人工智能在智慧建筑中的應(yīng)用

顧 濱

（上海數(shù)字智能化系統(tǒng)工程有限公司，上海 200435）

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國民的生活水平日益提升，對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高。與此同時(shí)，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，以5G、數(shù)字化、機(jī)器人、人工智能、生物醫(yī)藥、先進(jìn)制造業(yè)、量子信息科學(xué)為代表的第四次工業(yè)革命正如火如荼地開展。特別是人工智能技術(shù)，不斷與其他行業(yè)融合，逐漸成為時(shí)代發(fā)展的主流。正如習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中所指出的，要將我國建設(shè)成為數(shù)字中國和智慧社會(huì)。在此背景下，人工智能和建筑行業(yè)的相融，催生了智慧建筑。但當(dāng)前的智慧建筑行業(yè)在發(fā)展中還存在著一定的問題，影響人們居住的體驗(yàn)，需要進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。

1 人工智能簡述

人工智能（Arificial Intelligence,AI）是一門用于研究并開發(fā)模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的新技術(shù)科學(xué)，屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，同時(shí)也是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué)。其發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：一是智力活動(dòng)階段；二是感官智能階段；三是認(rèn)知智能階段。其中，第二階段人工智能可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器的聽、說、看和識(shí)別，而且通過數(shù)學(xué)模型與大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，能夠識(shí)別并模擬人類的認(rèn)知能力；而第三階段的機(jī)器則可以理解并進(jìn)行思考。當(dāng)前，人工智能技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在社會(huì)的各行各業(yè)中，主要包括如下三方面的技術(shù)：第一，智能界面技術(shù)。該技術(shù)是為了建立人機(jī)交互的和諧環(huán)境，并在和諧的環(huán)境下進(jìn)行智能識(shí)別，為人機(jī)交互提供方便；第二，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。該技術(shù)是大數(shù)據(jù)時(shí)代最主要的技術(shù)。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)每天都會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)庫、人工智能以及數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)興起的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能快速挖掘出人們需要的信息內(nèi)容。第三，自治系統(tǒng)研究。自治系統(tǒng)是一種可以識(shí)別意圖并進(jìn)行機(jī)器思想創(chuàng)造的更人性化的自治實(shí)體系統(tǒng)。在實(shí)際操作中，基于人工智能的自治系統(tǒng)能夠獨(dú)立完成一些相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，甚至還可以根據(jù)外在環(huán)境的特殊變化，及時(shí)調(diào)整自身的狀態(tài)，如醫(yī)療輔助以及機(jī)器人檢測等。

2 智慧建筑簡述

智慧建筑是智慧城市中的重要組成部分，是指施工企業(yè)根據(jù)用戶的特殊需求，進(jìn)一步優(yōu)化組合建筑物的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)和管理，從而為用戶提供一個(gè)更加高效、舒適、便利的人性化建筑環(huán)境。相對(duì)而言，智慧建筑是集現(xiàn)代科技大成之產(chǎn)物，其技術(shù)基礎(chǔ)是由現(xiàn)代建筑技術(shù)、電腦技術(shù)、通信技術(shù)以及控制技術(shù)組成，而其面向?qū)ο髣t是辦公樓、商業(yè)綜合樓、文化、媒體、學(xué)校、醫(yī)院、交通、體育場館、工業(yè)建筑以及住宅小區(qū)等新建、擴(kuò)建及改建工程。通過對(duì)這些建筑物配備智能化的功能，實(shí)現(xiàn)自身的高效、安全、節(jié)能、舒適、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。當(dāng)前，智能建筑主要是由智能控制技術(shù)、城市云端信息服務(wù)的共享和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)成，但不僅僅是各種智能技術(shù)的簡單應(yīng)用，更是基于智慧城市物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和云中心架構(gòu)下的一個(gè)智慧綜合體。

