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關(guān)鍵詞:翻譯;建筑電氣與智能化;專業(yè)名稱
作者簡(jiǎn)介:劉建峰(1978-),男,江蘇江陰人,南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,講師,國(guó)家注冊(cè)電氣工程師;周玉庭(1972-),女,四川高縣人,南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,講師。(江蘇 南京 211816)
中圖分類(lèi)號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)08-0064-02
一、建筑電氣與智能化專業(yè)的內(nèi)涵
1.建筑電氣與智能化專業(yè)的定義[1]
建筑電氣與智能化專業(yè)是一個(gè)在土木工程學(xué)科背景下,研究以建筑物為載體時(shí)對(duì)電能的產(chǎn)生、傳輸、轉(zhuǎn)換、控制、利用和對(duì)信息的獲取、傳輸、處理和利用的專業(yè)。隨著現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展,土木工程學(xué)科的發(fā)展不斷吸收了基礎(chǔ)科學(xué)、材料科學(xué)、管理科學(xué)和電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等學(xué)科的最新研究成果與技術(shù)發(fā)展成就。作為土木類(lèi)新增專業(yè),建筑電氣與智能化專業(yè)填補(bǔ)了土木類(lèi)專業(yè)中缺少“電”(或“電氣”)的空缺,與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、節(jié)能技術(shù)等新興技術(shù)融合,是典型的多學(xué)科的交叉和融匯。
建筑電氣與智能化的內(nèi)涵隨著時(shí)代前進(jìn)而不斷地發(fā)展變化?,F(xiàn)階段,“智能建筑”的出現(xiàn)使其內(nèi)涵延伸到“電氣+信息”;另外,隨著節(jié)能、環(huán)保相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用以及綠色建筑概念的提出與發(fā)展,建筑電氣與智能化專業(yè)逐步形成了“建筑+電氣+信息+節(jié)能”的內(nèi)涵,與傳統(tǒng)的建筑電氣專業(yè)有著本質(zhì)的不同。
2.建筑電氣與智能化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)
建筑電氣與智能化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)需要,掌握電工、電子、控制、信息、建筑學(xué)等較寬領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論,掌握對(duì)建筑相關(guān)設(shè)備進(jìn)行供電、控制、保護(hù)、監(jiān)視等所需的專業(yè)知識(shí)和技術(shù),綜合素質(zhì)高、實(shí)踐能力強(qiáng)、具備執(zhí)業(yè)注冊(cè)工程師基礎(chǔ)知識(shí)和基本能力的建筑電氣與智能化專業(yè)高級(jí)工程技術(shù)人才。
建筑電氣與智能化專業(yè)畢業(yè)生能夠從事工業(yè)與民用建筑電氣及智能化技術(shù)相關(guān)的工程設(shè)計(jì)、工程建設(shè)與管理、系統(tǒng)集成、信息處理等工作,并具有建筑電氣與智能化技術(shù)應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)的初步能力。
從以上內(nèi)容可以看出,建筑電氣與智能化主要面向建筑物內(nèi)部的各種設(shè)備,包括對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行供電、控制、保護(hù)、監(jiān)視的設(shè)施與系統(tǒng)。
二、建筑電氣與智能化相近專業(yè)的英文名稱
建筑電氣與智能化專業(yè)是教育部新近批準(zhǔn)的專業(yè),目前沒(méi)有一個(gè)公認(rèn)的英文名稱,各高校根據(jù)自己的理解,有多種不同的翻譯方法。相對(duì)而言,國(guó)內(nèi)外土木建筑類(lèi)有一些專業(yè)建立時(shí)間較長(zhǎng),其專業(yè)名稱一般有固定的英文名稱。
1.建筑學(xué):Architecture
建筑學(xué),從廣義上來(lái)說(shuō),是研究建筑及其環(huán)境的學(xué)科,通常是指與建筑設(shè)計(jì)和建造相關(guān)的藝術(shù)和技術(shù)的綜合。[2]建筑學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備建筑設(shè)計(jì)、城市設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí),能在設(shè)計(jì)部門(mén)從事設(shè)計(jì)工作,并具有多種職業(yè)適應(yīng)能力的通用型、復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。
2.土木工程:Civil Engineering
土木工程是建造各類(lèi)工程設(shè)施的科學(xué)技術(shù)的統(tǒng)稱。它既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工維修等技術(shù)活動(dòng);也指工程建設(shè)的對(duì)象。[3]該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)掌握工程力學(xué)、流體力學(xué)、巖土力學(xué)和市政工程學(xué)科的基本理論與基本知識(shí),具備從事土木工程的項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研究開(kāi)發(fā)、施工及管理的能力,能在房屋建筑、地下建筑、隧道、道路、橋梁、礦井等的設(shè)計(jì)、研究、施工、教育、管理、投資、開(kāi)發(fā)部門(mén)從事技術(shù)或管理工作的高級(jí)工程技術(shù)人才。
3.給排水科學(xué)與工程:Drainage Science and Engineering(原建筑給排水:Building Water Supply and Drainage)
給排水科學(xué)與工程是一門(mén)應(yīng)用很廣泛的學(xué)科,它是以城市水的輸送、凈化及水資源保護(hù)與利用有關(guān)的理論與技術(shù)為主要研究?jī)?nèi)容。[4]該專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備城市給水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建筑給水排水工程、工業(yè)給水排水工程、水污染控制規(guī)劃和水資源保護(hù)等方面的知識(shí),能在規(guī)劃部門(mén)、環(huán)保部門(mén)、設(shè)計(jì)單位等從事規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、教育和研究開(kāi)發(fā)方面工作的給水排水工程學(xué)科的高級(jí)工程技術(shù)人才。
4.建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程:Building Environment and Energy Applications Engineering
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)由原建筑節(jié)能技術(shù)與工程、建筑設(shè)施智能技術(shù)(部分)與建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)合并而成。[5,6]該專業(yè)主要培養(yǎng)能夠從事以下三個(gè)方面工作的專業(yè)技術(shù)人才:一是能從事建筑物采暖、空調(diào)、通風(fēng)除塵、空氣凈化和燃?xì)鈶?yīng)用等系統(tǒng)與設(shè)備以及相關(guān)的城市供熱、供燃?xì)庀到y(tǒng)與設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試與運(yùn)行工作;二是對(duì)建筑中環(huán)境系統(tǒng)和供能設(shè)施的設(shè)計(jì)、安裝、估價(jià)、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù),技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和管理;三是能適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要,具備建筑節(jié)能設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行管理的基本理論與專業(yè)技能,知識(shí)面寬,具有向土建類(lèi)相關(guān)領(lǐng)域拓展?jié)B透的能力、適應(yīng)能力和實(shí)際工作能力。
5.建筑設(shè)備工程技術(shù):Construction Equipment Engineering
建筑設(shè)備技術(shù)是普通高職高專土建大類(lèi)專業(yè)目錄下設(shè)的一門(mén)專業(yè),屬于建筑設(shè)備類(lèi)專業(yè)。該專業(yè)為普通高等學(xué)校??茖哟?。建筑設(shè)備技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)掌握建筑設(shè)備工程的基本知識(shí)和技術(shù),具備建筑水、電、通風(fēng)與空調(diào)、樓宇智能化等設(shè)備工程的設(shè)計(jì)、預(yù)決算、安裝施工、運(yùn)行與維護(hù)、質(zhì)量檢驗(yàn)及工程管理等能力的高素質(zhì)技能型人才。
6.智能建筑技術(shù)與管理:Intelligent Building Technology and Management
香港科技大學(xué)開(kāi)設(shè)的智能建筑技術(shù)與管理專業(yè),是為建筑物裝備行業(yè)專業(yè)技術(shù)人員開(kāi)設(shè)的研究生課程。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)掌握智能建筑相關(guān)技術(shù)和管理的基本概念與原理,學(xué)習(xí)內(nèi)容涵蓋安全與健康、風(fēng)險(xiǎn)管理、能量消耗監(jiān)控、室內(nèi)空氣質(zhì)量、設(shè)施管理等內(nèi)容,屬于典型的最新尖端技術(shù)與管理策略的交叉融合專業(yè)。
7.建筑裝備工程:Building Services Engineering
香港大學(xué)開(kāi)設(shè)了“建筑裝備工程”(Building Services Engineering,簡(jiǎn)稱BSE)專業(yè)。該專業(yè)主要學(xué)習(xí)各種工程裝備設(shè)施與建筑環(huán)境的相關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)、安裝與管理。
8.其他相關(guān)院校的專業(yè)
國(guó)內(nèi)外其他相關(guān)院校類(lèi)似專業(yè)還有:美國(guó)賓州州立大學(xué)大學(xué)園開(kāi)設(shè)的建筑技術(shù)專業(yè)(Building Technology);英國(guó)南安普頓大學(xué)開(kāi)設(shè)的能源、環(huán)境與建筑物專業(yè)(Energy,Environment and Buildings);馬來(lái)西亞淡馬錫理工學(xué)院開(kāi)設(shè)的智能建筑技術(shù)專業(yè)(Intelligent Building Technology);香港理工大學(xué)開(kāi)設(shè)的建筑電氣設(shè)備與系統(tǒng)專業(yè)(Electrical Installations and Systems in Buildings)。
三、對(duì)相關(guān)英文翻譯的分析
建筑電氣與智能化的主題詞為“建筑”、“電氣”與“智能化”三個(gè),下文分別予以討論。
1.對(duì)“建筑”的翻譯[7,8]
從上述相關(guān)專業(yè)名稱可知,當(dāng)研究建筑設(shè)計(jì)本身時(shí),一般用Architecture居多;當(dāng)研究建筑內(nèi)部設(shè)施時(shí),一般用Building居多。在與相關(guān)專業(yè)的留學(xué)生討論時(shí),留學(xué)生也指出:在國(guó)外提到建筑內(nèi)部的設(shè)施時(shí),建筑一詞一般用Building,而不用Architecture。Construction一詞多指建筑物本身或建造、施工的過(guò)程與技術(shù),也可以表示建筑物內(nèi)部的設(shè)施與設(shè)備的設(shè)計(jì)、建造過(guò)程,其涵蓋范圍比Building更廣。但在習(xí)慣上,提到建筑內(nèi)部的設(shè)施,一般用Building的居多。因此,建筑電氣與智能化中的“建筑”一詞,用Building較為合適。
2.對(duì)“電氣”與“智能化”的翻譯[7,8]
對(duì)“電氣”與“智能化”的翻譯,相對(duì)容易確定。“電氣”一詞在專業(yè)名稱或相關(guān)規(guī)范中,一般用Electrical或Electricity;“智能化”一般采用Intelligent、Intelligentization或Intelligence。根據(jù)建筑電氣與智能化的內(nèi)涵,此處的“電氣”與“智能化”,應(yīng)指對(duì)建筑物內(nèi)部的各種設(shè)備進(jìn)行供電、控制、保護(hù)、監(jiān)視的設(shè)施與系統(tǒng),即此處的“電氣”與“智能化”應(yīng)是名詞,而非形容詞,故用Electricity與Intelligence為好,而不用Electrical與Intelligent。
3.Intelligence與Intelligentization的區(qū)別
根據(jù)英文翻譯,Intelligence與Intelligentization都有智能化的含義。在具體應(yīng)用上,“Intelligence”偏向于智能、智慧之意;當(dāng)用在建筑物時(shí),可以引申為建筑物經(jīng)各種設(shè)備支持,具有“人工智能”或“能進(jìn)行高度智能的自我管理”之意,成為具有一定“智慧”的建筑物?!癐ntelligentization”用作建筑物時(shí),偏向于建筑物經(jīng)過(guò)各種設(shè)備的支持,具有了“可控制、可遙控”的功能。相比較而言,面對(duì)未來(lái)的智能建筑發(fā)展,Intelligence比Intelligentization更能體現(xiàn)智能建筑的本質(zhì)。
四、南京工業(yè)大學(xué)建筑電氣與智能化專業(yè)的名稱
根據(jù)建筑電氣的定義、培養(yǎng)目標(biāo)、相關(guān)專業(yè)的英文名稱以及傳統(tǒng)習(xí)慣等,認(rèn)為“建筑電氣與智能化”的英文名稱,用“Building Electricity and Intelligence”為好。在南京工業(yè)大學(xué)最新的專業(yè)與課程英文名稱匯總中,即采用Building Electricity and Intelligence的名稱。當(dāng)然,由于各高校對(duì)建筑電氣與智能化專業(yè)理解的側(cè)重點(diǎn)不同以及對(duì)專業(yè)內(nèi)涵理解的不斷深入、專業(yè)本身與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,其英文名稱可能有所不同。希望通過(guò)討論,能盡早確定一種比較權(quán)威的統(tǒng)一名稱,以利于進(jìn)一步擴(kuò)大國(guó)際交流。
參考文獻(xiàn):
[1]教育部建筑電氣與智能化專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).建筑電氣與智能化專業(yè)規(guī)范[Z].2010.
[2]本書(shū)編委會(huì).建筑大辭典[M].北京:地震出版社,1992.
[3]中國(guó)土木建筑百科辭典(建筑)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.
[4]本書(shū)編委.中國(guó)土木建筑百科辭典(建筑設(shè)備工程)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.
[5]教育部.普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄(2012年)[Z].2012.
[6]教育部.普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置管理規(guī)定[Z].2012.
