對建筑工程認(rèn)識論文范文
時間:2023-03-22 04:40:58
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篇1
論文關(guān)鍵詞:智能建筑 系統(tǒng)論信息論 可持續(xù)發(fā)展 人本論 產(chǎn)業(yè)鏈
20世紀(jì)60年代中期,世界建筑業(yè)啟動了新一輪的發(fā)展,建筑物單體的高度與體量急驟增加,二、三百米的超高層建筑,單體超過10萬平方米的大型建筑已十分普通。建筑物規(guī)模的增大與工程建設(shè)的技術(shù)難度不僅體現(xiàn)在高度與面積上,建筑物的多功能使用(同一幢建筑物內(nèi)分層區(qū)具有辦公、酒店、商場、公寓、娛樂等使用功能)。各類使用者對建筑物的服務(wù)要求多樣化與服務(wù)性能日趨提高,越來越重視生活條件與環(huán)境的舒適性、與社會和人際溝通的便捷性、生存空間的安全性、設(shè)施服務(wù)的完善性、管理組織的嚴(yán)密性等。在解決這些復(fù)雜難題的過程中逐步形成了智能建筑的概念。
1智能建筑的理論體系
長期以來,對智能建筑是否存在理論與學(xué)科特征,一直未能形成比較一致的認(rèn)識。有些人士認(rèn)為智能建筑就是把計(jì)算機(jī)、控制及電子設(shè)備運(yùn)用于建筑物,只是高新技術(shù)的綜合應(yīng)用而已,并無理論可言。
然而,筆者認(rèn)為經(jīng)過二十年的實(shí)踐,智能建筑已不如早期那么神秘朦朧,在長期的建設(shè)、應(yīng)用與管理中,已經(jīng)凸現(xiàn)其深層的特征,有必要對此進(jìn)行探討。圖1所示為智能建筑理論的結(jié)構(gòu),下面將分別進(jìn)行闡述。
a.應(yīng)用對象層。智能建筑為人類活動提供信息化、自動化的工作和生活場所,它的應(yīng)用對象就是建筑物的使用者、管理者與服務(wù)提供者。
b.特定功能層。只要是按現(xiàn)代化、信息化運(yùn)作的機(jī)構(gòu)所在地都有智能建筑的需求,因此智能建筑早已不是辦公建筑的專利,公共建筑、住宅建筑、工業(yè)建筑、軍事建筑都可以按智能建筑建設(shè)。近十年來,中國與全球一樣建成了大量智能型的辦公樓、酒店、體育場館、會展中心、醫(yī)院、學(xué)校、法院、圖書館、劇院、博物館、機(jī)場、車站、住宅、電子廠、食品廠、化工廠、發(fā)電廠、軍營、應(yīng)急指揮中心等建筑物,這些建筑物在世界的經(jīng)濟(jì)與社會中起著極為重要的作用。在這一層面上,智能化系統(tǒng)功能需求與設(shè)備配置往往受建筑物個性、建設(shè)目標(biāo),管理模式和投資力度的影響而有較大的差別。
c.應(yīng)用技術(shù)層面。這是智能建筑的技術(shù)基礎(chǔ),由通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和綜合管理技術(shù)等組成。在這些技術(shù)領(lǐng)域中,最新的技術(shù)成果及其形成的裝備會以最快的速度應(yīng)用于建筑業(yè)。如在5年前,當(dāng)軟件工程界剛開始討論中間件技術(shù)時,市場上立即推出了采用中間件技術(shù)的智能建筑系統(tǒng)集成軟件IZ BMS集成化智能建筑管理系統(tǒng))。又如當(dāng)工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)突破,隨即出現(xiàn)了基于工業(yè)以太網(wǎng)的樓宇自動化系統(tǒng)。
d.基礎(chǔ)理論層。雖然從表面上看,智能建筑嵌人了許多令人目眩的五光十色的技術(shù),但實(shí)質(zhì)上智能建筑并不僅是新技術(shù)的綜合與新裝備的組合,而在其深層次中是有基礎(chǔ)理論的支撐。
1945年奧地利人貝塔朗菲創(chuàng)建系統(tǒng)論形成了“系統(tǒng)哲學(xué)”,這是把世界看作一個巨大組織的機(jī)體主義世界觀,它包括了系統(tǒng)本體論、系統(tǒng)認(rèn)識論、系統(tǒng)價值論和系統(tǒng)方法論。系統(tǒng)理論的概念(等級秩序、漸進(jìn)分化、反饋、開放等)與方法(圖論、集論、控制論、對策論、排隊(duì)論等)是智能建筑總體設(shè)計(jì)與工作流程規(guī)劃中的重要工具。
美國人香農(nóng)在1948年奠定了信息論的理論基礎(chǔ),使人類傳統(tǒng)的科學(xué)從以材料與能量為中心的體系,轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆牧稀⒛芰颗c信息為中心。當(dāng)建筑物的智能水平日益提高后,人們已不滿足僅在通信信道容量、噪聲抑制、數(shù)據(jù)加密上應(yīng)用信息論,而需要進(jìn)一步通過統(tǒng)計(jì)及隨機(jī)過程的分析來討論語義分析、信息的嫡的應(yīng)用。
