1　引言

智能建筑涉及的细分领域众多，多种国家标准和其他标准往往都会涉及其部分内容。经典的智能建筑标准有《智能建筑设计标准》（GB50314-2015）、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）、《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378-2019）等。

根据中国标准服务网的统计结果，2000—2021年（截至2021年8月1日）间发布的标题中包含“建筑"的现行标准情况概况为：国内：国家标准1946个、行业标准3662个、地方标准1149个、团体标准267个、企业标准22个、学协会标准2个；国外：国家标准24856个、国际标准2641个、学协会标准7098个^[1]。在这些标准中，很多不包含“信息化"“智能化"“数字化"内容的，不算作智能建筑标准；而主题和内容中含有“信息化"“智能化"“数字化"成分的标准则算作智能建筑标准。根据中国标准服务网的统计结果（截至2021年8月1日），现行已实施的与“智能建筑"主题相关的中国国家标准共计2234个。EN从2000年左右就开始了家用和建筑物用领域的研究及标准制定工作，其在家用和建筑物信息化、智能化、电气化领域的工作在全球具有代表性，也具有引领作用；IEC发布的智能建筑标准主要涉及家用电器、建筑物电气装置、照明等细分领域；ISO发布的智能建筑标准主要涉及住宅建筑物节能、建筑施工机械和设备、建筑采购、建筑设备与工业装置用产品、门窗热性能、建筑自动化和控制系统（BACS）、家用电子系统（HES）等。通过对智能建筑、智能家居、智慧社区、智慧园区、智慧城市国内外标准的信息查阅、汇总梳理、统计分析、综合研判，总的结论是：我国现有智能建筑、智能家居标准相对蓬勃发展的产业来讲，数量相对较少，已经相对滞后于行业发展的实际需求。通过跟踪国际标准化组织IEC、ISO、CEN、CENELEC的工作，对比分析相关领域国际标准制定情况发现，我国在前瞻性、有深度、产业化价值大的专业细分领域尚缺乏洞察力和超前布局行动，因此在泛智能建筑领域的国际标准制定方面，与国际先进水平尚有差距。按照产业链发展需求，结合前瞻性基础理论和技术的发展，设计好标准体系是关键，制定好核心标准是根本。

2　未来智能建筑及智慧城市标准研究和发展建议

针对未来智能建筑及智慧城市标准的制定，本文给出如下六点研究和发展建议。

2.1　构建数字新基建+建筑产业融合标准体系，结合新基建发展与时俱进制定标准

新型基础设施是以新发展理念为引领，以技术创新为驱动，以信息网络为基础，面向高质量发展需要，提供数字转型、智能升级、融合创新等服务的基础设施体系。根据国家发展和改革委员会的定义，新型基础设施主要包括3方面内容^[2]：一是信息基础设施，主要是指基于新一代信息技术演化生成的基础设施，比如以5G、物联网、工业互联网、卫星互联网为代表的通信网络基础设施，以人工智能、云计算、区块链等为代表的新技术基础设施，以数据中心、智能计算中心为代表的算力基础设施等；二是融合基础设施，主要是指深度应用互联网、大数据、人工智能等技术，支撑传统基础设施转型升级，进而形成的融合基础设施，比如智能交通基础设施、智慧能源基础设施等；三是创新基础设施，主要是指支撑科学研究、技术开发、产品研制的具有公益属性的基础设施，比如重大科技基础设施、科教基础设施、产业技术创新基础设施等。

新基建对智慧建筑和城市的发展有着根本性的促进作用，也将大大变革城市治理策略。城市治理最终是要追求一种治理有效的结果，整体性治理就是当前我国城市治理走向治理有效的一种可行策略，而技术和标准为这个策略的实施提供了工具。未来，建议智能建筑及城市标准在符合新基建基本内涵的前提下提出并制定，使标准更好地支撑新基建发展。

2.2　构建建筑工业化标准体系，加强建筑产业专用人工智能类、自主可控通信协议类和数字孪生建筑与城市类标准制定

当前，全球工业智能化已成为不可逆转的历史趋势，智能制造和工业4.0成为各国竞争的焦点。各国的科技竞争，很大程度上讲是制造业主导权的竞争。建筑工业化是建筑产业与工业智能化有机融合的产物，在学术上和产业上均属于交叉领域范畴^[8]。目前，我国的建筑工业化标准体系尚未建立，核心标准总体缺失。人工智能和数字孪生是新一代智能制造体系中最核心的部分，也是建筑工业化技术中最关键的支点。建议以标准支撑建筑工业化的系统性推进，分3步（3年为一个步骤周期）实现建筑工业化标准体系及标准的研制，用约10年的时间逐步实现我国标准化建筑工业化技术体系的构建与实施，使我国的建筑工业化水平与世界领先水平处于同一层级。同时，重点制定如下建筑产业专用人工智能类和专用数字孪生工业软件标准。

