高層建筑中機(jī)電工程智能化的應(yīng)用研究

顧洪平

1 相關(guān)概念

1.1 智能化技術(shù)

智能化技術(shù)是指利用人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，使系統(tǒng)和設(shè)備具備自動(dòng)學(xué)習(xí)、自主決策以及自動(dòng)執(zhí)行的能力。該技術(shù)可以感知和理解環(huán)境、物體、行為等信息，通過(guò)算法和模型進(jìn)行分析和推理，實(shí)現(xiàn)智能化的應(yīng)用場(chǎng)景。目前，智能化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、制造、家居和醫(yī)療等領(lǐng)域。

1.2 機(jī)電工程

機(jī)電工程是一門(mén)綜合性學(xué)科，是機(jī)械工程和電氣工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的交叉和結(jié)合，包含機(jī)械和電氣兩個(gè)方面的知識(shí)和技術(shù)，旨在研究機(jī)械設(shè)備和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、控制和運(yùn)行等。

高層建筑的機(jī)電工程是指高層建筑中的各種機(jī)械與電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)等。機(jī)械和電氣設(shè)備包括電梯系統(tǒng)、供水與排水系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等，如圖1 所示。

圖1 高層建筑機(jī)電工程系統(tǒng)（來(lái)源：作者自繪）

1.3 高層建筑機(jī)電工程的智能化應(yīng)用

智能化技術(shù)已廣泛應(yīng)用于高層建筑的機(jī)電工程，通過(guò)智能化的技術(shù)和設(shè)備，提高建筑物的使用效率、便利性和能源利用率。智能化技術(shù)可以監(jiān)測(cè)、控制和管理高層建筑的機(jī)電設(shè)備，使其運(yùn)行更加高效。同時(shí)，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控和算法分析，可有效預(yù)測(cè)并優(yōu)化設(shè)備性能，提高設(shè)備的利用和運(yùn)行效率，降低能源消耗和維護(hù)成本。

智能化技術(shù)可以根據(jù)人們的需求和環(huán)境變化調(diào)節(jié)設(shè)備參數(shù)，以提供更加舒適便捷的使用體驗(yàn)。例如，智能化空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)溫度和人員數(shù)量自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和風(fēng)速，保持室內(nèi)溫度舒適，提高空氣質(zhì)量。

此外，高層建筑的機(jī)電設(shè)備通常能耗較高，通過(guò)智能化技術(shù)可以精細(xì)管理和優(yōu)化能源利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。例如，智能化照明系統(tǒng)可以根據(jù)光線和人員活動(dòng)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度，智能化電梯系統(tǒng)可以通過(guò)智能調(diào)度算法減少空載量和等待時(shí)間。

2 智能化技術(shù)在高層建筑電氣工程中的應(yīng)用原則

2.1 滿足建筑物使用的原則

智能化技術(shù)滿足建筑物使用的原則以安全可靠和舒適便利為核心，通過(guò)合理的技術(shù)應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供更好的使用體驗(yàn)，具體為：

1）智能化技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)具備安全可靠性。例如，智能化監(jiān)控系統(tǒng)和防盜系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑室內(nèi)外的情況，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能及時(shí)報(bào)警并采取相應(yīng)的措施，確保人員和財(cái)產(chǎn)的安全。

2）智能化技術(shù)的應(yīng)用還應(yīng)具備舒適便利性。智能化技術(shù)應(yīng)提供舒適便利的使用體驗(yàn)，智能化系統(tǒng)如智能照明系統(tǒng)、智能空調(diào)系統(tǒng)等，可以根據(jù)用戶的需求和環(huán)境變化進(jìn)行智能控制，提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。智能家居系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的家庭娛樂(lè)、智能安防等功能，提高住戶的生活質(zhì)量和便利[1]。

2.2 符合節(jié)能環(huán)保的原則

智能化技術(shù)的應(yīng)用要符合節(jié)能環(huán)保的原則。通過(guò)智能化能源管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)收集建筑物各個(gè)部位的用電、用水和用氣等數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。根據(jù)分析結(jié)果合理調(diào)整設(shè)備運(yùn)行模式和能源分配，降低能源消耗，達(dá)到節(jié)約能源的效果。例如，智能化照明系統(tǒng)可以感應(yīng)室內(nèi)光線并自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度和開(kāi)關(guān)狀態(tài)，避免能源浪費(fèi)。智能化空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)人流量、溫濕度等情況自動(dòng)調(diào)整溫度和風(fēng)速，提高能源的利用效率。