3 人工智能與智慧建筑之間的關(guān)系

正如習(xí)近平總書記在黨的十九大報(bào)告中指出的，要將我國建設(shè)成為科技強(qiáng)國、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國、數(shù)字中國和智慧社會(huì)。要建設(shè)智慧社會(huì)，不單要建設(shè)智慧城市，同時(shí)還要發(fā)展智慧經(jīng)濟(jì)。隨著當(dāng)前第四次工業(yè)革命的興起，人們對(duì)于智慧經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的研究也越來越深入，智慧經(jīng)濟(jì)在當(dāng)前的發(fā)展模式主要是物聯(lián)網(wǎng)+人工智能+適應(yīng)性服務(wù)。智慧建筑作為智能經(jīng)濟(jì)重要的組成部分，其發(fā)展模式必須與智能經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式相符合。傳統(tǒng)建筑要想轉(zhuǎn)型升級(jí)成為智慧建筑，就必須運(yùn)用人工智能。

4 人工智能在智慧建筑中的應(yīng)用

4.1 在智慧建筑能耗監(jiān)控中的應(yīng)用

當(dāng)前，在可持續(xù)發(fā)展的綠色發(fā)展理念下，節(jié)能減排、共建生態(tài)文明成為世界各國的共識(shí)。在當(dāng)前的智慧建筑建設(shè)中，節(jié)能降耗減排成為施工中最值得關(guān)注的一點(diǎn)。要想在智慧建筑建設(shè)中實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就必須運(yùn)用人工智能技術(shù)管理數(shù)據(jù)中心，同時(shí)借助“傳感器+動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)”實(shí)時(shí)監(jiān)控建筑物外部和內(nèi)部的電子自動(dòng)化系統(tǒng)及智能照明系統(tǒng)，以提高數(shù)據(jù)管理中心電能的利用效率。

例如，百度集團(tuán)的智能建筑項(xiàng)目科技園集成設(shè)備，就借助百度云設(shè)備掃描技術(shù)，對(duì)該建筑整體的設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效控制，并根據(jù)我國城市用電的峰谷波動(dòng)、區(qū)域人員分布和流動(dòng)以及天氣、溫濕度等各種環(huán)境因素方面的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確進(jìn)行切換，進(jìn)而降低建筑能耗。同時(shí)，還借助人工智能對(duì)建筑的水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，特別是水系統(tǒng)中水泵設(shè)備的健康程度。借助該系統(tǒng)預(yù)測水泵故障，可有效避免設(shè)備出現(xiàn)擺停事故。此外，在采暖通風(fēng)方面，百度云還建立了體套數(shù)字模型，以實(shí)現(xiàn)故障的預(yù)測和預(yù)防。運(yùn)用這一智能系統(tǒng)，該園區(qū)僅一個(gè)月就節(jié)約了25萬kW的電力，節(jié)能降耗效果顯著。

4.2 在智慧建筑實(shí)施中的應(yīng)用

將人工智能運(yùn)用到智慧建筑建設(shè)中，應(yīng)積極借助云計(jì)算技術(shù)及其他相關(guān)軟件技術(shù)和硬件設(shè)施，對(duì)建筑現(xiàn)場的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理。通過GIS技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集并準(zhǔn)確分析施工現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備和建筑材料的使用及其他方面的信息。而且通過視頻監(jiān)控技術(shù)，還可以對(duì)現(xiàn)場施工人員進(jìn)行協(xié)調(diào)和監(jiān)管，避免出現(xiàn)操作失誤。此外，還可以借助互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將收集整理的數(shù)據(jù)上傳到云管理平臺(tái)中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。例如，位于上海的國家會(huì)展中心，其外觀是簡約的四葉草造型，內(nèi)部是相互關(guān)系十分復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)、幕墻、屋面、機(jī)電安裝及內(nèi)裝飾等界面。該智慧建筑就是上海建工依托數(shù)字化技術(shù)打造出來的，不僅設(shè)計(jì)具有個(gè)性化，而且兼具綠色、智能的性能。如今，國家會(huì)展中心已成為上海的區(qū)域性地標(biāo)，象征著上海的綜合實(shí)力。

