智能建筑系統(tǒng)中人工智能應(yīng)用與性能優(yōu)化

【摘要】文章探討了智能建筑系統(tǒng)中人工智能應(yīng)用及其性能優(yōu)化，對智能建筑系統(tǒng)的基本定義、關(guān)鍵技術(shù)組成以及人工智能應(yīng)用的重要價值進(jìn)行分析，對人工智能在智能控制、能源管理、安全監(jiān)控及用戶體驗(yàn)優(yōu)化等方面的具體應(yīng)用進(jìn)行研究和闡述。同時，深入分析應(yīng)用過程中如何優(yōu)化系統(tǒng)性能，包括數(shù)據(jù)處理、預(yù)測性維護(hù)、能源管理優(yōu)化和安全監(jiān)控等方面。文章不僅揭示了人工智能在智能建筑領(lǐng)域的重要性，也提出了具體的性能優(yōu)化建議，為未來智能建筑系統(tǒng)的發(fā)展提供了有價值的參考。

【關(guān)鍵詞】智能建筑；人工智能；能源管理

【中圖分類號】TU855 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）09-0013-03

0 引言

智能建筑系統(tǒng)集成先進(jìn)的信息技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)以及建筑技術(shù)，旨在通過智能化手段提升建筑物的環(huán)境舒適度、能源效率、安全性以及便利性，是現(xiàn)代建筑領(lǐng)域的一項(xiàng)重要創(chuàng)新，主要包含智能控制系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)以及能源管理系統(tǒng)等四個主要部分。智能建筑系統(tǒng)具備強(qiáng)大的安全管理能力，通過視頻監(jiān)控、入侵報警、火災(zāi)探測等安全監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測建筑物的安全狀況，可以及時發(fā)現(xiàn)并處理各種安全隱患，保障建筑物和人員的安全。此外，智能建筑系統(tǒng)還能夠提供便捷的信息服務(wù)，如樓宇自控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對建筑物內(nèi)各種設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，方便用戶隨時隨地對建筑物進(jìn)行管理。人工智能（AI）的應(yīng)用為智能建筑系統(tǒng)的演進(jìn)帶來革命性變革，這不僅體現(xiàn)在提升建筑的功能性上，更在于優(yōu)化用戶體驗(yàn)、增強(qiáng)安全性等方面。深入研究智能建筑系統(tǒng)中的人工智能應(yīng)用與性能優(yōu)化，對提升智能建筑系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量，強(qiáng)化智能建筑系統(tǒng)應(yīng)用效果將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1 人工智能在智能建筑系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

1.1 智能化控制方面

在智能建筑系統(tǒng)的智能化控制領(lǐng)域，人工智能（AI）的應(yīng)用正日益凸顯其獨(dú)特價值，特別是在自動化控制方面，AI技術(shù)的融入不僅可以提升系統(tǒng)的智能化水平，還為用戶帶來更便捷、舒適和節(jié)能的使用體驗(yàn)。AI技術(shù)通過集成先進(jìn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境光線的實(shí)時監(jiān)測和智能調(diào)節(jié)。在AI技術(shù)的支撐下，系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)光線強(qiáng)度、人員活動情況等因素，自動調(diào)節(jié)照明設(shè)備的亮度和色溫，確保室內(nèi)光線始終維持在最舒適的狀態(tài)，并能夠根據(jù)用戶的個人喜好和習(xí)慣，提供個性化的照明方案，如模擬自然光線的變化、營造不同氛圍的燈光效果等，為用戶創(chuàng)造更加舒適、溫馨的居住環(huán)境。除光線智能控制外，AI技術(shù)在空調(diào)控制方面的應(yīng)用也同樣帶來顯著的改進(jìn)，AI技術(shù)通過收集和分析室內(nèi)外溫度、濕度、人員活動情況等多維度數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的智能化控制。在AI技術(shù)智能算法的加持下，系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)預(yù)測未來的溫度變化趨勢，并據(jù)此自動調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行模式和參數(shù)，確保室內(nèi)溫度始終保持在最舒適的范圍內(nèi)，并根據(jù)建筑物的實(shí)際能耗情況，優(yōu)化能源配置和使用策略，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。此外，AI技術(shù)具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和優(yōu)化能力，在智能建筑系統(tǒng)自動化控制不斷應(yīng)用的過程中，能夠逐漸適應(yīng)不同環(huán)境和用戶需求的變化，并不斷優(yōu)化自身的控制策略。這種自適應(yīng)性和學(xué)習(xí)能力使得AI系統(tǒng)能夠持續(xù)提供高效、精準(zhǔn)的控制服務(wù)，滿足用戶對智能建筑系統(tǒng)的高品質(zhì)需求[2]。