“以人為本”在如今似乎已成為一句時尚的語句,但在智能建筑的功能設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理中,如果缺乏針對使用者與管理者的工作和生活便利考慮,缺乏以人機(jī)工效學(xué)對人機(jī)界面、機(jī)器與人的共享空間的設(shè)計(jì),缺乏在智能化、數(shù)字化環(huán)境下對不同職能與層次人的行為處理分析和對策,那么任何再先進(jìn)的智能化系統(tǒng)也是失敗的。
智能建筑不僅僅是當(dāng)前高新技術(shù)的盡情應(yīng)用,而且必須從可持續(xù)發(fā)展的角度對建筑物的一切進(jìn)行考量:設(shè)備與材料的環(huán)保、系統(tǒng)運(yùn)行方式的綜合能效設(shè)計(jì)、建筑物節(jié)能模式的選擇、建筑物管理的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),都需要從有利于協(xié)調(diào)“自然·社會·經(jīng)濟(jì)”關(guān)系,提高“人口·資源·環(huán)境”可持續(xù)發(fā)展的水平來考慮。這些工作要有助于建立7項(xiàng)工作:選擇資源節(jié)約型的經(jīng)濟(jì)體系、推進(jìn)社會公平化的社會體系、重視提高國家綜合實(shí)力的科技體系、保持自然生產(chǎn)能力的生態(tài)體系、促進(jìn)環(huán)境質(zhì)量提高的環(huán)境體系、提高國民整體素質(zhì)的人口體系和規(guī)范合理行為的政策法規(guī)體系。“可持續(xù)發(fā)展”是我國的基本國策之一,已深人到整個社會。智能建筑自然也在“可持續(xù)發(fā)展”政策的覆蓋之下。
顯然,在智能建筑所有的相關(guān)領(lǐng)域,以上的理論都在工作過程中起著宏觀導(dǎo)向與微觀指導(dǎo)的作用。
2智能建筑理論的特征
通過上述分析可見,智能建筑不僅存在理論,而且其理論結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,還具有以下三個特征。
a.多目標(biāo)的優(yōu)化智能建筑不是機(jī)械的技術(shù)與設(shè)備集合,而是一個大系統(tǒng),需要多視角地考慮技術(shù)、管理、經(jīng)濟(jì)、人文、環(huán)境等因素的大系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo),并且調(diào)動各種手段使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的綜合目標(biāo)。即系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為:S=f
b.多學(xué)科的綜合這一點(diǎn)是顯然的,智能建筑的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理,所涉及的技術(shù),經(jīng)濟(jì)、管理以及法律問題,都必須有效地應(yīng)用各學(xué)科的知識成果來解決。
c.多因素的相關(guān)性智能建筑與社會信息化、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、管理模式、裝備技術(shù)發(fā)展、政府導(dǎo)向等具有十分密切的關(guān)系,盡管就表面來看智能建筑僅是一種建設(shè)行為與經(jīng)營管理方法。但是從建筑物的生命周期成本(LCC Life Cycle Cost)(見圖2)來看,當(dāng)某種設(shè)備與技術(shù)采用后,可改變其生命周期中許多相關(guān)的分項(xiàng)狀態(tài)。
比如采用完善的BA(建筑設(shè)備自動化)系統(tǒng)進(jìn)行照明系統(tǒng)的節(jié)能控制(按照度、時間、夜間最低照度、分區(qū)等),可以有效降低電耗與照明設(shè)備的運(yùn)行時間,而照明設(shè)備因此而延長壽命減少了照明設(shè)備的維護(hù)更新費(fèi)用。這可使建筑物生命周期成本中的能耗費(fèi)與設(shè)備更新費(fèi)用減少。但是要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要設(shè)置完善的BA系統(tǒng),要增加建設(shè)的一次投資.同時,降低能耗的效益并不僅僅體現(xiàn)在LCC的圖中,它對于廣義的環(huán)境保護(hù)價值更是巨大的。
3智能建筑工程實(shí)踐的分析
近年來,隨著中國綜合國力的增強(qiáng),全國各地的智能建筑熱潮有漲無退。由于我們已經(jīng)歷了較長期的探索,在工程建筑中有許多成功的經(jīng)驗(yàn),也有不少失敗的教訓(xùn),無論是建設(shè)方/業(yè)主,工程技術(shù)人員,還是物業(yè)管理人員,都逐步趨于成熟。因而最近起步建設(shè)智能建筑的地區(qū)(暫稱為后行地區(qū)),往往可以比北京、上海、廣州等先行開發(fā)建設(shè)的大城市(暫稱為先行地區(qū))有更好的建設(shè)效果。我們將之稱為后發(fā)優(yōu)勢,見圖3
