,是建筑材料工业中的新兴产业,其涉及的范畴主要包括四个方面:新型建筑外墙体材料、新型建筑防水密封材料、新型保温隔热材料和新型建筑装饰装修材料。生产和投入使用新型节能建筑材料,既节约能源、节省土地资源、减少资源消耗,保护自然生态环境,又可以刺激居民消费,促进住宅建筑行业和住宅产业的现代化发展趋势。发展创新新型建筑材料是实施建材工业“由大变强、靠新出强”跨世纪发展战略的必由之路,也是贯彻我国节能环保建材工业“控制总量,调整优化建筑结构”方针的重要举措,更是实施我国国民经济可持续发展战略的基本要求。研究制定新型节能环保建筑材料行业“十二五”规划,对于引导新型节能环保建材行业规范、有序、健康发展,任重道远。
参考文献:
关键词:建筑;电气控制技术;现状;技术控制;发展趋势
中图分类号:TS958文献标识码: A
前言:
现如今随着我国社会经济的发展,电气控制技术的应用越来越广泛,其应用是以电的利用和发展为基础。电气技术开始时是沿着信息传送和电能利用两个方向发展的,也就是弱电和强电两个方向。现代电器控制技术是以弱电控制强电为特点的,实现了强电和弱电的相结合。电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求,从手动控制到自动控制,从简单的控制设备到复杂的控制系统,从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储控制系统。现代电器控制技术的应用,从控制对象的工艺过程角度上看,大体可以分为两大部类:一类是以化学反应或热量流程为主要生产方式、以自动化仪表与装置为检测和执行机构的电气仪表过程控制;另一类是以机械运动为主要生产方式、以电动机为执行机构的电气传动控制。随着计算机技术的普及和应用,这两类生产过程的电气控制已经走在一起了。
一、建筑电气控制技术的概述
从某种程度上说,建筑电气控制技术能够取得很好的发展与建筑行业本身发展有着莫大的关系,可以说,建筑电气控制技术就是建筑技术不可分割的一部分,但是尽管如此,建筑行业本身也有着自己独特的性质,与其他学科有了很多的融合,现代的建筑电气要想真正发挥其自身的性能,只是单纯的靠自身技术是不行,比如与其他专业的技术有效的融合,所以现代的建筑电气设备分类已经逐渐开始模糊,不能再简单分为电工类或者控制类。我们可以供电为例,为了保证供电回路状态良好,通常情况下,相关人员会利用微处理器来监控断路器,实际上,供电系统本身就是一个强大的计算机网络,可以对建筑供电系统中的各个环节进行有效的实时监控,所以说,现代化建筑的电气设备已经不是传统意义上的强电设备,而且融合很多电电子等技术的设备。变频器是这些设备中重要的组成部分,只是它的功能也不是传统意义上的反馈控制,而是利用通信接口,将其所有的运行数据传输到上级,上级部门通过相应的设备就能够实现全面的监控和协调。所以只有将所有与之相关的技术有效的融合起来,才能真正的满足现代建筑的需要。综上可知,现代建筑电气最为重要的特征就是融合了很多先进的技术,满足了现代建筑发展的需求。
二、建筑电气技术控制技术
在我国城市化进程逐渐加快的发展趋势下,为了满足人们对建筑群的功能需求,现代建筑电气设备在建筑消防、安防、防灾等方面加强了技术的研究与改进,并体现在如下电气设备安装和应用中。
(一)建筑设备监控技术控制
从建筑业正式兴起开始,建筑设备监控技术就被引起重视。早在上世纪80年代,我国便开始采用计算机进行集中监控,但由于技术不够完善,其监控设备的可靠性较差且运行与发展速度缓慢,发挥不出应有的功能。随着计算机技术、控制技术及网络通信技术的迅速发展,我国在20世纪90年代末便开始融合以上技术,加强对建筑设备监控技术的研发,利用集散式控制原理开发出新型的监控技术。其新功能体现在:第一,现场总线结构模型及技术、应用软件的开发平台与工具等得到了改进,使建筑设备监控技术的功能变得强大;第二,通过综合利用组网技术、实时网络系统及可靠性技术,获得了以太控制网络,使电气设备监控系统运行更为便捷与安全;第三,建筑设备监控系统广泛应用新型控制网络及技术,如OPC技术、Web数据库技术等,都大大增强了建筑设备监控系统的功能与运行能力,并推动了建筑电气技术的发展。
(二)通信网络技术控制
