智能建造发展范文

导语：如何才能写好一篇智能建造发展，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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此次展会的举办延续了“创新发展，节能减排、绿色制造”的主题，全力搭建技术交流与配套采购的国际贸易平台。

新技术引领绿色动力

内燃机工业是实现全社会节约石油的基础和节能减排的重要环节，在我国建设“资源节约、环境友好型”社会的过程中占有举足轻重的地位，肩负着重大的历史责任和社会责任。此次参展的国内各家企业携带的最新产品，都凸显了“节能、环保、绿色”展会主题。

潍柴携旗下WP12、WP10、WP7以及代表其最高水平的天然气系列多款发动机参展，其中重型柴油机高压共轨电控系统、HPDI新能源发动机技术、独创STEPPEDBOWL、气道研究、多次喷射技术等多项世界级先进技术，体现了潍柴的科技研发成果。针对国Ⅳ排放标准实施，潍柴以电控高压共轨技术作为其国Ⅳ阶段的唯一技术解决方案。

玉柴产品覆盖卡车动力、客车动力、工程机械动力、农业机械动力、船舶及发电动力等。作为中国绿色动力的引领者，玉柴的节能环保技术跻身国内的最高水平。秉承“绿色发展、和谐共赢”的核心经营理念，以为公众提供更可靠的绿色动力为使命，努力成为世界级高品质动力知名品牌。

昆明云内动力展出多款高压共轨等先进的柴油和气体发动机。其中满足国Ⅴ排放的天然气发动机YN30QNE成为展示的重点，这款发动机代表了云内动力在天然气发动机领域的最先进水平。

一汽锡柴近年来搭建起了康威、恒威、奥威全系列国Ⅳ车用柴油动力平台，功率覆盖范围可达78—500马力，成为历届展会上的明星展品。五十铃动力展出的JE4N28燃气发动机为国Ⅴ系列，配套于轻卡、轻巴、中巴；日野展示P11C、J08E两款发动机兼顾性能、耐久性的平衡而开发；欧意德携清洁型柴油机亮相展会。同样致力于新技术开发的全柴动力、常柴动力、东风本田、浙江新柴、通用动力、一拖集团、吉奥、奇瑞、东安等主机厂商也携全线产品大规模参展。

新科技共建低碳生活

在内燃机领域，以燃油管理技术著称的博世已经让高压共轨技术及经济型尾气后处理系统Denoxtronic6-5大规模应用，启动/停止系统已面向中国市场量产，此次参展，博世推出最新版的上述成熟技术。

高性能发动机的代表科勒携新一代科勒直喷柴油机KDI系列产品参展，KDI系列产品专注于运用最先进的技术来控制燃烧过程，为发动机提供最优性能和最绿色环保的废气排放。

科技的不断创新，技术的不断进步，使得本次展会大放光彩。作为优秀的零部件厂商，东莞正扬电子机械有限公司结合大会主题主推尿素传感器。无锡凯龙专注研发SCR排气后处理系统。除此之外，在内燃机零部件领域，威尔、亚新科、康悦、迪克斯、白兔湖、威孚、派克汉尼芬、万特瑞、渤海活塞、德国弗劳恩霍夫、天长缸盖、辽宁新风、威特电喷、烟台路通等企业也展示了各自专业领域的先进内燃机零部件产品。

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关键词：船舶建造工艺；发展现状；对策

船舶建造的过程分为两部分，分别是钢质船舶船体的焊接和上层建筑的制造，这也是船舶建造的主要工艺。现代船舶建造业较之以往已经有了很大的进步，一些先进的技术和科学的管理理念被应用到其中，但是，船舶建造业却没有实现长足的进步，船舶建造工艺仍有可提升的空间，只有将船舶建造工艺进一步提升，才能让船舶的质量得到提高，才能带动我国经济的发展，因此，改进船舶建造工艺对促进我国的经济发展具有重要的意义。

一、我国船舶建造工艺的发展现状

1、造船设备落后，人员能力欠缺

我国的船舶建造业与发达国家相比存在较大的差距，而且进步速度也比较缓慢，产生这种局面的原因主要包括两个方面，一是我国的多数造船企业没有配备放样间、精加工车间、管件生产线、钢材预处理车间等，科学化程度较低，造船企业的生产能力比较薄弱，相关的工艺方法在很长一段时间内没有更新，造船技术落后。二是我国的造船企业不重视专业人才的培养和储备，高精尖人才相对欠缺，许多大型造船企业往往只配备4名工程师，而生产环节对人才的需求是非常强烈的，这远远达不到生产的需求，这使得我国造船企业的攻坚克难的能力偏低，进而制约了我国造船业的发展。以邻国日本的万国造船公司为例，该公司配有一整套大型平面分段装配生产线，最大可拼焊24m*25m的壳板，能够满足绝大多数客户的需求，而且操作相对简单，两个工作人员可以同时控制10个焊机工作，每分钟的焊接长度可以达到10米[1]。

2、船舶建造技术相对落后

目前，我国大多数造船企业都会采用散装造船法，具体方法是在钢板上描绘出船体所需要的部件，然后再使用半自动半手动的切割机按照描绘的形状进行切割，最后再运用焊接技术将所有的部件整合焊接起来，得到船舶的大体轮廓。这种技术已经比较落后，在生产小型船舶时能够发挥一定的作用，但是在生产大型轮船时就会遇到许多的障碍，造船的周期被延长，船舶的质量也会有所下降，宽度尺寸偏差严重，部分构件误差大，而且容易发生变形，最后会影响船舶的使用过程。例如，我国的造船质量标准规定：手工、半自动气割非重要部分的误差标准范围为0.5毫米，极限误差为1.00毫米，但是，实际操作的部件表面粗糙度达到了2.05毫米，严重影响了造船的质量。

二、船舶建造工艺的发展趋势

1、增强船舶建造的总装化

总装化的目的就是让造船企业充分利用自身的核心技术资源，处理自己比较擅长的工序，而将自身不擅长的工艺分离出去，例如将零部件的生产分包给其他专门的企业，造船企业这样做能够集中力量处理核心工作，造船的效率也会大大提高，造船的生产规模和专业化水平也会得到完善。

2、增强船舶建造的精益化

精益化的模式最初来源于日本企业（如下图所示），该理念既是一种经营管理理念，同时也是一种先进的企业文化，该理念的核心思想就是减少甚至完全消除生产过程中的资源浪费以及一切不能创造价值的环节，让企业的效益实现最大化，增强企业的生产能力，将精益化理念应用到造船业中，主要目的就是增强员工的生产积极性，减少生产的周期，降低生产的成本，提高造船质量。

3、实现船舶建造的绿色化

随着全球自然环境恶化的不断加重，环保已经成为各国普遍关注的问题，生产企业在经营过程中也应当尽量减少能耗，减少污染物的排放，实现绿色发展。造船业也也应当跟上时代的发展步伐，在造船过程中，减少资源的浪费，在制造、营运、报废拆解的周期中，要使用环保的材料、设备和技术，为自然环境做出贡献。

4、实现船舶建造的智能化

目前，科学技术已经得到了史无前例的发展，计算机技术已经非常普及，智能化生产也已经在生产中得到应用，而造船业由于生产的难度较大，智能化技术并不多，因此，智能化是未来造船业的发展趋势。造船企业应当将智能技术应用到船舶的设计、建造、控制、装配等过程中，并逐步实现自动化制造的目标，向着生产全自动化的方向发展。我国的造船业在这一方面存在较大的提升空间，造船企业要根据本企业的要求和需要，自主研发或者从国外引进智能化的生产技术，在设备方面实现突破和创新，推动我国船舶建造业的发展[2]。

三、船舶建造工艺改进的对策

1、加强核心技术队伍建设

在船舶建造工艺中，设备的因素占据了很大的比重，同时，人才的因素也是其中的重要部分，专业人才是船舶建造的核心力量，是企业的核心竞争力。因此，要想提高船舶建造的工艺水平，就必须先建立一支掌握核心技术的专业队伍，对该队伍中的人员进行系统的培训，提高他们的专业能力，做到理论与实践相结合；其次，普通工人也是生产环节的重要组成部分，这部分人员也要进行进专业的培训，让工人能够掌握陷阱的操作流程和操作方法，学会看懂设计图纸，并按照图纸进行建造。

2、加强顶层设计

要想让造船业得到长足的进步，就必须建立一套完善的政策优惠机制，获得政府的支持，首先，政府要在宏观层面给予帮助，为造船企业提供比较明确的指示，对国有造船企业进行资产重组；加大对造船企业的技术改造和新产品开发等的资金支持；加大船舶制造的科研力度。其次，企业要积极响应政府的政策，加强自身的基础设施建设，做好人才储备工作，进行深入的技术创新，掌握世界领先的生产制造工艺，提高船舶的质量和产量，推动企业的发展[3]。

3、加强工艺体系建设

船舶建造工艺要实现规范化、专业化的目标，在企业内部形成比较一致的认识和思想，并将这些内在的要素应用到生产过程中，造船企业要进一步加强工艺的研究，进一步完善工艺技术研究体系，建立健全的工艺技术评价体系以及工艺技术升级换代机制。船舶建造企业要理清自己的发展方向，并与世界经济形势做好衔接，建立和健全比较完善的管理机制，推动造船业的发展。

4、引进先进的建造技术

随着科学技术的不断发展和进步，先进的船舶建造技术不断出现，为造船业提供了非常大的帮助，因此，造船企业应当根据自身的发展需要，在科学论证的基础上，积极引进国外比较先进的船舶建造技术和设备，加强对船舶建造的技术评估，设立强有力的专家咨询机构，有效发挥专家的作用。此外，船舶建造企业要注重建立科学有效的奖惩评价机制，不断激发工作人员的积极性和主动性，培养他们的自主创新思维能力。只有这样，船舶建造企业才能打造出自己的自主品牌，在激励的造船业市场中立于不败之地。

【总结】船舶建造业是每个国家经济发展中不可或缺的一部分，在我国的造船业中，突出的问题就是造船工艺落后。解决这一问题的关键就是掌握国际造船业的发展趋势，制定适合自身企业的发展对策，在智能化、绿色化、精益化等环节中寻求突破，让我国的造船业回到世界领先的行列。

参考文献

[1]张晗，闫大海，符道.数字化造船――现代造船技术的发展方向[J].舰船科学技术. 2009（03）.

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1．智能电网的概述

智能电网就是一个电力的系统，其中会包括很多配电和输电的体系，能够迅速反应电力市场需求与公司的需求，智能电网结构非常智能，能够将信息迅速传输出去，提供更加好的服务给需要的用户。从长期发展的角度看来，电网建设最节约资源的方式就是构建一个智能的电网系统。目前全球气候和人口问题愈发严重，中国是世界上面第一人口大国，并且由于中国内部各个地区之间存在明显差异，因此在建设电网系统的时候，要与其他国家区分开来，结合我国自身的国情，明确建设过程中的重点工作。

2．智能电网的特征

2．1环保智能电网的环保特征与我国生态建设的要求相符合，可以对于电网的资源再次利用，同时还能够减少工业生产给生态的环境造成不好的影响。

2．2优化资源在建设电网的时候会用到各种各样的资源，但是在建设国内电网时资源的运用率非常低，同时也会给电网带来非常不理想的收益。在对智能电网的建设过程中，要尽量优化资源，最有效的将资源运行效率提高。

2．3经济收益高在建设智能化的电网时候，要充分考虑全方面的因素，降低在建造时候的成本费用，这样既可以保证电能的品质，同时还能够将物质的收益提高。

2．4交互性强智能电网的交互性很强的特征，是指在能源供给的环节中，要建立一个质量比较高的市场沟通体系，能够在第一时间掌握客户的需求，为客户提供优质的服务。

2．5自动化智能电网自动化的特性主要就是指能够对自身的问题进行诊断和修复，这样不仅仅能够节约成本，还能够节约时间提高整个系统的运行效率。

2．6电网的构架非常牢固中国经常会发生自然灾害，灾害会对电网的整体系统造成很大的影响，可能会导致电无法输送出去，因此在对电网进行建造的时候要保证构架要非常牢固，这样才能够保证电网能够承受住自然灾害的威胁，保证整个电网系统能够正常运行。

3．电力工程在整个智能电网建设过程中的应用

3．1优化质量和能源转换的技术质量的优化就是指在建设智能电网的时候要将电能划分为不同等级，用评估判定方法建造为一个完整的电网体系。在建造智能电网的时候要将经济性放在首位，确定供电和用电的接口，建立一个有效的电能质量的评估体系和客户的评估体系。

同时在对电网进行建设的时候还要考虑到电力工程技术方面的法律法规在不断改进，保证智能的电网能够更加有经济价值。同时低碳的能源会成为日后发展的主要能源，因为能够减少对环境的污染，还能够降低能源的消耗。低碳的能源主要就是用一些先进的技术对电量转换进行改善，将能源充分利用起来，目前使用最为广泛的两个低碳能源就是风能和太阳能。

3．2在智能开发过程中的应用通过仔细的调查和研究发现，这几年电力工程的技术被广泛运用到建设智能电网的过程中，主要就是用电子器和电力对电能进行控制和转换。在建设智能电网系统中运用电力工程的技术可以降低过程中的耗电量，同时还能够减少运用机电设施的频率，将整个系统的工作效率大大提高。

