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新冠病毒疫情為城市管理和基礎設施運營帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。然而，大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等技術在疫情中的不同應用也讓我們看到了數(shù)字化和智能化技術賦予城市管理的巨大潛力，為更多城市數(shù)字化應用場景的發(fā)展帶來機遇。在中國推進“新基建”的大背景下，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術與基礎設施的深度融合，將大力推進電網(wǎng)、樓宇、交通等領域的轉型升級，從而打造更高效、更具韌性，更宜居的智慧城市。

樓宇作為城市的核心基礎設施之一，其智能化將是未來智慧城市的重要構成環(huán)節(jié)。疫情的蔓延讓“宅”生活成為了新常態(tài)，不管是在家中陪伴家人，還是積極投身于復工復產(chǎn)，樓宇建筑都為人們筑起了一道安全屏障，提供學習、工作和生活所需的空間環(huán)境。因此，大家也期待著看似沉默的樓宇能夠與我們“心有靈犀”，創(chuàng)造更舒適、更安全同時又更節(jié)能環(huán)保的完美空間。

那么，如何才能讓建筑“聰明”起來呢？過去，樓宇不具備感知的能力，無從得知人們的活動狀態(tài)。今天，隨著樓宇自動化技術、智能基礎設施、云技術，以及人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字化雙胞胎等眾多創(chuàng)新科技的普及和成熟，樓宇將開始擁有“神經(jīng)”和“大腦”，變得敏銳而智慧。

數(shù)字雙胞胎技術可以幫助動態(tài)監(jiān)測和調(diào)整樓宇功能

真正的智能樓宇應當“以人為本”，更好地服務于人。因此，在樓宇的設計和施工階段，人們可以應用數(shù)字化雙胞胎技術捕獲建筑的靜態(tài)數(shù)據(jù)，例如樓板尺寸、房間數(shù)量、窗戶、線路、以及所部署的技術設備和建筑材料等，然后用可視化和仿真的方式，設計最佳的疏散路線、空間布局和能耗方案，并提高建筑工程效率。未來，應用數(shù)字化雙胞胎技術不僅可以動態(tài)調(diào)整樓宇功能，以適應不斷變化的用戶需求或天氣情況，智能樓宇甚至還能對火災進行監(jiān)測與預警。一旦發(fā)生險情，智能系統(tǒng)能自行將火災地點、人群聚集、逃生位置等實時信息發(fā)送給前往火災現(xiàn)場的消防員，為人們的生命和財產(chǎn)安全保駕護航。

真正的智能樓宇應當“知學善用”，不僅能夠了解外界環(huán)境并與之互動，同時也具有學習和適應的能力。通過部署物聯(lián)網(wǎng)設備，樓宇能夠及時捕捉大量數(shù)據(jù)，以洞悉周圍環(huán)境，并主動響應人們的需求，同時通過分析樓宇和設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進而提供反饋信息，幫助人們實現(xiàn)科學決策和精細管理。例如，智能樓宇能監(jiān)測溫度、濕度和外部天氣情況實現(xiàn)自主優(yōu)化，為人們提供最適宜的室溫和最理想的空氣質(zhì)量。同時，還可以幫助管理者提高運營效率，應用預測性維護，并依據(jù)動態(tài)仿真結果做出調(diào)整。

真正的智能樓宇應當“克勤克儉”，通過最小化能源消耗來幫助降低能源需求。樓宇建筑作為能耗大戶，在中國能源消費總量中的份額超過了27%。預計到2030年，這一比例將上升到40%。因此，樓宇的節(jié)能減排對于經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。根據(jù)《中國智能樓宇產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》統(tǒng)計，中國的既有建筑達400億平方米，僅有1%為節(jié)能建筑。未來，智能樓宇可以根據(jù)房間的實際使用、光照條件和溫度自動調(diào)整照明和暖通空調(diào)解決方案，和普通建筑相比，這將能夠減少高達80%的生態(tài)足跡。

