后疫情时代,物联网为智能建筑提供强大技术支持

新冠病毒COVID-19危机正挑战着我们社会的许多基础设施,强调了医疗机构的应对能力,并产生了将现有空置机构迅速转变为临时的关键医疗机构的需求。因此,我们需要一种方法来快速改造建筑物,以支持公共卫生和其他紧急情况,同时提高设施效率和应变能力。

在这场危机之后,我们如何进行重建将有助于未来发展的建筑,将成为重要议题。为了迎接挑战,我们必须从过去的教训开始。

随着美国《冠状病毒援助、救济和经济安全(CARES)法案》的通过,以及紧随其后的另一笔数十亿美元的刺激法案,现在该重新审视《美国复苏与再投资法案》(ARRA)的能效计划,作为对2008年经济崩溃的回应而通过的。这些计划的成功之处不难看出,在未来四年中,20亿美元以上的投资预计可节省4亿MMBtus的能源。

ARRA计划对房屋和建筑物进行改造,使其更加高效,同时在最需要的时候为当地承包商、工程师和制造商创造高薪工作。尽管ARRA是有用的指南,但过去十年的技术进步和全球危机必须为下一组与效率和基础设施相关的刺激计划提供依据。在如此多的风险面前,我们需要利用这个机会,以正确的方式开始改造我们的公共建筑。

正确的方法是同时将适应性、可靠性、可持续性和健康性作为重点,作为全面的系统级建筑物改造的一部分。 RIGHT是首字母缩写词,它定义了未来这些灵活、高效的设施的功能要素。

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应对设施进行设计或改造,以在恶劣天气、地震事件、电网中断、网络安全漏洞和公共卫生紧急情况下维持关键系统运行。备用发电、储能、分布式发电和微电网不仅可以提高弹性,还可以提高可持续性,提高需求灵活性和电网效率。

物联网(IoT)传感器、自动控制、数据分析和高速网络提供了一种技术基础架构,除了可以提高设施效率,使用者的健康水平,还可以支持各种建筑系统,远程学习和临床应用。网络基础架构应是网络安全,并且应进行分段以支持关键和非关键系统和应用。

可持续建筑正在成为公共部门的规范,其中包括获得能源之星(ENERGY STAR)或LEED认证的建筑,以及数量越来越多的零碳/能源建筑。无论采用哪种方法,能源效率始终是绿色建筑设计和改造以及其他标准(包括节水和使用可再生能源)的重中之重。这些改进可以节省能源和运营成本,可用于基于绩效的合同和能源服务业务模型,从而以低利率利用刺激资金和私人资本。

可持续建筑的下一个领域是关注居住者的健康、保健和生产力。相对较新的WELL,Fitwel和RESET标准代表了在正常居住条件下创建和维护健康环境的最佳实践。在突发公共卫生事件中,这些健康的建筑系统和实践为重症监护情况下的患者和员工提供了更高级别的保护。

快速将公共建筑中的居住空间(无论是大学宿舍、军营、K-12学校或会议中心中的居住空间)转换为临时重症监护设施或紧急避难所的能力,是未来改造的关键要素。这需要灵活、适应性强的设计,以允许快速添加关键的HVAC过滤设备和房间增压系统,提供额外的功率容量以容纳临床设备和UPS系统,以及足够的网络容量来容纳临床和建筑技术系统。

我们经常听到有人呼吁在飓风和其他灾难后“更好地重建”,并提高受损建筑物的弹性和可持续性,以备下次使用。尽管我们希望“下一次”距离今天很长一段时间,但我们应该感谢我们的社区注意这一呼吁,并利用经济刺激资金来正确改造我们的建筑物,以适应未来的需求。

智能建筑和物联网的10项关键技能盘点

欧司朗(Osram)数字系统博客的最新一篇文章声称:“智能建筑技术正在塑造商业地产的未来。”欧司朗指出,如今的商业地产集团“需要将IT和技术技能,业务分析以及具有远见的领导技能相结合,才能在这种新型智能建筑环境中保持竞争力。”