3．3电力工程中高压直流输电的技术在目前的智能电网系统中，有一小部分的环节是运用交流电，但是还是有很大一部分是运用直流电的输电体系。在实际的供点和配电的过程中要确保运送的电是直流电，为了能够顺利进行环流和逆变的工作，就要发挥控制换流器的作用，并且此时只有运用高压直流电的送电方式才可以将这个目标在根本上实现。换流器在很多情况下都是用管段作用原件组成，使得电力运输的系统具有经济性和稳定性，除此以外该技术还能够摆脱距离的影响，无论是长距离还是短距离都可以很好的运输。随着科学技术的不断进步，这个技术还将被运用到更多个环节和更大的容量上面。

4.结束语

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关键词：电力工程技术；智能电网；电网建设

由于全球气候变化明显人口不断增多，致使全球在爆发经济危机的问题以后能源大量缩减，能源供给问题成为严重的安全隐患，电力作为世界各国主要发展的经济项目之一，在经济危机爆发后，各国纷纷将建立智能电网作为自己国家的重要发展产业，而中国作为全球人口最多的国家，国土总面积占九百六十万平方公里，其中陆地面积占九百三十二万六千四百一十万平方公里，海水总面积占二十七万零五百五十平方公里，为了应对我国地区发展不平衡以及能源分布不平衡等问题，在进行智能电网的建设时，我们要以基本国情的需求为基础来进行相关的建设工作。

1智能电网的简述

1.1智能电网的电力工程项目体系。在2006年美国IBM公司提出建设智能电网的电力工程项目，在电力体系中，智能电网是由配电和输电体系构成的，相较电力市场中其他的电力体系，智能电网可以更好地为电力工程节省资源，在电力的运送上相较其他电网也更为平衡，在此基础之上，智能电网仅有的问题是对于电网的养护，以及外部条件变化的应对办法，智能的结构构成了电网的核心，智能电网可以在提升高品质服务的同时更快的进行信息传输，目前智能电网处于一个长期发展的趋势，智能电网是所有电网当中投资最少的一种建设方式，美国曾经在经济危机爆发后，大批量进行智能电网的建造，而建造智能电网的目的是为了缓解由于经济危机所带来的经济艰难等方面的局面，在智能电网的建设过程中，美国经济上的困难问题开始逐渐改变，经济的复苏都要归功于美国在爆发经济危机后大批量对于智能电网的建设，结合我国的基本国情，在进行智能电网建设工作的同时，更要清楚建设智能电网的目的以及重点，目前，我国建设智能电网的口号是坚强智能电网，融合建设出一个新的信息自主化社会。

1.2智能电网的特征。在考虑到我国现状的情况下，智能电网对资源的二次利用符合了我国对于生态经济环境的环保这一特点，智能电网的环保技术弥补了在我国工业生产下所遗留的生态破坏问题，减少了工业生产为生态造成的负面影响，中国是自然灾害的频发国家，在建设智能电网时要注意在保障架构牢固的基础上进行电网建造，使我们建设的智能电网在一般情况的灾害下不会产生类似电能不正常运送的现象出现，也不会因为季节环境的改变而影响电网运作，进行建设电网的过程中我们为了提升智能电网在运行上的效率要对所使用的资源进行相对应的优化处理，在进行电网建设的过程当中，需要使用到多种资源，由于在国内在建设电网过程中对资源的运用率低下也造成了电网在收益上的欠妥，因此在建设电网的过程中我们要对资源进行优化之后再使用，争取最大化的提升电网在运行时的效率，为了在保障收益的情况下确定智能电网电能的品质，在建造电网的进程中我们要尽量减少制造电网的成本，在能源供给过程中根据客户需求优化在服务上的品质构建出一个和谐的市场体制，对电网故障进行诊断并修复，在节约时间的同时降低维修的成本。

2电力工程技术在智能电网发展中的整体运用

2.1在电源部分中的运用。智能电力网络由两种电能组成，一种是智能电能，智能电能可进行变频交流能都运用直流电源进行通电，另一种是交流电能，交流电能使用恒频交流在进行变电的操作时运用交流电源进行通电，并将高频开关电源运送到所有工作红的电脑当中。

2.2在供电过程中的运用。由于智能电网对电网工作状态与电能的品质有很高要求，所以在电网发展过程中，应高度关注电能品质与电网运行的平稳性，因此，就要求有机融合电力工程技术中的谐波管控技术与无功补偿技术。其中有两种是具有代表性的设置:一种是薄型交流变换器，另一种是超导无功补偿设施。

2.3在智能发电过程中的运用。近年来，通过电力、电子器件将电能的转化功能以及管控功能运用到智能电网体系已经是一件稀松平常的事，在进行智能电网发电过程的解析之后，我们得知在智能电网运行当中可以使用相关的电力工程技术进行电量的降低，这样做的好处是可以解决电量的无端浪费，在解决电量问题的同时降低电网设施中机电的使用情况，可以提升电网在工作上的效率。

3电力工程技术在智能电网建设中的具体运用

3.1质量优化与能源转换技术。在构建网络的进程成只能电网的网络可以分成多个级别进行对机制的完备评定，在智能电网的发展进程中要不断改进工程技术上的制度，确保智能电网在发展上能够带来足够的经济效益，着重剖析智能电网在经济上的发展方向，构建出一个和谐的用户品质评定机制，在低碳能源的能源发展的基础上，降低智能电网在能源上的消耗，从而减少周围环境的污染情况出现，低碳能源是一种在能量转换方式上领先其他能源的技术，充分利用低碳能源可以利用太阳能和风能对电网进行通电。

3.2柔流输电技术。这个技术使用了微电子技术、电子技术、电力技术等等，展现了控制技术和通信技术，此种技术可以便捷地控制交流供电的过程，在国内智能电力网络发展过程中，电力工程技术大部分是运用在高压电输变电的过程中，需要把众多的对环境危害很小的能源运用到电力体系中，而且实现对能源的分隔等过程，因此，将电力工程技术与控制技术相融合可以控制与调整智能电力网络中的不同参数，提升智能电力网络的平稳性，另外，供电的过程会在较大程度上减少电损，进而提升运送电能的水平。

3.3电力工程技术中的高压直流输电技术。在运用高压直流电流运行电力的基础上，智能电网的直流运送电体系中很多环节要通过交流电进行电流运送，在保证供电运行过程中运送电流是直流电流的基础上，充分使用控制换流器进行电流逆变以及电流环流的相关作业，而对于电力的短距离直流运送，根据换流器具有管段作用的原件，利用电力运送的平稳性以及经济型进行分量相对不重的直流电流运送，另外，此项技术不但能够运用到长距离的直流运送中，还可以运用到短距离的直流运送中，达成高效地为海岛等边远地区运送电能，在国内远距离运电技术中，积极的运用了高压直流运电技术，而且伴随技术的进步，此项技术还会被运用到更长距离、更大容量的运电项目中。

4结论

根据以上内容我们了解到新能源在只能电力网络发展进程中的重要作用，以及未来智能电网的发展趋势和方向，我们了解到智能电网的发展进程中电力工程技术起着绝对关键的作用，对于电力工程技术的高效应用可以更好地促进智能电网的发展，对智能电网发展过程中的能源加以优化，从而促成智能电网在未来达成能源、经济的长期、健康发展。

参考文献

[1]李小伟.电力工程技术在智能电网建设中的应用分析[J].工程技术:全文版,2016(11).

[2]秦理.探讨智能电网建设中电力工程技术应用[J].大科技,2016(36).

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（武汉统建城市开发有限责任公司，湖北 武汉 430015）

【摘　要】节能建筑已经成为我国建筑行业发展的重要趋势之一。建设工程领域所有的管理工作都要朝着有利于节能和环保的目标努力，这也包括工程造价的管理。本文通过辨析节能建筑的内涵，分析节能建筑的造价管理要素，提出工程造价管理适应节能建筑发展，应对建筑节能成本控制的方法。

关键词 节能建筑；工程造价；成本

Constraction Cost Analysis of Energy-saving Building

QIU Jie

(Wuhan Tongjian Urban development Co.,Ltd., Wuhan Hubei 430015, China)

【Abstract】Energy-saving building has become the main certain trend in construction industry, which needs a comprehensive development including cost management. This paper introduces the concept of energy-saving building, analyses the cost controlling factors, and presents the cost management methods which adapt to building energy efficiency.

【Key words】Energy-saving building; Construction cost; Costs

作者简介：邱洁（1981.06—），女，湖北武汉人，武汉统建城市开发有限责任公司，工程师，研究方向为房地产开发成本管理与控制、工程造价。

0　前言

当今世界，能源已成为各国发展最关键的问题之一，也是人们最为关注的话题之一。能源作为国民经济的命脉，对于社会、经济发展，提高人民生活水平以及国家未来生存安全都极为重要。随着我国经济的快速发展，城市化进程的加快，建筑业也呈现出前所未有的繁荣景象。由于建筑物是个能耗高的产品，建设速度加快和片面追求高利润或高舒适度会导致资源消耗严重。因此，我们必须思考在无限的需求愿望和有限的资源供给之间寻找一个适当的结合点，提高能源利用效率，减少对环境的影响。

节能是实现可持续发展的必由之路。节能可以说是目前我国建筑行业管理的重点目标之一，所有的管理工作都要朝着有利于节能和环保的目标努力，这也包括工程造价的管理。

1　节能建筑的内涵

建筑节能是建筑技术进步的一个重大标志，也是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节。发达国家为此进行了长久的努力，将建筑节能作为一项重要国策，并制订了符合本国建筑节能要求的法规，取得了显著的社会和经济效益。自从1973年发生世界性的石油危机之后，在发达国家，建筑节能概念和内涵的发展经历了三个阶段：从最初强调“建筑节能”（Energy saving in buildings），到随后又提出“在建筑中保持能源”（Energy conservation in buildings），意思是减少建筑中能量的散失，直到近来普遍称为“提高建筑中的能源利用效率”（Energy efficient in buildings），也就是说并不是消极意义上的节省，而是从积极意义上提高利用效率。主要表现为循环经济的理论，大量使用可再生能源，充分利用建筑的功能保持热能、减少能耗，或用少许增加的耗能量来满足人们迅速增加的健康和舒适感的需求。因此，我们的建筑节能观应以提高建筑物能量效率，用有限的资源和最小的能源代价获取最大的经济、社会、环境效益，既满足人类对资源日益增长的需求，又减少建筑耗能对环境质量的不利影响，进而推动全球经济、社会的可持续发展。

从建筑节能涉及的领域来看，建筑节能也有广义和狭义之分。广义的建筑节能不仅涉及建筑设计方案、能源需求、生活质量等问题，还考虑了整个建筑对资源、环境、气候、地理条件、维护管理、经济等方面的影响，即考虑建筑物整个寿命周期内的能源流动、使用情况，是将建筑物的节能作为一个系统工程。狭义的建筑节能通常对建筑构（部）件的组合、加工、建造及建筑的使用过程中的能耗关注较多，尤其是建筑运转过程中的能耗，侧重于某个建筑物本身所采取的措施和手段。具体而言，节能建筑是按节能设计标准进行设计和建造，使其在使用过程中降低能耗、满足节能标准的建筑。要求门窗、墙体等使用的材料保温隔热性能良好；自然通风与人工通风结合，兼顾每个房间；尽量采用自然光，天然采光与人工照明相结合；采暖、通风、空调、照明等均按程序集中管理，逐步达到智能控制，从而实现建筑建造和使用的全面、全寿命期节能。

2　节能建筑造价的影响因素

节能建筑在我国还处于发展阶段，相关的技术和产品都没有形成完整、成熟的体系，即使有的技术相对比较成熟，比如太阳能供水，由于建筑成本相对较高且没有统一的使用标准规定，所以，这部分投资对于开发商来说还是属于增量成本的的范畴。而在市场没有达到足够的规模化和产业化时，节能建筑的价格一定是比普通建筑要高出不少的。

2.1　维护结构节能

维护结构的节能成本包括墙体、屋面保温系统的成本，节能门窗的成本，遮阳系统的成本，以及其它一些综合性质的措施，比如种植屋面、呼吸式幕墙等的成本投入。据建设部对试点工程的设计计算，每平方米建筑面积在围护系统方面造价增加了50元，是土建造价的5%；在供热采暖系统方面造价减少了40元，是采暖系统造价的18%。抵消后每平方米建筑面积造价只增加10元，提高的幅度是1%。

2.2　可再生能源

节能建筑中的可再生能源的利用包括太阳能、风能、地热、生物能等利用措施的成本投入。目前太阳能热水器的利用技术已经较为成熟，相对成本较低，但太阳能光伏发电的增量因为材料以及技术水平的原因，价格还是属于较高的，对于一般的开发商来说还比较难以接受。地热利用主要是通过地源热泵或者地下铺设通风管的形式，技术相对成熟，但成本较高。风能、生物能也属于目前成本很高的技术。

以地源热泵系统为例，该系统是将中央空调系统、地板采暖和生活热水三种功能融为一体的环保系统，运用大自然中免费的可再生能源，向住户提供20°C～26°C的室内恒温，并且兼有24小时的生活热水供应。这个利用地下水产生的热能进行供热制冷的节能系统，可比传统空调节约能源50～60%。

2.3　节水措施成本

2.3.1　中水利用

中水利用是指将小区居民生活废水集中起来，经过恰当处理达到一定的标准后，再回用于小区的绿化灌溉、车辆冲洗、道路冲洗以及家庭坐便器冲洗等方面，从而达到节约用水的目的。北京、成都等省市已经先行推广使用，成本不高但效果明显。

2.3.2　雨水收集利用

我国城市雨水利用起步较晚，目前主要在缺水地区有一些小型、局部的非标准性应用。在国外，德国和日本等一些发达国家的城市对于雨水的资源化和雨水收集利用已经有了很长时间的历史。其经验和方法，对于我国大部分城市特别是那些严重缺水的城市很有借鉴意义。雨水属于优质水，收集和处理成本都不高，是可以大力推广的技术。

