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上下并行互通，建筑物联网将颠覆未来

毋庸置疑，建筑承载了我们生活的绝大部分时间 。平均而言，我们90%以上的时间都生活在建筑中 。建筑是我们吃饭、工作、购物、娱乐和睡觉的地方 。我们中的许多人在室内健身，有人甚至会在室内滑雪 。实际上，我们所能购买到的消费品都是在建筑中制造的 。特别是近年来，随着垂直农业的出现，食品生产也逐渐转入建筑内部完成 。
尽管如今人们对户外活动的喜好日渐高涨，但实际上我们还是"室内一代" 。[1] 因此，我们对建筑的各项需求和期待也比从前任何时候都要高 。我们都希望自己经常出入的建筑能够更安全、更舒适、更便捷，身在其中也让我们感到更有家的味道、更容易提升效率、更能帮助我们不断成长 。
就在近些年，我们更希望建筑能够响应甚至预测我们自己、员工和客户的需求 。以前，这是个只有少数人可以享受到梦想，而现在这已变成触手可及的现实 。业主，零售商及企业机构都可通过物联网（IoT）提高建筑的智能化水准 。
自下而上推广智能家居过去几年，智能家居迅速崛起并进入主流市场，北美市场领先于西欧和亚太市场 。ABI Research预计，在全球范围内，到2022年，智能家居的数量将超过2.8亿，是2017年的五倍多 。在这五年中，消费者将购买超过22亿部无线网联智能家居设备 。[2]
伴随市场份额的迅猛增长，人们对智能家居设备的需求期待从趣味性升级到功能性 。安永会计师事务所（Ernst & Young）的一项调查显示，目前为止，英国的消费者始终在密切关注生活智能化，这就包括智能扬声器和数字家居助理等 。然而，超过30％的受访者希望，到2022年智能家居领域能够拥有更具实用性的设备，进而实现智能供暖，智能照明和家居安全 。[3]当然，人们对于智能家居设备的乐趣性依旧抱有高期待，但消费者现在越来越认真地看待智能家居的实际应用和功能 。
其中一个原因是智能建筑能够帮助节省成本 。企业也已经意识到这一点，并不断深掘智能办公室的潜能 。根据Memoori有关智能商业建筑领域物联网的报告，那些有意愿将资金投资于升级和集成建筑管理系统的人或组织，可以节省30％到50％的成本开支 。[4]将数据传感和分析应用于办公室，可用于及时监测出效率低下的情况，并随即提供解决方案 。举例而言，现今员工经常出差，使得一部分办公空间处于闲置状态，而这些空间其实可以进行重新分配或直接出租 。根据麦肯锡（McKinsey）的一项研究[5]，通过投资物联网技术，到2025年，每年各地的办公场所预计将增加1000亿到2000亿美元的收入 。
"构成‘建筑物联网’的分布式传感、无线通信，再加上智能分析技术的加持，个人或企业机构可实现预先维护，提升资源管理的高效性，并提高建筑的安全性，增强访问管理效率和保护人身安全 。"
智能商业建筑中的物联网智能建筑也可创造价值 。麦肯锡预计，在零售领域，通过优化商店布局和实时店内促销，店商可以对顾客进行追踪，每年提供1700亿到5000亿美元的收入 。这种名为"近距离营销"的方案，是通过使用蓝牙信标网络追踪客户的智能手机而实现的 。这可能听起来有些恐怖，但顾客可以随意删除追踪所需的应用程序，意味着店商将不得不谨慎使用这一技术 。[6]物联网还能发挥其他效用，包括改善能源管理，维护店面状况以及优化库存管理 。这些都可能会帮助零售商进一步提升利润 。[7]
单就价值而言，互联建筑所能创造的价值会更高，这是房地产业主共同认同的一个事实 。组成"建筑物联网"的分布式传感、无线通信，加上智能分析技术，可实现各类增值服务，例如能够帮助业主更有效地对电力、水、热能等资源进行合理管理 。此外，这些技术能够提高建筑的安全性、增强访问管理效率并保障人身安全 。正如商业房地产服务公司仲量联行（Jones Lang LaSalle）在智能建筑的报告中所提到的，资本投资，即智能建筑所需的前期成本最终会促使运营成本不断降低 。从长远来看，这是一项更理想、可持续的投资 。[8]
自下而上的不断推进，让智能建筑成功占据了全球市场中一席之地 。当财务或其他方面的直观利益，已经超过智能建筑所涉及的风险和成本时，一群熟谙技术的早期尝试者，即房屋业主和商家，已经表明了他们想要投资智能建筑市场的意愿 。现今的种种利好不断引导人们应用智能家居，但也面临着几个障碍：缺乏意识和专业知识、网络安全和隐私问题、对技术的过度依赖、安于现状的固化思维，这意味着自下而上推动智能家居应用的策略只能到此为止 。
自上而下推广智能家居如果不将南极洲和格陵兰岛计入地球表面积之内，全球的建筑面基约占地球表面的0.65％ 。[9]尽管建筑占地面积小，但建筑占据了人类二氧化碳排出总量的40％，能源消耗总量的36％ 。[10 ]大多数排放和消耗量都发生在建筑的施工期间 。供暖和制冷也是造成巨大二氧化碳排放和资源消耗的一大原因 。而且众所周知，建筑难以进行拆除和回收 。
