安土重迁，在中国人的传统观念中，“家”不仅仅是栖身之所，更承载着人们对于亲人团圆的热切期望。从农耕时代到工业时代，再到如今的数字化时代，人类从未停止追求更加舒适的居住与工作环境，而如今，在各类“黑科技”的加持下，建筑从建造到最终使用的全过程、全生命周期都变得更加智能、更加便捷。

在9月14日举行的“中国这十年”系列主题新闻发布会上，住房和城乡建设部副部长姜万荣介绍了新时代住房和城乡建设事业高质量发展举措和成效有关情况——

这十年，是我国建筑业转型升级、从建造大国迈向建造强国的时期，中国建造持续改变着中国的面貌。深化建筑业“放管服”和工程建设项目审批制度改革，完善监管体制机制，强化质量安全管理，优化营商环境，推动智能建造与新型建筑工业化协同发展。十年来，建筑业的国民经济支柱产业地位更加牢固，建筑产业现代化程度大幅提升，工程质量稳步提高。2021年，建筑业总产值达到29.3万亿元，是2012年的2.1倍；增加值达到8万亿元，占GDP的7%；吸纳就业超过5000万人。港珠澳大桥、北京大兴国际机场等一批世界级标志性重大工程相继建成，“中国建造”展示了强大综合国力。

此外，中投产业研究院发布的《2022-2026年中国智能建筑行业深度调研及投资前景预测报告》也指出，2015-2020年，中国智能建筑市场需求规模总体呈波动增长态势，根据存量/新增面积、智能化比例以及单位面积改造成本，测算存量与新增建筑（公共建筑、住宅建筑与工业建筑）智能化市场规模，得出结论为2020年全国存量智能建筑投资规模为3146亿元，新增智能建筑市场需求规模为2590亿元，总市场规模为5736亿元。此外，中研产业研究院认为，未来，国内智能建筑占新建建筑的比例将不断上升，加上已有建筑智能化改造，预计到2023年，国内建筑智能化工程市场规模将达到12276亿元。

简而言之，随着物联网、AI、数字孪生、大数据等技术的快速迭代，加之国家面向建筑业的施工管理、质量安全管理、绿色可持续发展等方面发布了一系列利好政策，数字化技术已经在传统建筑业实现了规模化落地，并且在不断探索创新应用场景。同时，我国城镇化建设的持续深化，也为智能建筑提供了优渥的发展环境。

科技为建筑业“添砖加瓦”

那么，究竟何为“智能建筑”？

所谓的智能建筑应该是集现代科学技术之大成的产物，将新兴信息技术注入建筑的结构与系统，为建筑业从方案设计到施工建造再到管理运维的全生命周期提供更加高效、便捷、舒适的解决方案。

其中，在初期设计阶段，传统的电气、暖通以及安防、楼宇自动控制等智能化系统设计可重复性强，规范、行业标准以及个人经验占主导地位，处于建筑设计过程中介入相对滞后的子系统，不会对建筑物本身的设计形态产生实质性改变。而这种特点也为基于BIM的自动设计提供了大展拳脚的舞台，通过数字模型预处理以及相关的专业计算选型，即可完成一套符合行业规范、标准以及建筑物实际情况的设计图，一方面减轻了设计人员的劳动强度、提升工作效率，另一方面也通过数字化手段大大减少了方案设计阶段的纰漏与失误。

在施工建造阶段，住房和城乡建设部、国家发展改革委、科技部等13部门于2020年联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》就曾提出，要加快推动新一代信息技术与建筑工业化技术协同发展，在建造全过程加大建筑信息模型（BIM）、互联网、物联网、大数据、云计算、移动通信、人工智能、区块链等新技术的集成与创新应用。大力推进先进制造设备、智能设备及智慧工地相关装备的研发、制造和推广应用，提升各类施工机具的性能和效率，提高机械化施工程度。加快传感器、高速移动通讯、无线射频、近场通讯及二维码识别等建筑物联网技术应用，提升数据资源利用水平和信息服务能力。加快打造建筑产业互联网平台，推广应用钢结构构件智能制造生产线和预制混凝土构件智能生产线。