2.3.3　净水系统

这在国内已经属于比较成熟的技术，它通过系统定期排污等技术对城市自来水进行层层过滤，以达到可直接饮用的效果。目前成都市许多楼盘都在使用该技术。净水系统分家用净水系统和管道分质供水系统两种。单针对管道分质供水来说，安装成本是比较便宜的，并且技术要求也不高。在一个可容纳3000户的小区里，如果安装中央净水系统，每平方米建筑面积的增加成本不超过20元，而在前期销售或后期使用过程中均可收回成本。

2.4　室内环境措施成本

室内环境措施成本包括室内通风装置、建筑隔音措施、室内除尘措施、垃圾处理回收装置、分质供水等措施的增量成本。

2.5　建筑智能化成本

建筑智能化成本包括居住建筑的智能家居系统、智能安保系统、智能物业系统等。

3　节能建筑成本下降的潜力分析

节能建筑特别是住宅节能建筑的增量成本是有很大的下降空间的，这里主要有三个方面的原因：

3.1　住宅建设成本相对提高

国内住宅建筑的建造成本还比较低，目前商品房还主要以提供毛坯房为主。随着生活节奏的加快以及国家宏观政策的引导，人们对全装修房的需求以及住宅品质要求的提高，精装修、空调采暖等会成为住宅的基本配置，室内环境质量也逐步会归入建筑的基本投资。因此，住宅本身成本的提升会导致节能建筑增量成本的大幅度下降。而节能部品的标准化、产业化也会降低建筑成本。

3.2　可再生资源利用技术、政策逐步完善

可再生资源利用技术的价格普遍较高，特别是地热利用和太阳能光电技术的价格还是一般住宅建筑难以接受的。但是随着政策制度的完善，可再生资源的利用会享受到更加优惠的补贴政策，太阳能并网发电甚至可以通过卖电产生利润，因此可再生资源利用的成本也会大幅度下降。

3.3　设计和市场接受程度提高

与非节能的普通建筑相比，节能建筑形式上表现为能耗水平的降低，但其背后隐含的是相关技术的进步，是节能技术的应用和普及。但由于目前建筑节能技术水平较低，普及性不足，配套产品种类少，标准化程度低，难以形成规模经济，导致节能建筑的开发成本仍处于高位。据住建部统计的数据，如果严格执行目前的节能标准（以50%节能标准计算），每平方米增加造价100～200元。而从长远来看，我国将全面实行65%甚至更高的节能标准，建造成本还将提高不少。这部分增量成本只能通过提高建筑的销售价格予以消化，而在消费市场缺乏对建筑节能需求的前提下，价格较高的节能建筑与普通建筑相比在市场竞争中未必占据优势，而且房地产业还处于供不应求的卖方市场的大环境下，开发商也缺乏足够的市场竞争压力，更不愿承担增加技术风险和额外成本去开发节能建筑。但随着市场和消费者的日益重视和接受意愿的提高，以及建筑节能部品和技术的成熟化、标准化、规模化，节能建筑成本的下降亦是可以预期的。

4　基于节能建筑建造的工程造价管理新思路

建筑节能的要求给工程造价管理提供了新的视角，工程造价领域应该开拓思路，而不仅仅是单纯的工程量清单计价或预结算编制审查。工程造价管理要适应建筑节能的要求，最重要的一点就是要建立起工程项目全寿命周期造价的概念和管理理念，从以下几个方面着手拓宽思路：

4.1　造价构成——考虑项目在寿命期内的使用、维护费用

目前一般只关注项目的建造成本，而不重视建筑能耗在未来使用中给业主和社会带来的持续费用。而建筑节能的效果和效益通常要在建成后的长期使用中体现出来。节能建筑的建造成本虽然在普通建筑造价的基础上增加5%～7%，但节能带来的的长远经济效益却远远超过这部分增加的造价。为适应这一要求，工程造价的构成内容除了设计、建造、设备等费用，还要将寿命期内的使用、维护、能耗的费用考虑进来。

工程造价的构成包括建筑物使用过程中的运营、维护、能耗费用，理论上是易于理解的，但这些费用如何计入造价也有一个标准的问题，如建筑物寿命期的确定，不同年度、地域、气候维护费用的标准、能耗水平、物业管理费用标准等，但这个问题不影响这些费用计入工程造价的意义，也不影响扩大工程造价概念的内涵，只是在具体技术层面上为现行的工程造价管理工作提出了新的课题。

4.2　计价依据——设置一些反映节能技术和措施的指标和参考标准

我国目前工程计价的依据主要是工程量清单及预算定额计价体系，其指向也是工程建造价格，节能概算、估算定额和指标尚不完善，设备价格目前也很少作为工程计价依据来发挥作用。这样的状况应该说是难以满足全寿命期造价管理和评价需要的。为适应节能要求，在工程计价依据方面至少有以下两方面工作要做:

（1）将节能建筑的技术、材料消耗和价格纳入现行预算定额，即增加专门的节能项目，为建筑的节能部分提供易于识别的计价依据，同时也能体现出建筑节能的措施和费用。

（2）设置一些能够反映节能效果的指标，如能耗降低率、增加的建造费用回收期等，特别是现行《建设项目经济评价方法》与《建设项目经济评价参数》应适当增加一些节能指标和参数，将节能要求纳入建设项目的评价中来。

4.3　造价计量——全寿命期费用的现值分析

工程造价的计算要考虑寿命期和动态性，即包括项目的建造费用和寿命期内的各种使用费用，并按一定的折现率进行折现，得出综合造价。这个综合造价和现行造价内容有所不同，但从节能、可持续发展、绿色等角度考虑，这个费用是更适于这些要求的，也符合科学发展观的要求。

美国的经验是“初期成本”只占到寿命周期成本的5%～10%，而运营和维护成本占到60%～80%，对于品质好、能耗低、维护省的长寿命住宅来说，具有巨大的成本优势。这实际就是建立起一个新的工程造价概念（或者说是新的成本观），这个概念更符合行业发展趋势的需要。

4.4　造价评价——从寿命期着眼，不仅比较建造费用，也要比较使用费用

在上述基础上，对建筑工程造价高低的评价就不只是现行的“合理确定和有效控制”，而是要在全寿命期的框架进行，比较从建造到使用、报废全过程的综合费用，全过程费用低的项目才是低造价的项目。

造价的控制不仅是建造费用的控制，更要考虑建成后使用中的能耗、维护等费用，这是新视野下的“合理确定与有效控制”，将这一目标扩大到项目的全寿命期，在一个更大的范围内进行比较。

5　总结

节能建筑不仅将改变人们的居住和生活环境，还将长期性地节约居住者和开发者的使用成本，将是建筑业和房地产行业的一大发展趋势。因此，应尽早将节能要求及其具体表现纳入工程造价的管理和研究中，树立起工程项目全寿命周期造价的概念和工程造价动态管理、目标管理等理念，跳出单纯的、静态的“确定与控制”思路，这样工程造价才能反映科学发展观的要求和行业可持续发展的趋势，更好的发挥作用。

参考文献

［1］王恩茂.基于全寿命周期费用的节能住宅投资决策研究[D].西安建筑科技大学,2008.

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关键词：变电站；智能化建设；关键技术

Abstract: In this paper, starting from the features and functions of intelligent substation were analyzed, discussed the various technical problems in the intelligent building, in order to guarantee intelligent construction work smoothly.

Key words: intelligent substation; construction; key technology

中图分类号：TM411+.4

前言

智能变电站是坚强智能电网建设中实现能源转换和控制的核心平台之一，是智能电网的重要组成部分，它是衔接智能电网发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节的关键，同时也是实现风能、太阳能等新能源接入电网的重要支撑。是智能电网“电力流、信息流、业务流”三流汇集的焦点，对建设坚强智能电网具有极为重要的作用。

智能化变电站的特点分析

智能化变电站是采用先进、可靠、集成、低碳、环保的智能设备，以全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为基本要求，自动完成信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，并可根据需要支持电网实施自动控制、智能调节、在线分析决策、协同互动等高级功能的变电站。作为电力网络的节点，同常规变电站一样连接线路、输送电能，担负着变化电压等级、汇集电流、分配电能、控制电能流向、调整电压等功能。智能变电站能够完成比常规变电站范围更宽、层次更深、结构更复杂的信息采集和信息处理，变电站内、站与调度、站与站之间、站与大用户和分布式能源的互动能力更强，信息交换和融合更方便快捷，控制手段更灵活可靠。具有全站信息数字化、通信平台网络化、信息共享标准化和高级应用互动化等主要技术特征。

2、智能化变电站的功能概述

2.1 紧密联结全网。从智能化变电站在智能电网体系结构中的位置和作用看，智能化变电站的建设，要有利于加强全网范围各个环节间联系的紧密性，有利于体现智能电网的统一性，有利于互联电网对运行事故进行预防和紧急控制，实现在不同层次上的统一协调控制，成为形成统一坚强智能电网的关节和纽带。智能化变电站的“全网”意识更强，作为电网的一个重要环节和部分，其在电网整体中的功能和作用更加明

2.2 支撑智能电网。从智能化变电站的自动化、智能化技术上看，智能化变电站的设计和运行水平，应与智能电网保持一致，满足智能电网安全、可靠、经济、高效、清洁、环保、透明、开放等运行性能的要求。在硬件装置上实现更高程度的集成和优化，软件功能实现更合理的区别和配合。应用FACTS技术，对系统电压和无功功率，电流和潮流分布进行有效控制。

2.3智能化变电站允许分布式电源的接入。在海西电网中，风能、太阳能等间歇性分布式电源的接入。智能化变电站是分布式电源并网的入口，从技术到管理，从硬件到软件都必须充分考虑并满足分布式电源并网的需求。大量分布式电源接入，形成微网与配电网并网运行模式。这使得配电网从单一的由大型注入点单向供电的模式，向大量使用受端分布式发电设备的多源多向模块化模式转变。与常规变电站相比，智能化变电站从继电保护到运行管理都应做出调整和改变，以满足更高水平的安全稳定运行需要。

2.4 远程可视化。智能化变电站的状态监测与操作运行均可利用多媒体技术实现远程可视化与自动化，以实现变电站真正的无人值班，并提高变电站的安全运行水平。

2.5 装备与设施标准化设计，模块化安装。智能化变电站的一二次设备进行高度的整合与集成，所有的装备具有统一的接口。智能化变电站时建设时，所有集成化装备的一、二次功能，在出厂前完成模块化调试，运抵安装现场后只需进行联网、接线，无需大规模现场调试。一二次设备集成后标准化设计，模块化安装，对变电站的建造和设备的安装环节而言是根本性的变革。可以保证设备的质量和可靠性，大量节省现场施工、调试工作量，使得任何一个同样电压等级的变电站的建造变成简单的模块化的设备的联网、连接，因而可以实现变电站的“可复制性”，大大简化变电站建造的过程，而提高了变电站的标准化程度和可靠性。出于以上需求的考虑，智能化变电站必须从硬件到软件，从结构到功能上完成一个飞越。

3、智能化变电站建设的技术关键

与常规变电站设备相比，智能化变电站的核心问题是信息的采样传输与控制，包括 “新技术、新材料及新工艺”的应用，其中，由的技术相对成熟、由的技术还处于试运行和研发阶段，需在现场结合其他变电设备进行调试。智能化变电站通过全景广域实时信息统一同步采集，实现变电站自协调区域控制保护；与调度实现全面互动，实现基于状态监测的设备全寿命周期综合优化管理。

3.1 测量数字化技术。一次设备的状态信号（如变压器油温、分接开关位置、开关设备的分、合位置等）都需要痛过模拟信号电缆传送至控制室进行测量。测量数字化就是对运行控制直接相关的参数进行就地数字化测量。测量结果可根据需要发送至站控曾网络或过程层网络，用于一次设备或其部件的运行与控制。数字化测量参量包括变压器油温、有载分接开关位置、开关设备分、合闸位置。

3.2 控制网络化技术。在运行中，变压器的冷却系统、有载分接开关和开关设备的分、合闸操作都需要控制，而控制网络化就是对控制需求的一次设备或其部件实现基于网络的控制，。控制方式包括：一次设备或其部件自有控制器就地控制；智能组件通过就地控制器或执行器控制；站控层设备通过智能组件控制。

3.3状态可视化技术。状态可视化由智能组件中的监测功能模块完成，但其依据的信息不局限于监测模块，还可以包括测量及系统测控装置等模块的信息。可视化是智能一次设备与电网调控系统的一种信息互动方式，准确实时地掌握一次设备的运行状态。

3.4功能一体化技术。传感器作为二次设备的状态感知原件，参与测量、控制、监测、计量、保护等二次与一次设备的融合，传感器将一次设备的状态信息转化智能组件的可测量信息。

3.5 信息互动化技术。作为智能一次设备的一部分，智能组件是一次设备与电网调控系统之间信息互动的桥梁，作为电网的原件，智能一次设备主要提供智能化信息，而真正的智能化应用，需要有调控系统实现，智能组件将一次设备的智能化信息通过站控层发送至调度系统，支持调控系统对电网优化控制。