博客接着指出,“目前有超过13,900个职位(目前)发布,这些职位有‘IoT’作为职称的一部分——还有更多的职位描述要求考生了解网络概念、传感器、分析和数据科学,以及与IoT直接相关的其他领域。该博客补充说:“此外,传统工作将不断发展,并需要新的技能,例如,谷歌最近发布的一份设施经理招聘信息,需要基本的IT知识,因为他们将负责推动智能建筑技术的部署。”

按照欧司朗的标准,支持智能建筑和物联网迅速发展需要的10项新技能,如下所示:

1.精通技术——“ 即使你不是工程师或不是需要技术专业知识的职位,也该是时候熟悉物联网并了解有关传感器,云,API,连接性和数据的基础知识的了。由于这个新的、不断发展的环境的前提是一切事物都是相互连接的,每个从事智能建筑开发和支持的人都需要对IT和网络有一个基本的了解。”

2.安全性——“安全性是最重要的问题,也是一个巨大的物联网问题。连接到互联网的所有事物都会带来风险。由于智能建筑基础设施连接到互联网,因此智能建筑容易受到网络攻击。漏洞评估技能,硬件和软件安全性,并且数据安全技能对于物联网部署至关重要。”

3.移动应用体验——“终端用户物联网应用正在向移动优先体验发展,这意味着大多数物联网应用将主要运行在平板电脑和智能手机等移动设备上。”

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4.网络专家——“每个传感器本质上都是网络上的一个数据节点。一切都是相连的。有内部或远程的网络专家可供使用,有助于保持大楼的平稳运行。”

5.分析和数据科学专业的知识——“大量的数据是通过传感器网络收集的,包括光、热、占用、能源使用、空间利用等。公司需要能够理解数据的高级分析师。分析的数据变成了用于管理、优化和自动化建筑环境和操作方面的信息。”

6.了解运营技术和信息技术-—— “ 物联网正在改变我们开展业务的方式,以及我们思考和使用技术的方式。运营技术(OT)和信息技术(IT)团队传统上是独立和孤立的组织。然而,这两个看似截然不同的组织之间的界限及其各自的责任正在模糊不清。例如,从智能照明系统收集的占用数据现在触发了来自HVAC系统的响应-了解这两种环境的IT人员的需求将很大。公司还需要物理工厂(OT)方面的人员了解新的IT工具,并可以向IT人员解释OT问题。“

7.团队合作——“物联网和连通性消除了跨职能孤岛。员工将需要适应协作,集思广益,并在不同背景下以不同的方法和观点进行合作。”

8.商业头脑——“领导需要理解并传达数据和自动化的价值。他们需要能够将数据与如何使用数据来解决问题、改善业务成果、改变企业做事方式或如何满足客户需求联系起来。”

9.持续学习的意愿和能力——“在这种快速发展的环境中,人们需要不断了解最新的发展,并对它如何帮助企业保有好奇心,落后者将很快被抛在后面。”

10.沟通技巧——“具有较强的沟通技巧,能够以不同的方式解释复杂的概念或新想法——写作、演讲、图表和视频——将是至关重要的。”

该博客指出,根据贝恩的说法,到2021年,物联网硬件、软件、系统集成以及数据和电信服务的综合市场将增长到5200亿美元。

智能建筑将是智慧城市发展的基石

简单来讲,通向智慧城市的旅程始于一栋建筑。无论城市的规模大小如何、技术的范围大小或应用,未来的智慧城市都可以融入到智能建筑或智慧园区中,也可以从中分离出来。当对这些类型的解决方案的需求不断增长时,大公司将有机会改善企业和社会治理实践,并通过拥护更多的互联技术而在社区中脱颖而出。

智能建筑一直在利用物联网(IoT)连接和改进系统,从而提供更高的效率和数据。这些连接的系统可能包括IP摄像机系统、访问控制系统、智能仪表、智能停车场或任何联网设备或IoT传感器等。

通过将这些系统整合在一起,管理人员可以更轻松地在以往单独的数据基础之间建立连接,例如将视频素材与访问管理异常配对,使用视频进行人员跟踪,以确保建筑物的HVAC系统正确调节温度或观察建筑物各种设施的使用情况,如停车场,以便进一步优化管理决策。