在管理运维阶段，工业和信息化部、中央网络安全和信息化委员会办公室、科学技术部、生态环境部、住房和城乡建设部、农业农村部、国家卫生健康委员会、国家能源局等八部门联合印发的《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021-2023年）》也曾提出，要加快智能传感器、射频识别（RFID）、二维码、近场通信、低功耗广域网等物联网技术在建材部品生产采购运输、BIM协同设计、智慧工地、智慧运维、智慧建筑等方面的应用。利用物联网技术提升对建造质量、人员安全、绿色施工的智能管理与监管水平。

不难发现，无论是在产业端的实际落地探索中，还是在政策大力引导之下，BIM与物联网可以说是搭建智能建筑的砖瓦，只有用其打好地基，后续才能更好的发展智慧工地、智慧运维、智慧安防、楼宇自动化控制等其他丰富的应用场景。

BIM打造建筑数字化底座

BIM（建筑信息模型）作为建筑信息化的载体，已经成为了建筑数字化、智能化的重要支撑。BIM由Autodesk公司于2002年率先提出，自2013年开始，BIM在中国进入了快速发展时期，政府频发多项文件鼓励工程建设项目应用BIM技术，以加快推进工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。2020年前后，BIM开始愈发频繁地出现在招投标文件及设计方案中，并从一些大型项目开始，逐渐过渡到以BIM为载体的无纸化交付。

彼时，BIM的应用大多是由政策支持、国企推进，用于标杆项目的先进技术案例宣传，主要是在已有的二维CAD图纸基础上创建三维的BIM模型，并由施工企业收集建筑信息、深化模型，提升模型精度。就技术深度而言，行业关注重心仍停留在展示层面——哪种建模方式更好、三维漫游如何展示等等。

如今，历经实际项目应用的淬炼，建筑业BIM应用已经逐渐从最初的政策推崇过渡到了从经济效益出发的理性抉择，行业热议更多的是依托专业知识和交付标准的完整解决方案，以及物联网+BIM如何更好地帮助建筑业降本增效。

更重要的是，随着现代工业技术的发展，标准化、工厂化的建设理念也逐渐渗透到了建筑业，装配式建筑应运而生，即把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。

显然，装配式建筑的预置化、标准化及拼装建造特点都将为BIM的预处理能力不谋而合，二者的结合也将是相互成就——一方面，装配式建筑利用BIM的模型及其中承载的建筑数据可以实现精准的数据孪生，避免后期修改，更进一步发挥了装配式工艺缩短工期、节约成本的优势。另一方面，装配式建筑的拼装建造也为物联网在项目建设阶段的落地提供了极大的便利，从而将物联网与BIM的结合应用前置到建设阶段，并将其延续到后期运营与运维，补全物联网+BIM在建筑全生命周期的应用。

物联网提升建筑数据价值

如果将建筑比作“人体”，那么其在日常生活、工作中都需要由大脑来驱动身体内的多个器官完成相应的动作，随之而来的，也将产生不同类型的庞杂数据，如何将数据价值最大化，并以数据反哺智能系统升级才是智能建筑深化发展的关键。

更重要的是，物联网与BIM的结合，不仅解决了建筑业的信息孤岛问题，更是将建筑数据通过三维可视化模型直观地展示出来，在真实还原建筑各项运行状态的同时还实现了数据的实时传送，广泛融合楼宇自动控制、安防、人员行为分析、智慧通行等多个应用场景。

此外，融合了位置信息、物联网以及BIM技术的数字孪生应用将实体建筑与数字世界交互映射，在设计阶段可以通过对用地需求、用地分布、功能定位等方面进行分析，合理确定建筑群规划以及地下管网规划；在建设阶段可以实时同步楼宇建造进度，及时预警管线交错、工期滞后等信息；在运营阶段，可以实时展示楼宇的内部运行情况、访客与车辆的实时数据、楼宇的能耗情况等。