（1）建筑AI芯片标准。对建筑AI计算芯片CPU和GPU（GPU集训练和推理为一体）的体系架构、性能、参数、算法等进行统一描述和定义。制定面向智能建筑系统应用的指令集架构（Instruction Set Architecture，ISA），又称指令集或指令集体系，包含基本数据类型、指令集、寄存器、寻址模式、存储体系、中断、异常处理以及外部I/O。指令集架构包含一系列的操作码（机器语言），以及由特定处理器执行的基本命令。指令集被整合在操作系统内核最底层的硬件抽象层中，属于计算机中硬件与软件的接口，向操作系统定义CPU的基本功能。

（2）建筑自主可控通信协议。根据建筑环境通信的实际需求，研制多类型网络通信协议，对串行通信、现场总线、移动互联网、长中短距物联网、工业以太网（时间敏感网络）等协议加强自主可控研究，吸纳现用国际标准通信协议的经验和优势，开发我国自主知识产权的通信协议，并在工程中广泛验证，逐步构建自主可控协议生态体系，在技术和应用达到一定成熟度后，制定相关标准。

（3）建筑数字孪生工业软件和智能硬件标准。对BIM（建筑信息模型）与智能建筑工业控制技术的融合方法、体系架构、系统模型、数据、接口、协议等核心技术进行规范化定义。充分借鉴和吸纳信息物理系统、系统工程、现代控制系统的理论和技术，同步跟进国际信息物理系统、数字孪生理论和技术的最新进展，开发能够融合复杂系统工程、可视化与虚拟现实、系统仿真、工业设计、无人工厂过程控制、网络协同等技术为一体的现代建筑数字孪生系统，并在实际工程中开展应用验证，在技术和应用达到一定成熟度后，制定相关标准。数字孪生城市及其标准的建设发展宜遵循“理论-技术-管理-应用"四位一体发展范式（简称“DT四范式"）。数字孪生城市应以数字孪生基础理论与关键技术为基础，兼顾管理和技术两个层面，在应用场景中不断试验、验证并完善其理论与技术体系。新基建时代的数字孪生城市具有智能、绿色、韧性三大主要特征，应将这三大主要特征贯穿于“DT四范式"的始终，实现综合评价最优。

2.3　服务于智慧城市建设与治理，强化顶层设计类、城市信息模型类及城市治理类标准

在智慧城市建设中，如何从全局视角出发，利用有限的资源实现核心目标和价值，进行整体规划和设计，顶层设计标准将起到关键作用。智慧城市建设是一项系统工程，做好整体规划是前提条件。智慧建筑与智慧城市的顶层设计，应当以需求为导向，以战略全局为视角，进行整体构架的设计。智慧建筑与智慧城市的顶层设计作为城市发展规划的延续和进一步细化，应当遵循以下3个原则。

（1）普遍适用原则：顶层设计要兼顾东西部发展的差异性，弱化信息技术的主导地位，重视城市的管理和运营。

（2）权威性原则：顶层设计要有理有据，充分论证，充分考虑人民群众的诉求，充分考虑和汇总各方意见，具备一定的权威性。

（3）多方融合原则：为了避免重复建设、重复投资等建设乱象的出现，各子系统应当在建设时充分考虑系统之间的接口问题、数据之间的关联标准问题、新系统和老系统的延续性问题。

智慧城市顶层设计标准应当改变传统城市规划以政府既定目标为原则的编制方式，转变为以解决城市问题为导向，以服务城市发展主题为根本的智慧化综合发展手段。构建多规融合的城市协同规划体系，制定步调一致、统筹协调的智慧城市建设思路和路径，通过公共信息平台建设实现信息整合和共享。与此相适应，标准要先行^[8]。

城市信息模型（City Information Modeling，CIM）是以城市的信息数据为基础，建立起的三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。城市信息模型目前尚无统一的明确定义，其内涵和外延目前仍处于探索期。本文认为，CIM应依托数字孪生理论和技术建立，宜采用基于模型的复杂系统工程思维^[9]。据此，CIM可以理解为以数字技术为治理引擎（简称数字引擎）的数字孪生城市之数字孪生体。其中，数字技术=BIM+GIS+IOT+AI+5G+Block Chain+Big Data+卫星互联网+……。建立城市信息模型的目的是使城市信息得到更加科学、严谨、统一、明确的表达，为城市建设与治理提供数字引擎。城市信息模型试图从城市建模的角度为城市提供更加科学严谨的表达，以“信息"为主线贯穿城市空间，使物理分散的城市在信息空间中实现逻辑集成，因此能够更好地优化城市、管理城市、治理城市。数字孪生城市的城市数字孪生体可看作是城市信息模型的一种实现方式。城市数字孪生体从数据和模型的角度，依据复杂系统控制与决策理论为城市信息模型提供了科学性和落地性都极强的解决方案。基于数字孪生城市和城市信息模型，可构建出由模型到系统再到体系的微观与宏观一体化的城市现代治理模式，真正实现基于模型的城市系统工程。随着城市信息模型、数字孪生城市理论和技术的不断完善与成熟，应适时地制定相关标准。

