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自动控制描绘未来趋势 智能建筑开启时代纪元
发表时间:2018-11-27 阅读次数:135次

 

近日,同济大学中德工程学院的部分学生代表有幸参观了江森自控有限公司位于上海的亚太总部,并被江森自控的发展历史和“智能建筑”的理念和实践所震撼。

江森自控有限公司(Johnson Controls Inc.)身为世界500强企业,有着近130年的控制业经验,对建筑设施的精通举世无比。其下三百多间分公司及制造厂遍布全球各地,雇员总数达到17万之多。

接下来,我会介绍一下整个参观的大致流程以及部分同学的部分感想或者疑问。

参观经过

11月20日下午大约一点钟,载着17位中德工程学院学生的大巴车缓缓停在了江森自控亚太总部的大楼旁。同学们一下车,首先看到的是大楼十分现代化的大气的外观设计,十分清爽清新的整体布局。转过身来,我们看到了立在花台上的白底蓝字的“Johnson Controls”的大标牌。

图1 江森自控亚太总部大楼外景

进入大楼之后,首先是被巨大的内部层高空间和欧式极简风的装潢所惊叹,然后环视四周,看到了“诚信为先(INTEGRITY FIRST)”、“使命为本(PURPOSE LED)”等企业文化的巨幅彩旗挂在各个不同的楼层的栏杆外沿。

图2 江森自控亚太总部大楼内景1

图3 江森自控亚太总部大楼内景2

整个参观过程是由两位江森自控的员工带领的。最开始,他们带着同学们参观了企业的全球分布情况以及文化墙。投影仪投影出黄色的小点,代表了每一处江森自控留下的印记。从这些小点不难看出,西欧、中国东部沿海、美国东海岸是江森自控分布最集中的地方。

图4 江森自控亚太总部大楼全球分布情况

企业文化墙上,“诚信为先(INTEGRITY FIRST)”、“着眼未来(FUTURE FOCUSED)”、“客户至上(CUSTOMER DRIVEN)”、“使命为本(PURPOSE LED)”、“同一个团队(ONE TEAM)”的标语用不同大小、不同颜色的字体,完美地在墙上拼出了一个长方形。

图5 江森自控亚太总部大楼企业文化墙

然后,他们向同学们介绍了大厅墙上的一块小得不起眼的长得像中央空调开关的小机器。原来是一个区域PM2.5的实时监测器。它的作用是实时监测区域环境中PM2.5的含量,反馈到整个大楼的“智能控制系统”中。如果系统判断该区域的PM2.5含量超标,那么系统就会控制大楼的其他系统做出相应响应。比如,空调系统会加大这一区域的送风……由此,我们智能建筑的主体部分就拉开了帷幕!

图6 讲解员给大家介绍室内空气品质控制

走过了贴着一百多年来技术发展的样品和文字图片介绍的走廊之后,同学们来到了一个有六七个陈列柜的房间。柜子里面摆放着几个瓦尔塔蓄电池(VARTA)。讲解员给我们简略地讲解了一下这些蓄电池,然后话锋一转,告诉同学们,江森自控以后不会再怎么研究这些蓄电池了,而是把未来的侧重放在楼宇自控上。

图7 瓦尔塔蓄电池

接着,讲解员把同学们引导到了一个大型交互式的讲解台前。同学们在饶有兴趣地听了讲解之后,观看了一段视频《How to Build a Hospital?》。视频中,两位主人公Bob和Hank有各自不同的建造医院的方式。其中一位选择先将医院的大楼建好,再添加各种设施,比如患者呼叫医生的按钮,以及手术室的门禁等;而另一位则选择在建筑的设计初期,便把这些所有的细节考虑在内。结果显而易见,前者建造的医院在实际启用的时候,表现得一塌糊涂;而后者则表现得有条不紊、井井有序。而江森自控所努力的方向,正是与后者相关。

图8 同学们踊跃尝试触摸屏查看智能化系统介绍

再之后,两位把同学们引导到了通往屋顶的露天平台。

图9 江森自控总部大楼屋顶

图10 同学们在江森自控总部大楼屋顶平台小憩

这里安放了许多各式各样的桌椅,稍作休息后,同学们登上楼梯走到了屋顶上。在欣赏了高处风景的同时,同学们也参观、了解了智能建筑的三大要素——雨水回收系统、太阳能板及冷却塔。这些设施在降低能耗、节省经济、提高效率、维护生态方面起到了重要的作用。

