【導讀】居有定所，是人類文明發展的一個重要標誌。從那之後
，建築也就伴隨著人類進步的腳步不斷更上層樓。人們對於建築的要求
，在“遮風避雨、安全防護”等基本功能之外，也在不斷擴展。公元前一世紀古羅馬建築師維特魯威提出的“實用、堅固
、美觀”建築三要素，曾經被奉為圭臬，而時至今日，“健康建築”的概念正在蔚然成風
，未來的建築正在被賦予新的內涵和外延。

何為健康建築？

對於“健康建築”（也被稱為“建築可持續性”）的概念，一個被普遍引用的定義

，來自2000年健康建築國際年會。其將健康建築定義為“一種體現在住宅室內住宅區的居住環境的方式，不僅包括物理測量值
，如溫度、通風換氣效率、噪音、照度、空氣品質等
，還需包括主觀性心理因素，如平麵和空間布局、環境色調
、私密保護、視野景觀

、材料選擇等，另外加上工作滿意度、人際關係等”。在此之後
，健康建築的理念逐漸被廣泛地認可和接受。

為了評估一個建築是否“健康”
，人們也製訂出了相應的標準。比如美國的WELL建築標準，就通過空氣、水、營養、光
、健身、舒適、精神等七大類別，共計105個細項對於健康建築進行評估分級。中國也在2017年推出了《健康建築評價標準》，從生理、心理、社會三個方麵對健康建築的要素進行了明確的規定。

如(ru)果(guo)我(wo)們(men)仔(zai)細(xi)審(shen)視(shi)上(shang)述(shu)這(zhe)些(xie)圍(wei)繞(rao)健(jian)康(kang)建(jian)築(zhu)的(de)定(ding)義(yi)，就(jiu)會(hui)發(fa)現(xian)，實(shi)際(ji)上(shang)無(wu)論(lun)這(zhe)些(xie)定(ding)義(yi)如(ru)何(he)變(bian)化(hua)

，其(qi)核(he)心(xin)要(yao)義(yi)就(jiu)是(shi)要(yao)通(tong)過(guo)科(ke)技(ji)的(de)手(shou)段(duan)，處(chu)理(li)好(hao)建(jian)築(zhu)
、huanjingherenzhijiandeguanxi
，shidesanzhezhijianxingchengliangxingdehudong
，weiguanshangquebaorenzaijianzhuzhongshenxinjiankangdigongzuoheshenghuo，hongguanshangshidejianzhuzhiyushehuihuanjingheziranhuanjingbuhuichanshengchongtuhemaodun
，jinernenggouxingchengyigekechixudefazhanmoshi。

健康建築的技術基石

有了這樣的認知，下一步大家需要考慮的，就是如何讓建築“健康”起qi來lai。實shi際ji上shang，目mu前qian人ren們men圍wei繞rao健jian康kang建jian築zhu的de種zhong種zhong努nu力li，從cong技ji術shu的de角jiao度du去qu分fen析xi，很hen多duo都dou可ke歸gui屬shu在zai樓lou宇yu自zi動dong化hua或huo者zhe智zhi能neng建jian築zhu的de範fan疇chou。兩liang者zhe的de努nu力li方fang向xiang其qi實shi是shi一yi致zhi的de
，而er不bu同tong之zhi處chu主zhu要yao在zai於yu：健康建築更多地是描畫了一個願景目標

，強調的是最終努力所要達成的結果；而樓宇自動化或者智能建築
，更多是聚焦在這個過程中的技術路徑和實現方案。

目前在健康建築的實現過程中，大家的著力點主要圍繞著以下三個方麵：

環境

對於建築物中環境的測量

，是實現建築智能化和自動化的基礎。對於空氣
、溫濕度
、通風換氣效率、噪音、照度
、空(kong)氣(qi)品(pin)質(zhi)等(deng)環(huan)境(jing)因(yin)素(su)中(zhong)物(wu)理(li)量(liang)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)，最(zui)終(zhong)都(dou)會(hui)沉(chen)澱(dian)為(wei)有(you)價(jia)值(zhi)的(de)數(shu)據(ju)
，使(shi)得(de)建(jian)築(zhu)可(ke)以(yi)建(jian)立(li)基(ji)於(yu)大(da)數(shu)據(ju)的(de)準(zhun)確(que)洞(dong)察(cha)

，最(zui)終(zhong)形(xing)成(cheng)科(ke)學(xue)的(de)決(jue)策(ce)和(he)精(jing)準(zhun)的(de)“行動”
，確保建築中“人”的生理和心理健康
，以及建築的高效
、可持續運轉。

能源

有數據顯示

，全球與能源相關的CO2排放中
，約有28%laizilouyugongdian
，youcibunanlijienengxiaoguanliduiyujianzhukechixuxingdezhongyaoxing。zhebujinyiweizheyaozaixindejianzhuzhongcaiyongxindenengyuanjishuhefangan，yexuyaokaolvduiyiyou“老”建築的能源基礎設施進行升級改造。這就要求相關的技術和方案不僅要在性能、可靠性等基本麵上經得住考驗
，而且還要有足夠的彈性和可擴展性。