1.2 能源管理方面

在智能建筑系統(tǒng)的能源管理方面，人工智能（AI）的引入可以極大提高能源利用效率，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)提供有力支持。在能源監(jiān)測方面，人工智能通過集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)各種能源使用情況的實(shí)時監(jiān)測，利用安裝智能傳感器和智能儀表，系統(tǒng)能夠收集包括電力、燃?xì)狻⑺仍趦?nèi)的各種能源數(shù)據(jù)，并進(jìn)行實(shí)時傳輸和處理。AI算法能夠?qū)@些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效分析，快速識別出能源使用的異常情況和潛在問題，為后續(xù)的能源管理和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

在能源分析方面，人工智能展現(xiàn)出強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，能夠自動對收集到的能源數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、整合和挖掘，提取出有價值的信息和規(guī)律，通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，學(xué)習(xí)并理解建筑物的能源使用模式，預(yù)測未來的能源需求，為能源管理提供科學(xué)依據(jù)。在節(jié)能優(yōu)化方面，人工智能能夠幫助智能建筑系統(tǒng)基于實(shí)時能源監(jiān)測和深入分析的結(jié)果，制定出針對性的節(jié)能策略。例如，在智能照明系統(tǒng)中，AI可以根據(jù)室內(nèi)外光線和人員活動情況自動調(diào)節(jié)照明設(shè)備的亮度和色溫，避免不必要的能源浪費(fèi)；在空調(diào)控制系統(tǒng)中，AI可以預(yù)測未來的溫度變化趨勢，并據(jù)此自動調(diào)節(jié)空調(diào)的運(yùn)行模式和參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)[3]。隨著系統(tǒng)的不斷運(yùn)行和數(shù)據(jù)的不斷積累，AI系統(tǒng)能夠不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)自身的能源管理策略，使其更加符合建筑物的實(shí)際情況和用戶需求。

1.3 用戶體驗(yàn)優(yōu)化方面

在智能建筑系統(tǒng)中，人工智能的應(yīng)用對于提升居住者的舒適度和便捷性起著至關(guān)重要的作用，通過深度學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)分析，AI能夠精準(zhǔn)地理解居住者的需求和行為模式，從而為他們提供更加個性化、智能化的服務(wù)，進(jìn)一步優(yōu)化用戶體驗(yàn)。在具體應(yīng)用過程中，人工智能能夠通過集成環(huán)境感知技術(shù)和智能控制算法，實(shí)時監(jiān)測和調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照等。通過對居住者歷史數(shù)據(jù)的分析，人工智能系統(tǒng)能夠預(yù)測居住者的舒適度偏好，并自動調(diào)整環(huán)境參數(shù)以滿足其需求。例如，在炎熱的夏季，人工智能系統(tǒng)可以根據(jù)居住者的習(xí)慣自動調(diào)整空調(diào)的溫度和風(fēng)速，確保室內(nèi)環(huán)境的舒適度。同時，人工智能技術(shù)的應(yīng)用也可以極大提高居住者的日常生活效率。通過智能家居設(shè)備和人工智能技術(shù)的結(jié)合，居住者可以通過手機(jī)、語音等方式實(shí)現(xiàn)對家中設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。例如，通過智能家居APP，居住者可以隨時隨地查看家中的安防監(jiān)控、控制家電設(shè)備、調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境等。此外，人工智能系統(tǒng)還能夠根據(jù)居住者的日常習(xí)慣和喜好，智能推薦相關(guān)的服務(wù)和產(chǎn)品，如天氣預(yù)報、智能家居設(shè)備升級等，為居住者提供更加便捷、貼心的服務(wù)[4]。

2 人工智能在智能建筑系統(tǒng)具體應(yīng)用過程中存在的問題

智能建筑系統(tǒng)在具體應(yīng)用過程中，智能建筑系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理和分析優(yōu)化、預(yù)測性維護(hù)以及能源管理優(yōu)化等方面，仍面臨著一系列亟待解決的具體問題。智能建筑依賴于海量的傳感器數(shù)據(jù)來支持智能化決策，但這些數(shù)據(jù)的處理與分析卻是一項(xiàng)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于傳感器精度不一、數(shù)據(jù)傳輸過程中的誤差積累，以及數(shù)據(jù)源的多樣性，使得收集到的數(shù)據(jù)往往存在噪聲和冗余，給后續(xù)的數(shù)據(jù)清洗和預(yù)處理工作帶來巨大挑戰(zhàn)，同時數(shù)據(jù)的高效處理與分析要求系統(tǒng)具備強(qiáng)大的計算能力和先進(jìn)的算法支持。

然而，目前多數(shù)智能建筑系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理速度和算法優(yōu)化方面仍有待提升，特別是在處理大規(guī)模實(shí)時數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)容易出現(xiàn)延遲和卡頓，影響用戶體驗(yàn)。而預(yù)測性維護(hù)旨在通過實(shí)時監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)并預(yù)測其未來故障，提前采取維護(hù)措施，從而降低運(yùn)行維護(hù)成本和提高系統(tǒng)可靠性。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)備故障具有多樣性和突發(fā)性，傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計和模型的預(yù)測方法往往難以準(zhǔn)確捕捉所有故障模式，且預(yù)測性維護(hù)還依賴于準(zhǔn)確的算法模型，但現(xiàn)有的算法在復(fù)雜多變的工作環(huán)境下往往難以保持穩(wěn)定的預(yù)測精度，這在一定程度上限制了預(yù)測性維護(hù)的應(yīng)用效果。

