安土重遷，在中國人的傳統觀念中，“家”不僅僅是栖身之所，更承載着人們對于親人團圓的熱切期望。從農耕時代到工業時代，再到如今的數字化時代，人類從未停止追求更加舒适的居住與工作環境，而如今，在各類“黑科技”的加持下，建築從建造到最終使用的全過程、全生命周期都變得更加智能、更加便捷。
在9月14日舉行的“中國這十年”系列主題新聞釋出會上，住房和城鄉建設部副部長姜萬榮介紹了新時代住房和城鄉建設事業高品質發展舉措和成效有關情況——
這十年，是大陸建築業轉型更新、從建造大國邁向建造強國的時期，中國建造持續改變着中國的面貌。深化建築業“放管服”和工程建設項目審批制度改革，完善監管體制機制，強化品質安全管理，優化營商環境，推動智能建造與新型建築工業化協同發展。十年來，建築業的國民經濟支柱産業地位更加牢固，建築産業現代化程度大幅提升，工程品質穩步提高。2021年，建築業總産值達到29.3萬億元，是2012年的2.1倍；增加值達到8萬億元，占GDP的7%；吸納就業超過5000萬人。港珠澳大橋、北京大興國際機場等一批世界級标志性重大工程相繼建成，“中國建造”展示了強大綜合國力。
此外，中投産業研究院釋出的《2022-2026年中國智能建築行業深度調研及投資前景預測報告》也指出，2015-2020年，中國智能建築市場需求規模總體呈波動增長态勢，根據存量/新增面積、智能化比例以及機關面積改造成本，測算存量與新增建築（公共建築、住宅建築與工業建築）智能化市場規模，得出結論為2020年全國存量智能建築投資規模為3146億元，新增智能建築市場需求規模為2590億元，總市場規模為5736億元。此外，中研産業研究院認為，未來，國内智能建築占建立建築的比例将不斷上升，加上已有建築智能化改造，預計到2023年，國内建築智能化工程市場規模将達到12276億元。
簡而言之，随着物聯網、AI、數字孿生、大資料等技術的快速疊代，加之國家面向建築業的施工管理、品質安全管理、綠色可持續發展等方面釋出了一系列利好政策，數字化技術已經在傳統建築業實作了規模化落地，并且在不斷探索創新應用場景。同時，大陸城鎮化建設的持續深化，也為智能建築提供了優渥的發展環境。
科技為建築業“添磚加瓦”
那麼，究竟何為“智能建築”？
所謂的智能建築應該是集現代科學技術之大成的産物，将新興資訊技術注入建築的結構與系統，為建築業從方案設計到施工建造再到管理運維的全生命周期提供更加高效、便捷、舒适的解決方案。
其中，在初期設計階段，傳統的電氣、暖通以及安防、樓宇自動控制等智能化系統設計可重複性強，規範、行業标準以及個人經驗占主導地位，處于建築設計過程中介入相對滞後的子系統，不會對建築物本身的設計形态産生實質性改變。而這種特點也為基于BIM的自動設計提供了大展拳腳的舞台，通過數字模型預處理以及相關的專業計算選型，即可完成一套符合行業規範、标準以及建築物實際情況的設計圖，一方面減輕了設計人員的勞動強度、提升工作效率，另一方面也通過數字化手段大大減少了方案設計階段的纰漏與失誤。
在施工建造階段，住房和城鄉建設部、國家發展改革委、科技部等13部門于2020年聯合印發的《關于推動智能建造與建築工業化協同發展的指導意見》就曾提出，要加快推動新一代資訊技術與建築工業化技術協同發展，在建造全過程加大建築資訊模型（BIM）、網際網路、物聯網、大資料、雲計算、移動通信、人工智能、區塊鍊等新技術的內建與創新應用。大力推進先進制造裝置、智能裝置及智慧工地相關裝備的研發、制造和推廣應用，提升各類施工機具的性能和效率，提高機械化施工程度。加快傳感器、高速移動通訊、無線射頻、近場通訊及二維碼識别等建築物聯網技術應用，提升資料資源利用水準和資訊服務能力。加快打造建築産業網際網路平台，推廣應用鋼結構構件智能制造生産線和預制混凝土構件智能生産線。