就当代建筑发展而言,智能化已成为其主要特征,而其最直观的体现即是对通信网络技术的使用。在现代建筑中,已开始广泛的运用计算机网络、双向有线电视传输网络及楼宇电话通信网络等,实现了建筑的智能信息管理,人们可以通过各局域通信网络,实现电视、电话会议,不断满足人们在工作中与生活上的需求。根据我国居住环境和条件的特殊性,我国智能住宅逐渐发展形成独有的智能建筑产业。随着智能化建筑小区规模的扩大以及宽带网的引进,智能住宅小区提出数字化社区理念,引入局域网和广域网等,以此为实现社区机电设备、家庭电器自动化、智能化监控等提供网络技术支持。通过对数字信息系统技术的应用,数字社区提高了智能化系统的集成程度,实现了信息与资源的共享,为人们的日常工作与生活提供了更多广泛的功能服务。例如:电子商务、电子物流等通信网络功能都是传统建筑中所不能实现的。
(三)安全防范技术控制
安全防范技术是为保障建筑楼宇中人们的工作、学习和生活而提供安全保障的重要技术,一直是社会和人们热切关注的问题。现代建筑在安全防范技术研发工作上加大投入,其成果主要体现在:在防恐方面,现代建筑逐渐实现了对闭路电视监控、入侵报警、通道控制、对讲等子系统的运用,并实现了各子系统间的联合使用,极大的增强了建筑楼宇的安全防范能力。在防雷方面,雷电作为一种自然现象不能人为的限制其发生概率,但却可以采取相应的防雷措施,防止出现设备被高电位反击和人身安全遭受威胁的事故。现代建筑一般采用屋面板钢筋作避雷网,用柱主钢筋作引下线,用基础钢筋作接地装置的方法防雷。除此之外,防雷方法还包含在电缆进出户处将绝缘子的铁脚支架接地,安装避雷器的防雷方法以及在设计施工中把建筑物内或附近金属用电气的方法连接形成等电位体空间,进而避免设备被高电位反击和人被雷击的防雷方法。这些安全防范技术是都现代建筑电气技术发展的最好体现。
三、电气控制技术的未来发展趋势
(一)现代建筑电气技术的智能化发展
随着现代科学技术的发展,社会的各行业领域使用的技术设备无不都会向着智能化、数字化方向发展。相对于现代建筑电气技术而言,早在上世纪80年代,我国建筑领域便引入了智能建筑的理念,只因受技术水平的制约而发展缓慢。时下,随着电气设备技术智能化关注程度的提升,现代建筑电气设备以逐渐实现了自动控制、自动作业功能。因而,在未来的现代建筑电气设备技术发展中,必将还会以不断满足人们的生活与工作的需求为目标,积极进行建筑智能电案气设备的研发,并不断学习和借鉴国外的成功经验,在结合我国建筑的实际情况下,走出属于中国特色的建筑电气智能化发展之路。
(二)建筑电气技术的绿色化发展
随着全球对生态环保问题的关注与重视,现代建筑电气技术的发展也积极响应我国“可持续发展”战略,呈现出明显的绿色化趋势。近年来,我国政府采取政策支持与产业结构调整措施,提出鼓励发展节能型建筑理念,制定了节地、节能、节水、节材等标准,为全国各地实现绿色规模化的建筑电气技术奠定了基础。
虽然绿色建筑在我国有了政策与理论的支持,但还处于起步阶段。未来的现代建筑电气技术的绿色化发展还需要在智能化基础上加强对电气设备与材料的环保选择利用,选择采用低损耗的铁磁材料制造电机与变压器,采用低烟的绝缘材料等新型环保、节能的材料与设备,从而在结合现代信息技术的同时实现对建筑电气技术的有效控制,走现代建筑电气技术的绿色化发展之路,为构建资源节约型和环境友好型社会而努力。
(三)公开化
电气控制技术公开化,是未来建筑业推动技术进步的一个发展趋势。科技的进步能够提高生产力的发展,科技的发展最终还是以为人类服务为目标的。随着网络科技的传播,未来的电气控制技术是公开和透明的,各企业间产品可通过接口技术实现协议互通,对电气控制技术进行创新和研发,让电气控制不断完善和发展。电气控制技术的出现和发展,使得社会生产力极大提高,使得人们的生活更加便利。但我们也应当看到电气控制技术在建筑工程实际的应用中,还存在很多问题和技术难点,我们必须不断研究和创新电气控制理论和技术,让这一技术更广更高地服务于人类社会。
结束语:
综上所述,在我国电气控制技术在实际生活中的发展中,由于信息化技术手段以及智能化手段的实际推动。使得电气控制技术逐渐走上科学化、信息化发展方向。同时,随着科技不断进步,会使得针对电气控制技术相关行业的发展得到推动,实现技术更新速度的提升。现代企业在实际发展中,应该针对电气控制技术的发展趋势进行不断完善和更新,保证设备运行高效性以及可靠性,促进电气控制技术的可持续发展。
参考文献:
[1]付朝华. 建筑电气新技术的运用[J]. 科技传播,2013,17:54+53.
