北京市机关智慧楼宇建设研究

　　 文/乔升威 陈昊 王璐

　　节能降碳是积极稳妥推进碳达峰碳中和，促进经济社会发展全面绿色转型的重要举措。《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》指出，要建立能耗双控向碳排放双控全面转型新机制；国务院印发的《2024—2025年节能降碳行动方案》在管理机制方面对节能降碳工作提出了多项任务；国家发展改革委、住房城乡建设部制定的《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》中将强化建筑运行节能降碳管理作为重点任务。 

　　北京市市、区两级机关的办公楼宇总建筑规模超过1000万平方米，涉及干部职工及后勤服务保障人员数十万人，在如此大体量、大规模的机关办公建筑群内，开展建筑运行全过程能碳双降工作潜力巨大且收益颇丰，不但可以落实“坚持勤俭办一切事业”的要求、有效降低运行成本，还能推动服务保障工作提质增效，提高各单位职工的获得感。 

　　《智能建筑设计标准》将智慧楼宇定义为：以建筑物为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成以人、建筑、环境互为协调的整合体，为人们提供安全、高效、便利及可持续发展功能环境的建筑。”近年来，随着物联网、大数据、云计算等新兴技术的发展，建筑行业的转型升级正加速推进，智慧楼宇这种能利用人与物、物与物之间数据，产生具有“自感知、自管理、自学习、会呼吸”的特征建筑“生命体”正在成为可能。机关智慧楼宇建筑不仅可以提供全天候安全稳定、质量可靠的服务，还能通过多类型数据的融会贯通实现有效的精细化管理，更能根据机关干部职工的实际需要提供服务。 

　　北京市机关智慧楼宇建设情况 

　　以北京城市副中心行政办公区各机关单位为例，从2015年一期工程建设开始，到2023年二期工程建设完成，历时8年建成了“四大、四小、两组团”的超大型集中办公区，覆盖100余家北京市市级机关单位办公及相关配套工程。为实现行政办公区内信息化基础设施达到“高点定位、国内领先”的目标，全面支撑区域绿色发展和智慧城市示范区建设，在办公区楼宇信息化工程建设中，广泛运用物联网、大数据、云计算、互联网、网络虚拟化、人工智能（AI）、地理信息系统（GIS）和建筑信息模型（BIM）等新技术和新产品，并根据相关政策、标准要求，建成了系统覆盖面广、功能接口丰富、技术产品多样的楼宇智能信息化系统，实现了拥有一定感知能力的机关自动化建筑。 

　　从宏观角度，北京市机关智慧楼宇信息化系统共分为5大组成部分，分别是智能楼宇管理系统、网络系统、安防系统、会议系统、机房及配套工程。其中智能楼宇管理系统与“能碳双降”关系更为密切，由4个子系统组成，包括建筑设备监控系统、建筑能效监管系统、智能照明控制系统，以及智能化信息集成系统。 

　　建筑设备监控系统是智慧楼宇的“设备管家”，监控系统配置与办公区内各机电系统保持统一。该系统采用直接数字控制技术，对冷热源系统、通风空调系统、给排水系统、变配电监控系统、智能照明控制系统、电梯控制系统、太阳能热水系统等进行监视及节能控制。在物业人员日常工作中，可以借助该系统实现以下场景功能：一是公共区域定时通风调温。物业人员根据办公区工作时间与季节变化，在系统中预先设置新风机组、送排风机、风机盘管等暖通设备的启停时间、预设温度、风量等指标，系统即可根据预设指令自动运行，节约人力、提升效率。二是会议室远程空调控制。由于会议室内开会时环境条件波动性较大、参会人员对环境温湿度需求不同，为了能快速响应此类场景的调温需求，物业人员可在中控室直接对会议室、公共区域进行温度、空调风量的远程控制。三是重要场所及设备安全监测。信息化机房、档案室、UPS间等重要精密场所，污水坑、雨水坑等主要积水区域，给水系统泵房、太阳能热水系统泵房、变配电室等重要能源资源供应场所，均要求较高的安全等级。对于此类场所，中控室值班人员可依靠系统对温度、湿度、液位等指标进行监控，并设置安全响应阈值对异常状态进行预警，提醒物业人员及时排查隐患。 