在管理運維階段，工業和資訊化部、中央網絡安全和資訊化委員會辦公室、科學技術部、生态環境部、住房和城鄉建設部、農業農村部、國家衛生健康委員會、國家能源局等八部門聯合印發的《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃（2021-2023年）》也曾提出，要加快智能傳感器、射頻識别（RFID）、二維碼、近場通信、低功耗廣域網等物聯網技術在建材部品生産采購運輸、BIM協同設計、智慧工地、智慧運維、智慧建築等方面的應用。利用物聯網技術提升對建造品質、人員安全、綠色施工的智能管理與監管水準。
不難發現，無論是在産業端的實際落地探索中，還是在政策大力引導之下，BIM與物聯網可以說是搭建智能建築的磚瓦，隻有用其打好地基，後續才能更好的發展智慧工地、智慧運維、智慧安防、樓宇自動化控制等其他豐富的應用場景。
BIM打造建築數字化底座
BIM（建築資訊模型）作為建築資訊化的載體，已經成為了建築數字化、智能化的重要支撐。BIM由Autodesk公司于2002年率先提出，自2013年開始，BIM在中國進入了快速發展時期，政府頻發多項檔案鼓勵工程建設項目應用BIM技術，以加快推進工程建設項目全生命周期資料共享和資訊化管理。2020年前後，BIM開始愈發頻繁地出現在招投标檔案及設計方案中，并從一些大型項目開始，逐漸過渡到以BIM為載體的無紙化傳遞。
彼時，BIM的應用大多是由政策支援、國企推進，用于标杆項目的先進技術案例宣傳，主要是在已有的二維CAD圖紙基礎上建立三維的BIM模型，并由施工企業收集建築資訊、深化模型，提升模型精度。就技術深度而言，行業關注重心仍停留在展示層面——哪種模組化方式更好、三維漫遊如何展示等等。
如今，曆經實際項目應用的淬煉，建築業BIM應用已經逐漸從最初的政策推崇過渡到了從經濟效益出發的理性抉擇，行業熱議更多的是依托專業知識和傳遞标準的完整解決方案，以及物聯網+BIM如何更好地幫助建築業降本增效。
更重要的是，随着現代工業技術的發展，标準化、工廠化的建設理念也逐漸滲透到了建築業，裝配式建築應運而生，即把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建築用構件和配件（如樓闆、牆闆、樓梯、陽台等），運輸到建築施工現場，通過可靠的連接配接方式在現場裝配安裝而成的建築。
顯然，裝配式建築的預置化、标準化及拼裝建造特點都将為BIM的預處理能力不謀而合，二者的結合也将是互相成就——一方面，裝配式建築利用BIM的模型及其中承載的建築資料可以實作精準的資料孿生，避免後期修改，更進一步發揮了裝配式工藝縮短工期、節約成本的優勢。另一方面，裝配式建築的拼裝建造也為物聯網在項目建設階段的落地提供了極大的便利，進而将物聯網與BIM的結合應用前置到建設階段，并将其延續到後期營運與運維，補全物聯網+BIM在建築全生命周期的應用。
物聯網提升建築資料價值
如果将建築比作“人體”，那麼其在日常生活、工作中都需要由大腦來驅動身體内的多個器官完成相應的動作，随之而來的，也将産生不同類型的龐雜資料，如何将資料價值最大化，并以資料反哺智能系統更新才是智能建築深化發展的關鍵。
更重要的是，物聯網與BIM的結合，不僅解決了建築業的資訊孤島問題，更是将建築資料通過三維可視化模型直覺地展示出來，在真實還原建築各項運作狀态的同時還實作了資料的實時傳送，廣泛融合樓宇自動控制、安防、人員行為分析、智慧通行等多個應用場景。
此外，融合了位置資訊、物聯網以及BIM技術的數字孿生應用将實體建築與數字世界互動映射，在設計階段可以通過對用地需求、用地分布、功能定位等方面進行分析，合理确定建築群規劃以及地下管網規劃；在建設階段可以實時同步樓宇建造進度，及時預警管線交錯、工期滞後等資訊；在營運階段，可以實時展示樓宇的内部運作情況、訪客與車輛的實時資料、樓宇的能耗情況等。
