浅谈国内智能建筑行业的问题与发展趋势

　　摘要：机电一体化是现代科学技术发展的必然结果,本文简述了机电一体化技术的基本概要和发展背景。综述了国内外机电一体化技术的现状，分析了机电一体化技术的发展趋势。
　　关键词：机电一体化，技术，现状，产品，制造技术，发展趋势
　　前言
　　现代科学技术的不断发展，极大地推动了不同学科的交叉与渗透，导致了工程领域的技术革命与改造。在机械工程领域，由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化，使机械工业的技术结构、产品机构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
　　1机电一体化概要
　　机电一体化是指在机构得主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
　　机电一体化发展至今也已成为一门有着自身体系的新型学科，随着科学技术的不但发展，还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为：机电一体化是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。
　　2基础阶段在基础工程施工中出现问题及处理方法
　　基础阶段在基础工程施工时,应及时配合土建做好强、弱电气专业的进户电缆穿墙管及止水挡板的预留预埋工作。这一方面要求电气专业应赶在土建做墙体防水处理之前完成避免电气施工破坏防水层造成墙体今后渗漏;另一方面要求格外注意预留的轴线、标高、位置、尺寸、数量用材规格等方面是否符合图纸要求。进户电缆穿墙管和预留预埋是不允许返工修理的,返工后土建二次做防水处理很困难也不易,所以电气专业施工人员应特别留意与土建的配合。按惯例尺寸大于300mm的孔洞一般在土建图纸上标明,由土建负责预留,这时电气工长应主动与土建工长联系,并核对图纸,保证土建施工时不会遗漏。配合土建施工进度,及时做好尺寸小于300mm、土建施工图纸上未标明的预留孔洞及需在底板和基础垫层内暗配的管线及稳盒的施工。
　　3验收不是终点
　　目前在智能建筑领域存在设计要求高，而实际开通率低的问题。很多智能建筑项目设计要求很高，技术全面先进，达到了很高的标准。但在项目验收交付使用一段时间以后，实际应用中智能化程度却越来越低。这种情况具有一定的代表性，使一些人对智能化项目的必要性，或至少对是否有必要采用全面和先进的技术进行建设发生了疑问。
　　实际上，这并不是由于智能化系统在技术上太超前，而是后期支持和维护没有跟上。一般情况下，国内一些实力较强的知名集成商在项目实施和验收的过程中，都能够按照投标要求和竞标承诺完成项目实施，通过验收。但在项目交付之后的智能化系统使用和维护过程中，出于成本等考虑，通常业主并不会有一个专业化的队伍来管理。特别是在楼宇自控领域，对使用者和管理者的专业性要求很高，一旦发生问题，不能及时、有效的解决，就会影响智能化系统功能的发挥。
　　针对这一问题，系统集成商应提供培训以帮助用户正确的使用智能化系统;同时，定期巡检、回访，及时发现使用中遇到的问题，帮助用户解决;还可以利用专业厂商的技术优势，采取楼宇智能化管理外包的思路，这样可以有效的减少成本，让用户以更少的投入实现维护和管理，充分发挥智能化系统的功能。
　　有专家算过这样一笔帐，通过建筑智能化提高能源利用效率，减少的能耗方面的成本将在5到7年之内覆盖初期的智能化投入。减少能耗还只是智能化系统功能的部分体现，只有充分利用智能化系统的各项功能，才能发挥其最大价值。
　　4机电一体化的发展趋势
　　机电一体化是集机械、电子、光学、控制、计算机、信息等多学科的交叉综合，它的发展和进步依赖并促进相关技术的发展和进步。因此，机电一体化的主要发展方向如下：
　　4.1智能化
　　智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视，机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述，是在控制理论的基础上，吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法，模拟人类智能，使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力，以求得到更高的控制目标。诚然，使机电一体化产品具有与人完全相同的智能，是不可能的，也是不必要的。但是，高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能，则是完全可能而又必要的。
　　4.2模块化
