人工智能在智能建筑工程中的應(yīng)用

趙 瑾 （四川省興發(fā)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610037）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和革新，人們進(jìn)入了信息時(shí)代，大數(shù)據(jù)分析、5G通信、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等先進(jìn)的技術(shù)迅速發(fā)展并且在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能技術(shù)作為信息時(shí)代的標(biāo)志性技術(shù)改變了人們生活方式，在建筑領(lǐng)域引進(jìn)人工智能技術(shù)能夠促進(jìn)智能建筑的發(fā)展。人工智能是在計(jì)算機(jī)和大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)智能硬件設(shè)備與智能算法相結(jié)合構(gòu)建起智能建筑的應(yīng)用系統(tǒng)，促進(jìn)智能建筑的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)也提高了人工智能在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值[1-4]。

1 智能建筑發(fā)展存在的問(wèn)題

1.1 智能應(yīng)用單一

隨著人們對(duì)建筑品質(zhì)要求的不斷提升，智能建筑成了信息時(shí)代滿足人們對(duì)于建筑質(zhì)量品質(zhì)需求的必然發(fā)展趨勢(shì)。智能建筑主要就是對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)管理進(jìn)行重新定義和升級(jí)，為業(yè)主提供更加安全、舒適、便捷的居住和工作環(huán)境。現(xiàn)階段智能建筑的發(fā)展和應(yīng)用存在一些顯著問(wèn)題，例如當(dāng)前智能建筑產(chǎn)品開(kāi)發(fā)企業(yè)對(duì)智能建筑的了解比較單一，沒(méi)有與建筑的實(shí)際需求相結(jié)合，缺乏對(duì)智能建筑的專業(yè)性理論知識(shí)和技能，施工人員經(jīng)驗(yàn)匱乏，關(guān)鍵性核心技術(shù)較少，影響智能建筑的快速發(fā)展。在智能建筑施工中，設(shè)計(jì)和施工人員沒(méi)有理解智能化的深度，對(duì)于智能建筑的系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅僅是將各個(gè)設(shè)備組件通過(guò)布線系統(tǒng)連接起來(lái)，或者僅僅安裝了某個(gè)服務(wù)裝置，然后對(duì)不同類型智能設(shè)備進(jìn)行操控，不能發(fā)揮智能建筑系統(tǒng)的統(tǒng)籌和協(xié)調(diào)作用。該類型智能建筑忽視了智能建筑的整體性，設(shè)計(jì)出的智能建筑智能化水平較低，無(wú)法滿足業(yè)主對(duì)于智能建筑的需求。

1.2 智能系統(tǒng)簡(jiǎn)單

智能建筑從提出到現(xiàn)在應(yīng)用于市場(chǎng)，很多建筑單位并沒(méi)有真正了解智能建筑這個(gè)概念，因此出現(xiàn)了很多問(wèn)題。常見(jiàn)的問(wèn)題就是智能系統(tǒng)功能和原理過(guò)于簡(jiǎn)單，技術(shù)含量低，許多功能都是初級(jí)階段的，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)建筑的智能化目標(biāo)；第二，智能建筑的智慧系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力落后，制約著智能系統(tǒng)的運(yùn)行；第三，智能建筑的操作系統(tǒng)比較單一，距離智能化操作應(yīng)用還有一定距離，無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)人工智能應(yīng)用?，F(xiàn)階段智能建筑雖然都采用了自動(dòng)控制系統(tǒng)，但是僅僅是實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的初級(jí)階段的簡(jiǎn)單控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)思維智能操作，智能系統(tǒng)的邏輯算法比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有判斷和自學(xué)能力，更不可能基于對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析生成輔助決策方案，在實(shí)際的操作中還是處于半自動(dòng)狀態(tài)，必須需要人工配合才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備控制，僅僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制而已。因此，在智能建筑研發(fā)時(shí)還應(yīng)該對(duì)人工智能技術(shù)進(jìn)行深層次的應(yīng)用研究，并結(jié)合建筑設(shè)施各方面的需求來(lái)提高智能建筑整體水平。