[2]张倩倩,马在旺. 探讨现代建筑电气控制技术的发展[J]. 科技致富向导,2012,18:156.
关键词:电气智能化;住宅小区;应用
中图分类号:TU855 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)07随着我国人均生活水平的不断提高,人们对生活质量的要求也发生的巨大的变化。而这最明显的改变就是对待住宅的要求方面。人们所追求的住宅不仅要满足住宅的最基本的要求——宽敞、舒适,而且还要拥有智能化的电气设计,为人们的用电安全提供可靠的保障,同时也让人们体验到智能化管理的便捷。因此,在住宅电气设计中,在考虑居民用电安全的同时,还要加入电气智能化的设计应用,来满足人们高质量的生活需求。
1.智能化住宅小区的特点
电气智能化设计是实现住宅小区智能化的技术基础。电气智能化的应用让住宅小区实现了自动化的管理,为人们的生活提供了方便快捷的管理模式,同时也为人们提供了可靠的安全保障。智能化住宅小区的特点可以概括为以下两个方面:
首先,智能化住宅小区与普通住宅的管理模式不同,在应用了电气智能化设计的住宅小区中,能够实现电气设备与管理人员之间和与外界环境之间进行有效的信息交互,不仅能够自动的完成一套预先设置好的管理模式,而且还能够根据实际的情况进行整体的协调和控制。
其次,电气智能化设计与以往的自控系统不同,电气智能化在管理中体现了柔性特征。在智能化电气的控制系统中,拥有多种自我识别以及控制功能,不仅有对人的控制策略,而且还有对信息反馈的控制和既定的模式管理和控制。另外,智能化的控制在电气设备的支持下,能够完成较为复杂的管理控制模式的构建,满足了智能化住宅的功能需求。
2.电气智能化在住宅小区设计中应注意的问题
电气智能化设计能够保障住宅小区内的用电安全。目前,在我国所建造的住宅小区不仅要达到人们对住宅的基本要求,还要拥有完善的基础设施和智能化的管理,这样才能提升住宅小区的品质。因此,电气智能化设计是一个住宅小区建设品质的关键,并且对小区的供电工作有着非常重要意义。电气智能化在住宅小区设计中应注意这样几点问题:
首先,要明确用户电气负荷,合理配置住宅小区内的用电荷载。在住宅小区的电气智能化应用中,最重要的就是要合理配置用电荷载,保证居民用电稳定和安全。因此,设计人员要确定用户负荷,这个数据是住宅小区在建设供电网络的依据。与此同时,设计人员还要结合人们的生活习惯和对电力资源的实际需求进行合理的电力配置和输送。
其次,要对用户配电系统设计。电气智能化设计避免了传统的电气设计中所出现的回路数量少使用电负荷过重而导致电气线路事故。目前,在小区住宅中的电气设计中都适当的增加了分支回路的数量,有效的降低了回路的阻抗能力,降低谐波电压为用电线路造成的危害。当出现用电线路检修或因故障跳闸的时候,就可以缩小停电的范围,避免大范围的影响到居民的正常生活。因此,在住宅电气智能化的设计中要在每个住户内设置配电箱,将照明、插座等分支回路进行单独的设置,分开控制。
再次,要在电气智能化设计中充分发挥电气功能,使电气功能的充分合理的发挥,最终实现小区的电气智能化。目前智能化住宅小区的设计主要是由多层和
高层组成,对智能电气设备的大力使用对电气功能是否能充分的发挥也有了新的要求。例如,现代住宅小区中所采用的各种楼宇通信设备、小区管理所使用的远
程操控设备等对电气功能都有了新的要求。因此在实现智能小区的电气智能化设计的过程中,设计人员需要需要针对一些特殊的电气功能,例如:对控制器和远程终端单元的监控、被监视建筑设备在CRT上的视频显示集成、警告管理等等。进行科学合理的设计,以便充分的发挥出电气的功能。
最后,对VRV空调机组系统、通风系统、变配电系统、公共照明系统、电梯监控系统等方面也要实现电气智能化设计,使这些系统能够在安全稳定的条件下运行。
3.电气智能化在住宅小区建筑中的应用
3.1住宅小区内的安全维护和管理智能化