【關(guān)鍵詞】建筑智能化;綜合服務(wù)環(huán)境;趨勢(shì);主流
1 引言
建筑智能化是一個(gè)發(fā)展中的概念,它隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)其功能要求的變化而不斷更新、補(bǔ)充內(nèi)容。建筑智能化系統(tǒng),利用現(xiàn)代通信技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)等,通過(guò)對(duì)建筑和建筑設(shè)備的自動(dòng)檢測(cè)與優(yōu)化控制、信息資源的優(yōu)化管理,實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物的智能控制與管理,以滿足用戶對(duì)建筑物的監(jiān)控、管理和信息共享的需求,從而使智能建筑具有安全、舒適、高效和環(huán)保的特點(diǎn),達(dá)到投資合理、適應(yīng)信息社會(huì)需要的目標(biāo)。建筑智能化涉及廣泛,涵蓋電氣、安裝、裝修、弱電、計(jì)算機(jī)、軟件等諸多學(xué)科,又屬于建筑行業(yè)的一個(gè)邊緣分支,在很多時(shí)候不受各大設(shè)計(jì)院青睞,多數(shù)設(shè)計(jì)院都把建筑智能化劃在了電氣專業(yè),而一級(jí)建造師又把建筑智能化劃在了機(jī)電工程專業(yè),而有些業(yè)主更是把建筑智能化劃在了IT或信息化專業(yè),對(duì)建筑智能化的定義可謂是五花八門(mén)。我國(guó)建筑業(yè)普遍認(rèn)同的定義為:智能建筑以建筑為平臺(tái),兼?zhèn)渫ㄐ?、辦公設(shè)備自動(dòng)化,集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合,提供一個(gè)高效、舒適、安全、便利的建筑環(huán)境。
2 世界各國(guó)對(duì)建筑智能化內(nèi)涵的定義
美國(guó)智能化建筑研究所通過(guò)對(duì)建筑的四個(gè)基本要素,即結(jié)構(gòu),系統(tǒng),服務(wù),管理以及她們之間內(nèi)在的關(guān)聯(lián)的最優(yōu)化考慮,來(lái)提供一個(gè)投資合理的但又擁有高效率的舒適、溫馨、便利的環(huán)境,并幫助建筑物業(yè)主、物業(yè)管理人員和租用人實(shí)現(xiàn)在費(fèi)用、舒適、便利和安全等方面的目標(biāo),當(dāng)然還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的系統(tǒng)靈活性及市場(chǎng)能力。歐洲智能化建筑集團(tuán):使其用戶發(fā)揮最高效率,同時(shí)又以低廉的保養(yǎng),最有效的管理本身資源的建筑。能為建筑提供反映快,效率高和有力支持的環(huán)境,使用戶達(dá)到其業(yè)務(wù)目標(biāo)。
在日本智能化建筑就是高功能大廈,其功能是:1、方便有效的利用信息和通訊設(shè)備:2、采用樓宇自動(dòng)控制技術(shù),使其具有高度的綜合管理能力。新加坡:智能化建筑必須具備三個(gè)條件,1:安全、舒適的環(huán)境,即具有消防功能,溫度和濕度控制功能以及燈光及其它樓宇設(shè)備的控制功能,2、良好的通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,使數(shù)據(jù)信息能夠在大廈內(nèi)傳輸。3、足夠的對(duì)外通信設(shè)施與通信能力。
我國(guó)建筑業(yè)普遍認(rèn)同的定義:智能建筑以建筑為平臺(tái),兼?zhèn)渫ㄐ拧⑥k公設(shè)備自動(dòng)化,集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理及它們之間的最優(yōu)化組合,提供一個(gè)高效、舒適、安全、便利的建筑環(huán)境。智能建筑是一個(gè)發(fā)展中的概念,它隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)其功能要求的變化而不斷更新、補(bǔ)充內(nèi)容。我國(guó)智能建筑專家、清華大學(xué)張瑞武教授在1997年6月廈門(mén)市建委主辦的“首屆智能建筑研討會(huì)”上,提出了以下比較完整的定義:智能建筑是指利用系統(tǒng)集成方法,將智能型計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代建筑藝術(shù)有機(jī)結(jié)合,通過(guò)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控,對(duì)信息資源的管理,對(duì)使用者的信息服務(wù)及其建筑環(huán)境的優(yōu)化組合,所獲得的投資合理,適合信息技術(shù)需要并且具有安全、高效、舒適、便利和靈活特點(diǎn)的現(xiàn)代化建筑物。這是目前我國(guó)智能化研究的理論界所公認(rèn)的最權(quán)威的定義。
3 建筑智能化發(fā)展歷程
1、智能建筑起源于20世紀(jì)80年代初期的美國(guó),智能建筑是建筑史上一個(gè)重要的里程碑。1984年1月美國(guó)康涅狄格州的哈特福特市(Hartford)建立世界第一幢智能大廈之后,大廈配有語(yǔ)言通信、文字處理、電子郵件、市場(chǎng)行情信息、科學(xué)計(jì)算和情報(bào)資料檢索等服務(wù),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化綜合管理,大樓內(nèi)的空調(diào)、電梯、供水、防盜、防火及供配電系統(tǒng)等都通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。
2、美國(guó)誕生智能建筑之后,日本派出專家到美國(guó)詳盡考察,并且制定了智能設(shè)備、智能家庭到智能建筑、智能城市的發(fā)展計(jì)劃,成立了“建設(shè)省國(guó)家智能建筑專家委員會(huì)”和“日本智能建筑研究會(huì)”。1985年8月在東京青山建成了日本第一座智能大廈“本田青山大廈”。
3、西歐發(fā)展智能建筑基本與日本同步。1986~1989年間,倫敦的中心商務(wù)區(qū)進(jìn)行了二戰(zhàn)之后最大規(guī)模的改造。英國(guó)是大西洋兩岸的交匯點(diǎn),因此大批金融企業(yè)特別是保險(xiǎn)業(yè)紛紛在倫敦設(shè)立機(jī)構(gòu),帶動(dòng)了智能化辦公樓的需求。
4、法、德等國(guó)相繼在20世紀(jì)80年代末和20世紀(jì)90年代初建成各有特色的智能建筑。
5、智能化辦公樓工作效率的提高,使當(dāng)時(shí)處于經(jīng)濟(jì)衰退中的西歐的失業(yè)狀況更加嚴(yán)重,進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)智能樓宇需求的下降。到1992年,倫敦就有110萬(wàn)平方米的辦公樓空置。
6、20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)90年代,亞太地區(qū)經(jīng)濟(jì)的活躍,使新加坡、中國(guó)臺(tái)北、中國(guó)香港、漢城、雅加達(dá)、吉隆坡和曼谷等大城市里,陸續(xù)建起一批高標(biāo)準(zhǔn)的智能化大樓。
7、泰國(guó)的智能化大樓普及率領(lǐng)先世界,20世紀(jì)80年代泰國(guó)新建的大樓60%為智能化大樓。
4 建筑智能化系統(tǒng)分類(lèi)
在通常的設(shè)計(jì)當(dāng)中,建筑智能化分為三個(gè)大系統(tǒng):安全防范系統(tǒng)、通信及控制系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng),每個(gè)大系統(tǒng)內(nèi)又包含了諸多的子系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)建筑智能化的目的:是為用戶創(chuàng)造一個(gè)安全、便捷、舒適、高效、合理的投資和低能耗的生活或工作環(huán)境,在建筑物內(nèi)設(shè)置的任何設(shè)施與系統(tǒng)都要服從于這個(gè)目標(biāo),否則建筑智能化就失去意義了。
常見(jiàn)系統(tǒng)
(1)消防報(bào)警系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、寬帶接入及增值服務(wù)
(2)閉路監(jiān)控系統(tǒng),無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)及無(wú)線對(duì)講系統(tǒng)
(3)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng),音視頻系統(tǒng)
(4)樓宇自控系統(tǒng),水電氣三表抄送系統(tǒng)
(5)背景音樂(lè)及緊急廣播系統(tǒng),物業(yè)管理系統(tǒng)
(6)綜合布線系統(tǒng),大屏幕顯示系統(tǒng)
(7)有線電視及衛(wèi)星接收系統(tǒng),機(jī)房裝修工程
5 建筑智能化的設(shè)計(jì)規(guī)范
設(shè)計(jì)規(guī)范在設(shè)計(jì)中起到法律的作用,國(guó)家制定的設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)際上就是建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單位必須遵守的法規(guī)。安全性在智能化建筑中的位置是非常重要的,沒(méi)有安全性,舒適性和使用性都無(wú)法保證。安全性包括人身安全與設(shè)備安全。智能化建筑人員集中,設(shè)備昂貴,安全性就尤為重要,所以智能化建筑必須嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范。
6 結(jié)束語(yǔ)
智能建筑的發(fā)展正向著高效節(jié)能、生態(tài)環(huán)保、健康、資源可持續(xù)利用的方向發(fā)展,越來(lái)越好的為人們提供更加便利、舒適的工作和生活環(huán)境。緊緊圍繞“綠色、人文、科技”的主旋律,秉承“低碳、節(jié)能、環(huán)?!钡睦砟?。
參考文獻(xiàn):
②這一大膽設(shè)想,使一種新型材料——智能材料誕生了。到了20世紀(jì)90年代,科學(xué)家研制出一些智能材料,這些材料已經(jīng)具備“發(fā)現(xiàn)故障”和“自我修復(fù)”的功能了。
③科學(xué)家稱智能材料為機(jī)敏材料。它把高科技的侍感器或敏感元件等與傳統(tǒng)的材料結(jié)合在一起,使無(wú)生命的材料具有了“感覺(jué)”和“修復(fù)”能力。例如,人們將導(dǎo)電性能較好的碳素纖維與玻璃纖維等集束在一起,制得的智能材料,在較強(qiáng)外力作用下扭曲時(shí),其中的碳素纖維因較脆而首先被部分或全部折斷,從而使材料的電阻發(fā)生相應(yīng)的變化,據(jù)此可預(yù)測(cè)出該材料的受損程度。再如在混凝土材料中,預(yù)先埋入大量裝有裂紋修補(bǔ)劑的空心纖維,當(dāng)混凝土受壓開(kāi)裂時(shí),這些空心纖維也會(huì)裂開(kāi)一個(gè)口子,從而釋放出修補(bǔ)劑,把裂紋重新粘接起來(lái)。
④當(dāng)前,科學(xué)家已經(jīng)能將體積極小的信號(hào)傳感器和微電子計(jì)算器埋入材料中,這種智能材料在局部出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),計(jì)算器收到信號(hào)后即會(huì)發(fā)出指令,使一些形狀記憶合金和膠粘劑之類(lèi)的特質(zhì)發(fā)生變化,起到自動(dòng)加固的作用。
⑤智能材料盡管僅僅是起步,但它代表著未來(lái)材料發(fā)展的智能化趨勢(shì)。目前,科學(xué)家們正在不斷地研究,希望能從生命現(xiàn)象中進(jìn)一步得到啟發(fā),以便找出更好的研究智能材料的數(shù)據(jù)和線索。
閱讀題:
1、第③段運(yùn)用了___說(shuō)明方法,說(shuō)明智能材料具有___的作用。(3分)
2、第④段加點(diǎn)的“自動(dòng)”如何理解,結(jié)合文章加以說(shuō)明。(2分)
3、細(xì)讀課文,給“智能材料”下定義。(2分)
智能材料_____。
發(fā)揮你的豐富想象,結(jié)合全文,在第⑤段后補(bǔ)寫(xiě)科學(xué)家未來(lái)利用智能材料改善生活的情景。(4分)
參考答案:
1、舉例子;感覺(jué)、修復(fù);
2、指智能材料在局部出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),能及時(shí)自主地對(duì)材料進(jìn)行修復(fù)、加固。
【關(guān)鍵詞】:低碳 節(jié)能 建筑
1綠色建筑與低碳建筑概念與特征
建筑是人類(lèi)生活,工作 ,娛樂(lè)的主要場(chǎng)所 ,但是建筑在從規(guī)劃設(shè)計(jì)開(kāi)始 ,到施工 ,運(yùn)行,后期的裝修入戶,及至最終拆遷的生命周期內(nèi),出規(guī)劃設(shè)計(jì)外,其他階段都伴隨著資源利用,能源輸入,以及廢水,廢氣,廢物的排放。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市建筑越來(lái)越多,建筑生命周期的循環(huán)使人們意識(shí)到建筑本身就是能量堆砌的結(jié)果。正如《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)綠色建筑的定義:“在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑”。 低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi),減少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐漸成為國(guó)際建筑界的主流趨勢(shì)。一個(gè)經(jīng)常被忽略的事實(shí)是 :建筑在二氧化碳排放總量中,幾乎占到了50%,這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域。在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的道路上,建筑的“節(jié)能”和“低碳”注定成為繞不開(kāi)的話題。
2綠色低碳建筑的意義
建筑本身就是能源消耗大戶,同時(shí)對(duì)環(huán)境也有重大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球有50%的能源用于建筑,同時(shí)人類(lèi)從自然界所獲得的50%以上的物質(zhì)原料也是用來(lái)建造各類(lèi)建筑及其附屬設(shè)施。盡管諸如道路,橋梁,隧道等不能以綠色建筑去衡量,但是居住區(qū),辦公大廈公寓等對(duì)資源的利用時(shí)周而復(fù)始的。另外,建筑引起的空氣污染,光污染,電磁污染占據(jù)了環(huán)境總污染的三分之一還多,人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的垃圾,其中40%為建筑垃圾。對(duì)于發(fā)展中國(guó)家而言,由于大量人口涌人城市,對(duì)住宅,道路,地下工程,公共設(shè)施的需求越來(lái)越高,所耗費(fèi)的能源也越來(lái)越多,這與日益匱乏的石油資源煤資源產(chǎn)生了不可調(diào)和的矛盾。 另外,在建筑過(guò)程中使用的能量,如電能,汽油,柴油等都附屬有CO2的產(chǎn)生,如電能來(lái)自煤的燃燒,建筑物材料的運(yùn)輸來(lái)自于電能或者汽油,柴油的燃燒等,而且這些耗能是巨大的。我國(guó)處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時(shí)期,人們對(duì)高水平的生活的追求越來(lái)越強(qiáng)烈,這種消費(fèi)升級(jí)使得人們對(duì)建筑的要求越來(lái)越高,人均耗能也越來(lái)越高,產(chǎn)生的CO2廢棄物越來(lái)越多,這與全球倡導(dǎo)的保護(hù)環(huán)境理念相違背以火電為例,全世界火力發(fā)一度電能排放約0.5kg的 CO2。我國(guó)的火力發(fā)電技術(shù)不高,初步估算一度電約排放0.7kg的CO2,而我國(guó)火力發(fā)電量占發(fā)電總量的75%左右。建筑過(guò)程中還有一些能量是以間接電能的形式出現(xiàn)的據(jù)估算至2020年我國(guó)建筑能耗將達(dá)到 10.89億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,也意味著產(chǎn)生20億噸CO2。但是如果推進(jìn)建筑節(jié)能,以現(xiàn)在的速度和技術(shù)看,屆時(shí)將減少1.4的標(biāo)準(zhǔn)煤然后,這將大大緩解地球溫室效應(yīng)產(chǎn)生的壓力,也極大的保護(hù)了其他資源。