1.3 智能系統(tǒng)協(xié)作性差

智能系統(tǒng)應(yīng)用的協(xié)調(diào)性是影響當(dāng)前階段智能建筑發(fā)展質(zhì)量的一個(gè)比較突出的問(wèn)題?，F(xiàn)階段的智能建筑主要是將各類智能設(shè)備和裝置連接起來(lái)，并且實(shí)現(xiàn)后臺(tái)的操作控制，在中控后臺(tái)內(nèi)主控制系統(tǒng)和各個(gè)子系統(tǒng)是獨(dú)立運(yùn)行的，每個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)單獨(dú)進(jìn)行傳輸實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備的運(yùn)行控制，各個(gè)子設(shè)備和子系統(tǒng)之間沒(méi)有信息流交換，使得整個(gè)智能系統(tǒng)的內(nèi)在沒(méi)有形成統(tǒng)一整體。因?yàn)楦鱾€(gè)子系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)營(yíng)，無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行錯(cuò)亂甚至命令重復(fù)執(zhí)行，造成智能系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性差，大大降低了智能系統(tǒng)的運(yùn)行效率。隨著各類人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，在智能建筑方面的使用依然有待提高，智能化系統(tǒng)的各類設(shè)備接口、通信協(xié)議目前沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，使得智能系統(tǒng)的各類設(shè)備無(wú)法兼容，智能建筑的智能性和高效性受到影響。

2 人工智能優(yōu)化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

2.1 專家控制系統(tǒng)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代先進(jìn)的邏輯算法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的不斷更新，人工智能技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷完善。人工智能技術(shù)的類型比較豐富，其中最重要的一個(gè)部分就是專家控制系統(tǒng)。專家控制系統(tǒng)的核心就是通過(guò)海量數(shù)據(jù)采集構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，然后采用自適應(yīng)訓(xùn)練及學(xué)習(xí)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，通過(guò)專家控制系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析可以實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)可以采集和存儲(chǔ)各領(lǐng)域?qū)＜以谌粘＿\(yùn)行中的專業(yè)性知識(shí)，然后采用計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)對(duì)專家經(jīng)驗(yàn)和處理方案進(jìn)行模擬復(fù)制，實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況自動(dòng)正確響應(yīng)。

專家控制系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用原理主要是，通過(guò)分布在建筑物內(nèi)的各個(gè)傳感設(shè)備或者輸入輸出設(shè)備采集到信號(hào)數(shù)據(jù)，然后將此實(shí)際信號(hào)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的進(jìn)行比對(duì)或者運(yùn)算，系統(tǒng)自動(dòng)模擬出現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)并給出相應(yīng)的解決方案。專家控制系統(tǒng)的中樞控制單元就是中央調(diào)節(jié)器類似于系統(tǒng)的大腦，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)軟件硬件的集成和控制，通過(guò)中央調(diào)節(jié)器使得整個(gè)智能建筑系統(tǒng)各軟硬件的協(xié)調(diào)性達(dá)到最優(yōu)化，例如常見(jiàn)樓宇智能系統(tǒng)、安防系統(tǒng)和電力控制系統(tǒng)能夠最優(yōu)化的協(xié)調(diào)和處理系統(tǒng)的運(yùn)行的各種指令和狀況。相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的思維單一、控制方式依靠電路系統(tǒng)連接，專家控制系統(tǒng)具有良好的數(shù)學(xué)邏輯、學(xué)習(xí)能力和數(shù)據(jù)模擬等，通過(guò)專家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能建筑的科學(xué)化控制，并根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、面臨的問(wèn)題以及所處的狀態(tài)，提出相應(yīng)的優(yōu)化方案。

