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智能建筑研究的综述
摘要：在过去的二十年,对智能建筑的研究的大量文献已经形成。然而,总是缺乏一个系统的表述来阐明现有的研究工作和取得的成绩。这种表述能够对现有的研究和审查提供巨大的利益，以确定之后的人需要对哪些方面更加努力和明确未来的研究方向。为此，本文不仅结合以前相关的智能建筑学科领域的文献而且对现有的研究工作进行了总结说明。我们的调查发现，以往的研究努力，主要涉及三方面，包括先进的研究和创新研究智能技术，绩效评价方法与投资评估分析。关于在全面文献回顾的基础上，本文还总结了一些未来的研究方向，这样更有益于研究人员在这一领域的研究工作。
关键词：智能建筑；定义；绩效评估；投资评价；净现值；生命周期成本分析；成本效益分析；层次分析法；模糊集理论。
1. 简介
“智能”这个词最早用语言来描述它作为建筑是20世纪80年代在美国开始的。“智能建筑的概念”增强了信息技术的发展和对越来越复杂的“舒适的居住环境和要求增加对他们当地环境居住者的控制”需求。智能建筑的研究活动已经无所不在而且很多研究结果在学术刊物上已经发表了。大量的研究工作已经集中于讨论建筑技术的发展和性能评价方法。然而,只有少部分论文一直坚持对解决智能建筑投资评价的问题进行研究。与此同时,这就是不足的地方和为投资决策信息在概念的时期智能建筑的发展提供解决方案。日益增长的智能建筑投资和更大的需求量以证明其盈利能力，而且智能建筑能够影响研究方法和技术，从而这就可以协助评估智能建筑的投资,最好这些评估都是在概念的阶段。
本文的目的是提供一种简洁的、系统的回顾和识别现有的智能建筑的研究并提议今后的智能建筑研究方向。该文首先讨论了智能建筑的定义。然后,本文归纳出当前三个部分的智能建筑研究领域。第一部分是智能建筑研究概述。第二部分提供了智能建筑项目投资评价的方法。第三部分提出了今后的智能建筑研究方向。
2. 智能建筑的定义
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过去已经有无数的学术和技术文献讨论了智能建筑的定义。根据哈里斯和安打 所作的研究 ，存在30多个智能和建筑之间的关系的定义。早期的智能建筑定义几乎全部集中在技术方面,而且并不建议用户进行交流。卡丹(1983年,引用文献)定义智能建筑是作为“一个具有完全自动化建设服务的控制系统”。在华盛顿的楼宇智能化机构(1988年,引用的智能建筑。参考文献)定义为“多种建筑系统资源进行有效的管理,最大限度地协调控制模式:也就是它的技术性能, 投资和运行成本的节约,弹性”。
许多研究者对纯技术的智能建筑的定义进行了批评。例如，在20世纪80年代中期的DEG建筑物被发现是无法满足时代变化和人类居住的建筑机构，在信息技术方面或不是他们所使用的, 从而将遭到过早地淘汰或者需要大量的翻新，或者有的已经遭到更严重的破坏。从作者Robathan，Loveday起，再到Preiser和Schramm和安打和哈里斯，都建议智能建筑必须满足用户的要求。根据Clements-Croome,已经有越来越多的服务意识理念和建筑物的工作管理流程都和人类的福利有着密切的关系。建筑环境不仅直接影响着人类的健康，而且还影响着人类工作的体力、精神士气和对于工作的热情度。有些作者建议的楼宇智能化应该强调“多学科努力整合能够优化建筑结构、体制、服务和管理，从而创建一个多产的、更有效的建筑物的环境来达到环境的最大利用”。
最近,许多作者已经把智能建筑的“被学习能力”和“性能调整从它的住房率和环境”作为它的的定义。他们提出了智能建筑不仅可以反应一个人的性格,并且相应地能够改变这个人对组织和环境的要求, 但也能够从它的住房率和环境进行学习和调节其特性。
另一方面,它也说明不同的智能建筑专业团体对智能建筑也有不同的理解。比如，智能建筑学院就指出了智能建筑在美国和英国的理解的不同。智能建筑学院指出在美国智能建筑的定义是为“人类提供了一个生产和经济的环境并通过优化四个基本的元素包括结构、体制、服务和管理，来阐明他们之间的相互关系”。相比之下,总部设在英国的欧洲智能建筑集团定义了智能建筑作为“一座建筑物应该有效的管理好它里面的环境，同时使有效管理拥有终身成本最小的资源硬件和设备”。从上面的定义表示英国的差异更重视用户的需求,而美国则更专注于技术的定义。