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【关键词】3d打印建造；3d打印材料；建筑发展一体化

1 引言

自上世纪50-60年代的现代建筑诞生至今，建筑界在设计及建造上，思路方法依然在当时建筑理论设定的大框架内延续发展。设计上，数字化技术可随机生成蕴含变化规律的图案、形体，丰富了空间造型，开拓了设计者的思维，推进了快速标准化、规范化制图和建模推敲造型、空间的发展。建造上，可借助电脑实现建筑建造进程的模拟和控制，实现预制标准的工业化操作。但是即使如此，领先的数字化生成技术与传统建造技术之间所产生的脱节矛盾，使得由计算机辅助生成的建筑空间形体，依然需要由传统的材料组构和传统的建造工艺来建造。此矛盾不仅使创意空间实现的可能性受限，而且即使实现，往往工程操作繁琐复杂，建造代价不菲。而在信息时代的当下，个性化的空间设计追求成为追捧，这使得该矛盾尤为突显，成为建筑进步发展的重要阻力和瓶颈之一。何种建造方式才能填补与数字化设计技术之间的不平衡发展，新的建筑时代何时才会来临？ 成为建筑界的关注焦点。

2 技术变革下的建筑发展应对回顾

纵观西方建筑发展史，各时期建筑均在材料工艺和建造技术的发展支持下，建造出满足当时社会需求的空间，形成有别于前时代的建筑风格。古罗马建筑运用以天然火山灰为活性材料的天然混凝土，创造了有别于古希腊梁柱结构的拱券结构，满足了当时对大空间的需求，形成新的建筑艺术形式。拜占庭建筑，砖的运用及砖砌技术的发展，孕育了帆拱技术，使建筑有了向高处发展的可能性。哥特建筑能有高耸入云的建筑造型，得益于当时的结构体系发展。文艺复兴重视“人”和现实世界观念的艺术思潮，催生了世俗建筑类型的发展，带来建筑体系的根本革命。

现代建筑因社会需求、新材料、新技术和艺术理论等各因素集聚引发建筑变革，最终摆脱了传统建筑形式的束缚，创造出有别于之前的全新的建筑结构、形式、施工工艺和新的建筑理论，并延续发展至今。此后，建筑形体、风格等因建筑材料、施工工艺中的一项或多项因素的改进，形成在某方面的特色创新。那么，在当下的信息时代，追求个性体现的社会新需求，随着3D技术的兴起和发展，将带来何种建筑应对变革。

3 社会新需求和新技术

3.1 新的生活方式衍生新的建筑需求

在网络和多媒体技术的支持下，信息时代在传统的信息传递物质载体外，创建了可实现信息交互的电子网络渠道。它从根本上改变了人们的生产、生活方式和文化审美趋向，催生出新的建筑空间需求。

（1） 追求多功能的复杂建筑空间。“无纸化”办公、电子商务等生产、生活方式上的调整，带来足不出户就能与外界保持紧密联系的时空分离式工作和生活方式。但强化体现个人爱好的空间追求时，个体依然需要和社会保持密切联系的心理需求，催生了私人、公共空间之间的互融需求，表现在对多重功能组合的复杂建筑空间的追求。如已经流行的包含办公、居住、购物、娱乐等集中式多功能综合体，使个体在尽情享受私密空间时，能近距离地接触社会。

（2） 偏爱个性、可变的建筑空间。先进的网络媒体技术，可将其它地方的空间感知转化为媒体的感知，制造出实体环境不存在的虚拟现实，由此产生互动、可变的空间体验价值取向[1]。在建筑上，除表现为电子空间介入形成虚化的空间表现，更多地表现为对能体现个体特征的多元可变空间的喜好。

3.2 3D打印技术（3D printing） 的兴起

3D打印技术（3D printing）通过烧结或粘接“构造的微小单元（粉末或颗粒），一层一层地累积“增加”成整块原材料[2]”，被誉为“第三次工业革命”开始的主要标志。它打破了遏制传统制造业的核心问题――建模，无需建模即可精确打印出计算机上生成的形体。自投入工业化生产至今，已经相对成熟地运用于众多领域，在建筑行业，亦已经逐渐以树脂、生物材料为主要材料，推广应用于打印建筑模型，而且随着合适的建筑打印材料（如无机胶凝材料 ）出现，相应推动了3D打印建筑的社会应用进程。

传统的建筑构筑方式和3D打印建造技术，在原理上基本都属于增材制造（窑洞类传统建筑其中有减材和增材两种建造方式），都是将各建筑元素组合构成整体。它们之间最大的差别在于：①3D打印建筑能在计算机控制下，由机械装置自动完成，提高了建造的自动化程度，减少了人力、物力成本；②无需模具，就能精确打印出计算机上生成的复杂形体，这是目前传统建造方式上存在的短板，则是3D打印建造的亮点，形体越复杂，它的优势越大。

（1） 3D打印的建造工艺[2]

建筑领域中的3D打印，目前典型的应用工艺有两种：①轮廓构筑（CC=Contour Crafter ） ：这是针对建筑物墙体建造设计而改良的3D打印方式，使用一体式的“纸和墨”。打印过程中，用通常使用的混浆泵将混凝土或干混砂浆等打印材料送至打印头的喷嘴，打印头在龙门架的支撑下进行三维空间的运作。此外，为增加墙体结构强度，可以进行异性或异质部件的插入，如在成型轮廓内部，放置钢筋再打印填充常规混凝土。②粘接沉淀成型（SDM =Sticky deposition modeling） ：这种工艺是将3D打印的基本工作原理直接应用于建筑。原理是砂粉层是打印“纸”， 粘结剂是打印“墨水”。按照设计模型数据，在每层砂石粉上的设计区域打印胶水，反应硬化后清除散砂石粉，得到打印的物体。因每一层打印都需要满铺粉床，就需要有非常庞大的打印机和巨大的砂石粉床，它相对适合打印小型的复杂形体。此外，在以上两种方式上进行的改良工艺，将粉料，骨料或液体的原材料，通过一种多通道的混浆喷嘴，在需要时计量混合挤出，优点是不需要料床，如MIP工艺 （Mixing In Position）。

（2） 3D打印建造方式

因3D打印机和普通打印机一样，打印尺寸和精度、分辨率成反比，考虑建筑体量的差异性，选择合适的打印方式非常重要，目前共计有四种方式：

1） 整体式打印。即整栋房屋用打印机一次性打印建造完成。这种方式需要有适合房屋大小的的大型龙门架或砂石粉床，其中，材料、控制和精度等问题是需要解决的技术关键，相对比较适合于小型房屋的建造。如美国南加州大学的Behrokh Khoshnevis教授设计的巨型3D打印机，采用轮廓构筑工艺，可以在24个小时内“打印”出一幢面积为2500英尺的完整房子，如图1。

分段组装式打印。即建筑模块化建造，预先将电脑建筑模型分拆成几部分，在工厂打印好，然后在现场一起组装。这种方法相对解决了房子尺寸的限制，但是现场的组装工作增加了现场操作成本，并且对部件的大小和重量有所影响。

2） 群组机器人集合打印装配。原理相当于由诺干个路径可控的打印机，按电脑模型要求，协同建造整栋建筑。这样，建筑装置（机器人）的尺寸跟房屋尺寸无关，可以非常小；同时机器人的智能要求也相对大大降低，增加了实际应用的可能性。如欧洲空间局公布拟采用群组机器人3D打印技术在月球上的宇航员基地，如图2。

3） 局部打印建造。即3D打印技术和传统建造方式结合，发挥3D打印易于打造复杂形体的优点，实现互补。方法有二：用3D打印机打造形体框架，在其中植入其他材料以达到结构所需的性能要求；或者带有一定异形体的建筑，规整部分采用传统建造方式，异形体部分采用3D打印建造技术。

（3） 应用趋向及发展瓶颈

3D打印技术能低成本、快速、自由地打印复杂形体，以及无建筑垃圾产生的优点，吻合当下对个性化和环保节能的追求。基于目前3D打印建筑的技术水平，它可能将首先大量应用于与传统建造技术结合的局部复杂造型的打印制造、个性化需求的小型建筑、装置等建造。如造型模拟莫比乌斯环的“景观房”（Landscape House），由荷兰建筑师Janjaap Ruijssenaars与Enrico Dini（D-Shape 3D打印机发明人）合作采用D-Shape 3D打印机建造。方法是由打印成6x9m的部件拼接成建筑的主体外观框架，然后用纤维强化混凝土进行填充，并在建筑中置入钢筋和混凝土，使其更加牢固，计划历时一年半，于2014年完工，如图3。

3D打印技术在建筑界推广应用的技术瓶颈：①打印尺寸。尽管3D打印机正不断向大尺寸打印发展，但是建筑体量和一般物件的尺度差异太大，机器越大，其精度、速度越低，成本越大，其优势就越小。如“景观房”的打印建造就因为建筑体量超出打印范围，只能采用打印部件后拼装装配的方式。这可通过技术升级或者选择合适的打印方式来解决，如集群机器人打印等。②打印建造时间。为让3D打印适用于建筑界，建造适合建筑尺寸的特大型打印机是其中的应用尝试之一。但是机器尺寸的大小与打印精度、速度成反比，大大削弱了3D打印快速、精确的优势。如耗时一年半的建造上例的“景观房”，并没有体现出3D打印快速建造的优点。③软件开发/集成技术：在软件开发上，除提高打印精度等性能外，亦关注探索如何以小尺寸打印机打印出大尺寸的建筑可能性 。而跨领域的软件集成操作，是3D打印技术实现设计-建造一体化的关键点。④打印材料：3D打印具有在打印过程中可发生化学反应以生成新材料和新结构的特点，并需要使其能在足够短的时间内，初凝固化到能够承载自重和打印动荷载[2]。因此合适的建筑打印材料是促成其能在建筑行业大力发展的技术关键。

4 建筑未来发展趋势构想

4.1 材料重要性突显，由材料师新工种配合

目前，随着3D打印建筑技术的发展，除主要应用混凝土和干混砂浆等无机胶凝材基的材料外，建筑垃圾、生物纤维材料和复合材料等新型建筑打印材料也得到相应研发和关注。

（1） 建筑垃圾：拆迁建筑的基础、梁柱、墙体和楼板等废料，其主要成分还是石灰、水泥和砂等建筑用材，可以在加工处理后成为很好的骨料、填料。

（2） 生物纤维材料技术――菌丝体。

属于绿色新能源材料的菌丝体，能以农业副产品和农业废料为生长介质，采取生物生长技术进行快速生长。成型后的菌丝体仅需加热脱水既能停止菌丝体继续生长，脱水定型后的菌丝体不仅重量轻、结实耐用，而且具有很强的生物降解作用。可打造成比混凝土还坚硬的防水、防腐、放火的环保型建筑材料 。

因与3D打印技术一样具有不需要生产再加工环节的相同特点，可以让菌丝在3D打印的框架路径内生长填充，长成后进行加热脱水定型。这将免去或减少钢筋、水泥和石沙等消耗型建材的使用，减少施工场地面积，节约建造成本；而且废弃后能直接降解，形成循环用材，达到环保建造的真正目的。

（3） 其它复合新材料。

智能材料、纳米材料、及复合材料等均有可能成为3D打印建造材料。如新近研究人员基于在自然材料中发现的样式，利用3D打印过程发生的电化学反应，成功复制出骨骼复杂的分层结构，这种3D打印骨骼材料比任何组成部分的抗断裂性要强许多倍 。

由于3D打印过程是诺干种原材料发生电化学等反应，重新生成为一种新结构，来实现支撑整体重量的过程。因此材料的特性及合成反应过程将决定打印生成物结构上构造特点以及所呈现的物理和力学特性。在未来的打印建筑过程中，为确保打印生成所需的材料结构，保障建造的质量优化，将由材料师这一工种予以配合，来选择不同的打印工艺方法和确定打印的速度、效率和精度。

4.2 建筑设计-建造一体化

3D打印快速成型技术如果能集成CAD/CAM、激光技术、数控技术、材料工程等多项技术， “建筑设计-建造一体化”的理想概念将完美实现[3]，它将作为信息时代新兴的数字化建造方式，与当下已经普及的数字化设计衔接成整体，彻底解决目前与传统建造方式之间技术脱节的矛盾。

整个 “设计-建造一体化”操作建造过程中，建筑设计师在规划要求内，按业主的需求运用数字化建模生成模拟空间。在结构师和材料师的配合下，选择受力结构类型，确定各部分用材，因3D打印过程中将生成新的材料结构，在结构受力上需利用软件进行整体测算分析，梁、板、柱的结构划分可能需要重新定义。最后，在建造师的配合下依建筑体量的大小，选择建造打印工艺和方式。可以说在3D时代，建筑的建造，无疑与工业产品的生产相类似，施工场地将如同生产工厂，打印建造过程中，需设计师、结构师、材料师和建造师“多位一体”协调配合建造。

4.3 功能空间量身定制的社会制造

“设计即建造”的大融合，业主等可按个人需求进行虚拟空间体验，参与建筑设计-建造的全制造过程，实现全民参与的社会制造 ，达到真正的人性化设计和建造。因“设计-建造一体化”紧密、高效的运作过程，复杂结构的建造成本不再是主要问题，因此能以业主人体的3D模型为基准，选择适宜的空间高度和大小，按需求推敲各不同功能空间的组合，如同私人定制般进行功能和空间的设计、建造。

5 结语

当下，随着材料、技术的进一步完善发展，又呈现出建造技术领先的局面。如果社会需求和艺术理论的呼吁能起到助推作用，3D打印建筑技术在设计、建造的相关规范、技术要求的配合下，不仅能真正实现建筑计算机数字化生成和现实制造同步的空间生产，而且将会随之催生新的建造方式和空间形体，为建筑界发展注入活力，引发新一轮建筑发展思潮，朝个性，低成本、快速和环保的空间形体建造时代迈进。

参考文献

[1]王立全.信息社会对建筑空间发展的影响[J].西北建筑工程学院学报（自然科学版） ，2002（04）： 24-28.

[2]蔡兵.3D打印建筑技术和干混砂浆行业的未来发展[J].中国建材报2014， 11.