2.4　吸纳泛智能建筑产业生态成果，构建以智能建筑为核心的智慧城市标准体系

历经十余年的积淀和发展，智能建筑已经由最初的国际引进概念逐步成长为在中国大地上广泛生根的重要新型基础设施。我国在智能建筑领域的技术、产业、标准方面取得了一系列重要成果，中国智能建筑已经形成自身较为完备的生态体系。我国在智能建筑诸多细分领域的研究发展成效显著，甚至在某些细分领域已经超越国际水平。代表性的细分领域成果包括BIM、AI建筑、建筑工业互联网、智能建筑系统集成、智能家居自动控制、绿色智慧社区等。未来，中国智慧城市标准体系的构建应基于多年发展沉淀下来的成果再进一步丰富和完善，这样才能避免重复研究、重复建设，应该在总结前期成果的基础上系统性规划和推进。

目前，全球以智能建筑为中心的泛智能建筑产业生态正处于高速发展与逐步完善的历史时期，各种新技术、新理念在泛建筑物理载体上得以广泛试验、验证及应用，因此从产业生态中不断涌现出大量技术和管理方面的成果。可将这些成果以标准的形式固化下来并加以推广，可构建以智能建筑、智能家居为核心，以智慧社区、智慧园区为一级标准环，以智慧城市为二级标准环，以泛智能建筑生态为三级标准环的“洋葱"结构泛智能建筑标准体系（见图1）。

图1　泛智能建筑标准体系构建思路

2.5　加强标准示范项目建设，构建标准体系与标准应用体系的良性互动闭环

智能建筑相关标准的研制和推广需要分阶段进行，并应针对不同的情况及时做出调整。根据阶段建设效果不断积累和总结成功经验和做法，推进标准示范项目落地实施，以点及面，以局部示范带动全局应用，以资源整合促进融合提升，逐步扩大应用范围领域，有计划有步骤的进行推广。由于智能建筑和智慧城市是一个涉及各领域跨机构跨部门的复杂系统工程，需要聚焦城市发展市重点任务，遵循科学性、基础性、紧迫性、操作性、创新性、效益性等标准，选取战略意义影响大，示范带动性强，现实需求迫切，受益面广的重点工程和示范项目，集中优势资源在短期内取得显著成效，形成系统化、高效化的推进模式。可行的做法是选择一批重点项目作为智能建筑和智慧城市第一阶段优先建设项目，为后续建设打下坚实的基础。

2.6　坚持总体技术先进与点上突破同步推进，增强智能建筑相关国际标准的参与度和话语权

目前，我国参与国际智能建筑相关标准的广度和深度都亟待增强，中国主导的相关国际标准非常少，在一些关键技术标准方面缺少话语权。为争夺关键技术与产业领域的主导权，更好地支撑国家基础设施建设，更好地服务于国家经济发展，今后应主动参与国家标准化组织活动，积极跟进国际相关领域标准前沿，努力抢占国际标准的制高点。具体可在智能建筑和智慧城市的细分领域加强研究工作，比如在总体架构设计领域，包括IT信息架构设计、业务架构设计、应用架构设计、数据融合设计、基础设施架构设计等，也包括智能建筑和智慧城市的运营管理体系设计、发展环境体系设计和标准体系设计等。

3　结束语

当前，数字中国建设正在加速推进，数字经济正在成为国家经济发展的新动能。在新基建的历史背景下，建设富有中国特色的新型智慧城市正在掀起新的热潮，超大城市治理^[10]、城乡融合、城市信息模型、城市群协同发展等成为新时代的新命题，也是国家新型城镇化发展进程中的系列重大举措。在多措并举深度推进中国新型城镇化建设发展的历史进程中，高质量发展成为必然选择，而标准化正是奠定高质量发展的重要基石，可以说，没有标准化发展就不可能促成高质量发展。面对国际和国内智慧建筑与智慧城市标准化的差距，一方面要理性分析、理性面对；另一方面要积极应对、深度探索。本文对标国际化发展水平，适时提出我国智慧建筑与智慧城市的标准研究发展建议，以期能够对推进相关领域的高水平标准制定起到一定启发作用。