智能化系統(tǒng)工程先行地區(qū)由于一開始處于探索前進(jìn)的過程,不可避免地在早期建設(shè)中存在著各種過份的行為(控制論中稱之為超調(diào)),隨后又出現(xiàn)因失誤而放棄的行為(稱之為振蕩過程),最后趨向于合理的裝備與功能水平。而后行地區(qū)由于可以借鑒先行地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn),可以比較合理穩(wěn)妥地確定自己的智能化系統(tǒng)工程建設(shè)目標(biāo)與行為,雖然起步稍遲,但最終可以與先行地區(qū)趨向于同樣的建設(shè)效果,而他所化的代價則比先行地區(qū)要小得多(如早期智能住宅小區(qū)建設(shè)成本高達(dá)230元/mz,而近年來則在60元/mz左右,而且裝備的性能與質(zhì)量更好)。
4智能建筑已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)鏈
建筑業(yè)是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要抓手。中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的歷史與現(xiàn)實(shí)清楚地告訴我們,國民經(jīng)濟(jì)狀態(tài)上升建筑業(yè)必然興旺,建筑業(yè)發(fā)達(dá)了,國民經(jīng)濟(jì)必然形勢大好。中國近年來持續(xù)的經(jīng)濟(jì)增長其中就有1---2個百分點(diǎn)來自建筑業(yè)貢獻(xiàn)。
隨著中國城市化進(jìn)程的加快,全國的基本建設(shè)規(guī)模不斷增大,北京市2008年的奧運(yùn)會與上海市2010年的世博會,大大刺激了建筑業(yè)發(fā)展,智能建筑與智能住宅小區(qū)則成為建筑業(yè)的精品。在工業(yè)建筑物、民用建筑物、軍事建筑物與市政建筑物中的電氣設(shè)備投資已從上世紀(jì)80年代總投資的6%一7%,增長到總投資的10%----18%,并且還在不斷上升。與此同時,市場中的各類智能建筑電氣設(shè)備不僅引進(jìn)了大量國外先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品,也推出了一定數(shù)量具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),與智能建筑電氣設(shè)備相關(guān)的國內(nèi)企業(yè)約有6---8千家,智能建筑電氣設(shè)備的民族企業(yè)在穩(wěn)定成長。目前智能建筑行業(yè),已基本形成了一條穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)鏈,產(chǎn)業(yè)鏈的各方關(guān)系可以用圖4來描述。
圖中箭頭表示各方的相互關(guān)系:①提供建筑化系統(tǒng)設(shè)備工程與技術(shù)服務(wù);②提供智能化系統(tǒng)設(shè)備功能信息、設(shè)備使用改進(jìn)意見;③提品與設(shè)備技術(shù)信息;④提供系統(tǒng)設(shè)備需求信息與系統(tǒng)設(shè)備功能信息;⑤人才與技術(shù)的需求與供應(yīng)。
圖4智能建筑的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D
圖4所示的關(guān)系中,工作的基礎(chǔ)是國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(注:GB/T50314為《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》,GB50339為《智能建筑施工及驗(yàn)收規(guī)范》)。
5智能建筑應(yīng)用的發(fā)展趨勢
隨著文明的進(jìn)步,人們對工作與生活的環(huán)境要求不斷地提高,建筑物的功能與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也逐步提升.智能建筑作為現(xiàn)代建設(shè)技術(shù)的核心,面臨著新的挑戰(zhàn)。
城市的規(guī)模越來越大,建筑群的功能特征日趨明顯,出現(xiàn)了中央商務(wù)區(qū)CBD ( Center BusinessDistrict)、休閑商務(wù)區(qū)RBD ( Recreation BusinessDistrict)、工業(yè)園區(qū)、行政中心區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、住宅小區(qū)等特定功能的區(qū)域。現(xiàn)代城市管理必須采用信息化手段對這些區(qū)域的建筑群與建筑設(shè)備進(jìn)行綜合管理,這對智能建筑提出了新課題。在美國“911”事件之后,建筑物的防災(zāi)、減災(zāi)及反恐等安全問題凸現(xiàn),建筑物中的消防、安防、防災(zāi)及應(yīng)急供電等已不可缺少,唯有借助智能化的應(yīng)用系統(tǒng),才能使之精準(zhǔn)、有效、穩(wěn)定與可靠地工作。