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关键词：物联网；智能家居；示范工程；家庭组网

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302(2012)05-0058-03

0引言

智能家居，或称智能住宅，在英文中常被称为Smart Home。与智能家居的含义近似的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家居（Electronic Home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Networking）、网络家居（Network Home）及智能家庭/建筑（Intelligent home/building），在香港和台湾等地区还有数码家庭和数码家居等称法[1]。

物联网时代的智能家居表现为利用信息传感设备（同居住环境中的各种物品设备松耦合或紧耦合）将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并与传输网络连接起来，进行监控、管理信息交换和通讯，实现家居智能化。智能家居系统一般包括智能家居控制管理系统、终端（家居传感器终端、智能控制器）、家庭网络、信息中心等。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，能提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还应由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至能够节约各类能源等。

物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业。就目前的发展趋势分析，预计在今后的几年内，全世界将有近亿的家庭构建智能、舒适、高效的家居生活[2]。

1推动智能家居示范工程建设

随着信息化技术的不断发展和国家政策的不断导向，面对智能家居的巨大市场，各行业中的领军企业均推出了具有各自特色的智能家居产品。例如，霍尼韦尔、海尔、三大移动运营商、有线运营商、国家电网等[3]，均在大大小小的物联网展会上出现智能家居应用展示的身影，全方位地宣传及真实场景的演示，使普通民众对智能家居有了非常直观的了解。但是，如果智能家居仅仅停留在应用演示上，而没有真正深入到普通群众生活中，不能真正为普通群众提供便利服务，就必然会丧失智能家居所产生的初衷，也就更谈不上推动社会的发展进步。

步入2012年以来，国家及各省、市级政府都着力推动物联网应用示范工程的建设。工信部制定的《物联网“十二五”发展规划》中明确提出开展面向社会管理和民生服务领域的物联网应用示范，重点支持公共安全、医疗卫生、智能家居等领域的物联网应用示范工程。发挥物联网技术优势，提升人民生活质量和社会公共管理水平，推动面向民生服务领域的应用创新”[4]。智能家居应用示范不仅是目的，更是手段，通过应用需求牵引，推动智能家居各项技术创新、标准研制和产业培育。在智能家居应用示范过程中，通过创新应用模式来构建与各类智能家居应用相适应的运营模式和市场化运作机制，形成一批模式新颖、机制灵活的成功案例和应用模板，并逐步向更大范围内规模化推广。

2家庭组网技术的选择

智能家居示范工程建设与智能家居应用演示有着本质的区别。应用演示主要用于展现各项夺人眼球的新应用、新产品，展现智能家居的创新发展思路。但是，智能家居示范工程建设却必须要求能够为普通民众提供实实在在的生活服务。家庭组网作为智能家居中的一项核心关键技术[5]，必然要根据应用演示和示范工程的目标不同而产生相应的变化，进而从不同的角度对技术进行研究和验证。

在各类展会上的智能家居应用演示中，具体组网技术的选择只需要能确保相应的演示效果即可。而在智能家居示范工程中，家庭组网技术需要针对如下几个方面进行研究验证后再进行选择使用。

2.1家庭安防

智能家居要能够真正为普通民众提供生活服务，就要从普通民众的具体需求出发，以民众的基本生活需求和感兴趣的业务应用作为选择技术实现手段的驱动力。在智能家居的发展过程中，运营商、家电厂商、IT企业等纷纷推出了丰富多样的智能家居体验应用，不断拓展智能家居所涵盖的内容。

家庭安防一般由两方面内容组成：家庭安防传感节点监控以及视频监控。其中，家庭安防传感节点包括门窗磁传感器、水漫传感器、烟雾传感器、燃气传感器等。家庭安防传感节点与家庭内部核心控制节点之间需要有信息的交互，由于交互信息数据量较小，提供窄带传输即能满足要求。而视频监控则要求传输视频流，对于数据传输速率要求较高，因而需要能够提供宽带传输。便利生活服务则是将后端服务平台提供的信息在家庭内部显示终端上进行展现，该项功能仅仅要求家庭内部能够接入到外部互联网即可。

可见，从普通民众对智能家居的需求出发，要求家庭组网能够同时满足宽带加窄带的网络传输能力。在组网技术中，有线组网技术均能提供较高的数据传输速率；而无线组网技术中，特别是一般设计用于设备控制、节点间通信的组网技术（如ZigBee、Z-Wave等），通常只具备较低的数据传输速率[6]；Wi-Fi、Bluetooth4.0、UWB等技术所提供的数据传输速率一般较高[7-8]。因此，要同时满足智能家居各项应用需求，往往需要结合多种组网技术，单纯依靠一种组网技术是无法达到全部目标的。

2.2家庭内部建筑结构

在智能家居应用演示中，展示厅通常都是设在同一平面的一块相对较小的敞开区域内的，因此，对于家庭组网技术的网络拓扑无需做太多要求。但是，智能家居示范工程是要在实际的居民家庭中进行建设，家庭内部的建筑结构必然需要纳入到网络系统设计的考虑范围之内。

家庭内部建筑结构根据房产开发商的设计可以有多种户型样式，而且住户也可能根据自身需求，在家居装修时对房屋户型结构进行一定范围内的更改。家庭内部不同房间内的节点设备之间需要进行通信，且各个房间之间都有墙体阻隔，因此隔墙通信对家庭组网技术也提出了一定的特别要求。

对于有线组网技术来说，若房屋尚处建造阶段或是内部装修阶段，则可以在墙体内布放相应线缆（电力线、同轴电缆、以太网线等）来实现隔墙通信。而当房屋已经建造并装修完毕后，有线组网就会存在两种方式的问题：其一，如果不考虑在墙体内重新布放线缆，则需要通过已布放的线缆来进行信息传输。通常在家庭内部装修时，只有电力线布放的范围最为广泛，能够覆盖到整个家庭的各个房间角落，但是电力线组网传输较容易受到外界环境及电器设备的影响（比如劣质电源适配器的影响）。其二，如果考虑在墙体内重新进行线缆排布，则需要破坏已有的建造装修成果，成本较大。

可见，针对已建造装修完成的房屋，采用无线技术进行组网较为合适。但是，无线组网技术在家庭内部会受到墙体影响，传输信号会逐步衰减。因此，需要设计采用合理的网络拓扑结构来保证无线信号的传输质量。在众多无线组网技术中，ZigBee技术所设计使用的树形网络路由器节点[9]、Bluetooth技术所设计使用的散列网桥节点等，均能够用来解决家庭中隔墙传输信号的中继问题[10]。

2.3技术发展成熟度及产业化规模

智能家居示范工程的建设就是为了能够打造智能家居产业链，建立商业运营模式，并在以后能够进行智能家居的大规模推广。受此建设目标的驱使，在不同于智能家居应用演示中，可以采用最前沿的家庭组网技术，在智能家居示范工程建设中，必须要针对家庭组网技术的发展成熟度、产业化规模化支撑等进行评估。

以无线组网技术为例，Z-Wave从设计之初就专用于家庭自动化领域，包括照明控制、读取仪表（水、电、气）、家用电器控制、身份识别、门禁窗禁防盗、预警火灾等。与ZigBee相比，Z-Wave的工作频段干扰少、功耗低、设备激活时间短[6]，但是，Z-Wave最为明显的劣势就是无国际标准作为技术根基，不利于发展推广，且芯片供应商短缺。据了解，在国内进行Z-Wave模块开发的技术提供商屈指可数。可见，智能家居示范工程建设并不适宜采用Z-Wave技术进行家庭内部组网。

以有线组网技术为例，G.hn家庭联网标准已经于2010年6月正式获得ITU批准通过。G.hn的设计初衷是要解决既有有线组网技术的问题，透过家庭内部既有的同轴电缆、电力线和电话线，以1 Gb/s的速率传输数据，并促进周边媒体的共存，更强调以低功耗的电源管理，来促进家庭网络中智能型装置的应用[11]。ITU已于2011年12月了更完善的G.hn标准，据业内人士预计，搭载G.hn方案的机顶盒、家用网关等产品将于2012年上半年登场。可见，虽然G.hn家庭联网标准能够兼容家庭内部既有的电力线、同轴电缆及电话线，可使家中各类设备无缝互连，同时支持数据传输、高清视频、语音服务、共享服务等所有家庭多媒体业务，但是，G.hn芯片问世时间尚短，很多针对标准的研究还仅仅停留在技术理论层面，市场化成本因素等还无法进行准确估计。鉴于搭载G.hn方案的产品距离规模化应用尚有一段时日，G.hn组网技术同样并不适用于当前的智能家居示范工程建设。

2.4系统的扩展性

在各类展会的智能家居应用演示中，一旦布设好一套智能家居系统，那么，在整个展会期间，基本不会再对该系统进行任何升级和更新操作，而只需确保系统的稳定运行即可。

但是，在智能家居示范工程建设过程中，家庭住户的需求通常是会发生改变的，例如家中增添了一些全新的设备或是对原有设备提出了新的功能控制要求等。随着科学技术的飞速发展，我们无法预计到，在半年之后、一年之后会出现具备何种功能的日常家居设备。若要在已建设好的智能家居系统中能够便捷地纳入这些全新的家居设备，则要求智能家居系统，特别是家庭网络要具备良好的可扩展性。对于家庭网络的核心控制节点而言，具备可扩展性尤为关键。原因是一旦家庭内部新增了一类全新的家居设备，并且要求该类设备节点能够与核心控制节点进行通信，那么就必然会产生两个方面的要求：一是核心控制节点要进行升级更新，增加控制新设备的相应功能；二是设备节点在经过配置后加入到已有的家庭网络中。在上述两个方面要求中，核心控制节点升级更新的效率将会直接对建设单位的运维成本以及家庭住户的感知体验产生影响。

通过对现有ZigBee组网产品学习研究的结果显示，新入网设备节点所需要的配置工作量相对较小，工程实施人员在10 min左右即可完成相应的配置工作；但是，对于核心控制节点的升级更新，目前尚无比较好的方案，而仍需要通过主程序升级来实现，工作量相对较大。如何保证智能家居系统能够具备优良的可扩展性，如何使家庭住户新购置的家居设备能够方便地加入到家庭网络中并接受控制，这些都是需要进一步研究探讨的问题，也是智能家居应用示范工程建设过程中所必须要考虑并解决的问题。

3结语

综上所述，在智能家居示范工程建设中，针对家庭组网的问题，不仅要从家庭组网技术本身来进行理论分析，更要从示范工程的实际需求与后续运营维护升级的角度来考虑。通过选择合适的家庭组网技术进行组合，打造满足各类通信要求的家庭网络，实现家庭内部区域的全覆盖，从而为智能家居各项业务应用的开展提供坚实的网络通信基础。

参考文献

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[9] 张周.ZigBee技术研究及其在智能家居中的应用[D].厦门：厦门大学，2007.

篇9

关键词：智能船舶；顶层规划；体系架构；标准化接口；集成展示

1背景分析

1.1依据与标准2015年5月19日，国务院印发了《中国制造2025》。这是我国部署实施和全面推进“制造强国”战略第一个十年的行动纲领，把“海洋工程装备和高科技船舶”作为需要聚集资源并实现突破发展的十大重点领域之一，并将集成化、智能化、模块化的重点配套设备及关键造船技术作为所需掌握的核心技术。2016年3月1日，中国船级社（CCS）编制的《智能船舶规范（2015）》［1］正式开始生效，该规范主要从智能船舶的定义描述以及主体功能（智能航行、智能船体、智能机舱、智能能效管理、智能货物管理和智能集成平台等六个方面的功能），进行具体细化明确。

1.2基础与条件智能船舶的提出顺应了船舶装备发展与物联网技术应用的新潮流。首先，随着船舶装备数字化、智能化、信息化技术的持续发展与广泛应用，越来越多的设备具有可接入其领域局域网或船舶互联网的可能。其次，随着物联网概念的提出与相应技术的发展，基于现场总线、领域局域网、互联网等形式的数据采集、数据分析、应用开发、系统集成、集中监控、分析预警、辅助决策等信息技术得到充分发展并进而推广和应用。再者，随着减员增效及人性化需求的不断发展，无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现也获得逐步推广。

1.3现实的痛点物联网软硬件架构体系及实现技术现已基本成熟并得到充分验证和发展，但其相关标准及其应用还主要局限于分领域范围内，整个体系的标准化、平台化、融合化的向基础设施方向的发展进程较为缓慢。现阶段，船舶领域装备系统的智能化为有限智能（初级），其有效范围也仅限于各装备系统自身，船舶装备的物联网化发展进程较为缓慢，信息化水平较低，主要表现为以下几个方面：（1）信息孤岛效应明显。表现为主机、辅机、冷水机组等既有智能装备的信息接口开放度不够，信息的第三方应用集成与二次开发相对困难。（2）重复建设成本较高。表现为各类型装备硬件形式的应用终端在特定区域平台上的集中布置与应用实现、信号采集、通讯接口、资源部署、应用终端等的实现基本上都是相互独立的，系统建设的复杂度、重复性等其他成本较高，系统调整变更的实现成本较高。（3）数据接口的等级较低。表现为以硬点信号线为承载的报警点信号量偏多，以串口通讯、宽带通讯、光纤通讯等标准化接口及通讯协议为承载的应用开发还不够广泛。（4）智能化信息化应用的体系度还不够。比如：主推进系统中的主机、齿轮箱、可调螺距桨等的智能化监测与控制，与其辅助系统中的燃油驳运及分油系统、滑油驳运及分油系统、中央冷却水系统等的管理与控制，主、辅两类系统间的数字化智能化信息化的能力水平差距较大，基于相互间信息融合的应用不足。（5）信息化应用的层级水平还较低。应用范围仅限于现场总线级具有互操作能力的应用终端以及有限智能的软件交付，其故障预警与自诊断能力、故障处置的决策支持能力、维修保养的计划性管理与实时监测能力、备品件管理能力等智能化的应用实现还不足。（6）信息有效应用的形式较少。表现为用于支持复杂业务场景的信息融合与应用开发还非常欠缺，用于评价装备可靠性与体系能力贡献率的模型、框架及相互间逻辑关系的应用还没有。（7）平台化集成的实现等级还较低。集成方式仍主要体现为对各类型终端设备在统一物理平台上的布置位置的空间规划、优化与调整等，基于信息集成、应用集成、服务集成、网络集成的标准化客户端及网络服务的信息化数字平台还稀少。