闭路监控系统。在住宅小区内的闭路检视系统是保证小区安全的一个重要基础设施,它负责着整个小区的安全监控。一般有两个监控系统:室内和室外。在闭路监控系统中,通过摄像机对周围的信息进行采集,再由信号线路传输到视频的终端,然后对视频信息进行储存。此时智能化电气系统就可以按照指令也或者是已设定的程序对视频信息进行监控,完成住宅小区的自动巡视以及报警的功能。
住宅门禁系统。这个系统主要对住宅小区的出入口进行智能化的管理,通过对电子识别系统的使用,赋予小区住户的出入权限,防止闲杂人员进出小区,为小区的治安带来隐患。目前,在很多住宅小区中都采用了这一智能化的系统。
它不仅为小区居民的提供了安全的保障,限制了外来人员的进出,而且还对小区的智能化管理提供了一定的基础。
消防报警系统。随着人们的消防安全意识的提高,对待住宅内的消防报警系统也更加重视,因此消防报警系统也是电气智能化在住宅小区中的主要应用。消防报警系统是通过烟感器和温度感应器来采集报警信号,及时发出消防警报,启动火灾消防系统,避免火势蔓延,以保障居民的生命和财产安全。
3.2住宅小区内的通讯设备智能化
在现代住宅小区的设计中,通讯设备的智能化也是电气智能化住宅小区的基本需求,而通讯设备是建立在综合网络基础之上的。在住宅小区的通讯系统中,应用电气智能化是为了使信息交换设备都能够获得合理的网络资源分配,并且对信息的传输工作进行有效的管理和控制。
3.3住宅小区智能化服务系统
小区车辆管理系统。电气智能化在住宅小区内的应用,其目的在于为住户提供优质、高效的服务,这也是人们所追求的现代住宅品质。因此,在住宅小区设置车辆管理系统,不仅为居民提供了快捷的服务,同时也便于小区对车辆的管理。
智能化供水供电。电气智能化还被应用于住宅小区内的基础供水供电的设备中,实现对小区内的水电设备的智能化管理。随着水电系统逐渐的走向自动化的发展方向,小区也要适应水电系统的发展,将电气智能化技术与其结合起来,对小区内的水泵、电闸等实现智能化的控制,使小区可以达到经济运行的目的。
小区计费系统。计费系统可以对居民所使用的水电煤气进行自动的计量,不仅可以减少抄表员的工作量,同时也方便小区的管理。因此在小区内利用电气智能化技术结合建筑管理实现小区的自动计费、计量等功能是十分必要的,对小区实行智能化的管控。
4.结束语
综上所述,电气智能化在住宅小区内的应用更倾向于智能化管理网络的架构,同时也是未来住宅小区建筑的发展趋势。利用电气智能化,实现对住宅小区的智能管理,不仅提升了小区服务的品质,而且还保证了小区的安全。因此,作为实现高品质住宅小区的重要手段,电气智能化技术的应用将成为住宅小区建筑的未来发展趋势。
参考文献
[1] 陈智刚, 王敏敏, 张国强. 智能住宅小区的电气规划与设计[J]. 科技传播, 2011(18).
[2] 苏维维. 浅谈现代住宅小区的电气智能化设计[J]. 科技资讯, 2011(04).
[3] 徐建萍. 高层商住小区配电系统设计实例分析[J]. 科技促进发展, 2010(02).
关键词:智能建筑,建筑设计, 信息技术
中图分类号:TU2文献标识码: A 文章编号:
前言
智能建筑是社会信息化的产物,它将随着社会的发展而发展,对智能建筑的理解也应随着研究的深入而不断拓展和深化.进人90年代,作为信息高速公路“节点”的智能建筑,受到更大的关注和重视,智建筑中“智能”的含义由原来单纯的3A系统,建筑设备自化系统、办公自动化系统、通讯自化系统拓展开来,加人了“建筑系统”,建筑物不再是以智能建筑环境的身份出现,而应与其它3个系统列,称为第4大系统.智能建筑中的建筑设计,不能仅仅停留在为智能系统提供空间的位置上,要主动新设计观念,与其它3大系统融为一体,创造出“4A”集成的智能建筑.在建筑系统中,建筑从整体构到结构形式、从空间布局到交通核的布置及外部造型都应体现智能建筑的特点,而不能沿袭一贯的没计法.智能建筑不仅要在硬件上体现高科技,作为软件的设计观念上也要体现高科技.