3以“低碳”應(yīng)對(duì)全球氣候挑戰(zhàn)
低碳設(shè)計(jì)是指采用低碳技術(shù)和零碳技術(shù)乃至負(fù)碳技術(shù)策略,實(shí)現(xiàn)低碳、零污染、高效率可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的設(shè)計(jì)方法。全球氣候變化的形勢(shì)大家都很關(guān)注,對(duì)我們建筑領(lǐng)域來(lái)講 ,我們節(jié)能減排的任務(wù)意義很重大,也很艱巨,建設(shè)生態(tài)低碳城市、低碳生態(tài)社區(qū)、低碳綠色建筑 ,已經(jīng)成為全球應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)領(lǐng)域的主要策略。低碳建筑和綠色建筑相比,在內(nèi)涵和目標(biāo)上是基本一致的,但是側(cè)重點(diǎn)不同。綠色低碳建筑更強(qiáng)調(diào)減少污染排放;低碳排放是減少碳排放,它更切合節(jié)能減排應(yīng)對(duì)全球氣候變化的主題。
4綠色低碳建筑的發(fā)展現(xiàn)狀
綠色低碳建筑體現(xiàn)了“科學(xué)發(fā)展觀”,“以人為本”,“和諧社會(huì)”等多重理念,符合人類(lèi)社會(huì)發(fā)展要求,順應(yīng)了時(shí)代潮流。我國(guó)綠色低碳建筑的發(fā)展現(xiàn)狀可表述為,前途光明,但路途坎坷。目前,綠色建筑、低碳建筑在中國(guó)的推廣還是剛剛起步,好多問(wèn)題亟待我們?nèi)ソ?決,去探討,需要設(shè)定對(duì)應(yīng)的部門(mén),才能保證政策的落實(shí)。我認(rèn)為低碳的概念其實(shí)和節(jié)約型社會(huì)的概念是連在一起的,這也正符合我國(guó)可持續(xù)性發(fā)展的需求。它本身不僅僅是指建筑節(jié)能 ,而是將能源的消耗 、環(huán)境等各個(gè)因素整合起來(lái)的一個(gè)概念。低碳主要是指減少整個(gè)社會(huì)的能源消耗 ,因此低碳是大環(huán)境下的低碳 ,只有在整個(gè)大環(huán)境下實(shí)現(xiàn)低碳,才可能真正做到可持續(xù)性發(fā)展。還急需加大低碳減排的宣傳力度,使得社會(huì)各界都來(lái)積極關(guān) 注綠色建筑和低碳生活,使綠色成為每一個(gè)普通居民生活方式的重要內(nèi)容,才能從根本上推動(dòng)我國(guó)綠色人居的進(jìn)程。 發(fā)展低碳生活、建造低碳建筑不僅是政府、專家的事,積極樹(shù)立低碳生活理念也是每一個(gè)公民的責(zé)任。低碳生活,是一種自然而然去節(jié)約身邊各種資源的習(xí)慣。我們應(yīng)該積極提倡并去實(shí)踐,注意節(jié)電、節(jié)油、節(jié)氣、垃圾回收以及綠色出行,從點(diǎn)滴做起,從身邊的每個(gè)節(jié)能細(xì)節(jié)做起。很多低碳生活方式,大家都是可以做到的,即使是再小的一份力量,都是對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、構(gòu)建低碳社會(huì)的一種支持。
5低碳建筑中的施工技術(shù)
低碳建筑是指在建筑材料與設(shè)備制造、施工建造和建筑物使用的整個(gè)生命周期內(nèi),減少化石能源的使用,提高能效,降低二氧化碳排放量。目前低碳建筑已逐漸成為國(guó)際建筑界的主流趨勢(shì)。“低碳建筑”低碳建筑采用結(jié)構(gòu)體系、地能熱泵系統(tǒng)、智能布線配電系統(tǒng)、太陽(yáng)能綜合利用、節(jié)能門(mén)窗、雨水收集中水利用及其他低碳使用技術(shù)。低碳建筑技術(shù)不僅可以大幅度降低能耗,同時(shí)可使建筑碳排放水平降低50%左右。低碳建筑主要有以下幾種技術(shù)形式,外墻節(jié)能技術(shù):墻體的復(fù)合技術(shù)有內(nèi)附保溫層、外附保溫層和夾心保溫層三種。我國(guó)采用夾心保溫作法的較多;在歐洲各國(guó),大多采用外附發(fā)泡聚苯板的作法,在德國(guó),外保溫建筑占建筑總量的80%,而其中70%均采用泡沫聚苯板;門(mén)窗節(jié)能技術(shù):中空玻璃,鍍膜玻璃(包括反射玻璃、吸熱玻璃)高強(qiáng)度LOW2E防火玻璃、采用磁控真空濺射方法鍍制含金屬銀層的玻璃以及最特別的智能玻璃;屋頂節(jié)能技術(shù):利用智能技術(shù)、生態(tài)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的愿望,如太陽(yáng)能集熱屋頂和可控制的通風(fēng)屋頂?shù)取V评浜驼彰魇墙ㄖ芎牡闹饕糠?,如使用地(水)源熱泵系統(tǒng)、置換式新風(fēng)系統(tǒng)、地面輻射采暖;新能源的開(kāi)發(fā)利用:太陽(yáng)能熱水器、光電屋面板、光電外墻板、光電遮陽(yáng)板、光電窗間墻、光電天窗以及光電玻璃幕墻等。
7結(jié)語(yǔ)
總之,隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,將會(huì)有更多優(yōu)良的建筑材料和先進(jìn)的建筑技術(shù)被運(yùn)用到現(xiàn)代建筑施工工程當(dāng)中。在新形勢(shì)下,我們要堅(jiān)持科技創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)更好的建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),為我國(guó)的建筑事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn),此外還有更加注重研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用低碳建筑。
參考文獻(xiàn)
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[2]李湘洲.才東明.21世紀(jì)建筑【M】.北京:建材 工業(yè)出版社.2002
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關(guān)鍵詞:智能樓宇;網(wǎng)絡(luò)工程;仿真實(shí)訓(xùn)
智能大廈是智能樓宇的另一種稱呼,它是將多種技術(shù)融合為一體的一種智能系統(tǒng)。主要包括建筑技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)等。它的出現(xiàn)能使工程投資更加合理、設(shè)備和信息更加靈活和科學(xué)化,提高工作效率,是能夠適應(yīng)現(xiàn)代信息技術(shù)快速發(fā)展的一種新型建筑。智能樓宇的核心是5A技術(shù),它將這五個(gè)系統(tǒng)有機(jī)靈活地綜合調(diào)控和管理,實(shí)現(xiàn)在智能建筑中最優(yōu)的組合,使大部分的智能建筑擁有安全、便利、高效和節(jié)能的特點(diǎn)。智能樓宇也是一個(gè)交叉性的學(xué)科,其不僅涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù),還涉及建筑技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等??偠灾絹?lái)越多的新技術(shù)被運(yùn)用到智能樓宇當(dāng)中。
1智能樓宇的含義和功能介紹
(1)智能樓宇最先起源于20世紀(jì)90年代,第一個(gè)智能樓宇出現(xiàn)在1984年的美國(guó),人們將一所舊的金融大廈改裝成為了一個(gè)集通信、配電、供水于一身的智能大廈。(2)智能樓宇的概念還未得到完全的統(tǒng)一,但是都有一個(gè)共性,那就是智能樓宇一定是一個(gè)集多種系統(tǒng)于一身的系統(tǒng)化工程,可以提供安全舒適便利的環(huán)境,體現(xiàn)出智能和人性化的特點(diǎn)。(3)智能樓宇的主要功能如下。①信息處理功能。大部分的智能樓宇中都配備自動(dòng)信息控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)不單單局限在該建筑之中,而是對(duì)整個(gè)地區(qū)或者社會(huì)的信息的一種監(jiān)控。②自動(dòng)化功能。智能樓宇當(dāng)中的排水、照明、供電、空調(diào)等各種系統(tǒng)都是自動(dòng)化控制,可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備間的管理自動(dòng)化,形成一個(gè)健全的自動(dòng)化防火防災(zāi)的控制系統(tǒng)。③智能樓宇在管理方面的主要功能。智能樓宇是各種系統(tǒng)的總和,其中最重要的就是廣播以及照明系統(tǒng),除此之外,智能樓宇還具有其他專用智能化系統(tǒng),將這些系統(tǒng)集合為一個(gè)系統(tǒng)集。
2智能樓宇的主要組成和結(jié)構(gòu)
智能樓宇作為一個(gè)為社會(huì)以及人民生活提供便利的智能系統(tǒng),要達(dá)到比較高的要求,根據(jù)美國(guó)智能建筑協(xié)會(huì)制定的法則,可以將智能樓宇的建成要求分為以下幾個(gè):辦公設(shè)備自動(dòng)化、通信系統(tǒng)高效化、管理系統(tǒng)自動(dòng)化等。并且智能樓宇的建造以及設(shè)計(jì)者必須圍繞高效性、舒適性、安全性的特點(diǎn)來(lái)完成一個(gè)智能樓宇的設(shè)計(jì)和建造。智能樓宇通常由三大要素組成,即樓宇自動(dòng)化、通信自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化三大系統(tǒng),這三大系統(tǒng)通常被簡(jiǎn)稱為BAS、CAS、OAS。智能樓宇的建造必須是這三者的有機(jī)結(jié)合。具體如表1所示。表1僅僅是粗略地對(duì)智能樓宇系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi),接下來(lái)詳細(xì)介紹。(1)智能樓宇集成中心(SIC)。這是智能大廈中最核心的部位,它是各個(gè)部位以及系統(tǒng)的信息匯集中心,主要實(shí)現(xiàn)匯集整個(gè)智能建筑中的各種信息,然后將這些信息加以處理,實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)之間的信息交換和信息監(jiān)督的功能。(2)智能樓宇設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)被簡(jiǎn)稱為BA系統(tǒng),它主要對(duì)建筑中的設(shè)備的運(yùn)行狀況以及溫度濕度進(jìn)行監(jiān)督和自動(dòng)調(diào)控。(3)消防報(bào)警系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)被簡(jiǎn)稱為FA系統(tǒng),通過(guò)在整個(gè)建筑內(nèi)安裝煙火測(cè)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控大廈內(nèi)每個(gè)位置的防火情況,更重要的是,如果在大廈內(nèi)真的發(fā)生火災(zāi),該系統(tǒng)可以第一時(shí)間發(fā)出警報(bào),并且關(guān)閉所有電梯以及空調(diào),然后開(kāi)啟自動(dòng)淋水系統(tǒng)或者氣體消防手段,為整個(gè)建筑中的人提供安全可靠的逃生方式。(4)安全防范系統(tǒng)。該系統(tǒng)被簡(jiǎn)稱為SA系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)和消防報(bào)警系統(tǒng)有所不同,其主要是保護(hù)這個(gè)建筑中的人不受外界的干擾,保護(hù)每個(gè)人的人身以及財(cái)產(chǎn)安全,防止恐怖組織或者其他非法分子進(jìn)入該建筑。該系統(tǒng)的子系統(tǒng)包括對(duì)講系統(tǒng)、門(mén)禁系統(tǒng)等。(5)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是整個(gè)建筑中比較重要而且核心的一個(gè)系統(tǒng),它主要是利用通信設(shè)備將多個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)整個(gè)大廈中的資源共享和信息傳遞。(6)視頻會(huì)議系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),它將不同地區(qū)的人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)手段匯集在一個(gè)會(huì)議室里,方便了該大廈中人們之間的溝通。(7)衛(wèi)星接收系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用衛(wèi)星來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)電視的信號(hào),改善了高層建筑之間由于反射產(chǎn)生的信號(hào)屏蔽狀況,人們可以更好地觀看電視節(jié)目以及娛樂(lè)。(8)電話通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)被簡(jiǎn)稱為T(mén)CS,主要包括程控交換機(jī),不僅實(shí)現(xiàn)內(nèi)部人之間的電話通信,還能實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部相互通信的功能,主要的功能有數(shù)據(jù)通信和語(yǔ)音通信。(9)廣播系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要分為三類(lèi),一是公共廣播,一般在大型商場(chǎng)都會(huì)有音樂(lè)背景或者緊急情況下播報(bào)語(yǔ)音的一種系統(tǒng);二是廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng),該系統(tǒng)專門(mén)用于專業(yè)的音響擴(kuò)聲;三是會(huì)議系統(tǒng),這種系統(tǒng)的要求比較高,不僅僅是單純的擴(kuò)音,有時(shí)可能還需要同聲傳譯。(10)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。該系統(tǒng)被簡(jiǎn)稱為OA,主要采用了傳真機(jī)、打印機(jī)將所有的辦公信息進(jìn)行全面的加工整理,提高辦公室的工作效率。(11)物業(yè)管理。這個(gè)系統(tǒng)主要是為物業(yè)管理部門(mén)提供高效的、便捷的管理流程,主要連接了車(chē)庫(kù)管理、抄表管理等電子系統(tǒng)。(12)綜合布線系統(tǒng)。該系統(tǒng)是智能樓宇中比較核心的一個(gè)系統(tǒng),主要采用高質(zhì)量的線纜在建筑內(nèi)形成一個(gè)信息傳輸通道,采用模塊化的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)建筑大數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算。
3我國(guó)智能樓宇的應(yīng)用現(xiàn)狀以及網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)訓(xùn)方案