2.3 符合經(jīng)濟(jì)安全的原則

智能化技術(shù)的應(yīng)用要符合經(jīng)濟(jì)安全的原則，主要表現(xiàn)在節(jié)約維護(hù)成本方面。高層建筑擁有大量機(jī)電設(shè)備和系統(tǒng)，如電梯、空調(diào)、給排水設(shè)備等，應(yīng)用智能化技術(shù)可以遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)這些設(shè)備并進(jìn)行故障預(yù)警，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，避免設(shè)備損壞，同時(shí)可減少維修成本。

在提高管理效率方面，智能化樓宇管理系統(tǒng)可以全面監(jiān)控和管理高層建筑，隨時(shí)獲取各個(gè)部位的設(shè)備運(yùn)行情況，并通過(guò)數(shù)據(jù)分析和智能算法優(yōu)化設(shè)備運(yùn)行模式，提高設(shè)備的利用和管理效率，降低人力成本[2]。

在提升安全性能方面，智能化技術(shù)的應(yīng)用可以減少安全事故發(fā)生。例如，智能消防系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴水和疏散指引等功能，發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)，保障人員安全。智能安防系統(tǒng)可以通過(guò)視頻監(jiān)控、門(mén)禁控制等手段有效防范入侵和竊盜。

3 高層建筑中機(jī)電工程智能化的應(yīng)用

3.1 在智能樓宇中的應(yīng)用

在高層建筑中，機(jī)電工程的智能化技術(shù)和設(shè)備能夠?yàn)楦邔咏ㄖ峁└咝?、?jié)能、安全和舒適的運(yùn)行環(huán)境。

智能照明系統(tǒng)能夠通過(guò)光線感應(yīng)器和光線傳感器等設(shè)備自動(dòng)控制照明設(shè)備，可以根據(jù)光線強(qiáng)度和使用需求調(diào)節(jié)照明亮度和開(kāi)關(guān)燈的時(shí)間，以提高能源利用效率。樓宇智能空調(diào)系統(tǒng)能夠利用傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度、濕度和人員活動(dòng)情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的工作模式和溫度，平衡室內(nèi)的舒適度和能源消耗。智能用電管理系統(tǒng)通過(guò)智能電表和智能插座等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和記錄用電情況，精細(xì)管理和優(yōu)化能源利用。樓宇智能安防系統(tǒng)能夠通過(guò)視頻監(jiān)控、入侵檢測(cè)、門(mén)禁控制等技術(shù)，全方位監(jiān)測(cè)建筑內(nèi)外的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)，保障生命財(cái)產(chǎn)安全。

智能樓宇管理系統(tǒng)通過(guò)集成控制平臺(tái)，集中監(jiān)控和管理各子系統(tǒng)，包括照明、空調(diào)、用電、安防等?；跀?shù)據(jù)分析和智能決策，優(yōu)化建筑的運(yùn)行效率，提高建筑管理水平[3]。機(jī)電工程智能化在智能樓宇的應(yīng)用，通過(guò)自動(dòng)化、智能化的技術(shù)手段，提升了建筑的運(yùn)行效率和舒適性，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排的目標(biāo)。智能化技術(shù)在高層建筑電氣工程中的應(yīng)用，如圖2 所示。

圖2 智能化技術(shù)在高層建筑電氣工程中的應(yīng)用（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）

3.2 在智能家居中的應(yīng)用

智能家居為人們提供智能、便捷、舒適的居住體驗(yàn)。例如，智能家居的安防系統(tǒng)整合了視頻監(jiān)控、門(mén)禁控制、入侵報(bào)警等功能，通過(guò)手機(jī)應(yīng)用軟件或智能設(shè)備，可以隨時(shí)隨地監(jiān)控室內(nèi)的安全狀況，接收?qǐng)?bào)警通知。室內(nèi)智能空調(diào)系統(tǒng)利用智能溫濕度傳感器和溫控設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度和濕度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的工作模式和溫度設(shè)置，始終保持室內(nèi)環(huán)境的舒適[4]。