2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

人工智能的另一個(gè)核心技術(shù)就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，該技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)智能建筑的系統(tǒng)運(yùn)行至關(guān)重要，在智能建筑的后臺(tái)算法和控制中具有關(guān)鍵作用，能夠提高智能建筑的技術(shù)性能和安全運(yùn)行?；谌斯ど窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別和圖形識(shí)別功能、虛擬信號(hào)處理，將虛擬信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息促進(jìn)智能建筑各項(xiàng)功能的突破和完善。人們對(duì)于智能建筑的功能需求隨著時(shí)代的進(jìn)步不斷提高，隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提高了智能建筑的應(yīng)用深度，使得智能建筑的系統(tǒng)構(gòu)架不斷復(fù)雜，能夠?qū)崿F(xiàn)多角度監(jiān)控和多線程處理問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)抓取、運(yùn)算能力和自學(xué)能力，可以提供非監(jiān)督訓(xùn)練和監(jiān)督訓(xùn)練，可以提供自動(dòng)組織和訓(xùn)練輸出神經(jīng)元加權(quán)系數(shù)調(diào)節(jié)功能，實(shí)現(xiàn)人工智能應(yīng)對(duì)復(fù)雜事件和突發(fā)事件的能力，提高智能建筑系統(tǒng)應(yīng)用的深度。

利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立動(dòng)態(tài)的模型能夠提高系統(tǒng)的控制和運(yùn)算效率，降低復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理難度，相比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)具有深度的思維運(yùn)算功能，應(yīng)用到智能建筑中可以使得控制系統(tǒng)更加精確和靈敏?，F(xiàn)階段人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提高了智能建筑的建模和學(xué)習(xí)效率，在語(yǔ)音識(shí)別、圖像處理和模式識(shí)別方面具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。智能建筑的發(fā)展主要是技術(shù)和管理，通過(guò)技術(shù)的更新和管理方式的優(yōu)化可以為智能建筑的優(yōu)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐和管理經(jīng)濟(jì)性。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用促進(jìn)了智能建筑技術(shù)的再升級(jí)，為人們生活品質(zhì)的提高和生活方式的改變提供動(dòng)力支持。

2.3 智能決策系統(tǒng)的應(yīng)用

人工智能在智能建筑中的深化應(yīng)用不斷提高著智能建筑的控制質(zhì)量，其中重要的組成部分就是其智能決策系統(tǒng)，智能決策系統(tǒng)對(duì)于提高智能建筑運(yùn)行質(zhì)量，推進(jìn)智能建筑的跨越發(fā)展具有積極作用。當(dāng)前階段大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云存儲(chǔ)技術(shù)的不斷發(fā)展推動(dòng)著數(shù)據(jù)庫(kù)和智能控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，隨著現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)分層技術(shù)的不斷改進(jìn)，智能決策系統(tǒng)更加精確和高效的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)庫(kù)，促進(jìn)了智能建筑更廣闊的發(fā)展。智能決策系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到各行業(yè)的中控系統(tǒng)領(lǐng)域，如電力、消防、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，人工智能和管理技術(shù)的互相結(jié)合和協(xié)同作業(yè)，為智能建筑的發(fā)展提供了技術(shù)后盾?？刂萍夹g(shù)、管理學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)籌學(xué)等多學(xué)科的結(jié)合，通過(guò)分析結(jié)構(gòu)化決策與半結(jié)構(gòu)化決策系統(tǒng)，輔助決策系統(tǒng)在解決相關(guān)問(wèn)題，促進(jìn)著智能決策系統(tǒng)的深入發(fā)展。例如決策系統(tǒng)可以進(jìn)行分析現(xiàn)場(chǎng)火災(zāi)情況采取相應(yīng)措施，確保建筑消防安全、通過(guò)分析電能使用情況并提供用電決策方案，實(shí)現(xiàn)電能的綜合高效利用。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)階段智能建筑的發(fā)展和應(yīng)用還處于基礎(chǔ)應(yīng)用階段，其構(gòu)架系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)功能單一，不具備協(xié)同聯(lián)動(dòng)和運(yùn)算處理功能?；诙鄬W(xué)科相結(jié)合并協(xié)同發(fā)展的人工智能能夠促進(jìn)智能建筑的思維化發(fā)展，通過(guò)深入研究影響人工智能發(fā)展的相關(guān)技術(shù)難題，可以實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)質(zhì)的飛躍，促進(jìn)智能建筑的深入發(fā)展，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的智能建筑服務(wù)。