1.4指导方法智能船舶的提出、研究与建设，就是要在既有数字化、智能化装备基础上，以及无人机舱、中央集控系统、数字化桥楼系统等平台化的应用实现上，借鉴物联网软硬件架构体系及其实现方式，借助成熟的计算机网络技术及其资源配置管理方法，适用性地提出船舶装备物联网及信息化应用的软硬件体系架构，定义相应的接口标准，并据此规划与部署相应的网络资源、进行相应的应用开发，突出对用户需求的调研、分析、挖掘、发现与实现，最终以网络平台环境下的基础资源及应用服务向广泛的用户提供权属范围内的业务支撑，促进装备信息的有效流动、科学管理、高效应用，使数字化智能化的船舶分装备向船舶装备物联网及信息化智能化协同化的应用体系转变。

2概念分析

2.1基本定义目前，英国劳氏船级社（LR）和中国船级社（CCS）都有针对智能船舶的描述。英国劳氏船级社智能船舶入级指导文件，定义了船舶自动化的程度，从AL1-AL6，分为六个等级，从设计到营运，针对每个等级的特征进行定义。相比之下，CCS的定义相对更具体。智能船舶系指利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理、分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行的船舶，使船舶运行更加安全、环保、经济、可靠［2］。中国船级社（CCS）《智能船舶规范》，针对常规的轴系柴油机推进的运输商船提出有关智能的六大基本符号，概括为：i-ship（N）智能航行/Navigationi-ship（H）智能船体/Hulli-ship（M）智能机舱/Machineryi-ship（E）智能能效/Energyi-ship（C）智能货控/Cargoi-ship（I）智能集成平台/Integration智能船舶与常规船的技术差异主要是在常规船的基础上增设以下功能：（1）增加船端统一集成平台，实现船端各系统的互联互通，通过数据的综合分析和评估，提供辅助决策功能，同时通过船岸通讯实现远程监测。（2）船舶实现自主学习能力，并可完成部分的自主操作，通过加强岸端系统的建设实现对船舶的远程控制。（3）通过船岸港的一体智能化建设，船舶实现最终的无人驾驶，自主航行、自主靠港。基于以上定义以及相关功能组成，智能船舶是以用户需求及关键业务内容为牵引，将人性化、智能化的应用实现，贯穿于船舶平台设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期的所属产品、环境及体验的船舶系统的总称，包含物联网体系中的感知层、传输层、应用层等各层级领域内容［3］，并需要选用较为经济、高效、便捷、可靠的计算机网络及其资源为支撑，采用合理的接入、控制、承载、叠加、部署、认证和协同形式等，目的是以人性化智能化网络服务的形式实现对船舶系统及其装备的体系性信息描述及高效合理的信息使用。

2.2内涵分析智能船舶实现的物理平台是船舶，这是由其领域特性及服务对象所决定的，其人性化、智能化应用的首要目的是支持船舶系统所属功能性能的发挥。其实现形式及主要内容必然是围绕船舶系统领域范围内的相关业务内容而展开；其次才是对船舶系统辅助功能及相关应用的拓展。所交付的产品也是支持船舶系统相关业务需求的终端产品、应用环境、交互体验等。

2.3外延分析（1）智能船舶实现的基础条件是数字化智能化装备、物联网技术、计算机网络技术等，其相关技术与实现方式亦具有通用性、多样性等特点，在多领域、多系统的数据集成中需要做好“云与海”体系规划，在大系统的应用集成中需要做好分布式应用部署与虚拟化集中部署的体系规划，在多镜像系统中需做好数据的同步、缓存、更新等。（组成要素及硬件体系）（2）智能船舶实现的核心是以用户需求及关键业务内容为牵引，及以此为目的的对相关人性化智能化应用的技术实现及条件创造。简单便捷、智能高效、安全可靠的人性化交互界面、业务内容、应用环境的保障是用户体验的首要关注点，相关技术、设施、设备的应用是实现手段。（用户关注点及其输入条件）（3）智能船舶实现的关键是可用于指导智能船舶设计、建造的高可用性的开发框架及标准化的接口体系，包括硬件体系架构及其网络拓扑形式、软件体系架构及其业务逻辑关系、交互信息及通讯协议等。按照该框架、体系，总体负责单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规定约束并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶设计建设过程的敏捷化和高效化。（系统框架及标准化接口）（4）智能船舶实现的工质是船舶系统及其装备的描述信息。通过对智能装备及其信息接口的开放和补充，对装备信息的数据采集、分析、管理、控制、消费等的应用开发，以及所需元数据库建设、数据中心建设、数据消费方式实现、软件开发平台建设、应用部署环境建设、人员身份信息及信息访问权限管理等，实现对船舶系统及其装备信息的科学、高效、合理使用。

（信息流是智能船舶的血液）（5）智能船舶实现的难点是基于业务逻辑的数据分析、数据挖掘、知识表示、知识完善、知识应用的底层领域应用开发。数据分析时，主要以基于既有知识及相关业务逻辑的特征提取，通过对数据的向上钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的降维与性能评价，并用以支持系统监控与运维管理等；当发生异常状态评价时，可基于特定的知识及业务逻辑，对数据进行向下钻取，实现对系统状态空间数据在时间序列上的最大程度的增维，通过对系统状态空间的可观性来支持辅助决策。数据挖掘时，主要以基于时间序列的统计分析、回归分析、关联分析、分类分析、聚类分析等方法为主，并且需要对所发现的知识特征以及奇异点等进行基于业务逻辑的分析解释，并采用计算机逻辑语言的形式为知识表示，进而将其补充到可供分析应用的知识策略库中。（中间产品及资源消耗）（6）智能船舶实现的亮点是基于用户需求及业务内容的人性化交互接口、信息聚合方式、消息推送服务等顶层应用开发，包括基于人员身份信息的单点登录、访问权限控制等。面向用户的顶层应用开发及其终端设备、平台环境等是支持用户完成特定业务内容的信息化交互接口，是智能船舶的外在表现形式，是用户体验获取与应用评价的直接对象，也是底层应用实现及数据产品消费并表现相应价值的承载主体。（终端产品及价值体现）（7）智能船舶实现的特点是基于接口的通用性、实现上的多样性、建设上的经济性，以及功能性能上的安全性、可靠性、稳定性，还有规模、内容、空间、时间上的扩展、延伸、变更、迁移、异构、演进等。其中，功能、性能的安全性是依靠相对独立的有限开放来实现，尤其是要求快速响应的领域系统或智能化装备，如船舶主机、发电机等的控制主要依靠于本地化的智能模块及控制器；建设上的经济性是通过接口上的通用性和实现上的多样性来保证，并构成为可扩展、变更的基础；空间上的延伸性包括感知层面有效节点的扩展、异构网络接入方式的扩展、传输层面信息隧道的应用与端到端信息镜像的管理等。（一般性特点、要求、关系等）

3顶层规划

3.1概念智能船舶实现的显著特征是智能，是在船舶设计、建造、运用、管理、维修等全寿命周期中将人性化智能化的应用需求实现；并将其集成到相应的终端产品、应用环境、系统平台中；具有友好的交互体验，对船舶系统相关业务的开展具有良好支撑作用。3.2顶层规划体系智能船舶实现的内在本质是对船舶系统及其所属装备相关信息体系的科学规划、正确描述、安全管理、高效使用的应用实现方式。在规划这套信息体系时，需要充分考虑现有的船舶系统，包括总体、船体、轮机、电气以及舾装等特征，能够对船舶系统及其所属装备的相关功能、性能、状态进行准确全面的描述和反映，并以网络服务的形式给出相应的评价分析、趋势分析、诊断分析、决策分析、管理分析或信息支持等。

4体系架构

4.1硬件体系架构与物联网体系的硬件实现相类似，在技术实现上，智能船舶的硬件体系也可切分为多个逻辑平面，可分为现场感知层、异构接入层、基础网络层、平台叠加层、用户接口层、平台环境层。其中，现场感知层主要由开放接口的智能装备及基于现场总线的感知网络、基于光纤的传感网络等组成，如用于船体健康监测的分布式光纤传感网络及其设备终端等；异构接入层主要是指实现对现场感知网络的协议转换并将其接入TCP/IP网络环境的设施设备，包括光纤、以太网、总线和无线接入的各种形式。基础网络层是船舶系统通讯实现的最基本方式，实现形式如以太网、光纤等；平台叠加层主要用于部署数据中心、基础应用服务器、Web应用服务器、加解密服务器、CDN服务器等；用户接口层主要为人性化智能化应用的终端设备，包括计算机工作站、桌面、移动终端等；平台环境层主要是指用以集成或支持终端设备的台体、电源、接入网及其他人性化的设计实现等。其网络拓扑形式可以概括为基于TCP/IP基础网络的泛在接入与无限扩展，包括处于网络前端的现场感知网络、处于网络中端的平台叠加层、处于网络后端的客户终端等。另外，对于岸船协同系统，其还包括数据中心相关内容的镜像迁移与管理等，以及所需的通讯隧道技术的应用。

4.2软件体系架构与计算机网络的应用实现相类似，智能船舶在技术实现上其软件体系可以分为数据采集层、数据分析层、数据管理层、应用层等。其中，数据采集层主要部署于异构网络接入节点并实现相关通讯协议的转换；数据分析层主要部署于专业化的数据分析、处理工作站，其配置有丰富的数据分析策略及相关应用，并可以向数据中心订阅相应的有待分析的数据源；数据管理层主要由数据中心或数据库及其管理工具来实现，实现对有效数据的存储管理、访问控制、消息推送等；应用层主要由分布式应用服务器、Web应用服务器等来提供应用服务，用户可以采用基于富客户端的网络服务或基于瘦客户端的Web服务来获取应用服务。其业务逻辑关系可以简述为：数据采集层主要用以支持底层业务数据的汇聚；数据分析层主要用以专业化的数据分析及领域范围内的数据逻辑解读，其产品输出是可供消费的有效数据、评价、决策等；数据管理层是数据存储、管理、访问、推送的中间层，可以隔离底层应用开发与上层应用开发之间的接口耦合关系，并且简化对海量数据的精准管理与有效控制；应用层是面向用户的网络服务实现，是对有效数据、评价、决策等信息的消费接口，也是网络服务与用户间的交互接口，并可以分为服务端和客户端，其表现层的实现方式还可以细分为MVC开发框架。

4.3标准化接口体系标准化接口体系的基础是模型语言与功能属性描述，表现形式是元数据及其资源库，模型对象库，以及模型对象间发生相互作用时所需的消息应用协议。其中，模型表述所需的元数据是有粒度的，具有自描述、自包含的特点，以及格式化、结构化的特点。模型对象之间的关系必须是面向对象（OO）的和具有实体关系（ER）的。采用元数据，通过可编配、可扩展的方式来结构化地定义各种信息模型的数据类型、组成结构、属性特点、数据格式、单位度量等，能使各种数据类型在其相应组成、属性、格式、度量等的描述与定义方式上高度一致，从而为跨系统集成与信息融合等提供有利条件，并降低数据分析、数据挖掘等的实现成本与运算复杂度，也为数据的存储、查询与使用等管理提供有效的技术手段。元数据信息模型的设计与生成，按照面向复用的原则，在中心数据库及其数据字典的统一环境下，采用自顶向下的细化设计，以及自底向上的编配组合。区别于传统的ER数据库信息模型的设计方法，元数据信息模型通常采用星形模型或雪花模型。这种基于细粒度的元数据信息模型的编配与组合方式，能够在特定的领域主题范围内实现数据库或数据仓库的范式要求，且体现了ER数据库信息模型设计的基本思想。由于领域范围内相应主题关注点的部分交叉，不同主题应用间的多个大粒度的元数据信息模型，会存在一定程度的信息冗余。由于采用在统一环境下的元数据信息模型的设计与生成方法，该部分冗余并不会导致信息在表述上的不一致。相反，其更有助于发现各分系统间的信息关联，有效促进信息融合与系统融合。且能使大粒度的元数据信息模型可以基于此逐渐生成并不断完善。面向对象的实体关系，即对象间接口关系，包括数据接口和功能接口两个部分，并可采用技术元数据与业务元数据分别描述。其在应用实现上可以采用SOAP、JOSN、XML等语言形式来表述。