1 建筑的灵活性
智能建筑具有极高的灵活性,其综合布线系统使建筑可以随时改变布局和使用功能.相应的在建筑计上,就应发展无障碍大空间来与之相适应.将交通核、辅助用房和设备管线等需固定位置的部分集中置,剩下的空间全部是大柱网开敞空间.层高要设计相对较高,一是留出吊顶和架空地板的高度,二是考虑后若全部按照大空间使用,净高不至于显得太低,产生间视觉的压抑感.在结构上用钢结构桁架承重,这样有的设备管线都可以放置在结构构架之中,吊顶所需高度就会大大降低。
2建筑的节能性
节省能源和降低成本是智能建筑得以迅速发展的重要原因.现代社会中,谁能以少量的投人获得最多产出,谁就能在今后的竞争中处于领先地位,智能建筑中的建筑设计要引入适宜技术的概念。在设计中除了利用智能技术调节各设备外,还应在方案设计中结合气候等因素的融入。合理组织各种建筑要素,使建筑本身就具有较强的气候调节能力,建筑设计可以在传统技术中发掘适宜成分。
3 建筑的舒适性
智能建筑中的用户拥有各种先进的设备来营造一个舒适的人造环境,但许多人仍然觉得不舒服,因为它是人造的,不是天然的,人的趋自然性与生俱来的,但身处高楼大厦中的职员却很难亲近自然,这就需要智能建筑中的建筑设计要亲近自然的倾向,人性化的设计。
建筑的可发展性
随着生活水平的提高,智能建筑可以带给我们另外一个世界,这也是我国建筑发展现在所面对的一大问题,这个问题将会成为我国经济发展和建筑发展的一个弱点。因此,解决这个问题,是迫在眉睫的问题。同时把节能建筑工作放到贯彻科学发展观、全面建设小康社会、保证国家能源安全、实施持续发展的战略高度来认识。所以我们将建筑功能与技术更好地结合,创造低成本、智能化的建筑是建筑发展的必然趋势。
5建筑与城市的协调
信息时代的智能建筑与世界的联系更为紧密,它是国家信息高速公路的节点,世界正变得越来越小.智能建筑作为一栋建筑也在努力与城市溶为一体.许多建筑释放底层空间为城市广场,加强了与城市空间的对话,并为自身建立了良好的公共关系.这只是建筑融于城市的一个方面,更重要的是要结合城市环境,运用可持续发展的原则,利用智能建筑中的先进技术,创造出可与城市共生的建筑。
6 智能建筑融入途径的构建
智能建筑从以下方面构建了景观意识融入空间的途径。
1)空间与环境整合设计。引入空间与环境整合设计思想,通过场地条件的限定,引导学生关注设计中的外部环境因素,将空间的限定、组织、形态等问题和场地中的环境要素、景观特征相连接,学习从环境认知与场地分析出发进行空间设计的方法,并从整体编织、互为图底的角度思考、解决各种空间问题,实现建筑与景观在空间上的融合、形态上的协调以及景观空间的连续性。
2)基于感知的空间体验。体验是视觉、听觉、味觉、嗅觉、触觉等身体知觉的综合感受,强调的是主体在场。体验对于空间的意义在于一体验是人类感知环境空间秩序从而建立场所感的一种有效途径。因此,空间教学需要加强观察体验与设计实践的结合,引导学生通过观察、感知和体验,体会环境中的自然景观要素与人文景观要素的密切关联及其对空间建造活动的影响。
3)空间行为与空间场景。空间创造了环境,而环境组织人们的生活、行为和相互关系。空间行为研究是将空间与其承载的行为活动作为一不可分割和相互关联的整体来考察,研究人的行为模式、心理体验与空间环境的互动关系,理解空间的内涵在于具体的空间行为所引发的特定空间场景和空间场所感的认同,目的是建构人与空间环境的和谐关系、营造人性化的空间场所。
4)古典园林的构景手法。景是中国古典园林中的重要概念,古人造园往往就是在造景。景观空间则是一种被运动的身体以多种感官方式体验的流动空间…,并有赖于组景序列对景观印象的完整体现。对古典园林构景手法的关注,目的是引导学生学习在有限的空间中通过借景、框景,漏景、障景、隔景、影景、题景等实景与虚暴的掏景方式”.将有意义的景象画面从环境中界定和凸显出来.同时,营造步移景异、小中见大、或藏或露的空间层次和丰富的景观体验。
7 我国智能建筑设计发展趋势
智能建筑将成为我国建筑业发展的主流,其技术和平共处产品必将形成一个新兴的产业,智能建筑将向以下几个方向发展:
1)向综合性发展.建筑将集多种功能于一身,形成综合性大楼,这一趋势主要表现在商业建筑和办公建筑中.在智能办公楼中安排多种辅空间,例如:购物、餐饮、健身、娱乐美容、医疗,托幼、住宿等.