西門子提供的產(chǎn)品和解決方案讓樓宇智能化成為可能。例如，開放性的樓宇管理平臺Desigo CC能夠?qū)怯畹墓┡⑼L和空調(diào)等系統(tǒng)實現(xiàn)集成管理與優(yōu)化，并為能源管理系統(tǒng)提供樓宇運行的關鍵數(shù)據(jù)，讓樓宇設施更為舒適宜人和安全高效；在能源管理軟件SENTRON powermanager的支持下，用戶可以在簡潔易懂的操作界面上監(jiān)測樓宇單個設施或整體系統(tǒng)的運行特點，分析樓宇的能源消耗情況從而找到潛在節(jié)能空間和系統(tǒng)錯誤來降低能耗與碳排放；EnergyIP Distributed Energy Optimization（EnergyIP DEOP）則可以助力光電廠、風電廠、通訊中心、園區(qū)和微型電網(wǎng)等實現(xiàn)持續(xù)優(yōu)化，提高運行表現(xiàn)。通過為用戶提供區(qū)域設施的綜合運行情況，DEOP可以幫助用戶管理多個地點的資產(chǎn)，并基于實時數(shù)據(jù)及時采取響應舉措為相關系統(tǒng)運行創(chuàng)建最佳優(yōu)化算法。

在中國，西門子一直致力于智能樓宇的發(fā)展，并不斷通過與政府、企業(yè)展開合作，將全球領先的樓宇試點項目落地中國。例如，西門子攜手青島中德生態(tài)園青島被動屋工程技術有限公司，聯(lián)合打造了中德生態(tài)園被動房技術中心。這座被動房建筑不使用主動采暖和空調(diào)系統(tǒng)，就能維持舒適的室內(nèi)環(huán)境。在冬天沒有暖氣的情況下，總面積達1.38萬平方米的建筑也能保持室溫在20攝氏度以上。而且，中心兼顧環(huán)保和舒適，讓人們在享受室內(nèi)舒適環(huán)境的同時實現(xiàn)近零能耗。據(jù)統(tǒng)計，這棟建筑每年可節(jié)約一次能耗近130萬千瓦時，減少二氧化碳排放664噸，這相當于53120棵樹木的二氧化碳吸附量。中國的房屋如果都按照被動房標準建設或改造，到2050年將節(jié)省大約70億噸標準煤。

青島中德生態(tài)園被動房技術中心

展望未來，智能樓宇發(fā)展將充滿無限潛能。例如，樓宇和跨領域的電網(wǎng)數(shù)據(jù)如能實現(xiàn)共享，那么建筑將不僅僅是能源消耗者，也可以變身為智能產(chǎn)消者，在能源系統(tǒng)中發(fā)揮新的作用。西門子已經(jīng)在全球啟動了項目試點，嘗試把樓宇集成到電網(wǎng)中，成為分布式能源系統(tǒng)的組成部分。在加拿大數(shù)個大量采用電供暖系統(tǒng)的省份，西門子正嘗試與當?shù)卣献髟圏c項目，將樓宇用作“電池”，以“熱”力形式儲存多余的電量，繼而實現(xiàn)電力的削峰填谷。西門子還曾與紐約布魯克林的一家初創(chuàng)公司LO3合作，利用區(qū)塊鏈技術構建能源交易社區(qū)，讓社區(qū)內(nèi)的建筑業(yè)主可以將自家屋頂光伏生產(chǎn)的多余電力出售給附近的其他用戶，他們將這些多余的可再生電力用于空調(diào)的運行，而不是使用電廠提供的電力。

西門子與紐約布魯克林的一家初創(chuàng)公司LO3合作，利用區(qū)塊鏈技術構建能源交易社區(qū)

在樓宇基礎設施和服務領域，人類社會正在步入一個巨變的時代。傳感器、數(shù)字化技術，以及智能基礎設施與物聯(lián)網(wǎng)的無縫連接為樓宇的業(yè)主、用戶和管理者在降低成本、改善使用體驗和應對氣候變化等方面帶來新的機遇。而未來的智能樓宇將能夠自我感知和預測用戶需求，更具靈活性和更加個性化，并與用戶及所在社區(qū)共同構建智能社區(qū)，以點及面地打造智慧城市新生態(tài)，為人們的美好生活，也為社會的可持續(xù)發(fā)展提供更多助力。

Thomas Brenner