5主要内容

5.1基于框架体系的设计、采购、建造依托于高可用性的指导智能船舶设计建造的开发框架及标准化的接口体系，总体责任单位就可以对分系统设备商和分系统开发团队形成有效的规约并开展相应的分工、协同，从而实现智能船舶在设计、建设、管理过程中的敏捷化和高效化，并且有效促进各类型装备、设备、设施向该框架体系的靠拢与发展。智能船舶的实施是一项综合性系统工程，在设计之初就应该根据船级社的入级要求从总体、船体、轮机、电气和舾装各专业综合考虑。以智能机舱为例，设计者除了要考虑常规船机舱的设备、系统、布置以及安装外，还应根据规范要求，综合利用状态监测系统所获得的各种信息和数据，对机舱内机械设备的运行状态、健康状况进行分析和评估，用于机械设备操作决策和维护保养计划的制定。对机舱内的主推进发动机、辅助发电用发动机、轴系的运行状态进行监测；根据状态监测系统收集的数据，对机械设备的运行状态和健康状况进行分析和评估；根据分析与评估结果，提出纠正建议，为船舶操作提供决策建议［2］。要实现这一目标，不但需要确定物联网系统的软、硬件框架，同时需要整理出数据采集和控制点的清单。为解决本文1.3节中列出现实的痛点，设计者需要和设备供应商进行充分的沟通和协商，整理出各个设备的数据接口格式、数据类型等。把有数据接口的设备数据利用采集终端转换成标准数据格式上传，设计者同时还应该对没有数据接口的设备增加传感器和采集终端。由于船用设备供应商多样性，这需要采购部门和供应商共同努力，对于相关设备尽量采用标准的数据接口。从短期来看，这些确实是阻碍智能船舶发展的痛点，但从长期来看则是大势所趋。另外，对于像主机遥控、监测报警、阀门遥控和液位遥测等本身就有控制台的设备和系统，应考虑从标准数据接口拿数据，减少或取消控制台，由应用层服务器统一显示和控制，将来甚至可以取消集控室或货控室，由数据监测和设备控制中心取代。

5.2能化感知系统的补充与完善随着船舶安全监测及人居环境评价等相关业务需求的发展，可以建设用以船体健康监测的分布式光纤传感网络及其智能化的设备终端，可以建设用以船体、设备、平台振动或噪声监测的感知网络。

5.3泛在接入的模块化标准化实现对于现场感知层异构网络，其数据定义格式、网络实现形式等的差异性较大，需要采用接口及协议转换模块来实现由底层异构网络向平台性基础网络的接入。采用模块化标准化的接口转换模块，并实现相应转换协议的自定义配置，这将是高效便捷的实现方法及应用模式。

5.4基于策略集的数据分析与补充策略集是对装备系统构成及其内部逻辑的计算机语言表述，这是由装备系统的构成原理、分系统间关系、人员认知水平等先验知识所决定的，对装备功能性能的描述与评价具有非常积极的作用。由于认知水平的发展，以及分系统间关系的变更等，策略集需进行相应补充、完善或调整。

5.5基于相关属性的数据挖掘与解释实现数据挖掘是需要成本的，这就需要采用较为经济高效的分析方法。而基于相关属性的数据挖掘则相对较为容易，对于其所产生的知识特征也较为容易判读和解释，对于有用的知识特征可将其补充到数据分析的策略集中。

5.6顶层应用开发及其终端设备以面向用户和需求拉动的方式来规划设计顶层应用，并且按照人员的领域特性及视角特点来规划信息实现，通过不同的信息聚合方式及上下钻取方式、导航方式等来提供人性化智能化的信息消费及应用服务。

5.7远程监控、诊断、托管等实现智能船舶实现所需的基础设施、网络资源、计算资源、存储资源、软件资源、应用资源等的订购、开发、建设、部署、应用等相对受设计建设时的资金预算、布置空间分配、使用范围及其体系性作用、可复用程度及其成本摊薄、智能化实现的软件能力及等级水平等条件所限制。因此，即使最先进的智能化船舶，其单船智能化程度在实现上也是受限制的，更为专业而复杂的业务功能，如领域性故障分析诊断、路径规划决策、方案优化设计等，需采用服务租用的形式，交付给相应的岸基服务中心来获取。通过相应的隧道通信技术、镜像管理技术等保证岸船间的准实时性和近似同步；相应的监控、诊断、托管等技术实现也是柔性化的，相应物理系统间的关系是自主化的；岸基服务中心的软硬件资源、知识库资源、专家库资源都是最优化的。

5.8特殊应用开发及其业务实现环境（1）船舶安全中心：火灾报警、疏散指示、防火门及防火风闸控制、风机控制、速关阀控制、水喷淋控制、CO2释放报警与控制、船体健康监测、舱室环境监测、船体振动监测等监控系统的开发与应用集成。（2）视情维修监测、决策、保障系统：基于装备系统构成与业务逻辑的故障分析、预警、告警、诊断、评价、决策的装备监控系统的开发与应用集成，以及基于设备维护保养规程的计划性维修提醒、基于设备实时监控与状态性能评价的视情性维修决策、备品件出入库管理及申报管理等智能化的管理软件。（3）完整性、安全性、可靠性能力评价系统：基于船舶系统间接口关系与业务逻辑的模型描述，以及对平台体系内相关能力的评估和体系贡献率的计算，并据此设计的评价推演软件或仿真平台。

5.9用户端无线接入与桌面集成的平台环境包括人性化的移动用户端的无线接入与单点登录方式，以及对工作站形式的桌面应用客户端主机及其显示器等的统一桌面集成，还有所需的网络管控、正常电源、应急电源、接地系统等平台条件、环境条件。这是智能船舶实现人机交互的宏观接口，是增强或改善人机交互体验的一个重要环节。

6集成展示环境

智能船舶集成展示环境的打造引领了未来船舶设计建造与装备使用管理的新方向。船舶系统的设计建造具有典型的集约性，从设计到交付的时间周期相对较短，而所需集成的设备设施却日益增多、日趋先进，以满足不断提高的功能性能要求。与此相比，智能船舶对于智能装备及其标准化接口、通讯协议的要求更严，系统实现的难度和复杂度更高。这就需要有较为成熟、经济、敏捷、高效的指导船舶系统进行装备集成的设计开发框架、标准化接口体系和总体责任单位，并可以采用推的方式来促进智能装备、智能船舶的应用实现。对于具体的船舶项目而言，其总体设计单位、总体施工单位基本具有唯一性，在此基础上引入智能船舶系统集成的总体责任单位可以形成更为专业化、系统化、标准化的业务分工与协同合作，并形成为船舶系统设计建造过程中高效运行推进的一种新形式。基于高安全性、可靠性、稳定性、经济性、可变更性、可扩展性、可演进性的软硬件体系架构，构建人性化智能化的数据分析、消息推送、应用开发、软件部署、配置管理、应用交互、辅助决策、监控管理的平台化应用集成环境，这是满足用户关于设备智能化集约化平台化管理、应对复杂业务场景、新功能新需求可以不断植入、变更实现较为敏捷经济高效的必然趋势与有效途径，并可以由该类型业务需求及其应用实现的不断丰富、完善与发展来拉动智能装备、智能船舶的不断发展。对于需要新造船舶的用户而言，智能船舶的集成展示环境实际上是用户各类型潜在需求及其应用实现的范例性成果展示平台。基于该平台，用户可以获取相关应用实现的感互体验，并对其作用、价值等作出合理评估，进而可用以指导自身的业务需求分析与选择规划，最终以菜单选项的方式完成对相关业务需求及其应用实现的快速配置。总体责任单位则可据此进行基于相关框架体系、标准接口、使用经验、应用范例的项目定制，对内外部产品及其配套厂商等进行合理计划、分配、跟进、管理等；可据此进行基于产品设计制造流程的资源配置、范例复制、软件移植等工作。

7结论

本文以实现智能船舶的应用为关注点，突出了用户需求及关键业务内容的牵引性作用，从顶层规划层面分析其在功能实现上的基本内涵和在技术实现上的主要外延；提出符合智能船舶平台化集成要求的软硬件体系架构及标准化接口体系，该框架可以敏捷经济高效地指导智能船舶相应规划设计、设备订购、船厂施工、分系统调试、大系统集成与信息融合等应用实现；指出用以支持智能船舶应用实现的关键技术及应用内容，确认智能船舶由概念走向实现的主要内容及基本方法；并论述了集成展示环境对于促进智能船舶推广应用的意义及作用。

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然而，这个命题远非是单解的。信息时代以全新的面貌呈现，颠覆了以往人们对往常事物的理解。因此，建筑可以颠覆对界限、速度、重力的理解；城市可以颠覆人们对高度、大小、密度的理解；家居可以颠覆对空间、移动性乃至生活废品的理解。

惊艳的建筑奇迹，不再只是想象中的情节；创新思维的推进，俨然让传统的标准式建筑成为过去式。线条流动、造型梦幻的建筑，代表着信息时代全新的审美观念。而面对资源和环境问题，先锋居住的要义更在于，如何以有限的资源创造最大的价值，让居住与自然更和谐地统一。当然，构筑先锋生活的，还有对未知的探索。开发新的感官体验，营建增进感官的空间，是迈向未知的第一步。

先锋的居住要求突破自我的界限，挑战自我的想象。所以，先锋的定义永远是复杂的。它是多意、立体、乃至无穷解的，因此，我们对先锋居住的解读，要经过N次方程才能回答完成。

先锋N=前卫×数字×未来×节能×移动×环保×互动×智能×……

先锋1次方　前卫建筑

前卫已经结束?

在世界上鳞次栉比的高楼大厦中，在隐匿山间湖畔的乡居别墅中，总有那么一些建筑在挑战我们的常识和认知。对于这些建筑，我们很难一言以概之。新概念新名词层出不穷：解构派、高技派、立体派、生态派、有机派……一部分人还在研究派别，另一部分人则开始探讨建筑表皮、热敏技术、交互式墙体 ・科研在向前走，试验建筑在诞生，概念规划走得更远，究竟如何定义“前卫”?

有著名建筑设计师雷蒙德・亚伯拉罕甚至表示，所谓的前卫在现在看来已经结束。的确，正如其所说，“前卫就是突破自我，不断的突破自我的界限，挑战自我想象的一种极限。”因此，诞生就意味着结束。再看看75岁的建筑大师矶崎对前卫建筑给出的更详细定义：“当时所有的存在对于现在都是一个目标点，并且都在朝这个目标前进，站在目标的最前端。站在这一点上的东西被称为‘前卫’。”也许，“前卫”就是一种姿态，衡量它的不在于时间的先后或者某个特定的标准。西班牙建筑大师安东尼・高迪建成于19世纪初的作品，依然让人感觉魔幻而前卫：弗兰克・盖里的最新作品JAC总部大楼虽然已收敛起疯狂的线条和解构的体态，依然不妨碍它成为2007年的全球十大建筑。

在这个科技为先的时代，前卫更应该代表一种新的精神，一种对未来的预示，暗含着未来有成为主流的可能。举目望去，现在活跃在世界建筑舞台上的建筑师也多是前卫派的先锋人物：扎拉・哈迪德、雷姆・库哈斯、斯蒂文・霍尔、伯纳德・屈米……无论是哈迪德的流动线条，库哈斯的疯狂拼贴、屈米的趣味狂笑，他们都勇于作为全新的现代主义者，尝试捕捉不断变化的能量，为现代性提出新的视点。超越形体框架的限制，从不可能之处创造新颖，跳脱制式专一的模式，这就是前卫的进步意义。

然而，每一种进步都会带来牺牲。当北京这座充满历史色彩的城市，在大胆引入各种前卫的建筑和建筑思潮时，很多人提出了这样的质疑。的确，过分追求一种外在的变化，起不到对建筑、对文化的一种更大的推荐作用。内涵应当成为前卫的基础，人本则是前卫的内容。清华大学建筑学院副院长朱文一教授曾经这样说过，“中国的前卫建筑应该是从本土文化里面生长出来的。”植根于本土文化的前卫建筑才是真正的先锋建筑，才能营造出先锋的居住方式。

先锋2次方　数字技术

数字建筑离我们多远?

任何建筑和任何居住方式都有前提，这个前提是我们的时代背景，文化溯源，今天，这个前提中最不可忽略的一点是一“数字”。以二进制为基础的数字技术，在向我们生活的方方面面席卷而来的同时，开始影响到我们的建筑和居住方式。数码建筑打破了传统三维模式，在欧美已由实验性阶段转入实用层面。它极大地解放了人活动的空间，对传统建筑美学形成革命性冲击与颠覆，同时现在的技术手段也已达到了实践层面。

看看数字可以为我们带来什么?基于一种精确的数理逻辑理论，数字建筑师可以把建筑的动态美学的特质演绎至极。数字化的工具与媒介也进一步改变了设计的行径，使得建筑师可以运用繁复的曲线与形式来模塑近似生物的建筑物。各种复杂的表皮形式被赋予建筑体，可变动调节的薄膜埋藏着数位与机械化的网络。甚至几层薄的材质面经过折叠、弯曲、或者注入空气之后，成为可承载重量的结构。在未来人类社会发展和城市建造中，数字还可以在资源的有效控制和有限分配中显现出无穷的潜力。

“互动”在数字建筑中随时发生。这是一个难以想象的“永远变化中”的房屋。KOIJIVlACI作室“升起的摩天大楼”(RESI-RISE)借助计算机数字技术设计出不规则的楼房骨架，使其看起来像一个用复合材料建成的金属梁架。其上许多移动的住房单元，则像一个永恒的生物躯体。骨架随居住者的流动而被充满或者清空，新个体的进驻或是离开，内体都会随之改变。

再来看看数字建筑离我们有多远?在最近的200B Expo Zaragoza展览中，麻省理工学院的建筑师和工程师就设计出了一座“数字水墙亭台”。该建筑是用水建造的，液体幕墙不但能够展示图像或信息，还能感知到靠近的物体，自动分开让其穿过。亭台所有的墙体都用数字水墙构成，屋顶用很薄的水层覆盖，如果风太大的话，屋顶可以降低。安装了传感器的水墙能够感知到人们的靠近，设计者Mitchell说：“就像摩西走出红海一样，水会分开一条道路，让人们进入，这与固定地点的门是完全不同的。”水墙是首次梦想成真的项目，由于管道和电子设备并不贵，回收的水也是源源不断的，因此水墙的规模可以做得很大。

数字技术的发展已经改变我们的思维和我们对世界的认识，而如今的数字技术也绝非仅停留在对建筑设计的修饰和渲染中，它在设计过程中体现出来的多元层面和及其技术之外的文化复杂性，已远远不是技术本身所能掌控。它在建筑的功能性、文化性和建造可能性上的探索，以其设计过程的灵活性和可选择性，超越了传统建筑学而扩展到了一个更为广阔的领域中。它与社会、经济、政治、心理和伦理等多元文脉的有效融合，注定了这将是一场颠覆传统建筑方式和居住方式的革命。

先锋3次方　未来之城

谁在竞争未来之城?