集成到智能建筑中的设备可以根据其使用方式提供不同的价值。例如,可以将外部IP摄像机与单个建筑物或园区内的其他安全数据相关联,以提高员工或顾客的安全性。在智能邻里环境中使用同一台摄像机可以让本地商店经理跟踪入店行窃者。

在智慧城市的生态系统中,市政当局可以使用视频来跟踪和管理经过社区的异常人流。这样,市政当局就可以在这些信息中找到足够的价值,协助降低系统的维护成本。随着智能网络在整个城市环境中的发展,其带来的好处在不断的扩展和变化。

互连的IoT设备对组织具有广泛的潜在价值,因为它们可以最自由地应用的关键点信息:单个设备可以与许多其他内部系统或信息基础相关联,而不会影响其安全访问。然后,可以将这些信息用于园区中提升安全性或更好的用户体验,以及提升资产管理或其他业务效率等。这些物联网设备带来的好处,将直接影响智能建筑的实施应用。

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智慧城市既有利于政府,也有利于公民。使用连接的设备,城市可以变得更智能、更安全、更高效。数据可以带来街道规划和停车方面的创新,或者在危机调查期间提供有价值的见解。此外,设备可以灵活地处理不同的应用,可以根据当地政府的独特需求对系统进行优化和定制。

任何多米诺骨牌效应的关键在于,必须将第一部分付诸实践,而企业通过领导这一行为将获得许多好处。开始或继续拥护一个更好、更智能、更安全的城市,这是企业在个人和技术层面与社区建立联系的绝佳途径。许多企业对他们所居住的城市产生了广泛的影响,每个人都可以在自己的社区中获得积极的影响,这对每个人都表示了关心和关心周围地区的人们和企业,这对所有人都有好处。更高的技术集成度以及面向公众的设备和传感器的增加,也改善了企业的安全状况。

在当今技术日新月异的时代,采用更多的互联技术,并利用这些信息来改善和加快业务流程,是表明致力于跟上技术发展步伐的第一步。创建智能建筑或智能园区还有另一个优点:即投资回报率。互联技术不仅在其应用程序之外,还可以提高安全性和安全性,还提供了宝贵的业务见解,可以帮助企业更平稳地运行或更好地了解其顾客。

连接不同系统的目的是能够关联和聚合更多数据,并将信息池缩减到个人或企业最相关的点。但是收集的数据需要适当处理,数据应可用于某些功能和分析;但是,还需要尊重某些数据集的隐私并将其限制为某些指定用户。为了确保数据不会降级也不会被任何未经授权的一方访问,数据存储需要具有弹性和安全性。此外,应该始终准备好智能建筑和智能城市进行扩展,这使可扩展性成为存储基础架构的另一个重要问题。

无论是针对一栋建筑物,邻里还是整个城市,明智的举措都需要在网络安全性和互操作性方面仔细考虑正在安装和集成的设备。摄像头和传感器本身应具有网络安全性,同时还应与关键技术基础架构相集成,从而使它们能够在不损害网络完整性的前提下提供最大价值。

显然,互联技术的进一步实施和利用是未来的潮流,但是谁会领先呢?对于大型企业,特别是具有技术基础的企业,除了明显的优势外,还有更多的机会。了解并能够在其本国城市中实施智能建筑措施的公司有机会展示最佳实践,地实施新技术,并不断扩大应用范围。

企业可以通过多种方式在智慧城市建设中脱颖而出,无论是通过品牌力量还是通过开展合作。努力使城市变得更聪明、更先进、更安全,让广泛的当地企业和居民受益,企业将会获得更多尊重。

此次新冠疫情给未来城市规划与建筑设计带来的思考

纵观人类历史,每一场重大流行疾病的爆发都会迫使城市设计进行新的探索与创新。例如,在17世纪,欧洲黑死病的大流行,推动了城市下水道系统的大规模规划设计与建造,并制定新的分区法律以防止人员过渡集中,增加感染风险。而此次新的冠状病毒除了促进线上经济发展的同时,也可能极大影响了我们未来城市和建筑物的建造方式。