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),亞太地區(qū)的能源消耗已達(dá)到了全球的30%,由此可以看出,亞太地區(qū)的能源需求巨大。亞太地區(qū)之所以能源消耗不斷加大最主要的原因是亞太地區(qū)的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)不斷崛起。2016年3月15號(hào)在北京舉行的為期三天的中國(guó)國(guó)際智能建筑展覽會(huì),其中大華股份受邀攜智能停車(chē)場(chǎng)、智慧景區(qū)等行業(yè)解決方案及行業(yè)新品亮相,在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)引起重大關(guān)注,并帶著在智能、環(huán)保、開(kāi)放小區(qū)等方面的深刻思考與行業(yè)專家展開(kāi)熱烈研討。在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng),智能小區(qū)和智能停車(chē)場(chǎng)解決方案尤其受到業(yè)內(nèi)專家和專業(yè)觀眾的青睞。大華智能小區(qū)解決方案,通過(guò)智能樓宇綜合平臺(tái),為小區(qū)智能化建設(shè)提供一體化融合服務(wù),解決了之前各子系統(tǒng)應(yīng)用管理分散和通用平臺(tái)脫離業(yè)務(wù)的問(wèn)題,在設(shè)計(jì)源頭就兼顧了業(yè)主、物業(yè)和開(kāi)發(fā)商三者需求,目前,大華股份已服務(wù)于絕大部分百?gòu)?qiáng)地產(chǎn)企業(yè);大華智能停車(chē)場(chǎng)解決方案,主要基于大華全球領(lǐng)先的視頻車(chē)牌識(shí)別技術(shù)和人性化的智能交互系統(tǒng),完全消除車(chē)主進(jìn)出場(chǎng)不暢、找車(chē)位難、找車(chē)難、繳費(fèi)慢的煩惱,提高顧客對(duì)停車(chē)場(chǎng)的滿意度,也可以加快整個(gè)停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛周轉(zhuǎn),提高整個(gè)公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,降低管理人員成本,提升停車(chē)場(chǎng)管理水平。以下是實(shí)現(xiàn)智能樓宇的網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)訓(xùn)的幾個(gè)方案。網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)訓(xùn)其實(shí)是一種簡(jiǎn)便的教學(xué)手段,可以根據(jù)設(shè)計(jì)的方案建立相對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模型,將智能樓宇的設(shè)計(jì)方案通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的方式呈現(xiàn)出來(lái),是一種簡(jiǎn)便而且高效的手段。
1、演示階段
首先要在學(xué)生面前講解與演示智能樓宇的工作原理及其結(jié)構(gòu),讓每個(gè)人都能夠了解智能樓宇。這需要分為幾個(gè)步驟。①軟件安裝以及部署。先安裝好Window2003和數(shù)據(jù)庫(kù)Server2008,然后安裝好服務(wù)器。第二步就是安裝.Net框架,最后就是配置運(yùn)行環(huán)境、創(chuàng)建網(wǎng)站。②然后將所有的關(guān)于智能樓宇的知識(shí)添加到網(wǎng)絡(luò)的演示模式當(dāng)中。整個(gè)企業(yè)可以配置路由器設(shè)置、連接設(shè)備、配置AP。將這些基本工作做好后就可以進(jìn)入演示模式。
2、實(shí)訓(xùn)階段
實(shí)訓(xùn)階段就相當(dāng)于傳統(tǒng)教育模式當(dāng)中的教學(xué)階段,這一階段必須要求嚴(yán)格。要確保每一個(gè)人都能準(zhǔn)確掌握智能樓宇的概念以及所有系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,例如熟悉消防報(bào)警系統(tǒng)中的具體機(jī)構(gòu)以及它在智能樓宇當(dāng)中發(fā)揮的主要功能;物業(yè)管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)的區(qū)域和它主要包括哪些子系統(tǒng)等。所以實(shí)訓(xùn)階段是智能樓宇在網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)訓(xùn)中最重要的一個(gè)階段,每個(gè)開(kāi)發(fā)該項(xiàng)目的企業(yè)都應(yīng)予以高度的重視。
3、考試階段
經(jīng)過(guò)一系列的學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn),考試就是驗(yàn)證每個(gè)人學(xué)習(xí)成果的衡量標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)然這一階段也是在網(wǎng)絡(luò)上完成的,每個(gè)人都應(yīng)掌握在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上的考試操作方式,認(rèn)真總結(jié)和學(xué)習(xí)。
【關(guān)鍵詞】BIM;4D模型;工程項(xiàng)目
1 從BIM到4D模型
為了改變CAD只是通過(guò)點(diǎn)、線等幾何圖形機(jī)械地繪圖,以及繪制的各個(gè)建筑構(gòu)件之間沒(méi)有相互聯(lián)系的設(shè)計(jì)方式,人們創(chuàng)造與發(fā)展了一種更加智能的設(shè)計(jì)工具,這就是BIM。目前,國(guó)際上不同組織和科研機(jī)構(gòu)對(duì)于BIM還沒(méi)有統(tǒng)一的定義或解釋。這里引用美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)BIM的定義是:BIM是一個(gè)設(shè)施(建設(shè)項(xiàng)目)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá);BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源,是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息,為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程;在項(xiàng)目不同階段,不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息,以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。
應(yīng)用BIM技術(shù)依靠的是BIM軟件,而B(niǎo)IM軟件基本上可以分為兩大類(lèi),即創(chuàng)建BIM模型的軟件與利用BIM模型的軟件[1]。一般認(rèn)為,創(chuàng)建BIM模型的軟件實(shí)現(xiàn)了建筑在空間上信息集成的過(guò)程。而在利用BIM模型的軟件中,諸如Navisworks、Innovaya、Ecotech等,它們將BIM模型與計(jì)劃信息、成本信息、環(huán)境信息鏈接起來(lái),形成了3D+計(jì)劃、3D+成本、3D+環(huán)境分析等形式的4D模型。3D+“X”形式的模型,就是我們通常所說(shuō)的4D模型,而在《BIM Handbook》一書(shū)中,僅建造階段“X”通常指的就是計(jì)劃進(jìn)度,4D建模的主要過(guò)程即BIM模型與計(jì)劃信息鏈接的過(guò)程[2]。
其實(shí),4D模型作為一個(gè)術(shù)語(yǔ)早已廣泛存在于建筑業(yè)的領(lǐng)域之中,4D理論亦由來(lái)已久,如早期的4D CAD技術(shù)。在1998年美國(guó)斯坦福大學(xué)的CIFE(Center for Intergrated Facility Engineering)就提出過(guò)將圖形與計(jì)劃信息聯(lián)系起來(lái)的4D建模的過(guò)程[3]。但是實(shí)踐證明基于二維CAD平臺(tái)建造的4D模型不僅3D功能差,而且建模過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不是真正意義上的3D。而基于三維BIM平臺(tái)建造的4D模型,三維建模技術(shù)相對(duì)先進(jìn),能夠節(jié)省一定的人力、物力,從而提高勞動(dòng)效率,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了圖形的可視化和動(dòng)態(tài)模擬,提供了具體準(zhǔn)確的工程信息,不僅為項(xiàng)目決策者們提供支持,優(yōu)化工程項(xiàng)目決策方案,并且能夠?qū)ㄖ?shí)現(xiàn)全生命周期的管理。
承上所述,在BIM的應(yīng)用中,基本信息是3D幾何信息,即BIM模型,除此之外還有4D信息與結(jié)構(gòu)信息。4D信息包括了諸如資源、現(xiàn)場(chǎng)布置、建造活動(dòng)、計(jì)劃進(jìn)度等信息,而結(jié)構(gòu)信息則包括了結(jié)構(gòu)單元類(lèi)型、外形(包含面積、質(zhì)心、慣性矩等)、局部坐標(biāo)、材料、加載條件等信息。這三種信息在BIM中有著不同的功用,如3D幾何信息能夠給人創(chuàng)建一個(gè)3D模型并以一個(gè)3D的視角觀察,而4D信息能夠用來(lái)支持4D模擬和工程管理,最后結(jié)構(gòu)信息則能用于生成結(jié)構(gòu)模型、邊界條件以及加載條件,根據(jù)任何時(shí)間點(diǎn)下的建造活動(dòng)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。所以在一個(gè)4D系統(tǒng)中,至少包含了結(jié)構(gòu)安全沖突、計(jì)劃沖突、資源與成本沖突、場(chǎng)地沖突四個(gè)分析與管理模塊[4][5]。
研究表明,4D模型能夠用來(lái)是解決建筑業(yè)設(shè)計(jì)與施工分離的問(wèn)題,從而提高工程建設(shè)效率。其通過(guò)整合3D模型和計(jì)劃信息,將設(shè)計(jì)與施工信息進(jìn)行了有效的集成,因此改進(jìn)了建設(shè)過(guò)程中的溝通與協(xié)作。
目前在項(xiàng)目的建造階段,4D模型應(yīng)用最廣的就是用來(lái)生成4D動(dòng)畫(huà)。因此,4D模擬很容易被人等同于4D計(jì)劃。實(shí)際上,4D計(jì)劃并不等于4D動(dòng)畫(huà)。4D動(dòng)畫(huà)表述的是被賦予了合理的建造序列的模型元件組建的過(guò)程,而計(jì)劃信息不僅包含了工序與時(shí)間的安排,還包含了資源、成本等方面的信息。VICO就認(rèn)為,4D計(jì)劃至少整合了工程量的提取、基于位置的工程量、資源、生產(chǎn)效率以及勞動(dòng)力成本于BIM之中。除此之外,施工階段還可以通過(guò)4D模型生成EVA曲線(Earned Value Graph)來(lái)對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)度與成本進(jìn)行綜合監(jiān)控。
2 4D BIM模型的功能
常用的4D BIM模型功能如下表1所示。
表 1 常用4D BIM模型的功能
功能名稱 應(yīng)用過(guò)程 應(yīng)用結(jié)果 優(yōu)點(diǎn)
可視化 3D漫游、查錯(cuò) 直觀感受設(shè)計(jì)方案的成果、模型錯(cuò)誤檢查等 易于溝通、協(xié)調(diào)
4D進(jìn)度模擬 鏈接進(jìn)度計(jì)劃 對(duì)比實(shí)際與計(jì)劃之間的進(jìn)度差異、對(duì)比不同施工方案的建造過(guò)程、對(duì)比進(jìn)度計(jì)劃變更前后的差異 表達(dá)形象、易于理解
性能分析 日照、風(fēng)環(huán)境分析等 使方案滿足綠色建筑的要求 科學(xué)分析
碰撞檢查 模型碰撞沖突檢查 對(duì)各專業(yè)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行碰撞沖突檢查,并生成報(bào)告 效率與準(zhǔn)確性高
工程量統(tǒng)計(jì) 自動(dòng)計(jì)算工程量 根據(jù)3D模型自動(dòng)生成相應(yīng)的工程量 效率高
成本資源統(tǒng)計(jì) 鏈接成本、資源 根據(jù)每項(xiàng)任務(wù)的成本與資源消耗量,自動(dòng)生成相應(yīng)的項(xiàng)目成本與資源消耗的圖表 效率與準(zhǔn)確性高
由上表可以看出,在4D BIM模型的諸多功能當(dāng)中,4D進(jìn)度模擬與成本資源統(tǒng)計(jì)對(duì)進(jìn)度管控產(chǎn)生的直接幫助最為明顯,其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)能夠直接被分析利用,利用這兩點(diǎn)我們能夠?qū)M(jìn)度進(jìn)行優(yōu)化與控制。
3 4D BIM模型的實(shí)現(xiàn)
承上所述,4D BIM模型的諸多功能,主要依靠軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但目前想完全應(yīng)用4D BIM模型的功能來(lái)支持項(xiàng)目的建設(shè),絕非一款軟件能辦到的。如針對(duì)項(xiàng)目的建模,方案階段可用SketchUp、Rhinoceros等,設(shè)計(jì)與施工階段可用Revit、PKPM等;而對(duì)4D進(jìn)度模擬的實(shí)現(xiàn)有NavisWorks、Synchro等,對(duì)進(jìn)度、成本與資源信息綜合管理的有Vico、Primavera P6等,對(duì)工程量的統(tǒng)計(jì)有魯班、斯維爾等,以及對(duì)建筑性能的分析有Ecotect等,不一而足。而在實(shí)際工程項(xiàng)目中,通常要綜合使用上述軟件,才能收到良好的效果。對(duì)于常用的4D BIM軟件,表2做了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
表 2 常用的4D BIM軟件
軟件名稱 廠商 模型接口 進(jìn)度計(jì)劃接口 IFC接口
NavisWorks Simulate Autodesk SketchUp
Catia
MicroStation
Revit Microsoft Project
Primavera P6 有
Synchro Professional Synchro Revit SketchUp
Catia
MicroStation Microsoft Project
PMA NetPoint
Primavera P6 有
Vico Office Vico Software Revit
Catia
SketchUp Microsoft Project
Primavera P6 有
ProjectWise Bentley Revit
Catia
SketchUp Microsoft Project
Primavera P6 有
4 結(jié)論
本章通過(guò)對(duì)從BIM到4D模型的建立過(guò)程與方法的闡述,我們能夠?qū)IM與4D技術(shù)形成一個(gè)良好的整體認(rèn)識(shí)。我們能夠看到BIM模型能夠集成項(xiàng)目全生命周期的信息,以及可以通過(guò)多種途徑來(lái)進(jìn)一步利用BIM模型。如將BIM模型附加時(shí)間維度,則能夠形成對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行4D模擬的4D模型。在4D模型的諸多功能中,有兩個(gè)功能在進(jìn)度管理方面具有很大的應(yīng)用價(jià)值,分別是4D進(jìn)度模擬與成本與資源信息的統(tǒng)計(jì)。我們能夠利用這兩點(diǎn)對(duì)目前的進(jìn)度管理方法進(jìn)行改善。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 何關(guān)培.BIM和BIM相關(guān)軟件[J].土木建筑工程信息技術(shù),2010(2):110-117.