2)向专业型发展.在不远的将来将会出现智能学校、智能医院,智能图书馆、智能工厂、智能银行、智能住宅等新型的智能建筑.特别是智能住宅的发展有可能成为今后智能建筑发展的一大主流.
3)向区域性发展.智能建筑将向区域管理系统和城市系统发展.智能型建筑不再孤立地规划、营建,逐步走向集中成群规划、建设.它们将成为新的现代化城市建设中的核心区,最终导致智能城市的出现.
参考文献
[1]徐兴声.智能建筑的发展与可持续发展方向.建筑学报,1997
人类在发现、使用和推广电能的过程中,建立了庞大的、遍及全球的物理连接网络。世界范围内人们都期望能将现有的庞大的电力网作为信息通讯的物理网络,将电力输送网和通讯网合二为一,经济地实现“智能大厦”、“智能小区”。
由于电力线载波在电力系统中使用坚固可靠的高压电力线作为信号的传输媒介,可节省大量的通道建设投资,再加上电力线载波信息传输稳定可靠,路由合理,安全保密以及能够同时使用运动信号等特点,使得这种电力系统独有的通信方式在数字微波、一点多址、光纤、特高频等通信方式相继出现的今天仍得到持续的发展。因此电力网被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”毫不为过。
电力线数字通讯技术是实现智能小区、智能家电、集中抄表和照明控制的核心技术,国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究,并开发出相对应的器件和产品。如:Intellon、Thomson、Atmel、Enika、National等等,而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息,特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
二、市场应用前景
电力线载波(PLC)是电力系统特有的、基本的通信方式,电力线载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介,因此具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点,是唯一不需要线路投资的有线通信方式。
电力线载波通讯技术可以进行模拟(语音信号)或数字信息(如:家居控制信号)双工传输,可广泛应用于家居自动化、小型办公室、家庭办公室通讯(如:互联网、内部信件、游戏、音频(MP3)、视频)等领域,具有普及效果、节省费用、安装方便、应用广泛等特点。
作为通讯技术的一个新兴应用领域,电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注,成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。国外许多著名公司和研究单位都在对此进行研究,并开发出相对应的器件和产品,如:Intellon、Thomson、Atmel等等。而国内的许多的企业也紧随国际步伐在利用电力线传输信息,特别是在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
1.在智能小区中的应用
智能住宅的概念起源于美国,美国的智能住宅发展是最为迅猛的。继美国之后,欧洲、新加坡等国家住宅智能化也得到了飞速发展。所谓的智能化住宅小区,是指通过综合配置住宅区内的各功能子系统,以综合布线为基础,以计算机网络为区内各种设备管理自动化的新型住宅小区。通常智能化大厦是“三A”系统,即:
①安全自动化(SAS- Safe Automation System):包括室内防盗报警系统、消防报警系统、紧急求助系统、出入口控制系统、防盗对讲系统、煤气泄漏报警系统、室外闭路电视摄像监控系统、室外的巡更签到系统。
②通讯自动化(CAS一Communication Automation System):包括数字信息网络、语言与传真功能、有线电视、公用天线系统。
③管理自动化(MAS一Management Automation System ):包括水、电、煤气的远程抄表系统、停车场管理系统、供水供电设备管理系统、公共信息显示系统。
随着我国国民经济、科学技术水平的提高,特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术、信息技术的迅猛发展与提高,促使家庭实现了生活现代化,居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面,改变了人们生活习惯,提高了人们生活质量。在我国,智能住宅这一概念推广较晚,但其发展的速度却很快,全国已建立了一些具有一定智能化功能的住宅和住宅小区。
家庭智能大厦、智能小区是一个综合性的系统工程,包含了若干子系统,作为智能大厦、智能小区的后备网络,采用电力载波通讯有其无法比拟的优越性,因而在智能大厦、智能小区底层通讯方式的选取上,各公司不约而同的把电力载波通讯作为首选。
2.在自动抄表系统中的应用
