人工智能技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用

高紅紅,韓玉銘,魏 磊

(濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山東 濟(jì)南 250200)

0 引言

人工智能正是時代的產(chǎn)物,推動著科技發(fā)展往智能化、個性化、自動化方向發(fā)展。人工智能是新的產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力,將釋放出科技革命積累的巨大力量,重構(gòu)生產(chǎn)分配等經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)生活,催生新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)和新模式等[1]。近年來,人工智能應(yīng)用領(lǐng)域較廣,其中智能建筑便是比較重要且熱門的領(lǐng)域之一。智能建筑以自動化建筑體系為基礎(chǔ),同時滿足人們智能化,節(jié)能高效且舒適性的要求。人工智能與智能建筑的深度融合,更好地引領(lǐng)了時代社會發(fā)展的方向,為建筑行業(yè)打開新的篇章。

1 人工智能與智能建筑概述

1.1 人工智能概述

人工智能是人類科技史的重大歷史性進(jìn)步,是計算機(jī)科學(xué)的一個重要分支,它是研究了解智能的實質(zhì),開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能,并生產(chǎn)出一種以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的一門技術(shù)科學(xué)。

1.2 智能建筑概述

智能建筑將是集納現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)之大成的“高智商”建筑[2],為用戶提供一個高效舒適的人性化建筑環(huán)境,其更應(yīng)是人、建筑、環(huán)境互為協(xié)調(diào)的整合體。智能建筑適應(yīng)時代發(fā)展,較傳統(tǒng)建筑有著得天獨厚的優(yōu)勢,體現(xiàn)在建筑環(huán)境更加環(huán)保節(jié)能和安全智能,符合可持續(xù)發(fā)展要求,并且給用戶帶來舒適高效的生活體驗,同時滿足社會綠色高效發(fā)展的時代特征,使建筑體實現(xiàn)運行和管理的智能化。

1.3 人工智能與智能建筑的結(jié)合

人工智能應(yīng)用在智能系統(tǒng)中是兩個“智能產(chǎn)物”的深度融合,將智能化層次進(jìn)一步升華。現(xiàn)階段,智能建筑中主要涉及安防、電力系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等各個方面的智能化管理,人工智能技術(shù)涉及的大數(shù)據(jù)采集、存儲、分析技術(shù)以及深度學(xué)習(xí)等技術(shù)可以全面了解建筑環(huán)境以及室內(nèi)室外人員的情況,進(jìn)行及時有效的處理,使人們能夠獲得更好的生活和辦公體驗,同時達(dá)到節(jié)能的效果。近幾年,隨著人工智能技術(shù)的研究不斷成熟,個性化的用戶體驗也會加入智能建筑管理運行中,智能化水平又上升一個新的臺階。

2 目前智能建筑存在的幾點問題

目前,我國智能建筑發(fā)展還處在蓬勃發(fā)展階段,存在諸多問題,比如智能化水平低、智能子系統(tǒng)間缺乏系統(tǒng)整合等。

2.1 智能化水平較低

雖然人工智能技術(shù)在不斷發(fā)展成熟,但是在整個建筑中還未發(fā)揮作用。目前,國內(nèi)建筑中完全采用人工智能技術(shù),實現(xiàn)全面的智能化的建筑并不多見。很多建筑僅僅采用了簡單的信息采集或者邏輯判斷,智能化的處理和決策往往需要依靠人力[3]。

2.2 智能子系統(tǒng)間缺乏系統(tǒng)整合

目前,在智能建筑的智能系統(tǒng)中,因為各個子系統(tǒng)的系統(tǒng)采集等數(shù)據(jù)端口都是獨立的,各個系統(tǒng)獨立運行,很難進(jìn)行系統(tǒng)間整合,協(xié)調(diào)運作。一旦某個子系統(tǒng)間出現(xiàn)問題,需要單獨處理,很難實現(xiàn)各個系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)運作。

3 人工智能系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用

3.1 深度學(xué)習(xí)技術(shù)的應(yīng)用

近年來,深度學(xué)習(xí)算法成為人工智能最新熱點,深度學(xué)習(xí)技術(shù)是采用神經(jīng)元來模擬人類的思維或者識別能力,與行為識別有著相同的機(jī)制[4]。深度學(xué)習(xí)的最大優(yōu)勢是能夠在巨大數(shù)據(jù)行為訓(xùn)練后進(jìn)行自動學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)到的特征數(shù)據(jù)比較全面且精準(zhǔn),適合對大量的數(shù)據(jù)預(yù)測和計算以及信息提取。

每天的安全觀察和拍攝的視頻和照片等數(shù)據(jù)不斷增多,深度學(xué)習(xí)技術(shù)可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和分析工作,通過建立系統(tǒng)化的平臺,可將施工圖紙、問題檢查清單等多方面信息進(jìn)行匯總,后期進(jìn)行的數(shù)據(jù)分類和分析工作大大提高了施工現(xiàn)場的安全管理。

在智能建筑中需要進(jìn)行比較重要的工作就是系統(tǒng)建模和優(yōu)化控制等,深度學(xué)習(xí)技術(shù)在自學(xué)中不斷優(yōu)化數(shù)據(jù),提高對設(shè)備運維的效率,從而在建筑節(jié)能方面取得良好效果。深度學(xué)習(xí)技術(shù)展現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢完全可以應(yīng)用智能建筑運行維護(hù)的系統(tǒng)管理、安防報警、用戶信息管理等方法,從而提高智能建筑自我管理和自我維護(hù)的能力。