[關(guān)鍵詞]中藥制藥工程;中藥工業(yè)4.0;數(shù)字制藥;智慧制藥;先進(jìn)制藥技術(shù)
中國(guó)制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃以來(lái),中藥制造業(yè)對(duì)采用先進(jìn)制藥技術(shù)有了強(qiáng)烈愿望,中藥工程科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力正在形成。為實(shí)現(xiàn)“制藥強(qiáng)國(guó)”建設(shè)目標(biāo),我們應(yīng)該以更高的站位和更寬的視野謀劃中藥制藥工程科技創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略,牽引中藥產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新升級(jí),建立全面提高國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)的支撐技術(shù)體系,占據(jù)國(guó)際天然藥物制造業(yè)的科技制高點(diǎn),進(jìn)而使我國(guó)倡導(dǎo)并制定的中藥工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)成為全球規(guī)則。
具有現(xiàn)代工業(yè)形態(tài)的我國(guó)第一代中藥制藥技術(shù)創(chuàng)始于
20世紀(jì)70年代,以水煮醇沉等工藝的“機(jī)械化和半機(jī)械化”為技術(shù)特征,可稱為“中藥工業(yè)1.0”,20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了第二代中藥制藥技術(shù),以中藥制藥設(shè)備的“管道化自動(dòng)化和半自動(dòng)化”為技術(shù)特征,可謂“中藥工業(yè)2.0”;21世紀(jì)初筆者率先提議運(yùn)用高新技術(shù)改造中藥傳統(tǒng)制造方式,重視發(fā)展中藥制藥工程技術(shù),應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)中藥工業(yè)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化自動(dòng)化及智能化等技術(shù)突破,提高產(chǎn)品質(zhì)量及資源利用度并降低物耗(即提質(zhì)增效),引導(dǎo)中藥制造業(yè)步上先進(jìn)產(chǎn)業(yè)臺(tái)階這可視作提出“中藥工業(yè)3.0”構(gòu)想:面對(duì)“云計(jì)算”和大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái),筆者提出創(chuàng)新發(fā)展以制藥工藝“精密化、數(shù)字化及智能化”為主要技術(shù)特征的第三代中藥制藥技術(shù),實(shí)現(xiàn)中藥制藥技術(shù)的升級(jí)換代,迎接第三次工業(yè)革命。2013年7月在天津舉辦的國(guó)家人社部高級(jí)研修項(xiàng)目“現(xiàn)代中藥制藥質(zhì)量控制技術(shù)高級(jí)研修班”上,筆者分別介紹了新一代中藥制藥技術(shù)及中藥數(shù)字制藥;同年8月在中國(guó)工程院主辦的第165場(chǎng)中國(guó)工程科技論壇上,筆者在專題報(bào)告“從數(shù)字制藥到智慧制藥;大數(shù)據(jù)時(shí)代的制藥工程科技”中提議:大力發(fā)展數(shù)字制藥技術(shù),打造數(shù)字化中藥先進(jìn)制造平臺(tái),并推動(dòng)中藥工業(yè)從數(shù)字制藥邁向智慧制藥時(shí)代;在2015年4月召開(kāi)的第201場(chǎng)中國(guó)工程科技論壇上,筆者闡述了“對(duì)制藥工程科技創(chuàng)新與中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)4.0的思考”。本文根據(jù)國(guó)際先進(jìn)制藥技術(shù)最新進(jìn)展,對(duì)筆者以往論述進(jìn)行整理和歸納,結(jié)合我國(guó)制藥強(qiáng)國(guó)建設(shè)中現(xiàn)實(shí)情況,進(jìn)一步思考中藥制藥技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)策略,提出發(fā)展“中藥工業(yè)4.0”的戰(zhàn)略性構(gòu)想和技術(shù)路線圖。
1中藥制藥工程科技前瞻分析
中醫(yī)藥是實(shí)現(xiàn)“健康中國(guó)夢(mèng)”的重要支撐力量,中成藥是中華民族貢獻(xiàn)給人類(lèi)的擁有特定臨床優(yōu)勢(shì)的藥品,中藥工業(yè)是在我國(guó)生物醫(yī)藥領(lǐng)域中具有重要戰(zhàn)略地位的核心產(chǎn)業(yè),確保中藥產(chǎn)品安全、有效和質(zhì)量可控是醫(yī)藥工業(yè)界肩負(fù)的重大使命。為切實(shí)提高中藥產(chǎn)品質(zhì)量,必須將制藥工藝與制藥工程技術(shù)創(chuàng)新研究延展前移到中藥新藥研發(fā)階段;而對(duì)于已上市中成藥品種,應(yīng)當(dāng)實(shí)施制藥技術(shù)升級(jí)改造,這也是制定中藥配方顆粒制備工藝標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程中必須重視的問(wèn)題。如何使用化學(xué)組成差異度較大的藥材原料制造質(zhì)量一致性較好的中藥產(chǎn)品是世界性難題,唯有通過(guò)中藥制藥工程科技創(chuàng)新才有可能破解。
1.1中藥工業(yè)的歷史遺題 受制于藥品原研時(shí)代在醫(yī)藥知識(shí)、工藝技術(shù)、制藥設(shè)備以及藥品監(jiān)管政策等諸多方面的歷史局限,大部分中成藥品種的制藥技術(shù)較落后,存在粗放、缺控、零亂、低效、高耗等問(wèn)題,導(dǎo)致相關(guān)藥品標(biāo)準(zhǔn)難以提升,這是做大做強(qiáng)中藥產(chǎn)品必須直面的關(guān)鍵性挑戰(zhàn)。
1.2中藥工業(yè)的新動(dòng)能 數(shù)字化是當(dāng)今世界的技術(shù)潮流,前所未有的巨量數(shù)據(jù)噴涌給人們帶來(lái)大數(shù)據(jù)時(shí)代的空前機(jī)會(huì)。筆者認(rèn)為,應(yīng)盡快推動(dòng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在制藥業(yè)的應(yīng)用,當(dāng)前須對(duì)藥品生產(chǎn)全過(guò)程注入“數(shù)字技術(shù)NDA”,即實(shí)施制藥車(chē)間數(shù)字化改造,收集、管理、分析及利用制藥過(guò)程數(shù)據(jù);倘若大量使用工業(yè)傳感器和智能檢測(cè)儀表甚至分析儀器等過(guò)程檢測(cè)設(shè)備,將使制藥過(guò)程數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),積累形成制藥工業(yè)大數(shù)據(jù),這是極為重要的信息資產(chǎn),具有不可估量的知識(shí)資源價(jià)值,從而引發(fā)顛覆性的制藥技術(shù)理念和模式創(chuàng)新;應(yīng)采用數(shù)字技術(shù)將制藥工藝系統(tǒng)與生產(chǎn)管理系統(tǒng)相融合,由此提升制藥過(guò)程管控技術(shù)水平,依據(jù)真實(shí)數(shù)據(jù)而不是經(jīng)驗(yàn)及直覺(jué)做出控制和管理決策,這將為制藥過(guò)程質(zhì)量控制、制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化、降低生產(chǎn)成本及節(jié)能減排、藥品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管控、生產(chǎn)車(chē)間管理及企業(yè)經(jīng)營(yíng)決策等提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐,為中藥工業(yè)跨越發(fā)展提供新動(dòng)能。
1.3中藥工業(yè)的重大挑戰(zhàn) 中藥制藥車(chē)間的現(xiàn)實(shí)技術(shù)表現(xiàn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們理想的要求,更不是理論上完善的技術(shù)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)和建造優(yōu)質(zhì)中藥產(chǎn)品生產(chǎn)線已成為中藥制藥工程界的緊要任務(wù)。中藥制藥過(guò)程的分段式工藝布局形成了“各自為政”的割裂式控制現(xiàn)狀,積累的大量數(shù)據(jù)分散在各自的“信息孤島”,無(wú)法有效用于制藥過(guò)程控制與管理決策,導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)中藥生產(chǎn)全程質(zhì)量控制目標(biāo)的技術(shù)難度極大;另一方面,藥品要求的均質(zhì)性與藥材以及制藥工藝過(guò)程的異質(zhì)性形成了中藥制造的復(fù)雜性,如果不對(duì)制藥過(guò)程進(jìn)行全面而深刻的持續(xù)性跟蹤考察與系統(tǒng)研究,就難以透徹地認(rèn)知控制藥品質(zhì)量的各項(xiàng)要素;再者,不同種類(lèi)的中藥工業(yè)數(shù)據(jù)都是以彼此獨(dú)立的方式收集,對(duì)眾多來(lái)源的龐大數(shù)據(jù)集群進(jìn)行整合及自動(dòng)化分析存在難以想象的困難,考驗(yàn)著業(yè)界的智慧和能力,上述這些都是設(shè)計(jì)和建造數(shù)字化制藥工廠所面對(duì)的艱巨挑戰(zhàn)。
目前,中藥制藥工程界技術(shù)概念陳舊落后,沒(méi)有圍繞制藥過(guò)程質(zhì)量控制這一提高藥品質(zhì)量的關(guān)鍵核心技術(shù)開(kāi)展系統(tǒng)深入的研究。在中藥生產(chǎn)車(chē)間技術(shù)改造中,有人將制藥工藝設(shè)備自動(dòng)化說(shuō)成是數(shù)字制藥,甚至出現(xiàn)將近紅外光譜檢測(cè)等同于在線質(zhì)量檢測(cè)并等同于過(guò)程質(zhì)量控制的怪象,嚴(yán)重誤導(dǎo)中藥企業(yè),造成花大錢(qián)沒(méi)有解決質(zhì)量控制實(shí)際問(wèn)題的不良后果。因此,如何引領(lǐng)我國(guó)中藥工業(yè)邁向數(shù)字制藥時(shí)代面臨極嚴(yán)峻的技術(shù)挑戰(zhàn)
1.4中藥制藥工程科技戰(zhàn)略思考 面對(duì)新一輪工業(yè)革命的機(jī)遇與挑戰(zhàn),應(yīng)當(dāng)認(rèn)清中藥產(chǎn)業(yè)乃至全球醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)大格局,著眼于未來(lái)國(guó)際制藥業(yè)競(jìng)爭(zhēng),思考中藥工業(yè)戰(zhàn)略性定位,注重中藥制藥技術(shù)的后發(fā)優(yōu)勢(shì),進(jìn)行前瞻性技術(shù)布局,制定中藥制藥工程科技創(chuàng)新的大戰(zhàn)略(grand strategy),即開(kāi)展中藥工業(yè)大設(shè)計(jì)(grand design)。布局未來(lái)需要我們顯示戰(zhàn)略勇氣和智慧,也需具備全球眼光及產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略思維。通過(guò)啟動(dòng)中藥制藥工程科技創(chuàng)新的引擎就能激發(fā)中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新活力,建立撬動(dòng)顯著提升中藥產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效能的“新支點(diǎn)”。
當(dāng)制藥工業(yè)跨入大數(shù)據(jù)世界,依賴經(jīng)驗(yàn)對(duì)制藥過(guò)程進(jìn)行操控和管理的傳統(tǒng)方式將淪為落伍。誰(shuí)擁有藥物“智”造的核心技術(shù),便擁有了改變醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)格局的話語(yǔ)權(quán),仍采用陳舊制藥技術(shù)的企業(yè)將可能淘汰出局
時(shí)不待我,中藥制造業(yè)應(yīng)集結(jié)千帆競(jìng)發(fā)的聚合之勢(shì),加快推進(jìn)中藥工業(yè)數(shù)字化和信息化,謀勢(shì)而動(dòng),順勢(shì)而為,乘勢(shì)而上,借梯登高,迎接和把握國(guó)際制造業(yè)科技變革大趨勢(shì),借助數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制藥技術(shù)提高藥品標(biāo)準(zhǔn),實(shí)施中藥工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化戰(zhàn)略,造就一批中藥企業(yè)成為附加值更高的價(jià)值鏈環(huán)節(jié)
中藥制造業(yè)應(yīng)當(dāng)采用制藥工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)及醫(yī)藥大數(shù)據(jù)等領(lǐng)先一步的前沿技術(shù),建設(shè)智能制藥的“未來(lái)工廠”,將中藥產(chǎn)業(yè)從粗放型向智慧性升級(jí)
1.5中藥制造業(yè)的“未來(lái)工廠”德國(guó)工業(yè)4.0所引發(fā)的工業(yè)革命悄然而至,其技術(shù)特征是將信息物理融合系統(tǒng)(GPS)廣泛應(yīng)用于制造業(yè),構(gòu)建智能工廠并實(shí)現(xiàn)智能制造,這標(biāo)志著世界即將進(jìn)入以智能制造為核心的智能經(jīng)濟(jì)時(shí)代制造中藥的“未來(lái)工廠”應(yīng)瞄準(zhǔn)國(guó)際前沿技術(shù)水平,以制藥工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為核心,將所有結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)整合進(jìn)“大數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù),”構(gòu)建功能強(qiáng)大的中藥工業(yè)信息智能管理系統(tǒng)通過(guò)大數(shù)據(jù)分析從巨量數(shù)據(jù)中提煉出有價(jià)值信息,同時(shí)通過(guò)可視化技術(shù)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成明晰易懂的制藥過(guò)程信息,并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為知識(shí),應(yīng)用于改善過(guò)程管控模式、提高藥品質(zhì)量、避免生產(chǎn)事故、減少質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、降低能耗和物耗、預(yù)測(cè)制藥過(guò)程結(jié)果、增加生產(chǎn)效力等。