图11江森自控总部大楼屋顶参观平台

图12江森自控总部大楼屋顶参观空调设备

接下来,同学们又来到了M层。在这里,同学们参观到了位于整栋建筑下方的空调送风等一系列的大型装置组。

图13江森自控总部大楼地下室内景

图14江森自控总部大楼地下室内的约克冷机及冰蓄冷蓄冰槽

图15江森自控总部大楼地下室内的约克空调机组

最后,在大楼M层的会议室,同学们参观了整个大楼的控制系统。大楼每处的灯的明暗状况、各监视器的影像、各处的温度、湿度、空调送风情况、各机组的工作状况等,都能做即时的监测和控制。让同学们意识到电影《摩天营救》里的那种楼宇建智系统是真实存在的!

图16江森自控总部大楼地下室内的智能化集成平台展示

图17江森自控总部大楼地下室内的智能化集成平台展示2

图18江森自控总部大楼地下室内的智能化集成平台展示3

图19江森自控总部大楼地下室内的智能化集成平台展示4

最后,在同学们与两位工作人员交流问答之后,整个参观活动也算是画上了句号。

心得及问题

就编者(以下称“我”)看来,总的来说,楼宇建智系统虽然初步存在,但是想要做到更加人性化,更加方便地为人们服务,还需要很长一段路来走。

比如,在进入这栋“智慧含量”颇高的建筑的时候,我还被自动旋转的玻璃门撞到了一下,我觉得它转得太快了。之后,我跟两位领队中的一位讨论了一下,能否把这种旋转门的设计改善一下思路。不要让这个门以一个设定的速度旋转,而是能在门上设计一个运动探测器,能探测人们的步速,根据每个人的步速来调整门的旋转速度。就相当于是“门跟着人转”。领队分析之后,告诉我这种设计如果要去做的话是一定能做出来的,只是现在在这方面的还没有什么尝试而已。

有同学观察到大楼有好多地方都有“地板送风”的通风口,而非在天花板上留有送风口。于是,我们向领队提出了这个问题。领队告诉我们,“地板送风”有节能的作用。举个例子,在夏天的时候,室内需要空调制冷,如果是“天花板送风”的话,那么冷空气会先在整层空间的上方聚集,当上方被冷空气“铺满”之后,冷气才会慢慢降到地上。而人们应该都是在地面上办公的,所以如果是“天花板送风”的话,这就会造成上方冷气的浪费,也就造成空调会多做很多无用功,而这就是能源的浪费。相反,如果是“地板送风”的话,这个问题就能得到很大程度的改善。

最后在会议室的整体智能控制系统的讲解,让我联想到了区域PM2.5含量浓度探测器。我认识到,每一个庞大的系统都是由许多细节组成的,每一处细节都会为整体服务。但是,如果这个整体中的每一处细节出现了错误,那这个会不会给系统整体造成影响呢?举个极端一点的例子,比如,某个房间中的温度探测器失效了,失能报警器又没有能够有效工作。这个时候,温度探测器指出整个房间温度相对较高,反馈给了系统,系统做出相应响应,不断加大这个房间空调的制冷功率,最后导致这个房间变成冰库……就像有许多空难,都是由一系列的自动系统故障,不断“正反馈”导致的。

当然,这么多的设备都在这一个系统中控制,如果这个系统一旦被不法分子入侵,那么所有的设备都会在一瞬间被黑客支配。当然,虽然说现在应该也没有黑客会对一个公司的办公大楼的控制系统发起攻击,但是,如果“智能楼宇控制系统”想要有更深远的发展前景的话,势必会被应用到更多的高价值目标建筑中。所以说,在方便应用的维度之外,整个系统的安全问题应当被放在一个比较重要的地位来考虑。

小结

建筑智能化的发展不可能一蹴而就,它是一个长久的不断开发和改进的过程。尽管我们现在已经在这方面初有成效,但是问题也会随着研究的深入和用户的体验慢慢体现出来。在倡导“工业4.0”及建成物联网的当下,建筑智能化确实为当下的一个热门话题。而在这方面的科技工作者,也该以不断创新的精神,追求完美的态度,来不断完善它。是用智慧和汗水,来让智能建筑真正服务于人类! 

2018级学生 蓝天翊  

2018年11月26日