新千年伊始，一个个宏伟的造城计划就在各国开始酝酿。当环境问题、资源问题、发展问题摆上日程，各国的新造城计划中就增加了很多想象力的色彩，由此让这些在一两年或十几年以后即可实现的城市居住梦想，变得大胆而富有梦幻色彩。迪拜――每一个建筑都吸引眼球

阿拉伯联合酋长国商业城市迪拜以极高频率推出的城市和建筑计划一个比一个大胆。迪拜之所以不惜重金建造前卫建筑，目的是要在全世界范围内打造独一无二的、“世界级”的迪拜品牌。有众多堪称奇迹的建筑构筑起来的迪拜城。是一座名副其实的“未来之城”。即将

完工的世界第一高楼的迪拜塔，为了防止被对手超越，至今仍对其高度保密。这座高度成迷的迪拜塔耗资约10亿美元。与此同时，迪拜还有以人工填海方式建造的3座棕榈岛、由300座小岛以世界地图形状组成的世界岛等，其想象之大胆、设计之有气魄，为世界瞩目。

即将动工的“旋转公寓”则可称作奇迹中的奇迹。这座摩天大楼最神奇的地方是它能做360度旋转，是世界首座以太阳能为动力的整体旋转大厦。因此，这是一座公平的大厦，任何人在任何时间段内的视野范围都一样，没有哪个房间视野最好。

坐落在阿联酋阿布扎比的“”大厦，则是对传统高层建筑施工和结构局限的挑战。这座大厦由五星级饭店、酒店公寓、住宅楼和办公室组成。它的外形酷似两条性感漂亮的“腿”，弯曲交错在一起。一条“腿”高330米，饭店位于其顶部。两条“腿”的中部用一座天桥连接，将上层的大厅也连接起来，形成结构上的辅助支撑。看上去这两条“腿”伸向了天空，好象摆脱了重力的束缚。

莫斯科――世界最大的建筑

新经济城市愿意从形象上寻求突破。莫斯科已经规划立项的一个建筑――水晶岛，将成为“全球最大建筑”。这座外形宛如圣诞树的玻璃材质建筑将凭借约250万平方米的总建筑面积跻身吉尼斯世界纪录。设计师诺曼・福斯特认为，“水晶岛”无疑将成为俄罗斯重新复兴为世界大国的象征。

造价40亿美元的“水晶岛”不是世界上最高建筑，但建筑面积却总计有250万平方米，相当于美国华盛顿五角大楼面积的4倍。这是一个名副其实的“楼中之城”，将有900个公寓和3000个酒店房间，可供3万人同时居住。 “水晶岛”里还将建造一所国际学校，多个电影院、博物馆、剧院、医院、体育馆。如果一切顺利，水晶岛将在6年内顺利完工。

韩国――蜂巢一样聚集

韩国的宏图状志是未来在首尔市建造一座史无前例的“摩天蜂巢城”，由此创造一个更适于未来人类居住的环境。首尔市南部是地球上人口密度最大的地区，命名为“首尔公社2026工程”的蜂巢城计划正是为解决日益严重的人口和环保问题提出，有望在2026年建成。

蜂巢城占地40万平方米，由15幢16到53层，被称为“绿塔”的塔楼组成，这些塔楼个个都酷似硕大无朋的巨型蜂巢，而且全都被绿色植物覆盖。每幢“绿塔”直径达75米，每隔数层塔楼就会向外部隆起，形成一个巨大的“圆球”。“圆球”将按照功能不同，被划分为公共区、私人区和商业区。

“摩天蜂巢城”将严格按照环保节能的要求而设计。每座“绿塔”表面全都是巨大的六角形窗口，这些窗口将使用光电玻璃、墙体玻璃面板等高科技材质的玻璃打造，从而可以充分利用阳光和能源。在“绿塔”表面玻璃之间的骨架上，将种植各种各样的攀缘植物和花草，不仅使塔楼内部保持清凉，而且令居住环境更加健康，让塔楼本身就成为一个垂直方向的“公园”。

先锋4次方　节能房屋

适应气候变化的房子?

住宅本是一种遮蔽物，但1902年开利博士发明空调技术之后，建筑的表皮却开始异化为“时装”。当人们抱怨我国城市的无特色时，本应回归建筑的本源去寻求答案。通风，遮阳，保温――这些建筑原本最重要的功能，无疑是这个绿色环保占主流的年代，建筑最需要解决的问题。

先锋的居住，更要求利用一切可利用的资源，节约一切可节约的能量。积极适应气候变化的建筑立面，将是最有市场，也最非空谈的一种节能方式。让建筑的表皮呼吸，这是双层皮幕墙的构思思路。在这种思路下，建筑不应是一个简单的热水瓶，在冬天，除了保温，它还应该充分吸收阳光以实现被动式采暖，而在夏季，它又必须有效地防止热量进入。双层皮玻璃幕墙可以动态地调整建筑对冬、夏季节相互矛盾的要求。在冬季，阳光照耀下的双层皮玻璃幕墙可以形成一个温度缓冲层，有效地减少建筑室内外温差，从而降低热损失，而大玻璃立面为建筑充分利用太阳能提供了最大的可能。在夏季，可调节遮阳百叶因其置于双层玻璃之间，从而得到了保护。流动的空气足以带走金属百叶吸收的热量，减少热量进入室内的概率。

由仿生学获得启示的外墙材料在建筑立面上的应用，也将极大改善节能效果。普通外保温墙体的设计目标很单一，即防止热量外逸，而新型节能墙体的设计目标则是双重的，在保温的同时还可以高效地吸收太阳能，也就是只允许能量从外到内的单向流动。德国建筑师赫尔佐格教授设计的windburg青年旅馆和慕尼黑普拉赫住宅在南向局部使用了THI作外墙，可以让室内外温度温差相差十几度以上。

先锋5次方　移动生活

采购单里还有一所房子?

曾经，预制房的概念曾一度和某种歪歪斜斜、脱皮破败的房子联系在一起。很多人都觉得那是令人讨厌的东西。许多社区还想从法律上禁止它们在城市中的存在，因为在人们的概念里，活动房一般都被建造得很脆弱劣质的铝片，墙壁很薄，一点灯就呲啦呲啦响。而且，老旧的活动房几乎只是“停靠”在某地，没有固定的地基和栓锁系统。

今天的预制房设计在全世界却前所未有的活跃，因为它不仅提供了一种全新的移动式的生活方式，更以产业化的方式为建筑的经济环保性作出了极大的贡献。

预制房屋一般在三维模型中制做，具有很强的设计灵活性。预制建筑系统的模件可结合起来，建造一层、两层或三层的住宅，还可用于多家庭复合住宅的建设。当模件抵达建筑现场时，可随时在地基上组装。除了一些内部装饰，包括板墙、镶边、地板和橱柜已完成外，隔热障壁、管道、配线、壁板和其他建筑细节的大部分也已完成。预制房屋的现场完工根据房屋的大小、风格和特点，由客户根据自己的需要定制。

对预制房屋在工厂统一加工，这样既可以有效控制工艺和质量，也保证了成批生产的低成本。基本构架和组件生产完毕，就可以用卡车运输到我们希望居住的地点。预制房屋往往在抵达现场当天或几天以后就可以搬进去住。由于其独特的结构设计，预制房屋可安装在表面地基如支柱上，还可以在新址重新安装。

先锋6次方　环保之家

何不废物利用?

环保是21世纪最时髦的话题，这一点，也毫不例外地体现在如今最新的家居潮流中。在2008年初举办巴黎家居展上，环保成为最大的亮点。设计师们纷纷绞尽脑汁，以各种手段，诠释着家具的环保理念。

收集家里的破布头、旧衣服、废罐头，这些原本废弃的材料，却成为设计师们手中最有价值的物品。用环保得不能再环保的废旧材料制成的家居，无疑可以称得上最环保的家具了，而这一点，丝毫不会损坏家具的美感，相反，还由此产生出另一股另类时尚风潮。

看看这些“废物利用”的宝贝吧：鸡蛋纸垫做的矮凳质地结实而不乏舒适性；完全由纸板制成的办公室家具，可谓百分百无毒无污染；旧报纸做的插花也可以很艳丽婉约；罐头瓶盖、镜框等无数种杂物组装拼贴在一起的吊灯，一样令居室富丽堂皇。

先锋7次方　互动感官

第六感空间?

先锋派的设计师，无时无刻都在通过作品表达其对未来住居

时尚的预测。每年，科隆家居展的“理想之屋”展厅，都会邀请最前沿的设计师，通过作品，从商业、文化和设计思维层面，表达其对未来的居住形式及设计整合的跨领域方面的前瞻见解。最近一届的科隆家居展，邀请来国际级首屈一指的伊拉克裔英国女建筑师札哈・哈蒂德，与纵横日本各大国际级制造品牌设计师深泽直人，分别打造一座理想之屋，截然不同的设计理念与作品呈现，让两个空间散发截然不同的创意氛围，然而，它们的共性却直至未来居住的方向――更为诗意的感官体验。

“轻飘的线条，流动的空间”成为哈蒂德设计主题，因此，在这个空间里几乎看不到任何一处垂直水平线条，有的只是充满着流畅曲线的空间韵律，不论是家具、灯具、橱柜、盥洗设施……所有的对象，全都在一个纯白的空间场景里连成一气，在里面的生活，就像置身于科幻电影中的未来空间，整个空间经验将是陌生新奇的。

“没有曲线，就没有未来”，这是哈蒂德对未来的批注，她相信未来世界里的所有接口、所有对象，包含建筑本身都应该跟人的身体直接呼应，更应该是自然有机生命的一部分，而未来的生活空间将不再会是由当下艰涩的几何线条、充满敌意的尖锐角度以及不连续的独立元素所支配而成，取而代之的将是超越物质本能及机能几何意义的形式融合所产生的连续有机体。

另一座是来自日本商业设计大师深泽直人的理想之屋。深泽直人认为，未来将是电子产品、数字家庭大行其道的世代，生活中将充斥着许多对象，而每一件对象，无论是在造形上，或使用机能上，都必须协调运作才得以获致生活的平衡，因此，在深泽直人的作品里，我们看到了比较接近现实生活的真实，一种关于形式与机能的互动平衡。

这位日本大师所打造的未来之屋全部保留建筑体最单纯的直线面貌，开放空间里随意摆放可站立的家具。他认为未来所有的家具都会随着科技的进步，以及人们追求便利的过程，从原本占有的空间位置慢慢脱离而跟着人们移动，或被安置在空间的墙壁里，就如同现今的空调、照明设备、电视等都慢慢往壁面移动，家用电话和音响也被可随身携带的无线电话、手机、椅及随身听、MP3所取代，如此来空间会有越来越多的留白。

从深泽直人的作品，我们彷佛看到了比尔・盖茨不断倡导的数字家庭原型，在极简的造型背后，其实蕴涵着复杂的机能关联，在空旷的居住空间里，其实交织着无数的无线连网，生活的简单表面背后永远是由复杂的精确设计所成就的。

哈蒂德是一位建筑师，她的作品呈现的是未来的流畅空间型态，而深泽直人是一位产品设计师，他的作品呈现的则是对象造型的整合。

先锋8次方　只能家居

做个幸福的懒人?

信息化社会在改变人们生活方式与工作习惯的同时，也对传统的住宅提出了挑战。人们对家居的要求早已不只是物理空间，更为关注的是一个安全、方便、舒适的居家环境。

几年前，比尔・盖茨花费巨资在华盛顿湖畔建造的智能化豪宅，曾一度吸引了众多目光的聚焦。如今，智能化家电、智能化照明系统、智能化保安系统，乃至智能化小区的各种提法早已见惯不怪。在静谧的晨光中，主人公正在卧室酣睡。这时，时钟指到7:00，起床的时间到了。突然，音响、电视自动启动，洗手间的灯光由弱渐强，窗帘自动拉开，咖啡壶自动开煮咖啡；在声光的提醒下，主人起床了。在盥洗、用餐之后，主人公出门，回头一按手中的遥控器，家中的安防系统自动启动，电视、音响和家中的所有电灯全部关闭……以上场景曾作为智能化家居的美好生活画面而广为传诵。

今天，伴随着智能化技术逐渐走向成熟，对智能化家居提出了更高的要求。智能化的基本目标是将家庭中各种与信息相关的通信设备，家用电器和家庭保安装置，连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。新的智能化挑战在于，如何将传统的有线传输扩展为无线传输。因为无线传输的移动性和可扩展性是有线传输方式所无法具备。而无线智能模块最大的优点是安装方便，可拆分性强，能更好地适应各种应用环境的需要。每一个智能模块都是一个无线接入点，彼此互不干扰。

事实上，与普通的家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，甚至为各种能源支出节约成本。

先锋N次方：回归传统?