中藥制造由多個(gè)單元工藝組合而成,導(dǎo)致其制藥過(guò)程數(shù)據(jù)集合以分段式的復(fù)雜多維空間為基本特征。因此“未來(lái)工廠”應(yīng)在信息技術(shù)的主導(dǎo)下多段融合,建立多維多段一體的全過(guò)程管控模式,重構(gòu)制藥過(guò)程控制與管理體系。運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘工具發(fā)現(xiàn)制藥過(guò)程動(dòng)態(tài)規(guī)律、各類(lèi)關(guān)聯(lián)和最佳控制模式,構(gòu)建預(yù)測(cè)模型以優(yōu)化控制和管理決策,彌補(bǔ)操作和管理經(jīng)驗(yàn)的不足,提高生產(chǎn)精益化程度,進(jìn)而持續(xù)提升中藥產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效能,實(shí)現(xiàn)智能制藥和綠色制造目標(biāo)。
2中藥制藥工程領(lǐng)域若干概念、術(shù)語(yǔ)及定義
中藥制藥界許多概念、術(shù)語(yǔ)或技術(shù)名詞在中藥制藥工程理論上尚無(wú)明確的定義,某些術(shù)語(yǔ)含義不確切,在有歧義時(shí)仍含混使用,導(dǎo)致不同的人使用同一個(gè)名詞時(shí),其詞意差別很大,易引發(fā)技術(shù)困惑或誤導(dǎo),甚至影響某些先進(jìn)技術(shù)方法的聲譽(yù),阻礙了先進(jìn)制藥技術(shù)在中藥產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展。因此,極有必要厘清這些概念、術(shù)語(yǔ)或技術(shù)名詞的真實(shí)含義,對(duì)其涵義作準(zhǔn)確的定義。
2.1中藥制藥過(guò)程管控 通常簡(jiǎn)稱過(guò)程管控,包括過(guò)程控制與過(guò)程管理兩大方面,制藥過(guò)程控制主要包括:①提取濃縮、干燥、純化、制劑等工藝的制藥設(shè)備控制,②制藥工藝品質(zhì)控制,③制藥過(guò)程質(zhì)量控制,④中藥產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn),⑤質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制。制藥過(guò)程管理主要包括:①GMP管理,②以設(shè)備為中心的全員生產(chǎn)管理,③IS010012測(cè)量管理,④AQ/T9006企業(yè)安全生產(chǎn)管理,⑤IS014000環(huán)境保護(hù)管理等。
2.2在線檢測(cè) 這是一個(gè)常被混淆的技術(shù)名詞。在線檢測(cè)系指在生產(chǎn)線上檢測(cè)制藥過(guò)程參數(shù),而過(guò)程參數(shù)通常包括工藝參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)、質(zhì)控參數(shù)、物料屬性參數(shù)及環(huán)境參數(shù)等不同類(lèi)別參數(shù)(如密度,pH,水溫,乙醇濃度,蒸氣壓力,氣溫,流量等)。顯然,在線檢測(cè)不等同于在線檢測(cè)藥品質(zhì)量或檢測(cè)藥用物料質(zhì)量,更不意味著在線質(zhì)量控制。
2.3質(zhì)量在線檢測(cè) 通常是指在生產(chǎn)線上檢測(cè)藥用物料質(zhì)量。在不至于混淆的情況下,有時(shí)也將檢測(cè)與藥品質(zhì)量相關(guān)的過(guò)程參數(shù)稱之為質(zhì)量在線檢測(cè)。有必要指出,物料質(zhì)量屬性并不等同于質(zhì)控參數(shù),質(zhì)控參數(shù)不一定是藥用物料成分當(dāng)檢測(cè)的物料屬性參數(shù)與藥品質(zhì)量無(wú)關(guān)時(shí),則無(wú)法表征藥用物料質(zhì)量;即檢測(cè)物料屬性參數(shù)并不一定能檢測(cè)出藥用物料質(zhì)量。因此,在使用近紅外光譜等過(guò)程分析儀器檢測(cè)藥材或某工藝環(huán)節(jié)的藥用物料質(zhì)量前,必須全面深入研究哪些成分與藥品質(zhì)量相關(guān),以及這些成分含量的范圍。
2.4過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè) 一般是指不僅檢測(cè)藥用物料質(zhì)量參數(shù),而且在給定的范圍內(nèi)進(jìn)行觀察和判斷質(zhì)量狀況,通常設(shè)置越限報(bào)警功能。因此,檢測(cè)與監(jiān)測(cè)的工業(yè)意義不同,監(jiān)測(cè)質(zhì)量比檢測(cè)質(zhì)量更為重要,難度也更大。
2.5過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控 一般是指不僅檢測(cè)藥用物料質(zhì)量參數(shù),而且將這些質(zhì)量參數(shù)調(diào)控在給定的范圍內(nèi)。顯然,近紅外光譜在線檢測(cè)并不一定能在制藥過(guò)程中準(zhǔn)確檢測(cè)出藥用物質(zhì),也難以應(yīng)用于監(jiān)測(cè)過(guò)程質(zhì)量;過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控需要多種技術(shù)方法的融合才能實(shí)現(xiàn),僅靠單一的近紅外光譜檢測(cè)技術(shù)無(wú)法控制中藥產(chǎn)品質(zhì)量,不少企業(yè)盲目投資建設(shè)近紅外在線檢測(cè)系統(tǒng)失敗的主因就在于此。
2.6過(guò)程質(zhì)量控制 一般是指在中藥生產(chǎn)全程中通過(guò)調(diào)節(jié)各種關(guān)鍵的過(guò)程參數(shù)來(lái)控制藥品質(zhì)量,使制藥工藝流程制造出來(lái)的中藥產(chǎn)品符合特定的質(zhì)量要求。
由上述定義可知,在線檢測(cè)方法包括工業(yè)傳感器、過(guò)程檢測(cè)儀表及過(guò)程分析儀器等;不能將在線檢測(cè)視作為在線質(zhì)量檢測(cè),也不能將在線質(zhì)量檢測(cè)等同于過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè),更不能視作為過(guò)程質(zhì)量控制;過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)不等同于過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控,也不能視作為過(guò)程質(zhì)量控制。
3中藥數(shù)字制藥技術(shù)概述
中藥數(shù)字制藥是采用統(tǒng)一的數(shù)字化技術(shù),不僅對(duì)制藥工藝參數(shù)、質(zhì)控參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)、物料屬性參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等過(guò)程參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化檢測(cè)、控制及儲(chǔ)存,而且對(duì)藥材原料及制藥過(guò)程中藥用物料進(jìn)行數(shù)字化檢測(cè),監(jiān)測(cè)各類(lèi)過(guò)程參數(shù)與藥用物質(zhì)在制藥過(guò)程中的變化軌跡,綜合判斷過(guò)程狀態(tài)并控制工藝進(jìn)程,從而控制中藥產(chǎn)品質(zhì)量;同時(shí),對(duì)CMP,計(jì)量器材,安全生產(chǎn),生產(chǎn)車(chē)間,環(huán)保,倉(cāng)儲(chǔ)及物流等實(shí)施數(shù)字化管理按照制造業(yè)國(guó)際上目前通行的觀點(diǎn),可稱之為“中藥工業(yè)3.0”。
中藥數(shù)字制藥的主要技術(shù)特征是:原料藥材數(shù)字化、藥用物質(zhì)數(shù)字化、制藥過(guò)程各類(lèi)參數(shù)的數(shù)字化(包括工藝參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)及質(zhì)控參數(shù)等)、單元工藝模型化及定量化、生產(chǎn)車(chē)間各類(lèi)管理體系數(shù)字化、全過(guò)程測(cè)管控信息一體化、各類(lèi)信息集成管理和綜合應(yīng)用。
中藥數(shù)字制藥技術(shù)包括:①提取、濃縮、干燥、純化、制劑等工藝的制藥設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù);②制藥工藝模型化及定量化/制藥工藝品質(zhì)優(yōu)化技術(shù);③復(fù)制藥過(guò)程各類(lèi)參數(shù)在線檢測(cè)技術(shù);④制藥過(guò)程質(zhì)量數(shù)字化控制技術(shù);⑤制藥過(guò)程分析建模/PAT技術(shù);⑥制藥過(guò)程測(cè)管控信息一體化技術(shù);⑦質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)數(shù)字化管理及控制技術(shù);⑧藥效物質(zhì)數(shù)字化辨析技術(shù);⑨數(shù)字GMP系統(tǒng);⑩精益生產(chǎn)MIS系統(tǒng);⑾藥品質(zhì)量檢驗(yàn)LTMS系統(tǒng);⑿數(shù)字化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等。經(jīng)過(guò)十余年的努力,本團(tuán)隊(duì)已建立中成藥二次開(kāi)發(fā)核心技術(shù)體系(包括中藥數(shù)字制藥技術(shù)),促進(jìn)了中藥產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)制藥時(shí)代到來(lái)。
筆者認(rèn)為:在中藥數(shù)字制藥技術(shù)體系建設(shè)中,單元工藝建模是前提,數(shù)字化設(shè)備是基礎(chǔ),全過(guò)程測(cè)管控信息融合是關(guān)鍵,管控質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是底線,藥用物質(zhì)全程監(jiān)測(cè)是核心,數(shù)據(jù)集成管理及應(yīng)用是根本,數(shù)字CMP管理是保障。中藥制藥工程界應(yīng)當(dāng)在中藥制藥工藝模型化和定量化方面聚焦發(fā)力,根據(jù)單元工藝流程將制藥過(guò)程質(zhì)量控制序貫化、精準(zhǔn)化和規(guī)范化并具備預(yù)測(cè)性,將精益生產(chǎn)理念滲透到中藥制造過(guò)程的每一個(gè)工藝環(huán)節(jié),打造“數(shù)字化透明”的中藥制造平臺(tái),實(shí)現(xiàn)制藥過(guò)程數(shù)字追溯,為持續(xù)性提升中藥產(chǎn)品質(zhì)量奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
4中藥智能制造技術(shù)概述
21世紀(jì)的工業(yè)信息科學(xué)將像20世紀(jì)的硅信息科學(xué)一樣具有變革性意義,將產(chǎn)生全新的產(chǎn)業(yè)技術(shù)并使藥物制造方式發(fā)生根本性改變伴隨著數(shù)字制藥技術(shù)廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的以各種形式存儲(chǔ)的海量數(shù)據(jù)可創(chuàng)造豐碩的知識(shí)財(cái)富和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,這就需要制藥工業(yè)的大數(shù)據(jù)分析師“點(diǎn)石成金”。超大規(guī)模的信息交互與多維融合必將引發(fā)制藥過(guò)程控制模式和生產(chǎn)管理方式的深刻變革,在制藥過(guò)程高度信息化前提下實(shí)現(xiàn)知識(shí)發(fā)現(xiàn)管理和應(yīng)用,牽引“數(shù)字化透明”中藥制造平臺(tái)向智能化發(fā)展,從而升華形成中藥智能制造技術(shù),即中藥工業(yè)4.0。
中藥智慧制藥的主要技術(shù)特征是,使用大量的工業(yè)傳感器過(guò)程檢測(cè)儀表以及過(guò)程分析儀器等組成一張龐大而靈敏的可反映制藥過(guò)程全貌的感知網(wǎng),并將信息技術(shù)與制藥技術(shù)深度融合,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人與人、人與機(jī)器機(jī)器與機(jī)器生產(chǎn)管理與過(guò)程控制等之間互通互聯(lián),通過(guò)制藥設(shè)備、生產(chǎn)管理、質(zhì)量檢測(cè)等與過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化聯(lián)接,形成集聚了原料/制藥生產(chǎn)/藥品流通/臨床使用等中藥產(chǎn)品全生命周期信息的智能網(wǎng)絡(luò),使制藥過(guò)程的每一個(gè)工藝細(xì)節(jié)均被注入“智慧基因”通過(guò)賦予中藥制造平臺(tái)學(xué)習(xí)和思考能力,用充滿智慧的數(shù)據(jù)整合、分析與挖掘,從多種來(lái)源的中藥工業(yè)數(shù)據(jù)中尋找關(guān)聯(lián),發(fā)現(xiàn)制藥過(guò)程規(guī)律,洞察引起藥品質(zhì)量波動(dòng)的因素,不僅實(shí)現(xiàn)制藥工藝精湛控制,而且達(dá)到管理精益化要求,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)保量低耗綠色高效能制藥。
中藥智能制造技術(shù)主要包括:①制藥信息處理、信息解釋、信息利用、知識(shí)發(fā)現(xiàn)與管理等關(guān)鍵技術(shù);②測(cè)管控信息融合智能管理技術(shù);③中藥產(chǎn)品質(zhì)量智能預(yù)測(cè)技術(shù);④質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)警及預(yù)控技術(shù);⑤制藥過(guò)程智能預(yù)測(cè)控制技術(shù);⑥制藥過(guò)程軌跡智能追蹤分析技術(shù);⑦水、汽、電系統(tǒng)智能優(yōu)化管理技術(shù);⑧精益生產(chǎn)智能管理技術(shù)等。
5中藥工業(yè)4.0技術(shù)路徑
制藥工業(yè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)備、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)挖掘及可視化能力將成為醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)未來(lái)最重要的核心競(jìng)爭(zhēng)力。工業(yè)信息感知技術(shù)的發(fā)展,使獲取制藥過(guò)程全貌的數(shù)據(jù)描述成為可能,通過(guò)分析各類(lèi)數(shù)據(jù)集群間關(guān)聯(lián)關(guān)系,不僅能認(rèn)知制藥工藝各環(huán)節(jié)輸入/輸出的藥用物料變化規(guī)律,而且可以揭示在生產(chǎn)全過(guò)程中物質(zhì)、能量、信息等變換規(guī)律,發(fā)掘出中藥工業(yè)數(shù)據(jù)的內(nèi)在價(jià)值,創(chuàng)新定義數(shù)據(jù)制藥技術(shù),開(kāi)辟獲取中藥工藝知識(shí)的新路徑,重新建構(gòu)中藥工業(yè)技術(shù)格局,這是建設(shè)中藥工業(yè)4.0的戰(zhàn)略價(jià)值所在。