人口的高速增长进一步加剧了这一现象 。联合国预计，到2050年，由于将新增25亿人口，世界城市人口占比将从今天的55％上升到68％ 。[11]这将需要无数新的城市，以容纳数亿尚未出生的城市居民 。在世界的大部分地区，预期寿命正在上升 。人口老龄化已经给日本等国家带来了挑战 。预计到2050年，40％的日本人口将达到65岁及以上的年龄 。
同时，电力的生产和消费都会发生结构性转变，从房顶分散式可再生能源生产到夜间电动汽车充电，这些变化正在挑战配电基础设施的极限 。
在当下社会，我们正面临诸多挑战，而以上趋势也将建筑放在了这些挑战的十字路口 。全球智慧城市项目的发展已经得到地方、地区和国家政府的积极响应 。正如麦肯锡指出的，这些政府正利用数字智能解决公共问题，并提高公民的生活质量 。[12]
早期的智慧城市项目关注更具针对性的解决方案，例如扩展公共Wi-Fi或实现智能照明、智能停车和智能废物管理 。随着时间的推移，这些项目将逐渐推广加深，涵盖更多的应用，影响将远超城市边界 。与此同时，随着智能建筑和智慧城市项目的结合日益紧密，而作为这一整体的构成单元，建筑所发挥出的作用将愈发重要 。
"世界各地的智慧城市项目都在利用数字智能解决公共问题，并提高公民的生活质量 。"
在能源管理方面，情况也越来越相似 。对于业主而言，智能家居技术主要用于提高舒适度和便利性 。同时，减少能耗和对环境的污染也在他们的考量范围之内 。这就致使在过去几十年间，屋顶太阳能发电量增加，纯电和混合动力汽车也在不断普及 。
电力工程企业机构对智慧城市项目都表现出极强的参与意愿，通过智能计量技术和智能恒温设备，他们能够更好地监控和控制国内能源消耗 。智能电表和智能恒温设备是实现智能电网的关键 。电网中的可变分布式电力源占比将越来越大，在配置这类电力源的过程中，智能电网就显得至关重要 。
电力工程公司正在试验的一种方法是电力需求管控，其中有间接方法，如制定动态定价方案，也有直接方法，使用电力负荷控制——短暂关闭智能电器，包括空调设备，热泵或电动汽车充电站 。为确保这些电器所依赖的电网具备适应力，这些举措至关重要 。因此，部分电力工程公司已开始向购买智能电表、智能恒温设备或为客户提供优惠价，并与智能家居设备供应商建立合作伙伴关系，将智能家用电器纳入其需求响应计划之中 。[13]
在家庭医疗保健和生活辅助领域，我们也能观察到类似的动向 。如今，一部分人已经体会到这类解决方案的有效之处，并有强烈的意愿，想让这些设备成为他们生活的一部分 。医疗服务提供方和政府部门也已经认识到，他们也可以利用这些设备，以节省自己的成本，为公民提供更实惠的医疗保健，并优化分配有限资源的过程 。因此，对智能家居自下而上的初步采用也将得到自上而下的支持 。
最终，气候变化、灾难气候以及相应制定的环境法可能成为关键驱动因素，推动人们广泛采用智能建筑技术 。由于建筑在全球电力消耗和温室气体排放中占有很大比例，政府和超国家机构将寻求制定指令，旨在遏制建筑行业的能源浪费 。
欧盟的近零能耗建筑（NZEBs）指令就是一个恰到好处的例子 。该指令要求，2020年之前，欧盟所有新建筑从可再生能源中获取大部分能源，大大降低了二氧化碳排放量并节省了高达80％的运营成本 。[14]世界各地已采取类似举措，私人装修也开始将这一点纳入考虑范围 。纽约帝国大厦的成功改造节省了超过38％的建筑能耗，并获得LEED金级认证，切实展现了可实现的目标 。[15]
建筑物联网正颠覆整个行业长期以来，由于安装和维护成本不断上升，以及规划和维护建筑所需的专业门槛提升，高效建筑管理系统仅在大型建筑物中可行 。现今的建筑自动化系统越来越多地基于无线物联网技术，易于部署、操作和修改 。全新低功耗广域蜂窝网络（LPWAN）正在为新一代应用奠定基础，诸如蓝牙5.0和蓝牙mesh网络这类短距离通信技术的创新也在发挥同样的作用 。
现今的智能互联建筑汇集了各类解决方案，从电力源管理到暖通空调（HVAC），照明，空气质量监控，安全，门禁控制，智能停车等，全部整合到了一个平台之上 。除了大多数物联网应用背后的数据传感、无线通信和数据分析之外，新的一波新兴技术，包括人工智能（AI）、边缘智能、准确的室内定位、生物识别传感和数字孪生技术，正应用于智能互联建筑，使其更加智能 。虽然他们仍然无法读懂你的想法，但人工智能正在更好地了解你的行为模式 。如果人工智能尚未了解你的行为模式，你可随时与它交谈，语音控制正成为一种流行解决方案，可将人工智能集成为一个控制中心 。
那么未来将会怎样？看上去毫无疑问的一点是，互联模式，以及随之而来的智能建筑技术，将越来越普及，就像Wi-Fi已经成为当今大多数家庭的必备设备一样 。当然，这也给我们的管理技术带来更多风险，特别是有关网络安全和数据隐私的风险 。第一波技术应用来自底端市场，包括家庭，企业和商业建筑 。现在，城市化程度加深、向全新交通方式和电力生产方式的过渡、竭力减轻环境污染并适应气候变化、这些所带来综合性挑战也将成为推动力，将创新推向更具可持续性和高效性的生活方式 。
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