　　建筑能效监管系统是智慧楼宇的“绿色顾问”，用于监测智能水表、智能冷热量表、综合电表示值数据，实现水、电、冷热量的分项计量，以监视能耗状况。此系统作为能耗监测精准化、节能目标科学化、能效管理可视化的重要依据，各办公区基本均可实现主要用水、用电环节的能耗监测。在实际使用时，各单位管理人员、物业工作人员能够通过建筑能效监管系统了解分析办公区用能状况，以判断能耗合理性，并据此制定节能目标、维护改造用能设备。一是用水环节监测。在楼宇内部主要用水点位安装可远传的计量水表，通过远程接入智慧楼宇系统进行水耗数据储存、分析和展示。管理人员通过系统可以掌握不同楼栋、楼层或功能区，特别是食堂、浴室等高耗水区域的水量消耗情况。当用水量长期较高时可以及时采取水平衡测试、节水改造、改变用水策略等方式降低水资源消耗。同时夜间用水量异常、单日用水量突增等指标变化还可用于预警潜在的“跑冒滴漏”现象，指导物业人员排查隐患。二是用电环节监测。智慧楼宇系统通过接入楼栋强电竖井中的可单相电、三相电同时计量的智能电表，使管理人员可以系统掌握各办公区用电情况，根据年度节能目标制订节能计划。 

　　智能照明控制系统是智慧楼宇的“眼睛”，各办公区均单独建设了智能照明系统以方便对公共照明区域的远程操作。系统可对会议室、大厅、餐厅等公共区域进行智能照明控制。此系统使用频率较高，可以较为高效、准确地控制楼宇照明时长，也可远程监测照明设备运行情况方便物业人员排查。 

　　楼宇智能化信息集成系统是智慧楼宇的“大脑”，是对各子系统的集成管理。通常可对建筑设备管理系统、建筑能效监管系统、安全防范综合管理系统、消防安全系统、智能照明系统等多个子系统进行数据监测与信息控制，实现在建筑组群内的统一运维管理。在日常使用过程中，可以更直观、综合地监测办公区集群内各类智能设备设施和能源利用状况，方便后勤管理人员和物业维保人员根据工作职责，重点关注各自的业务板块。 

　　建设和运行中的常见问题 

　　系统数据采集不足。监测传感器和能耗计量设施配备不足或欠缺远传功能，由于智能远传的环境、设备参数传感器和能耗计量仪表施工工序多、安装要求高，在建设时，或是出于节约成本考虑、或是需求改变临时增减设备、或是未明确约定智能设备安装情况、抑或是其他因素，导致部分智慧楼宇的智能远传计量水、电表未达到配备要求；温湿度、气体、水浸等环境监测设备未配备或仅在部分公共区域安装，缺少系统、全面的楼宇末端感应设施。具备远传功能的传感和计量设备未全部接入系统，在建设时，有些机关楼宇智能水表、综合计量电表、环境温湿度和空气质量传感器等设备设施虽具备远程传输功能，但由于现场环境施工条件有限、传输设备布线成本较高、设备接线未做好防干扰等原因，造成设备未接入系统、设备信号传输异常等问题，以致系统无法全面、准确覆盖全部计量感应设备。部分智能仪表数据异常，有些智能仪表的采样值与实际值间存在倍率关系或转换因子，但这些重要事宜在系统实际对接时未得到开发人员的足够重视，也未对所有计量仪表进行校准、核验。水、电等能源资源分项计量不尽准确，用水用电环节中，由于实际使用情况与设计情况存在出入、楼号变动、功能区域重新划分、施工设计阶段未规范配备计量器具等诸多因素，导致有些机关的智慧楼宇系统无法对食堂、浴室、数据机房、业务大厅、监控大厅、指挥调度中心等重点用能用水区域进行分项计量，造成这些重点用能部位的能源消耗数据不透明，难以实施精准的能源管理和节能措施。 

　　系统界面操作复杂。数据界面不够简洁，就建筑设备监控系统而言，当操作不同类型设备时，调用设备运行参数或远程控制其运转的操作方式和流程有很大差异，部分系统可视化程度不高，使用者实际上手有一定门槛，用户友好性受到影响。设备命名不够清晰，系统使用人员在工作时更关注被监控设备或环境监测点的实际位置，但系统建设阶段在为采集点命名时大多使用英文数字代号，以表征其连接的弱电机柜点位，不利于直观监测与管理人员操作维护。功能图表不够丰富，如建筑能效监管系统、智能化信息集成系统等综合分析管理系统，往往需要对大量数据进行分析，并出具分时段、分功能、分项目的多维度比对报表、图表，以供管理人员参考。但目前大部分机关现有系统对数据分析、报表生成等功能支持力度不足。设备自控不够智慧，尽管公共区域照明、新风空调等设备可以实现定时启停，但在配置时需单独对每个设备设置时间参数信息，且每当季节变化需调整运行模式时，要逐一重新配置设备控制参数。同时，自动控制逻辑单一，主要涉及基于时间的开环控制和基于温度的闭环控制，对于节能需求、舒适需求的综合智慧控制支撑作用不强。 