3.2 專家系統(tǒng)

所謂專家系統(tǒng)是指專門涵蓋各個領(lǐng)域?qū)I(yè)知識和經(jīng)驗的智能軟件,是各個領(lǐng)域?qū)＜业摹熬C合體”,在專業(yè)領(lǐng)域顯示出其獨特的價值,是人工智能中比較成熟的分支。專家系統(tǒng)通過對所研究的對象和對象規(guī)則進(jìn)行學(xué)習(xí),經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)后,從而形成具有專業(yè)性的強(qiáng)大的決策管理系統(tǒng)。專家系統(tǒng)應(yīng)用于智能建筑中,將實現(xiàn)其更高的價值,保證專家?guī)熘R能夠發(fā)揮作用,又能保證決策的專業(yè)性和準(zhǔn)確性。整個智能建筑設(shè)計不僅需要人類基本常識判斷,更需要強(qiáng)大的專業(yè)技術(shù)。優(yōu)秀的專家系統(tǒng)具有洞察力,會根據(jù)建筑環(huán)境、建筑條件和建筑要求,設(shè)計出比較專業(yè)和優(yōu)秀的設(shè)計方案。

專家系統(tǒng)會結(jié)合專家?guī)熘R和智能建筑的相關(guān)信息,對建筑體內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算,專家系統(tǒng)不是簡單的系統(tǒng)建模,而是通過系統(tǒng)建模與專業(yè)知識,與控制技術(shù)綜合處理,制定出有效的運行方案,保證系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制。在建筑內(nèi)部,管理系統(tǒng)實現(xiàn)智能化的管理,使整個建筑體運行更加高效。

3.3 智能家居

智能家居是以建筑體為平臺,利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)等,構(gòu)建高效智能化的家庭日程事務(wù)管理系統(tǒng),使家居生活更加舒適和智能[5]。

在智能建筑中,家庭能源管理涉及能源的控制是建筑內(nèi)節(jié)能的關(guān)鍵。節(jié)能減排是社會發(fā)展的需要,也符合社會的可持續(xù)發(fā)展要求。而智能家居系統(tǒng)能準(zhǔn)確實現(xiàn)實時動態(tài)統(tǒng)計建筑物內(nèi)家用電器的用電使用情況,能夠根據(jù)建筑物室內(nèi)人員情況或者溫濕度等因素自動切斷待機(jī)電器的電源或者調(diào)整各個電器的工作功率,這樣既保證了各個電器的正常運行,保證了人員對照明、空調(diào)新風(fēng)量的需求,同時也能達(dá)到節(jié)能的效果。

人們對個性化的體驗有了全新的認(rèn)識,人們逐漸對用戶的外觀、使用性能和性價比等提出了更高的需求。新階段,用戶的個性化需要呈現(xiàn)多樣性,面對不同的用戶就需要考慮多樣化和個性化的細(xì)節(jié)。人工智能技術(shù)強(qiáng)大的自我學(xué)習(xí)能力、強(qiáng)大的學(xué)習(xí)速度和運算平臺能夠根據(jù)用戶的蹤跡或者行為收集和預(yù)測用戶喜好。因此,人工智能技術(shù)應(yīng)用于建筑體的智能家居方面,可以大大提高智能建筑智能化水平和人們居家生活水平,保證人們生活更加舒適快捷。同時,語言是人類交流的媒介,也是人類最基本的交流方式,人機(jī)交互在人們體驗智能家居產(chǎn)品時顯得更加重要,所以未來智能家居系統(tǒng)的發(fā)展必然會根據(jù)人工智能技術(shù)模式朝語音識別技術(shù)及傳感識別技術(shù)的方向發(fā)展,最終使得人與系統(tǒng)更加自然方便的交互。

4 結(jié)語

可見,深度學(xué)習(xí)技術(shù)、專家系統(tǒng)和智能家居等,都體現(xiàn)了人工智能技術(shù)和智能建筑的結(jié)合帶來的巨大科技體驗。但是目前,我國智能建筑和人工智能應(yīng)用的層次水平還處于低端水平,未來智能建筑和人工智能技術(shù)的結(jié)合還有更大的發(fā)展空間。未來社會,人工智能技術(shù)層出不窮,更高端的人工智能技術(shù)將會徹底打破人類現(xiàn)有視野,人工智能應(yīng)用的領(lǐng)域也會更加寬廣。同時,智能建筑的未來發(fā)展趨勢應(yīng)該更加綠色節(jié)能和智能高效。人工智能在智能建筑中的應(yīng)用應(yīng)該從建筑的初期、中期以及未來的維護(hù)保養(yǎng)階段設(shè)計不同的優(yōu)化方案。未來社會,人類生活更加舒適快捷,同時人們更加重視綠色環(huán)保、舒適快捷和安全穩(wěn)定,所以人工智能技術(shù)的快速發(fā)展必然會給智能建筑提供更廣闊的發(fā)展路徑,智能建筑的發(fā)展更是有很長的路要走,未來社會生活將更加綠色且舒適。