抄电表一直是件麻烦事。快到月底的时候,供电局总要派出许多人到各个居民小区里抄表,每人一天最多也只能抄上三五百户,伴随着城市住宅建设日益发展,居民数和独立电能表数迅速膨胀,多种电价制度开始推行,抄表计量日趋复杂,传统的人工抄表方式已难以适应新的变化,但如果在电表里安装一个火柴盒大小的电脑远程终端那么一切都不再一样:
①无需抄表员用户的用电情况快速准确地反映到供电局的计算机中心。
②供电局直接和银行联系,用户只要在银行里办一张资金卡,就无须定时定期到供电部门排队交电费了。
③通过系统随意呼叫,每户人家当前用电量值、最大平均功率出现的时间,甚至整幢楼每小时、日、月、年的用电量、最大平均功率及其出现的时间,停电时间和次数,以及日、月的线损量和线损率都能清晰地显示。
④准确地对各类不同用户的不同用电负荷进行记录。
⑤系统自动运算各环节电量,及时发现不明的电量损失,杜决盗窃用电。
所谓自动抄表系统就是自动采集各种计量表的读数(如:电表、水表、煤气表、冷气表等),现在采集数据方法有:电话线、无线电、电力线和红外线等等。我们的电力线载波抄表系统则是利用现有的电力线为媒介进行数据收集。不但有效降低系统成本的同时可以方便快捷地实现自动化抄收。利用计算机的强大功能抄收的数据可以立即处理形成报表,同时由于双工通讯可以很容易做到监控用户用电参数、欠费断电等其他系统没有的功能。
我国现行的能源管理方式已远远跟随不上经济蓬勃发展的要求。为此,要尽快地对用电进行自动化管理,并支持电力部门进行技术改造。配合我国国家电力公司国电安运[1998]669号文中提出的“要重视用电营业,长远的目标是实现‘一户一表、集中抄表、银行联网’”的政策,采用以计算机为基础、利用电力线载波通讯技术开发的自动抄表系统,取消用电中间层,降低用电中间层,降低居民用电价格,消除用电过程腐败现象,成为电力部门响应国家这一政策的最佳解决方法。同时也给远程智能抄表的技术发展与产品推广提供了前所未有的契机、巨大的潜在市场和蓬勃的生命力。人们似乎已经看到,随着各种抄表自动计量装置产品的问世,“人工抄表”将退出历史舞台,自动抄表系统“一统天下”的日子已为时不远。
3.在家居智能化中的应用
用模拟技术在电力线上传递载波信号很早就有了。把电力线通信技术、网络、微控制器相结合,是在现有基础上推进家庭自动化的最现实最经济的途径,即以电力线为物理媒介,把分布在信宅各个角落的微控制器和家电PC机连成一个网络。其优点是:电力线和信号线合一,无须布设信号线;人们原来使用和维护电器的习惯都不受影响,家电无须增加双绞线、红外等接口,只要在内部配备电力线载波通信芯片,再更新程序就行了,对老式家电的改造也很容易;家电的信息量小,电力线载波速度慢的缺点不突出。因此电力线载波通讯技术在家居智能化应用方面有着广泛的前景,特别是在中速率传输应用方面,因其具有可靠性高、造价低廉等优点,故可以与“蓝牙”相媲美。
4.在其它领域的应用
在其他领域里,电力线载波通讯也显示出了其巨大潜力,比如在一些干扰大、布线困难的工业自动化控制系统,采用电力载波通讯方式能达到事半功倍的效果。电力线在现代生活中已无处不在,只要能满足通讯要求,而又不便布线的地方,电力载波通讯技术都有着无比的的优越性,可以得到充分的应用。
虽然随着各种新的通信方式的出现,各类通信线路所占的比例各有所变化,但电力线载波通信在较发达国家的比例却一直保持在12%左右,而在发展中国家则高达30%。在国外,一些公司一直积极进行电力线载波通讯技术的研究及相关产品的开发。
就技术上说,挪威NERA公司A.C.E.32全数字电力线载波通讯技术及德国西门子的准数字电力线载波通讯技术代表了目前国际上电力线载波通讯技术发展的水平。
我国从50年代开始从事电力线载波通讯技术的研究,到80年展到全盛时期。90年代初期以后,电力线载波技术的需求随着我国经济的发展进一步扩大。21世纪的新契机更使电力线载波通讯这一通讯技术的新兴应用技术得到了前所未有的发展,彻底改变人们的生活。
三、发展现状
1.发展方向
从总体来说,电力线载波通讯技术在向五个方面发展:
①从个别用户到低压段区段使用(PLC),其后段部分采用电话线、光缆、无线等构筑网络;
②仅用于低压部分(AC110/220V);
③室内系统正在出笼;
④室外系统成为研究课题;
⑤向家居自动化发展。
按速率和载波频率分为:
①低速率通讯(1KB/S以下),主要应用于长距离(1公里以上)利用25K高压电线对配电设施进行控制;
②中速率通讯(1-50KB/S),主要应用于固定小区间、楼宇间的数字通讯。包括自动照明控制、消防报警、自动抄表以及数据监控等系统。载波频率一般在50-535KHZ之间;
③高速率通讯,(100KBPS以上)主要用于小区域中的高流量数据通讯。如电脑网络中的打印、文件共享等,采用高载波频率1.7-30MHZ。
2.实现难点
由于电力线是给用电设备传送电能的,而不是用来传送数据的,所以电力线对数据传输有许多限制,因此电力线通讯具有以下特点:
①配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送。