4.3 在智慧建筑運(yùn)行維護(hù)中的應(yīng)用

當(dāng)前，基于人工智能的GIS+BIM建筑綜合管理平臺(tái)在智慧城市的運(yùn)維中具有廣泛的應(yīng)用，該管理平臺(tái)能進(jìn)行城市和景觀規(guī)劃，制作三維地圖，進(jìn)行環(huán)境和熱傳導(dǎo)模擬，同時(shí)還能進(jìn)行災(zāi)害管理和國土安全管理，對(duì)車輛和行人進(jìn)行導(dǎo)航，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能移動(dòng)和室內(nèi)導(dǎo)航。在智能建筑中，也可以運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行全生命周期管理。在實(shí)際運(yùn)用中，可以借助BIM技術(shù)在項(xiàng)目建設(shè)決策、設(shè)計(jì)、招投標(biāo)、施工及竣工驗(yàn)收中加強(qiáng)管理，同時(shí)在建筑交付使用后，也可以用其進(jìn)行運(yùn)行和維護(hù)管理。特別是在運(yùn)行維護(hù)管理中，借助BIM技術(shù)和GIS技術(shù)，對(duì)建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦遇到各種突發(fā)狀況，如火災(zāi)事故，就可以借助BIM技術(shù)的可視化和三維圖形對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行有效管理，并開展現(xiàn)場應(yīng)急指揮處理。由此可見，通過集成物聯(lián)網(wǎng)+BIM+GIS+人工智能，就可以運(yùn)用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)收集和分析功能，對(duì)智能建筑的運(yùn)維進(jìn)行管理，并強(qiáng)化管理的效果。

4.4 在智慧建筑檔案管理中的應(yīng)用

在智慧城市管理工作中，城市建設(shè)檔案管理的水平與該城市發(fā)展速度及發(fā)展前景密切相關(guān)，提高城建檔案管理水平，特別是智慧建筑檔案的管理水平，是提高該城市建設(shè)能力和推動(dòng)城市發(fā)展的重要保障。在實(shí)際運(yùn)用中，人工智能可以通過對(duì)智慧城市信息數(shù)據(jù)庫中材料信息的智能管理，對(duì)其進(jìn)行智能分類和智能搜索，實(shí)現(xiàn)對(duì)城建的有效管理，并合理利用城市的各種資源。此外，將人工智能運(yùn)用到智慧城市智慧建筑檔案的管理工作中，還可以檢測可疑的病毒，并攔截各種可疑入侵程序，從而提高檔案管理工作的安全性。

5 人工智能在智慧建筑中運(yùn)用的策略

在實(shí)際生活中，要想將人工智能運(yùn)用到智慧建筑中，還應(yīng)從如下方面著手：

（1）構(gòu)建智能化網(wǎng)站管理平臺(tái)，對(duì)施工現(xiàn)場進(jìn)行整合管理，將現(xiàn)有的各種資源按工程項(xiàng)目預(yù)設(shè)的目標(biāo)整合到整個(gè)系統(tǒng)中，并確保管理過程中資源配置的動(dòng)態(tài)平衡，使其適應(yīng)網(wǎng)站的變更。為此，管理人員應(yīng)借助阿里云平臺(tái)建立一個(gè)智能站點(diǎn)的信息管理平臺(tái)。

（2）構(gòu)建現(xiàn)場智能監(jiān)測系統(tǒng)，在施工現(xiàn)場設(shè)置各類硬件設(shè)備，對(duì)工地的人力、建材、機(jī)械設(shè)備及施工環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測和檢測。

（3）構(gòu)建現(xiàn)場人員管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)必須基于人工智能技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場的人員進(jìn)行面部識(shí)別，并開展設(shè)備識(shí)別和人事活動(dòng)溝通，然后將收集到的數(shù)據(jù)上傳到智能站點(diǎn)管理平臺(tái)中存儲(chǔ)和保管。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著時(shí)代的發(fā)展，人工智能技術(shù)越來越先進(jìn)，且已經(jīng)被廣泛運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域中，以人工智能為基礎(chǔ)的智慧建筑開始興起，并逐漸改變傳統(tǒng)建筑領(lǐng)域，促使傳統(tǒng)建筑的轉(zhuǎn)型升級(jí)。希望文章可為相關(guān)人士的研究提供參考，并為相關(guān)企業(yè)的智能建筑建設(shè)提供參考，從而更好地在智慧建筑的建設(shè)中運(yùn)用人工智能技術(shù)，促進(jìn)數(shù)字中國和智慧社會(huì)的建設(shè)。