“双碳目标”为建筑业减排瘦身

众所周知，除了常见的工业制造及汽车产业外，建筑运行能耗也是我国碳排放的主要出口之一。而在“碳中和、碳达峰”目标下，建筑节能与绿色建筑逐渐得到了政府与行业的高度重视。据中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放数据专委会发布的数据显示，建筑楼宇全过程碳排放约占我国碳排放总量的50%以上。所以，实现建筑运营碳中和将在很大程度上优化我国的能源结构。

所谓的“运营碳”是指建筑运行过程中直接使用燃煤、燃油和燃气等化石能源排放二氧化碳所导致的直接碳排放，以及使用电力、热力供应所导致的间接碳排放。受业务类型差异、建筑楼体形态差异、基础设备差异等多种因素的影响，建筑运营碳的排放情况也是千人千面。

针对建筑运营碳减排，物联网系统作为整个楼宇智能化控制的“大脑”，可以对各个分离的智能化系统进行全面集中管理和控制，包括空调系统、新风系统、照明系统、能源计量监测和PM 2.5浓度监测等。基于采集到的数据，可以进一步对建筑物中所有能耗进行综合、全面的精细化管理，及时洞察建筑中用能设备和区域的能效异常，通过优化设备操作流程，提高人员管理效率来实现建筑的持续节能。

具体来看，发电与供热也是建筑内碳排放占比相当高的环节，主要原因是传统的发电供热还是以火电为主，目前正在“双碳目标”的推动下加快切换为新能源，光伏、风电、水电、核电等绿色能源将迎来高速发展。根据全球能源互联网合作组织测算，到2025年，中国发电结构中，煤炭占比将从67%下降至49%，风光发电占比将从8%上升至20%，气电、水电、核电等次优能源占比从25%微升至28%。

而风电、光伏等可再生能源的大规模装机，为数字化基础设施建设到科技服务提供了发展机遇。其中，在风电发电机组设备层面，已经大量使用物联网技术进行数据分析。通过温度、振动、位移，风速等更多种传感器的应用，风电机组具备了更强的感知能力，能采集更多数据，使得风机可以进行数字化建模，从而预先感知运行状态，根据状态偏离健康运行的情况，进行预防性维护和维修。

而相较于对部署场地有严苛要求的风电，光伏能源显然更加适合建筑运营。以欧洲最大的单体城市光伏项目为例——安德莱赫特屠宰场的顶棚采用了5000多块太阳能板，棚顶光伏系统设计年发电量1600兆瓦，足够供给本身商业用电，如果光照充足，还能将结余电量供给周边居民使用。

除了屋顶光伏以外，欧盟近日发布的《欧盟太阳能战略》中还指出，要在部署光伏建筑一体化（BIPV）方面发力，这是一种将太阳能光伏发电系统集成于建材、建筑上的手段，是目前各国光伏应用探索的重点领域之一。其难点在于，需要将光伏从独立的产品融入建筑的角度进行理解、设计，将光伏发电系统安装在建筑上首先需要满足建筑的安全、防水、防雷、抗风揭、保温、防火等特性。

就在今年1月，我国工业与信息化部也联合住房和城乡建设部、交通运输部、农业农村部、国家能源局共同发布了《智能光伏产业创新发展行动计划（2021-2025年）》，其中明确提出了产业发展目标包括——支撑新型电力系统能力显著增强，智能光伏特色应用领域大幅拓展。智能光伏发电系统建设卓有成效，适应电网性能不断增强。在绿色工业、绿色建筑、绿色交通、绿色农业、乡村振兴及其它新型领域应用规模逐步扩大，形成稳定的商业运营模式，有效满足多场景大规模应用需求。

不难发现，作为部署更加便捷的清洁能源，光伏正在大刀阔斧地进行建筑业的“绿色改革”，但其中所涉及到的元器件成本、储能、能源合理分配使用等问题仍需要时间来迭代升级。

写在最后

传统建筑的智能化升级已是大势所趋，加之利好政策持续出台以及“双碳目标”的大力推动，物联网、大数据、BIM、数字孪生等技术加持下的智能建筑正在持续向纵身跃迁。在这一过程中，业内也涌现出了“人场交互”、“机器人施工”等创新应用，其又能够与建筑楼宇擦出什么样的火花？不妨交给时间来回答。