 人 

對於人（也就是建築最終用戶）deguanzhu
，keyishuoshijiankangjianzhugainianzhongzuihexindebufen。zhejishisuoyoujucuodechufadian
，yeshiqizuizhongdeluojiaodian。zheshideduiyujianzhuzhongrendexingwei，renyujianzhuzhijian

、人與人之間關聯性的監測和分析

，成了健康建築構建中不可或缺的一環。人的活動和狀態，是其中的關鍵數據——比如根據人數多寡調節燈光、空調等智能設備——這很容易理解
；與此同時
，在COVID-19疫情期間，這些數據也有助於建築中的人員保持安全的社交距離，具有特殊的意義。

圍繞著以上三個方麵的需求
，我們不難發現構築健康建築所需的幾塊關鍵的“技術基石”，那就是：環境監測

、能效技術和人員統計。隨著健康建築理念的興起和廣泛滲透，相關領域的技術賽道也已經熱鬧起來。

一直以來

，關注建築可持續性的技術廠商，如Analog Devices（ADI），都在圍繞著這些關鍵領域提供與時俱進的產品和解決方案，也逐漸形成了豐富的“開發工具箱”。今天，我們就從ADI的健康建築“開發工具箱”中選取幾件開發利器，推薦給大家。從中，我們也可以窺見當今健康建築領域的技術熱點、挑戰和對策。

環境監測

上(shang)文(wen)提(ti)到(dao)，環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)是(shi)健(jian)康(kang)建(jian)築(zhu)重(zhong)要(yao)的(de)技(ji)術(shu)基(ji)石(shi)之(zhi)一(yi)。想(xiang)要(yao)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)目(mu)標(biao)
，就(jiu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)大(da)量(liang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)采(cai)集(ji)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)模(mo)擬(ni)信(xin)號(hao)並(bing)將(jiang)其(qi)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)。而(er)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong)，這(zhe)類(lei)環(huan)境(jing)小(xiao)信(xin)號(hao)的(de)傳(chuan)感(gan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)（如溫濕度、電化學傳感等）會麵臨著許多挑戰。例如：如ru何he實shi現xian複fu雜za信xin號hao鏈lian設she計ji以yi實shi現xian精jing確que可ke靠kao的de檢jian測ce
，如ru何he應ying對dui傳chuan感gan器qi隨sui時shi間jian漂piao移yi造zao成cheng的de可ke靠kao性xing挑tiao戰zhan，以yi及ji如ru何he高gao效xiao地di滿man足zu運yun維wei使shi用yong中zhong的de校xiao準zhun要yao求qiu等deng等deng。

圖1：健康建築中的環境監測場景

（圖源：ADI）

ADI充分利用自己在信號鏈領域的技術優勢
，為健康建築環境監測提供了一係列傳感解決方案。比如ADI的ADT7320數字溫度傳感器，它是一款精度為±0.25°C的SPI數字溫度傳感器，不需要用戶校正或校準
，易於長期使用。

圖2：ADT7320數字溫度傳感器

（圖源：ADI）

該產品內置一個帶隙基準電壓源
、一個溫度傳感器和一個16位ADC

，能夠以0.0078°C的分辨率對溫度進行監控和數字化管理
，而且在-40°C至+150°C很寬的溫度範圍內都具有出色性能。

ADT7320的工作電壓範圍為2.7V至5.5V，工作電壓為3.3V時，平均供電電流的典型值為210μA。在關斷模式下，典型關斷電流僅為2μA，具有不俗的低功耗特性。

借助SPI串行接口，設計人員可以對該數字溫度傳感器的分辨率等特性進行設置，以滿足不同應用的要求。同時，ADT7320還支持可編程的過熱/過冷中斷
，為設計帶來更大的靈活性和可靠性。

總之
，ADT7320這款數字溫度傳感器精度高、易於使用、功耗低、具有極佳的長期穩定性和可靠性，可以說是健康建築環境監測方案中的標杆性產品。

能源技術

實現建築的可持續性，意味著大量數字化智能設備的引入，這就使得建築中的電網承受著巨大的壓力，也需要其具有更強的彈性。

ADI的能源解決方案
，可以準確地監測到使用點的能耗，且無需複雜的校準
，非常方便。以這種實時、準確的洞察力作為依據
，就可以令建築中的智能設備自動做出響應，並持續衡量節能效果，不斷地優化，實現可持續的節能減排目標。

圖3：健康建築中的能源監測應用

（圖源：ADI）

想要應對不斷提升的健康建築能源監測需求
，ADI的ADE9153A高精度單相電能計量IC是個不錯的選擇。ADE9153A包含三個高性能ADC，信噪比 (SNR) 為88dB
，可提供一係列高級計量功能，包括線路電壓和電流測量、有功電能測量、基本無功電能測量、視在能量計算，以及電流和電壓有效值計算。ADE9153A還支持電源質量測量，例如過零檢測、線路周期計算