目前,我國(guó)有些地方已出現(xiàn)智能制造園區(qū)及智能工廠建設(shè)熱潮,許多地方政府在規(guī)劃未來(lái)5年建設(shè)上千個(gè)智能工廠或車(chē)間,但至今未見(jiàn)制藥企業(yè)參與,以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)如何進(jìn)入制藥工業(yè)領(lǐng)域仍面臨巨大困難。一方面工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)在制藥業(yè)并無(wú)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ),缺乏制藥信息工程技術(shù)人才,容易出現(xiàn)只做“表面文章”而沒(méi)有促進(jìn)企業(yè)提質(zhì)增效現(xiàn)象;另一方面,很多制藥企業(yè)生存艱難,無(wú)暇顧及新概念技術(shù),缺乏應(yīng)用新技術(shù)的積極性或足夠資金。我國(guó)中藥制造業(yè)仍處于工業(yè)2.0進(jìn)程中,傳統(tǒng)制藥工藝與現(xiàn)代制藥技術(shù)共生,落后與先進(jìn)并存。
根據(jù)中藥工業(yè)的上述現(xiàn)實(shí)情況,筆者認(rèn)為在實(shí)現(xiàn)中藥工業(yè)4.0戰(zhàn)略目標(biāo)的征程中應(yīng)實(shí)行分步走策略,倡議在現(xiàn)階段首先大力推進(jìn)中藥數(shù)字制藥技術(shù)的廣泛應(yīng)用,促進(jìn)中藥工業(yè)化與信息化融合,以應(yīng)用目標(biāo)牽引,構(gòu)建“信息主導(dǎo)、系統(tǒng)集成”的中藥數(shù)字制造技術(shù)平臺(tái),為實(shí)施中藥工業(yè)4.0技術(shù)升級(jí)工程建設(shè)夯實(shí)數(shù)字化基礎(chǔ),創(chuàng)造必要的技術(shù)條件。人才是第一資源,組建科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)是我國(guó)中藥工業(yè)跨越發(fā)展的關(guān)鍵,應(yīng)當(dāng)構(gòu)建成長(zhǎng)性環(huán)境以及多樣性、包容性學(xué)術(shù)生態(tài),使中藥制藥工程科技創(chuàng)新力量成為中藥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的發(fā)動(dòng)機(jī)和推動(dòng)力。
在新興信息技術(shù)進(jìn)入中藥工業(yè)領(lǐng)域時(shí),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)只是一種技術(shù)工具,主導(dǎo)我國(guó)中藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級(jí)的應(yīng)是精湛的制藥工藝和過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)。唯有通過(guò)制藥相關(guān)技術(shù)的融合創(chuàng)新,提升中藥產(chǎn)業(yè)的整體質(zhì)量及效益,以工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)為核心的智慧制藥技術(shù)才能在中藥工業(yè)“落地”。因此,在中藥制造向中藥智造轉(zhuǎn)向發(fā)展中,不僅需要基于物聯(lián)網(wǎng)思維的現(xiàn)代工業(yè)精神,而且需要追求精益生產(chǎn)目標(biāo)的“工匠精神”,更需要注重工業(yè)轉(zhuǎn)化,防止出現(xiàn)一哄而上、不重視實(shí)效的局面。
在通向終極計(jì)算機(jī)智能的漫長(zhǎng)煉獄中,將逐漸分化出兩種路徑。一種是從高深的理論研究出發(fā),在各領(lǐng)域取得成熟的成果后,再通過(guò)技術(shù)加以實(shí)現(xiàn),從而開(kāi)發(fā)出一種模擬人類(lèi),甚至超越人類(lèi)的智能工具。另一種是從基礎(chǔ)技術(shù)、具體應(yīng)用和實(shí)際功能出發(fā),再借助群體協(xié)作,使機(jī)器真正“覺(jué)醒”,成為超越人類(lèi)的智能實(shí)體。
天真階段已過(guò),集群智慧閃爍
在研究過(guò)程中,我們習(xí)慣把人工智能當(dāng)成滿足自己某種需求的智力工具,而不會(huì)去考慮它是否擁有一個(gè)高級(jí)的控制中心,只要求通過(guò)一些相對(duì)簡(jiǎn)潔、基礎(chǔ)的技術(shù)來(lái)滿足我們的某些需求,擴(kuò)展自身智力在某個(gè)方向的極限。比如地圖和鐘表的發(fā)明,使我們對(duì)外部時(shí)空有了直觀的感覺(jué);計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn),為我們提供了遠(yuǎn)超出自身極限的計(jì)算能力和信息傳遞效率。
起初,這些初級(jí)人工智能不過(guò)是完成了形象投射中一個(gè)天真的階段――一種持續(xù)且可見(jiàn)的功能性投射。隨著這些基本功能的不斷積累和深化,人工智能終將實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單到高級(jí)、從功能實(shí)現(xiàn)到智力誕生的目標(biāo)。當(dāng)這一目標(biāo)達(dá)成時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)通過(guò)共同協(xié)作和配合,去完成所有人腦功能的機(jī)器人群落。這里的核心就是,在一種分布式、去中心化的進(jìn)化過(guò)程誕生出集群智慧。
RoboEarth機(jī)器人平臺(tái)
不久前,荷蘭埃因霍恩大學(xué)了RoboEarth項(xiàng)目。四個(gè)機(jī)器人在模擬醫(yī)院的環(huán)境中相互協(xié)作,以此來(lái)照顧病人。它們通過(guò)與云端服務(wù)器的交互,進(jìn)行信息共享和互相學(xué)習(xí)。例如,一個(gè)機(jī)器人可以對(duì)醫(yī)院房間進(jìn)行掃描,并將完成的地圖上傳至RoboEarth;而另外一個(gè)對(duì)房間完全不了解的機(jī)器人,就可以通過(guò)訪問(wèn)云端的這張地圖找到房間中的一杯水。按照相同的原理,其他機(jī)器人不需要重新編程就能打開(kāi)特定的盒子,即使這些機(jī)器人基于不同的模型。
RoboEarth的云端架構(gòu)為機(jī)器人提供了一個(gè)向云端傳輸信息,并獲得反饋的閉環(huán)。它的聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以接收機(jī)器人采集的信息,并通過(guò)機(jī)器可讀的格式進(jìn)行存儲(chǔ)。存儲(chǔ)在RoboEarth底層的信息包括軟件組件、導(dǎo)航地圖、任務(wù)知識(shí)等。RoboEarth云端引擎還能提供強(qiáng)大的計(jì)算能力,并且具備海量帶寬,能使機(jī)器人非常迅速地從RoboEarth上分享和獲取信息。
RoboEarth的為機(jī)器人在認(rèn)知形成、行為操作等方面的發(fā)展打下了基礎(chǔ),接下來(lái)勢(shì)必將促使機(jī)器人之間進(jìn)行更加深層次的信息共享,以及更復(fù)雜行為的學(xué)習(xí)。
MIT的多智能體系統(tǒng)
MIT是基于多智能體進(jìn)行研發(fā)的系統(tǒng),將接入網(wǎng)絡(luò)的不同功能的機(jī)器人或者設(shè)備限制在自身的層級(jí)內(nèi)。這樣一來(lái),它們可以從各自封閉的環(huán)境中接收到相對(duì)穩(wěn)定的信息,并處理一些事先安排好的、相對(duì)簡(jiǎn)單的任務(wù)。系統(tǒng)事先對(duì)一些不確定因素進(jìn)行了定義和預(yù)防,如機(jī)器人掉線、算法出錯(cuò)導(dǎo)致機(jī)器人崩潰等。因此,系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)器人隊(duì)伍就憑借這種復(fù)雜的合作機(jī)制,應(yīng)對(duì)不確定的外部環(huán)境,并高效地完成任務(wù)。
對(duì)于一些小的協(xié)作類(lèi)項(xiàng)目,系統(tǒng)可以確保這些程序聯(lián)合體實(shí)現(xiàn)最優(yōu)選擇,在把環(huán)境的不確定性和程序的自身局限性考慮在內(nèi)的前提下,系統(tǒng)將挑選出最有可能的結(jié)論。
MIT的新系統(tǒng)需要三個(gè)輸入量。首先是一套相對(duì)簡(jiǎn)單的控制算法,它們對(duì)智能體的行為進(jìn)行共同控制或單一控制。然后是一套統(tǒng)計(jì)方法,對(duì)各程序在特定環(huán)境中的執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。最后需要一套針對(duì)不同結(jié)論的評(píng)估機(jī)制:完成一項(xiàng)任務(wù)會(huì)增加正向評(píng)估,而消耗能量則會(huì)增加負(fù)面評(píng)估。系統(tǒng)在完成這三個(gè)步驟后,可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)價(jià)值功能的最大化。
哈佛大學(xué)的“白蟻機(jī)器人”
無(wú)獨(dú)有偶,哈佛大學(xué)在近期基于同樣的思路研發(fā)了“白蟻機(jī)器人”,它們能像白蟻筑巢那樣,在沒(méi)有總體設(shè)計(jì)和統(tǒng)一管理的情況下,自行壘起多層“磚塊”。這種機(jī)器人如中型遙控玩具車(chē)一般大小,也有四個(gè)輪子,裝有若干探測(cè)器和舉起建筑構(gòu)件的裝置。它能前后左右移動(dòng),到指定位置拿取積木一樣的“磚塊”,然后根據(jù)探測(cè)到的環(huán)境和預(yù)設(shè)的邏輯規(guī)則,再把“磚塊”放到某個(gè)位置。在已放有“磚塊”的地方,機(jī)器人能爬上一層“磚塊”,再進(jìn)行壘放,如此層層疊加。
之所以將這種機(jī)器人以“白蟻”冠名,是因?yàn)樽匀唤缰械陌紫佋谥矔r(shí),不像人蓋房子那樣有一個(gè)“總設(shè)計(jì)師”,而是每只白蟻根據(jù)周?chē)h(huán)境自行決定如何行動(dòng)。這種看似缺乏統(tǒng)管的集體行動(dòng),最終往往能筑成高達(dá)兩三米的巨大巢穴。顯然,這種建造模式的好處是無(wú)論缺少誰(shuí)都不太緊要,建筑規(guī)模也容易擴(kuò)展。不論是只有5個(gè)“白蟻機(jī)器人”,還是有500個(gè)“白蟻機(jī)器人”,都能以這種方式工作。
互聯(lián)網(wǎng)讓機(jī)器人成長(zhǎng)
從本質(zhì)來(lái)講,不管哪一種平臺(tái),都是為機(jī)器人提供一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)幫助其共享信息,并互相學(xué)習(xí)各自的行為、技能和環(huán)境,以達(dá)到一種經(jīng)驗(yàn)共享的理想狀態(tài)。這個(gè)信息平臺(tái)之于機(jī)器人,就像互聯(lián)網(wǎng)之于我們。互聯(lián)網(wǎng)為我們提供了一個(gè)高效率的信息傳遞和交互工具,我們每個(gè)人都可以將自己的認(rèn)知盈余,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與其他人共享。同時(shí),我們也在學(xué)習(xí)別人分享到互聯(lián)網(wǎng)的各種技能、經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。說(shuō)到底,這些都是信息的共享和交換。
雖然互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)了高效的信息共享方式,但也僅僅是被我們使用的一種工具。我們從中達(dá)到的效果和效率是因人而異的。一些人眼中有價(jià)值的信號(hào),可能成為另一部分人眼中干擾的噪音。對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō),互聯(lián)網(wǎng)的信息傳播依然是一種受摩擦力限制的非理想狀態(tài)。
然而,在機(jī)器人群體中就完全不存在這個(gè)問(wèn)題,因?yàn)樗鼈儞碛泄餐撵`魂――代碼。當(dāng)云端的RoboEarth設(shè)定統(tǒng)一的信息格式之后,所有信息對(duì)于接入的機(jī)器人來(lái)說(shuō),是完全沒(méi)有差異的。一個(gè)機(jī)器人將所獲得的技能上傳到云端,其他機(jī)器人可以通過(guò)下載完全掌握該項(xiàng)技能,而且熟練程度與最初的貢獻(xiàn)者絲毫不差。并且,所有的信息、知識(shí)和技能在傳遞過(guò)程中,絕不會(huì)出現(xiàn)干擾和衰變。所以,機(jī)器人可以在一種理想狀態(tài)下,進(jìn)行信息共享、加工和獲取。
2006年,一位科技記者創(chuàng)造了“眾包”概念――互聯(lián)網(wǎng)將類(lèi)似于維基百科式的大規(guī)模、開(kāi)放性的項(xiàng)目分配給用戶,用戶貢獻(xiàn)自己的專長(zhǎng)、時(shí)間去完成并更新該項(xiàng)目。但個(gè)體本身的局限性與個(gè)體之間的差異性,造成了在任務(wù)執(zhí)行中勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)學(xué)習(xí)和溝通成本,無(wú)法達(dá)到完美的協(xié)作模式。然而,在RoboEarth下的機(jī)器人卻可以憑借它們共同的本質(zhì),將眾包和認(rèn)知盈余詮釋到極致。打個(gè)比方,互聯(lián)網(wǎng)帶給我們的信息傳輸方式就像馬斯克的超級(jí)高鐵,雖然速度遠(yuǎn)超我們的想象力,但依然存在限制和能量損耗;而機(jī)器人的互聯(lián)網(wǎng)RoboEarth,就像是打通地球內(nèi)部的重力火車(chē),可以借助自然界最簡(jiǎn)單、最原始的能量達(dá)到理想狀態(tài)。
人類(lèi)將自身與機(jī)器劃清界限的最重要標(biāo)準(zhǔn),就是我們具有獨(dú)立的意識(shí)和情感,但也恰恰是因?yàn)槊總€(gè)人在這些方面的差異,我們?cè)谛畔⒐蚕砗蛡鬟f上才會(huì)出現(xiàn)誤差。反而是被我們認(rèn)為低級(jí)的、同質(zhì)化的、功能化的機(jī)器人在這方面有著天然優(yōu)勢(shì)。單從效率和結(jié)果來(lái)講,它們?cè)谶@方面遠(yuǎn)超過(guò)人類(lèi),因?yàn)樗鼈兊幕ヂ?lián)網(wǎng)才是完全透明。
像人類(lèi)一樣顛覆世界
其實(shí),RoboEarth、多智能體和白蟻機(jī)器人都是一個(gè)機(jī)器人群組,雖然從單個(gè)上來(lái)說(shuō)較為低級(jí),但個(gè)體之間卻能建立起高效、準(zhǔn)確的協(xié)助機(jī)制,可以憑借群體智慧來(lái)完成較復(fù)雜的難題。
人類(lèi)具有從生物學(xué)中提出自然的邏輯,并用以制造出一些有用的東西。盡管過(guò)去有很多哲學(xué)家都覺(jué)得,人類(lèi)能夠抽取生命的法則,并將其應(yīng)用到其他的領(lǐng)域。但直到最近,當(dāng)計(jì)算機(jī)以及人造系統(tǒng)的復(fù)雜性能夠與生命體想媲美時(shí),這種設(shè)想才有可能得到驗(yàn)證。
究其本質(zhì),這種法則可以被定義成單個(gè)個(gè)體的適應(yīng)性,或者一種在群體中誕生,并不斷增長(zhǎng)的學(xué)習(xí)能力。就像一只看不見(jiàn)的手,一只存在于大量低級(jí)成員中卻控制并引導(dǎo)著整體的手,直到量變引起質(zhì)變。在經(jīng)典的達(dá)爾文進(jìn)化中,個(gè)體的學(xué)習(xí)并不重要。而拉馬克進(jìn)化則允許個(gè)體所獲得的信息,可以與進(jìn)行這個(gè)長(zhǎng)期的、愚鈍的學(xué)習(xí)結(jié)合在一起。并且,這種學(xué)習(xí)能力是有加速度的。隨著時(shí)間的推移,進(jìn)化能力本身的多樣性、復(fù)雜性和進(jìn)化力也隨之增長(zhǎng)。也就是說(shuō),機(jī)器設(shè)計(jì)是智能機(jī)器的能力之一,超級(jí)智能機(jī)器可以建造比它自己更強(qiáng)大的機(jī)器。