②三相电力线间有很大信号损失(10 dB -30dB)。通讯距离很近时,不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输。
③不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同,藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比,电力载波信号少损失十几dB,但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用。
④电力线存在本身因有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ,则周期为20ms和16.7ms在每一交流周期中,出现两次峰值,两次峰值会带来两次脉冲干扰,即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰,干扰时间约2ms,必须加以处理。
有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法,但由于过0点时间短,实际应用与交流波形同步不好控制,现代通讯数据帧又比较长,所以难以应用。
⑤电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实际应用中,当电力线空载时,点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。因此,只有进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求,提高载波信号功率会增加产品成本和体积。
因此电力线上的高削减、高噪声、高变形,使电力线成为一个不理想的通讯媒介,但由于现代通讯技术的发展,使电力线载波通讯成为可能。
3.主要几款国外电力线载波芯片的优点与缺点
由于数据信号的信噪比决定传输距离的远近,因此电力线载波通讯的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用modem芯片。国外在电力线载波通讯技术方面发展较早,多家国外公司陆续推出了自己的电力线载波modem芯片,并制定了电力线载波适用频率范围的标准。
由于国外电力线载波modem芯片是针对本地区电网特性、电网结构,且一般是针对家庭内部自动化而设计,因此在国内使用都难尽人意。目前,有一、两款电力线载波modem芯片在一定应用领域可勉强使用。我国可使用的电力线载波modem芯片有以下几种:
XR2210/XR2206套片或LM1893
这是比较早的电力线载波芯片的应用。XR2210/XR2206是一组FSK方式的调制解调芯片,并不是专门针对电力线载波通讯而设计的,还可用于有线和无线通讯。LM1893 modem芯片,FSK的调制解调方式,它只是对一般FSK调制解调芯片的稍微改进,目前,以上两款modem芯片在国内基本没有采用。
ST7536
ST7536是SGS-THOMSON公司专为电力线载波通讯而设计的modem芯片。由于它是专用modem芯片,所以除有一般modem芯片的信号调制解调功能外,还针对电力线应用加入了许多特别的信号处理手段。目前,在国内电力线载波抄表领域应用广泛,只是各公司应用水平不同。
SSCP300
SSCP300是Intellon公司采用现代最新通讯技术设计的电力线载波modem芯片。它采用了扩频(Chirp方式)调制解调技术、现代DSP技术、CSMA技术以及标准的CEBus协议,可以称为智能modem芯片,体现了modem芯片的发展趋势。
但在国内电力线载波抄表领域使用效果还不如较早的ST7536。因为SSCP300是Intellon公司按北美地区频率标准、电网特性针对一家一户式独立住宅的家庭自动化而设计的,所以在通讯距离上,它还采用陷波器隔离,防止干扰邻近住宅。而国内电力线载波抄表领域主要要求通讯距离,所以针对中国现状,SSCP300难以胜任电力线载波抄表领域的要求。
PLT-22
PLT-22是Echelon公司最新电力载波收发器,它是针对工业控制网而设计,采用BPSK调制解调技术以及多种容错及纠错技术,所以目前在我国应用效果最理想。但它是Lonworks网络专用,而且价格太高,难以在民用市场领域大规模推广。所以目前还无一款真正适合我国电力线载波通讯的modem芯片。
4.现有的两种实现电力线数据通讯手段
在电力线上实现数据通信,人们进行了很多的尝试。电力线作为一种通信传输介质,具有可变信号衰减、脉冲噪声以及等幅振荡干扰等不利于数据传输的特性。为了排除这些干扰,目前利用电力线进行通信的产品中,主要采用两种窄带载波FM通信方式和扩频通信方式。
传统窄带载波FM通信方式
传统窄带载波FM通信方式是一项成熟的传统技术。其在电力线模拟通讯方面已达到实用标准,能够做到在电力线上跨相位甚至跨变压器进行通讯,价格低廉且较为容易实现,所以在应用中比较普遍。但该传统窄带载波FM通信方式最大的缺点是不能进行数字信号的传输。