、角度測量
、驟降和暫升、峰值和過流檢測以及功率因數測量。

該器件的每個輸入通道都支持獨立且靈活的增益級——電流通道A適用於並聯，具有靈活的增益級並提供從峰值62.5mV至26.04mV的滿量程輸入範圍；電流通道B具有1×
、2×和4×增益級，適用於電流互感器 (CT)。此外，高速10MHz串行外設接口 (SPI) 端口允許訪問ADE9153A寄存器。

圖4：ADE9153A高精度單相電能計量IC

（圖源：ADI）

在精準測量這一“基本功”的基礎上，ADE9153A最大的亮點還在於其具有mSure®️自動校準功能——在使用並聯電阻器作為電流傳感器的情況下，mSure®️自動校準功能允許計量器自動校準電流和電壓通道（支持1級和2級計量器），而無需使用精確電源或精確基準電壓源計量器。也就是說，這種特殊的自動校準能力
，使得基於ADE9153A的電能監測設備可以方便地部署在建築的各個地方，而無需擔心後期繁瑣的校準工作以及由此帶來的成本。

人數統計

傳統的樓宇自動化中，圍繞著“物”的物理量檢測是重點
；而健康建築則在此基礎上，更加強調對建築中“人”的關注。人數統計

，就是讓這一理念切實的重要技術手段。

人數統計能夠為健康樓宇帶來的價值，歸納起來有四個方麵：

首先
，通過了解特定空間的使用情況和人員數量，樓宇管理者（或者智能建築自身）可以做出更明智的決策，比如按需提供照明或空調的使用
，將節能減排效果最大化。

其次，根據人數統計
，可以對空間設計和布局進行優化，確保置身其中的用戶身心愉悅，從而提高工作效率，提升生活品質。

第三
，在COVID-19大流行的情況下，人數統計也是防疫的必要環節，它在控製人員密度，分析人員時空交集等方麵，都有很重要的意義。

此外，人數統計的數據還可以與其他傳感器數據融合，催生出更多新的應用場景。

圖5：健康建築中的人數統計技術應用場景

（圖源：ADI）

EagleEye™試驗套件是ADI開發的一款基於邊緣計算的完整人數統計端到端硬件和軟件解決方案。該套件集成了ADI EagleEye DSP子係統（基於ADSP-BF707 Blackfin數字信號處理器）、基於 Arm Cortex的MCU子係統（采用ADSPBF707BBCZ4-EGE）、閃存

、專用的分析算法和應用固件
，搭配一個視覺傳感器（Chicony CYFI013模塊）
，可為房間和開放空間提供基於2D視覺的人數統計和位置檢測解決方案。同時

，EagleEye™套件還可基於藍牙接口通過平板電腦應用程序進行調試，並可通過Wi-Fi將元數據上傳到雲端，進行更全麵的分析洞察。

圖6：EagleEye™人數統計試驗套件

（圖源：ADI）

總的來講，EagleEye™解決方案的主要優勢包括：

實時精準的數據：經過驗證的軟硬件方案，具有出色的處理速度和準確性
，並可提供可靠的報告功能。

安全性和私密性：由於僅在傳感器端分析數據
，不會披露用戶個人身份信息，可以確保100%的私密性和安全性。

帶寬要求低：整個方案的功耗和帶寬要求低
，有利於在同一網絡上部署多台設備並高效運行。

易於集成：可以無縫集成到不同供應商的係統中，為現有係統提供額外功能。

自定義檢測區域：通過傳感器設置
，可以設定需要進行人數統計的特定區域和排除區域，進而提供更靈活、更智能的解決方案。

圖7：EagleEye™人數統計方案係統框圖

（圖源：ADI）

上述這些技術優勢，使得EagleEye™解決方案可以被方便地集成到健康建築的各種應用場景中

，滿足用戶的要求。

結語

更安全

、更舒適、更高效、更節能、可持續……人(ren)們(men)對(dui)健(jian)康(kang)建(jian)築(zhu)的(de)期(qi)望(wang)，正(zheng)在(zai)技(ji)術(shu)的(de)推(tui)動(dong)下(xia)逐(zhu)漸(jian)變(bian)為(wei)現(xian)實(shi)，而(er)且(qie)也(ye)正(zheng)在(zai)被(bei)行(xing)業(ye)標(biao)準(zhun)以(yi)及(ji)法(fa)律(lv)法(fa)規(gui)固(gu)化(hua)下(xia)來(lai)，成(cheng)為(wei)未(wei)來(lai)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)建(jian)築(zhu)的(de)標(biao)配(pei)。

值得關注的是

，搭建傳統的建築，需要的是鋼筋水泥，而健康建築的營造
，則需要有全新的“技術基石”。好消息是，得益於ADI等技術供應商的努力
，這樣的技術基石以及更豐富的“建築材料”已經擺在你麵前，現在就可以動手
，打造你心目中理想的智能建築啦！

相關技術資源 

●    ADT7320數字溫度傳感器，了解詳情>>

●    ADE9153A高精度單相電能計量IC
，了解詳情>>

●    EagleEye™人數統計解決方案

，了解詳情>>

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