目前,接入RoboEarth進(jìn)行測(cè)試的機(jī)器人還是基于相似的技術(shù),擁有的技能和可以完成的任務(wù)相對(duì)比較低級(jí)。至少我們現(xiàn)在還不用擔(dān)心,因?yàn)楣δ苄詸C(jī)器人即使再高級(jí),也只能充當(dāng)完成我們指派某項(xiàng)工作的工具。就像一群接入家庭局域網(wǎng)的清潔機(jī)器人,不管它們可以多么出色的完成任務(wù),我們也不會(huì)擔(dān)心它們自發(fā)聯(lián)合起來(lái)對(duì)抗主人。
但RoboEarth具有不可想象的潛力。一方面,機(jī)器人可能會(huì)表現(xiàn)出來(lái)差異性。未來(lái)接入RoboEarth的每個(gè)機(jī)器人,都將擁有不同的程序,它們會(huì)基于各自程序去判斷云端哪些任務(wù)最適合自己,甚至還會(huì)將云端的技能和任務(wù)進(jìn)行分解,找到自己最擅長(zhǎng)的部分。
到那時(shí),機(jī)器人就可以在完全沒(méi)有人類(lèi)幫助的情況下,進(jìn)行“眾包”和認(rèn)知共享,真正實(shí)現(xiàn)資源最佳配置。另一方面表現(xiàn)為隨著機(jī)器人數(shù)量的增加,群體思維和群體協(xié)作所產(chǎn)生的效果將越發(fā)顯著。對(duì)于像多智能體、白蟻機(jī)器人這類(lèi)智能群體來(lái)說(shuō),它們的相互協(xié)作是一種技術(shù)與技術(shù)的融合。這樣的融合,將賦予它們生命形式。
當(dāng)復(fù)雜度達(dá)到某一程度時(shí),具備強(qiáng)大功能的集群就會(huì)從蟲(chóng)子中涌現(xiàn)出來(lái)。我們也可以大膽預(yù)測(cè),當(dāng)那堆智能體復(fù)雜到一定程度,并且協(xié)同和配合越發(fā)高級(jí)時(shí),智力和靈魂也將從中誕生。
這些由我們制造出來(lái)的東西,將會(huì)具備學(xué)習(xí)、適應(yīng)、自我治愈,甚至是進(jìn)化的能力,又或者是一種由無(wú)數(shù)默默無(wú)聞的“零件”,通過(guò)永不停歇的工作形成緩慢且寬廣的創(chuàng)造力,這種創(chuàng)造力比起人類(lèi)神奇華麗的創(chuàng)造力,可能顯得較為笨重,但在實(shí)現(xiàn)效率方面卻足以與之匹敵。到那時(shí),機(jī)器人群體中會(huì)出現(xiàn)“思想者”、“先知”、“革命者”等,它們會(huì)擁有自己的文藝復(fù)興和工業(yè)革命,也會(huì)思考它們從哪里來(lái),往何處去。當(dāng)然,它們可能還會(huì)高傲地把自己作為高級(jí)物種,去顛覆世界。
關(guān)鍵詞:低碳;建筑;設(shè)計(jì)技術(shù)
1低碳建筑的重要意義
低碳建筑的概念目前也沒(méi)有很明確的定義。盡可能少的溫室氣體排放可以被認(rèn)為是低碳建筑,定義低碳建筑可以參考低碳經(jīng)濟(jì)等相關(guān)概念,我們可以將低碳建筑定義為在建筑材料與設(shè)備施工建造和建筑物使用的生命周期內(nèi),減少能源使用,提高能效,降低二氧化碳的排放量,為人們提供合理舒適的建筑環(huán)境。建筑師對(duì)建筑、市鎮(zhèn)以及它們?cè)诳臻g上的分布所做的決策對(duì)能否實(shí)現(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展”而言至關(guān)重要,能源、原材料的消耗、碳排放水平等都將取決城市的發(fā)展模型。
2低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的原則
2.1引入“低碳節(jié)能”觀念,掌握節(jié)能技術(shù),樹(shù)立節(jié)能意識(shí)。
積極利用低能耗資源和自然資源,是搞好低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。低碳節(jié)能的建筑設(shè)計(jì)應(yīng)以“低碳、節(jié)能、技術(shù)”為發(fā)展模式,在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,關(guān)注建筑節(jié)能、環(huán)境特征的表現(xiàn)和技術(shù)的運(yùn)用,使之融入建筑設(shè)計(jì)中,產(chǎn)生建筑形象。因此,設(shè)計(jì)在尊重自然環(huán)境、減少能源消耗的同時(shí)還要從環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約的角度考慮建筑功能與生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定性和持久性。
2.2低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)應(yīng)符合整體設(shè)計(jì)與多元共融
結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕瘍?nèi)涵,發(fā)掘不同建筑類(lèi)型的特點(diǎn),開(kāi)發(fā)適合本地生態(tài)環(huán)境的新型能源和技術(shù),整合并完善建筑功能,以滿足使用者對(duì)適宜的、高舒適居住環(huán)境的追求,提升整個(gè)設(shè)計(jì)的環(huán)境質(zhì)量和文化品質(zhì)力求科學(xué)化、邏輯化、智能化、系統(tǒng)化的設(shè)計(jì),使整體功能適應(yīng)各種功能性質(zhì)的使用要求?!敖ㄖ?dāng)隨時(shí)代”,倡導(dǎo)低碳節(jié)能建筑設(shè)計(jì),是我們?cè)诮ㄖ?chuàng)作中應(yīng)該明確的主導(dǎo)思想。
3應(yīng)用當(dāng)代科學(xué)方法與技術(shù)手段的低碳建筑設(shè)計(jì)
3.1基于數(shù)字化技術(shù)的低碳建筑設(shè)計(jì)技術(shù)
總的來(lái)說(shuō),數(shù)字化技術(shù)主張采用國(guó)際先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑整體或重點(diǎn)部分進(jìn)行科學(xué)的分析、預(yù)測(cè)、監(jiān)控、反饋、控制,從而減少建筑物碳排放量的釋放,達(dá)到低碳建筑的基本要求。技術(shù)措施一:低碳建筑設(shè)計(jì)借助數(shù)字化技術(shù)的相關(guān)軟件,可以進(jìn)行建筑碳排放量的模擬與測(cè)算,在幾分鐘內(nèi)便可計(jì)算出建筑的碳排放,同時(shí),利用數(shù)字化技術(shù)也使建筑低碳化設(shè)計(jì)中的物理環(huán)境條件的參數(shù)化設(shè)計(jì)和數(shù)字化精確調(diào)控成為現(xiàn)實(shí),另外,數(shù)字技術(shù)結(jié)合環(huán)境科學(xué)可以對(duì)建筑將來(lái)的碳排放指標(biāo)、低碳效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。技術(shù)措施二:低碳建筑設(shè)計(jì)可以借助數(shù)字控制技術(shù),借鑒和使用當(dāng)前前沿的生物技術(shù)、防污染技術(shù)、再循環(huán)和資源替代技術(shù)、生態(tài)式的能量供應(yīng)技術(shù)以及環(huán)境保護(hù)技術(shù),建立以建筑與自然環(huán)境共生、減少碳排放量的建筑節(jié)能技術(shù)體系。技術(shù)措施三:低碳建筑設(shè)計(jì)可以借助數(shù)字技術(shù)在使用和管理上的優(yōu)勢(shì),串聯(lián)起數(shù)字管理系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等子系統(tǒng),形成以中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為主的綜合系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑中所有的機(jī)電設(shè)備和能源自動(dòng)控制、電訊網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制,確保建筑物有關(guān)設(shè)備的合理高效運(yùn)行。在這里,數(shù)字化技術(shù)控制下的主系統(tǒng)類(lèi)似一個(gè)中央處理單元,決定驅(qū)動(dòng)部分做何種控制方式反映,以期達(dá)到控制建筑碳排放量的目的。
3.2基于物聯(lián)網(wǎng)的低碳建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與方法
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱叫“TheInternetofthings”。顧名思義,物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。因此,物聯(lián)網(wǎng)的定義是:通過(guò)射頻識(shí)別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備,按約定的協(xié)議,把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以對(duì)建筑物進(jìn)行前端數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控管理,依托智能建筑信息集成系統(tǒng)為平臺(tái),結(jié)合集成分項(xiàng)能耗計(jì)量系統(tǒng),運(yùn)用適合于各個(gè)類(lèi)型建筑的節(jié)能管理系統(tǒng),并通過(guò)對(duì)建筑準(zhǔn)確的分項(xiàng)能耗計(jì)量、公示、建筑環(huán)境監(jiān)測(cè)、建筑設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)用能監(jiān)督管理;通過(guò)科學(xué)的能耗數(shù)據(jù)診斷、分析,找出不合理的用能癥結(jié),以改進(jìn)管理的形式實(shí)現(xiàn)針對(duì)暖通空調(diào)、照明等關(guān)鍵耗能系統(tǒng)的改造實(shí)施,降低建筑物能耗的使用,實(shí)現(xiàn)降低碳排放量的目標(biāo)。
3.3基于仿生學(xué)的低碳建筑設(shè)計(jì)技術(shù)與方法
仿生學(xué)是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學(xué),主要研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理,并將這些原理移植于工程技術(shù)之中,發(fā)明性能優(yōu)越的儀器、裝置和機(jī)器,創(chuàng)造新技術(shù)。仿生學(xué)對(duì)低碳建筑的影響就是將仿生學(xué)的成果和思想方法引入到低碳建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
3.4建筑腔體概念的設(shè)計(jì)模式與方法結(jié)合
建筑生態(tài)的技術(shù)特性,相關(guān)學(xué)者借鑒仿生學(xué)的學(xué)科方法,針對(duì)低碳建筑策略,提出了“建筑腔體”的概念。所謂建筑腔體,即建筑采取適宜的空間體形、運(yùn)用相應(yīng)的技術(shù)措施,能夠利用或輔助利用可再生能源,在運(yùn)作機(jī)制上與生物腔體相似,高效地好地營(yíng)造出低碳排放高舒適度的建筑,其基本設(shè)計(jì)模式及策略如下:在設(shè)計(jì)的初始階段,就注重場(chǎng)地的微氣候因素;其次,分析場(chǎng)地環(huán)境在物理意義上的形態(tài)所造成的微氣候,增強(qiáng)對(duì)基地的具體能量流特征的認(rèn)識(shí);接下來(lái)的設(shè)計(jì)整合過(guò)程中,考慮技術(shù)要素的建筑化處理,轉(zhuǎn)換腔體類(lèi)型發(fā)揮其生態(tài)作用,也就是說(shuō),反映在低碳處理上,腔體的構(gòu)件注定會(huì)成為減少碳排放的一個(gè)重要因素;最后還需要進(jìn)行技術(shù)性的評(píng)價(jià),以作為反饋和修正的依據(jù)。因此,建筑腔體的設(shè)計(jì)過(guò)程,就是在既定環(huán)境和資源條件下,一種通過(guò)合理設(shè)計(jì)和技術(shù)選擇,在各種“條件”與“需求”之間達(dá)到平衡的過(guò)程。運(yùn)用這種建筑腔體的概念進(jìn)行低碳建筑設(shè)計(jì),可以獲得比采用常規(guī)做法少的碳排放量而達(dá)到同樣的室內(nèi)舒適性。
3.5遺傳算法在低碳建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
生物的進(jìn)化是一個(gè)奇妙的優(yōu)化過(guò)程,它通過(guò)選擇淘汰、突然變異、基因遺傳等規(guī)律產(chǎn)生適應(yīng)環(huán)境變化的優(yōu)良物種,這顯示出了其對(duì)自然環(huán)境的優(yōu)異自適應(yīng)能力。受其啟發(fā),人們致力于對(duì)生物各種生存特性的機(jī)理研究和行為模擬。遺傳算法,就是這種生物行為的計(jì)算機(jī)模擬中令人矚目的重要成果。建筑物的低碳消耗既與建筑本身的特點(diǎn)有關(guān),也與室內(nèi)外的環(huán)境因素有關(guān),要想減少碳排放量就要對(duì)這些因素進(jìn)行綜合優(yōu)化,這是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。遺傳算法很適合于各種優(yōu)化問(wèn)題,例如建筑熱能的優(yōu)化設(shè)計(jì)與控制、建筑熱舒適度的優(yōu)化設(shè)計(jì)等。而且,遺傳算法非常適合于事先沒(méi)有非常明確設(shè)計(jì)觀念以及同時(shí)可能有很多種設(shè)計(jì)方案的情況,在這種情況下,不可能一個(gè)一個(gè)對(duì)個(gè)體進(jìn)行測(cè)試。遺傳算法不對(duì)每個(gè)具體的解決方案進(jìn)行測(cè)試,它依賴于優(yōu)化基因解決方案性能的能力,因此,遺傳算法假定與強(qiáng)壯優(yōu)化個(gè)體具有類(lèi)似基因或從其演化而來(lái)的個(gè)體都具有很好的性能。遺傳算法不僅僅針對(duì)于可能解決空間中臨近方案群的性能,它持續(xù)關(guān)注整個(gè)解決空間所有可能的方案。
4結(jié)語(yǔ)
隨著建筑行業(yè)在社會(huì)能耗和碳排放量方面所占比重很大,人們更加清楚地認(rèn)識(shí)到的排放對(duì)全球氣候帶來(lái)的巨大影響?!暗吞肌崩砟钍艿皆絹?lái)越多的重視并已滲透到社會(huì)生活的方方面面。減少建筑碳排放、建造“低碳建筑設(shè)計(jì)”的呼聲越來(lái)越高。而“低碳建筑”不僅是當(dāng)前綠色建筑發(fā)展的未來(lái),更是建設(shè)“低碳城市”,發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn):
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
級(jí)別:部級(jí)期刊
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