　　模块化是一项重要而艰巨的工程。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元，具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元，以及各种能完成典型操作的机械装置。这样，可利用标准单元迅速开发出新产品，同时也可以扩大生产规模。这需要制定各项标准，以便各部件、单元的匹配和接口。由于利益冲突，近期很难制定国际或国内这方面的标准，但可以通过组建一些大企业逐渐形成。显然，从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定，无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业，规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
　　4.3网络化
　　20世纪90年代，计算机技术等的突出成就是网络技术。网络技术的兴起和飞速发展给科学技术、工业生产、政治、军事、教育义举人么日常生活都带来了巨大的变革。各种网络将全球经济、生产连成一片，企业间的竞争也将全球化。机电一体化新产品一旦研制出来，只要其功能独到，质量可靠，很快就会畅销全球。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾，而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品。现场总线和局域网技术是家用电器网络化已成大势，利用家庭网络(homenet)将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统(computerintegratedappliancesystem,CIAS)，使人们在家里分享各种高技术带来的便利与快乐。因此，机电一体化产品无疑朝着网络化方向发展。
　　4.4微型化
　　微型化兴起于20世纪80年代末，指的是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。国外称其为微电子机械系统（MEMS），泛指几何尺寸不超过1cm3的机电一体化产品，并向微米、纳米级发展。微机电一体化产品体积小、耗能少、运动灵活，在生物医疗、军事、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术，微机电一体化产品的加工采用精细加工技术，即超精密技术，它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
　　4.5绿色化
　　工业的发达给人们生活带来了巨大变化。一方面，物质丰富，生活舒适；另一方面，资源减少，生态环境受到严重污染。于是，人们呼吁保护环境资源，回归自然。绿色产品概念在这种呼声下应运而生，绿色化是时代的趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的生命过程中，符合特定的环境保护和人类健康的要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率极高。设计绿色的机电一体化产品，具有远大的发展前途。机电一体化产品的绿色化主要是指，使用时不污染生态环境，报废后能回收利用。
　　4.6系统化
　　系统化的表现特征之一就是系统体系结构进一步采用开放式和模式化的总线结构。系统可以灵活组态，进行任意剪裁和组合，同时寻求实现多子系统协调控制和综合管理。表现之二是通信功能的大大加强，一般除RS232外，还有RS485、DCS人格化。未来的机电一体化更加注重产品与人的关系，机电一体化的人格化有两层含义。一层是，机电一体化产品的最终使用对象是人，如何赋予机电一体化产品人的智能、情感、人性显得越来越重要，特别是对家用机器人，其高层境界就是人机一体化。另一层是模仿生物机理，研制各种机电一体花产品。事实上，许多机电一体化产品都是受动物的启发研制出来的。
　　4.7IT技术化
　　未来智能建筑的设计、实施者应该扮演什么样的角色?我们认为未来的智能建筑服务商应该重视IT新技术的应用给客户带来的价值。从国内众多大型工程的服务经验来看，大型综合智能化项目建设，不仅需要满足客户提出的要求，还需要服务商帮助挖掘更多对智能化应用的需求，需要服务商以整体规划意识为指导去发现并满足这些需求。未来的智能建筑服务商，要用IT手段实现楼宇智能化的应用创新，应该超越工程设计、实施等单一层次。如果没有IT技术的创新应用来引领客户需求，那样的智能建筑服务商存在的价值和意义就值得商榷了，更谈不到发展的层次上。
　　5结语
　　综上所述，机电一体化的出现不是孤立的，它是许多科学技术发展的结晶，是社会生产力发展到一定阶段的必然要求。当然，与机电一体化相关的技术还有很多，并且随着科学技术的发展，各种技术相互融合的趋势将越来越明显，机电一体化技术的广阔发展前景也将越来越光明。
　　参考文献
　　1.李建勇．机电一体化技术．北京：科学出版社，2004．
　　2.高钟毓．机电控制工程．北京：清华大学出版社，2002．
　　3.刘助柏．知识创新思维方法论．北京：机械工业出版社，1999．