智能家居系統(tǒng)通過(guò)智能家居中樞，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)智能家電的集中控制。例如，可以通過(guò)語(yǔ)音指令或手機(jī)應(yīng)用軟件，調(diào)整電視、音響、窗簾和洗衣機(jī)等電氣設(shè)備的開(kāi)關(guān)、模式和時(shí)間。此外，智能家居中的健康管理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)室內(nèi)的空氣質(zhì)量、溫濕度等數(shù)據(jù)，進(jìn)行健康評(píng)估，提供環(huán)境優(yōu)化建議，也可以聯(lián)動(dòng)智能穿戴設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)身體健康狀況。由此可見(jiàn)，機(jī)電工程智能化應(yīng)用于智能家居的多個(gè)方面，從安防、空調(diào)到健康管理，為人們提供更加舒適、便捷和安全的居住環(huán)境。

3.3 在智能物業(yè)中的應(yīng)用

機(jī)電工程智能化應(yīng)用于物業(yè)管理的諸多方面，先進(jìn)的智能化技術(shù)使物業(yè)部門(mén)能夠更好地實(shí)現(xiàn)智能化、便捷化和高效化的物業(yè)管理。

在智能物業(yè)系統(tǒng)中，通過(guò)卡片識(shí)別、人臉識(shí)別和指紋識(shí)別等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)人員身份認(rèn)證和出入口的自動(dòng)控制，從而提高物業(yè)管理的安全性和高效性。在智能巡更系統(tǒng)中，利用智能感應(yīng)裝置和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行巡檢和監(jiān)控，能夠?qū)崟r(shí)記錄巡查路徑和時(shí)間，提高巡檢效率和管理質(zhì)量。在智能停車(chē)管理系統(tǒng)中，通過(guò)車(chē)牌識(shí)別、無(wú)線傳感器等技術(shù)智能管理停車(chē)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)空位導(dǎo)航，住戶可以通過(guò)手機(jī)應(yīng)用軟件查詢停車(chē)位信息、提前預(yù)約車(chē)位和支付停車(chē)費(fèi)用，方便停車(chē)與管理[5]。

在智能能源管理系統(tǒng)中，通過(guò)智能電表、能耗監(jiān)測(cè)設(shè)備等，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理公共區(qū)域的能耗情況，有助于物業(yè)合理調(diào)控能源利用，降低能耗成本，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。在智能設(shè)備管理系統(tǒng)中，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云平臺(tái)，對(duì)建筑設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和運(yùn)維管理，實(shí)時(shí)掌握設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行故障預(yù)警，提高設(shè)備的可靠性和維護(hù)效率。在智能公共空間管理中，利用智能化技術(shù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制公共空間的安全和衛(wèi)生狀況，提升居住體驗(yàn)。因此，將智能化機(jī)電工程應(yīng)用于物業(yè)管理，不僅可以提高物業(yè)管理的便捷性、高效性和安全性，而且能夠?yàn)榫幼≌咛峁└玫木幼…h(huán)境和物業(yè)服務(wù)。

3.4 在智能化電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在高層建筑的管理中，智能化電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)扮演著重要的角色。智能化電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指通過(guò)感知、測(cè)量和監(jiān)控建筑物的用電情況，提高電力管理的高效性和安全性。在高層建筑中安裝各種傳感器和儀表設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑物的電力負(fù)荷，收集負(fù)荷數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，以便優(yōu)化用電計(jì)劃，減少能耗，制定合理的電力調(diào)配方案，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決電力設(shè)備的故障問(wèn)題，為高層建筑的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。智能化在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用，如表1 所示。

表1 智能化在電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

4 結(jié)語(yǔ)

高層建筑的機(jī)電工程應(yīng)用智能化技術(shù)，不僅能夠賦予高層建筑更多功能，而且能夠提供更加便捷、舒適的居住環(huán)境。將智能化技術(shù)應(yīng)用于高層建筑的機(jī)電工程，能夠有效推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展。