“随着我们正在设计的城市和医疗区对慢性病的思考的增加,也产生了一个有趣的联系……” 设计公司Perkins and Will的负责人David Green说。该公司致力于打造“健康区”,以解决更广泛的健康问题,例如步行作为减少肥胖和糖尿病的重要方式。“我认为,接下来的几个月,尤其是明年,新冠病毒疫情将彻底改变我们对城市设计的思考方式。”

其中一部分可能意味着要建造能够在发生流行病或其他类型灾难时迅速切换到其他用途的建筑物。例如,本次疫情中,许多国家和地区将会展中心或是体育馆快速改造成方舱医院。只不过目前大量的方舱医院改造只是利用空间而已,之前并没有过多进行针对性的前期设计准备,尤其是相对老旧的公共场馆建筑。

“我们一直在考虑重新设计公共场所,以便它们也可以在城市中作为流行病防治的后勤和治疗区。” Perkins and Will还在研究城市设计如何影响当前的疫情。“我们正在评估这种流行病的传播过程,因为它与城市的物理设计有关,其中包括人口密度。”专注于机场和体育馆的设计公司Icrave Design创始人兼首席执行官Lionel Ohayon建议,未来城市设计的最终理想的状态应该是旅客在登上去往机场的自动驾驶汽车时就完成了检查,而不是到了机场才进行。而在机场内部,更好的设计可以帮助减少在登机口等排队等候的人群。

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新技术的发明与应用使得改善空气质量的成本越来越低。例如,UV-C(短波紫外线)光可以消除空气处理系统中的病毒,同时让设备使用寿命更长。而传统的空气过滤器增加了成本,一部分原因在于需要额外的动力将空气吸入过滤芯系统。

同时,将新鲜的空气引入建筑物中以及改善密集社区外部的通风也很重要。如果不停地有新鲜空气进来,将最大程度地减少室内人员感染的概率。未来的技术将能够帮助我们做更多的事情,例如可以实时检测表面病毒的传感器即将出现,并且可以用来提示建筑物内人员或触发空气净化系统。在本次新冠病毒疫情防治过程中,大量的建筑物都开始部署体温筛查系统以快速识别可能生病的人。目前,包括中国在内的很多国家正在使用红外线或热成像仪来测量出入人员的体温。

虽然,体温检测不能直接判断是否真正感染病毒,但是这些非接触式的技术应用最大限度降低了人员交叉感染的风险,也正是由于采取了这些有力措施,新冠病毒的传播趋势才得到了有效遏制。因此,红外热成像技术应该成为所有建筑物中的第一道防线之一,其应用范围要超出医疗环境。当然,医院也可以设计得更好,以应对传染病的爆发。从本次新冠疫情中,我们已经看到医务人员的感染概率非常大,这与我们当前的医疗建筑设计也存在很大的关系,因此我们不得不重新考虑医疗机构建筑功能与系统的设计。

芝加哥拉什大学(Rush University)的医院设有一个急救室,关键时可以进行封闭式运行,可以对患者进行安全评估。在内部,可以在多个区域打开限制病毒传播的负压区域。而且医院的房间也可以随时改变,如果遇到一些患者突然变得非常严重或发现可疑的未知病毒,可以立即将[急诊]病房变成重症监护病房。从而最大限度降低医院工作人员和病人的交叉感染风险。

从更大的视角来看,让城市和建筑物保持健康状态,也会使人们患病的可能性大大降低,并且更还有可能避免最严重的后果。例如,即使在超高层建筑中,设计增加更多的室外空间非常重要。据调查,很多人缺乏维生素D,而较高的维生素D与降低的急性呼吸道感染风险有着密切的联系,除了补充相应的食品之外,充足的室外活动和光照条件对提升维生素D有积极的作用。

而且,在一些紧急情况下,公园也起着逃生避难的作用。因此,城市的发展不应该压缩这些必要的功能和生态空间。