“雙碳目标”為建築業減排瘦身
衆所周知，除了常見的工業制造及汽車産業外，建築運作能耗也是大陸碳排放的主要出口之一。而在“碳中和、碳達峰”目标下，建築節能與綠色建築逐漸得到了政府與行業的高度重視。據中國建築節能協會建築能耗與碳排放資料專委會釋出的資料顯示，建築樓宇全過程碳排放約占大陸碳排放總量的50%以上。是以，實作建築營運碳中和将在很大程度上優化大陸的能源結構。
所謂的“營運碳”是指建築運作過程中直接使用燃煤、燃油和瓦斯等化石能源排放二氧化碳所導緻的直接碳排放，以及使用電力、熱力供應所導緻的間接碳排放。受業務類型差異、建築樓體形态差異、基礎裝置差異等多種因素的影響，建築營運碳的排放情況也是千人千面。
針對建築營運碳減排，物聯網系統作為整個樓宇智能化控制的“大腦”，可以對各個分離的智能化系統進行全面集中管理和控制，包括空調系統、新風系統、照明系統、能源計量監測和PM 2.5濃度監測等。基于采集到的資料，可以進一步對建築物中所有能耗進行綜合、全面的精細化管理，及時洞察建築中用能裝置和區域的能效異常，通過優化裝置操作流程，提高人員管理效率來實作建築的持續節能。
具體來看，發電與供熱也是建築内碳排放占比相當高的環節，主要原因是傳統的發電供熱還是以火電為主，目前正在“雙碳目标”的推動下加快切換為新能源，光伏、風電、水電、核電等綠色能源将迎來高速發展。根據全球能源網際網路合作組織測算，到2025年，中國發電結構中，煤炭占比将從67%下降至49%，風光發電占比将從8%上升至20%，氣電、水電、核電等次優能源占比從25%微升至28%。
而風電、光伏等可再生能源的大規模裝機，為數字化基礎設施建設到科技服務提供了發展機遇。其中，在風電發電機組裝置層面，已經大量使用物聯網技術進行資料分析。通過溫度、振動、位移，風速等更多種傳感器的應用，風電機組具備了更強的感覺能力，能采集更多資料，使得風機可以進行數字化模組化，進而預先感覺運作狀态，根據狀态偏離健康運作的情況，進行預防性維護和維修。
而相較于對部署場地有嚴苛要求的風電，光伏能源顯然更加适合建築營運。以歐洲最大的單體城市光伏項目為例——安德萊赫特屠宰場的頂棚采用了5000多塊太陽能闆，棚頂光伏系統設計年發電量1600兆瓦，足夠供給本身商業用電，如果光照充足，還能将結餘電量供給周邊居民使用。
除了屋頂光伏以外，歐盟近日釋出的《歐盟太陽能戰略》中還指出，要在部署光伏建築一體化（BIPV）方面發力，這是一種将太陽能光伏發電系統內建于建材、建築上的手段，是目前各國光伏應用探索的重點領域之一。其難點在于，需要将光伏從獨立的産品融入建築的角度進行了解、設計，将光伏發電系統安裝在建築上首先需要滿足建築的安全、防水、防雷、抗風揭、保溫、防火等特性。
就在今年1月，大陸工業與資訊化部也聯合住房和城鄉建設部、交通運輸部、農業農村部、國家能源局共同釋出了《智能光伏産業創新發展行動計劃（2021-2025年）》，其中明确提出了産業發展目标包括——支撐新型電力系統能力顯著增強，智能光伏特色應用領域大幅拓展。智能光伏發電系統建設卓有成效，适應電網性能不斷增強。在綠色工業、綠色建築、綠色交通、綠色農業、鄉村振興及其它新型領域應用規模逐漸擴大，形成穩定的商業營運模式，有效滿足多場景大規模應用需求。
不難發現，作為部署更加便捷的清潔能源，光伏正在大刀闊斧地進行建築業的“綠色改革”，但其中所涉及到的元器件成本、儲能、能源合理配置設定使用等問題仍需要時間來疊代更新。
寫在最後
傳統建築的智能化更新已是大勢所趨，加之利好政策持續出台以及“雙碳目标”的大力推動，物聯網、大資料、BIM、數字孿生等技術加持下的智能建築正在持續向縱身躍遷。在這一過程中，業内也湧現出了“人場互動”、“機器人施工”等創新應用，其又能夠與建築樓宇擦出什麼樣的火花？不妨交給時間來回答。