　　系统分析指导作用有限。现有大部分机关办公建筑的智能楼宇系统能够广泛采集建筑设备运行信息和办公区环境监测信息，在信息化、数字化上建设情况较好，但对于数据的综合分析，以及依托分析提供合理化管理、维护建议方面仍有待提升。系统分析能力有待提高，目前大部分智慧楼宇系统只能实现对数据的综合采集和汇总，缺少时间维度、功能维度、需求维度的综合对比分析，缺少对数据的合理性判断，仍需依靠工程人员的专业素质与工作经验进行分析诊断，制约了楼宇运营效率和管理质量的智能化提升。现有系统集成能力待提高，目前绝大部分机关智慧楼宇系统由多个子系统构成，且不同子系统的开发团队不同，导致系统彼此独立，在配合调用上存在壁垒，系统的功能界面不够明确，实际操作时集成系统使用率不高。 

　　提升路径 

　　充分利旧调动现有设备。针对现有智能楼宇管理系统进行详细摸查，梳理系统功能现状、物业人员使用频次、系统开发与建设目标之间的差异。对于系统中智能计量仪表数据异常、系统功能缺失、设备命名错误等问题，集中排查原因，并对接系统开发人员开展维修维护。硬件设施方面，应厘清各区域用水、用电计量设施情况，记录仪表未接入系统的原因与接入难度，记录重点用能、用水环节缺少的表计及改造难度，排查未设置水、电分项计量的环节并勘查合适改造位置。维保单位可直接维护的器具应集中进行维修、接入、校准；涉及改造、加装的环节需详细记录列入后续升级计划。管理团队方面，在确保现有系统各项功能可用的基础上，根据现有系统编写基础使用指南，培训、引导物业维保人员科学使用，提升现有系统的使用率，方便暴露系统存在的问题。 

　　统筹规划响应不同需求。在充分使用现行楼宇智能系统一段时间后，后勤管理人员、节能管理人员、物业维保人员都对系统有了更全面的认识，从使用者角度能提出更有针对性、专业性的问题与需求。此时，一方面建议做好需求梳理工作，针对不同使用人员，整理在使用过程中涉及的软硬件问题；针对不同楼宇实际运行状况，整理使用人员期望达成的楼宇设备控制效果、能耗统计范围、软件系统简化操作需求等。另一方面建议做好需求落地规划，对所涉及的自动化建筑设备、环境监测目标、能源计量范围等需求，评估建设路径、归纳核心安装改造清单、细化改造实施方案，并与专业系统开发团队对接，探讨匹配需求的系统板块。 

　　科学建设开展智慧升级。升级改造非一日之功，需详细规划、谋定后动，避免不必要的资金与人力浪费。因此，在详细勘察各个办公建筑实际运行状态，系统梳理升级改造重点需求后，建议充分利用现有设备与系统，整合资源、查缺补漏。一是要因地制宜。机关各楼宇建设情况、设备设施、工作性质、人员流动均不相同，在改造时要充分考虑建筑功能实际，首先选择代表性强、系统成熟、风险可控的办公建筑作为试点推动改造。二是要以点带面。楼宇智能系统涉及功能丰富、设备数量种类多、传输信息数据量大，在实际升级中要根据系统架构，逐一先对子系统进行升级，再对集成系统进行改造，这种逐步迭代的方式有助于降低整体升级过程中的风险，确保系统的稳定性和连续性。在升级过程中，应该密切监测每个子系统的性能指标和运行状态，以及它们在整体系统中的相互作用和影响，以便及时发现并解决潜在问题，确保整个系统的流畅运作。三是要循序渐进。在试点工程中充分发现问题、吸取经验，逐步形成关于改造过程的标准化文件。同时，要确保工程的一致性，确定主责部门参与全流程的设计、对接、建设、监督、验收，并保证各办公区智慧楼宇系统的统一，做到操作统一、界面统一、功能统一，方便最终形成以能碳双降为核心的综合楼宇智慧系统。