此外，很多设计者也认为“智能建筑不是单独存在的，他们可以提供更多的智能化来为人类服务从而使他们更加有效的工作”。此外，大多数现有的智能建筑的定义
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“要么太含糊了，只在有用的地方进行指导和详细的设计，而不是专注于它的技术和它是不是适合亚洲的文化”。现在精确的定义智能建筑是不可能的，智能建筑没有正确的定义，所以新型的智能建筑也不会达到最佳的设计来满足下个世纪。针对这一点，专家提出了一个符合两级战略合适的智能建筑的定义。第一级由9个“质量环境模块(QEM)”(M1-M9)组成和第二级包含了三个领域的关键要素分别是功能需求、功能空间和技术。本文提出了包含额外的模块(M10)作为补充现有的九个模块为了应付对建筑物的健康问题。修订后的 '(M1-M10 QEM)包括: ? M1:有效的保护环境和节约能源； ? M2: 每平方米空间利用率和灵活性； ? M3:有效地强调成本和维护功效； ? M4:人类的舒适度； ? M5:工作效率；
? M6:防火灾、地震、灾难等结构性破坏的能力； ? M7:它的文化； ? M8:高科技的监控； ? M9:施工过程和结构； ? M10:健康和卫生设施。
每10个关键元素都会按照它的重要性被安排在10个关键模块上。所以，本文从新定义了智能建筑作为一个基础上的设计和适当的选择环境功能模块的质量而要满足用户的要求，这样才能用适当的建筑设施来反映出长期的建筑价值。所以，Wong新定义的智能建筑有两个方面，它能同时考虑技术和满足广大用户的要求。另外，这个新定义不仅给设计者一个清楚的方向和充分的设计细节而且是这个高品质的智能建筑设计有一个统一的定义，并为用户提供一个准确的平台来判断一般的智能建筑的好坏。
3. 以前的智能建筑的研究
通过智能建筑研究工作的相关文献和概述表明，通过先前的的努力可以把研究分为三个方向，其中包括先进的/创新科技, 绩效评估方法和投资的评价分析。这三种研究方向在之后的部分做了进一步的阐述。
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3.1研究先进创新的技术
一大堆的研究成果涉及到了智能建筑技术。以前的研究努力都集中在先进的系统开发、系统集成、网络协议和建筑子系统的服务上, 其中包括空调系统、照明系统、消防系统、电梯系统、安全保障系统和通讯系统。
技术上,楼宇智能化执行和安排与传统上有所不同。首先,智能建筑技术是以分级报告的系统的集成。米勒·布莱德肖指出了建筑的系统和它的结构，也就是提供整体的素质和创造一个高产、高效环境，比如它的功能、保证和安全；热性能、声学、空气质量和视觉舒适；这些也就是建筑所必须拥有的。根据Carlini、Arkin和Paciuk的组成,许多智能建筑系统包括三个层次的集成 :
? 世界最高水平的大楼应该在遭受不同的灾害的时候还能正常的运营以及它的通
信系统还是好的；
? 中等的楼宇应该包括自动化系统(BAS)、能量管理系统(EMS)、通信管理系统(CMS)
和办公自动化系统(OA)，还有监督和协调控制、楼宇智能化子系统。BAS在某些场合就已完成与功能和团体能量管理体系所有相关的子系统；
? 底层包含的子系统有供暖、通风和空调(HVAC)系统、照明系统、消防系统、垂直
运输系统、安全保障系统和通讯系统。
此外,在智能建筑中允许互动和为一体化建设子系统服务。系统集成的过程是连接系统,设备和程序结合在一起的一种常见的建筑，它能做到系统的共享和数据的交换。Arkin和Paciuk提出智能建筑的有效的运营和智能建筑系统是无关的，而且在建设服务系统中系统和建筑之间的结构是被整合了。智能建筑系统的例子相互作用主要包括:
? 消防报警系统能够与其它建筑系统进行整合，如HVAC、照明和安全通过BAS。如
果有火在建筑一层楼暖通空调系统可以通过开启和关闭排气阻尼器来防止烟气的蔓延从而阻止室外空气摄入着火层；
? 垂直运输系统明确要求火灾报警或安全系统是互相影响，电梯数目的运作方式,
在某些情况下则是容易接近的楼层；
? 火灾报警程序就是这种在安全释放特定报警条件下上锁的门；
? 用这种安全系统与照明及通风空调系统的子系统来定义活化必要的照明路径和
特定的房间的安装排序模式；