在能源管理優(yōu)化方面，能源數(shù)據(jù)的實(shí)時性和準(zhǔn)確性是優(yōu)化決策的基礎(chǔ)，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于能源系統(tǒng)的復(fù)雜性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t性，使得獲取高質(zhì)量能源數(shù)據(jù)變得十分困難。且能源管理優(yōu)化需要綜合考慮多種因素，如氣候條件、用戶行為、設(shè)備效率等，使得優(yōu)化模型的設(shè)計變得異常復(fù)雜?，F(xiàn)有的優(yōu)化算法往往難以在多種因素之間找到最佳平衡點(diǎn)，導(dǎo)致優(yōu)化效果不盡如人意。

3 人工智能在智能建筑系統(tǒng)應(yīng)用過程中的性能優(yōu)化分析

3.1 數(shù)據(jù)處理與分析優(yōu)化

為切實(shí)提升智能建筑系統(tǒng)運(yùn)行過程中的建筑運(yùn)營效率、提升居住者體驗(yàn)，人工智能可以充分結(jié)合大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和決策過程的性能，強(qiáng)化智能建筑系統(tǒng)的運(yùn)營能力。智能建筑系統(tǒng)每時每刻都在產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，包括能源使用情況、居住者行為、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)具有高度的復(fù)雜性和多樣性，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法難以應(yīng)對，人工智能技術(shù)通過大數(shù)據(jù)分析，能夠?qū)崟r、準(zhǔn)確地處理這些數(shù)據(jù)，提取出有價值的信息，為系統(tǒng)提供決策支持。在此基礎(chǔ)上，人工智能可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法，自動學(xué)習(xí)和識別數(shù)據(jù)中的模式和規(guī)律，并根據(jù)這些規(guī)律進(jìn)行預(yù)測和決策，應(yīng)用到智能建筑系統(tǒng)中的設(shè)備故障預(yù)測、能源優(yōu)化、居住者行為分析等方面。人工智能可以通過不斷學(xué)習(xí)和優(yōu)化，逐漸提高預(yù)測和決策的準(zhǔn)確性和效率，為系統(tǒng)提供更加精準(zhǔn)、可靠的服務(wù)。此外，在數(shù)據(jù)處理和分析優(yōu)化過程中，人工智能技術(shù)還可以通過數(shù)據(jù)融合和集成技術(shù)，將不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一處理和分析，對智能建筑系統(tǒng)中不同的子系統(tǒng)和設(shè)備進(jìn)行集成化分析處理能夠極大地優(yōu)化系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理性能，提高數(shù)據(jù)的使用效率和價值。

3.2 預(yù)測性維護(hù)

傳統(tǒng)的維護(hù)方法往往依賴于人工巡檢和定期維護(hù)，這種方式不僅效率低下，而且難以應(yīng)對復(fù)雜多變的設(shè)備故障。而人工智能技術(shù)能夠通過對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的深度分析，自動識別出潛在的故障模式，并預(yù)測故障發(fā)生的可能性和時間。例如，通過分析設(shè)備的振動數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)等，人工智能可以預(yù)測出軸承磨損、電機(jī)過熱等常見故障，并提前進(jìn)行預(yù)警。同時，智能建筑系統(tǒng)應(yīng)充分發(fā)揮人工智能技術(shù)的預(yù)測設(shè)備故障能力。當(dāng)人工智能通過系統(tǒng)模型算法檢測到某設(shè)備存在潛在的故障風(fēng)險時，智能建筑系統(tǒng)可以更加及時地自動觸發(fā)維護(hù)流程，通知維護(hù)人員進(jìn)行檢查和維修。這種預(yù)測性維護(hù)能夠極大避免設(shè)備故障導(dǎo)致的停機(jī)損失，還能夠降低維修成本，提高設(shè)備的使用壽命[5]。此外，人工智能技術(shù)還能夠根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況和歷史維護(hù)記錄，為維護(hù)人員提供個性化的維護(hù)建議，進(jìn)一步提升維護(hù)效率。值得強(qiáng)調(diào)的是，AI在預(yù)測性維護(hù)方面的應(yīng)用不僅關(guān)注單一設(shè)備的故障預(yù)測，還能夠?qū)崿F(xiàn)對整個智能建筑系統(tǒng)的全局優(yōu)化。通過集成多個設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，AI可以分析出設(shè)備之間的相互影響和關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而預(yù)測出系統(tǒng)級別的故障風(fēng)險。這種全局優(yōu)化的方式能夠幫助管理者更加全面地了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，制定更加科學(xué)合理的維護(hù)策略。

3.3 能源管理優(yōu)化

在智能建筑系統(tǒng)的能源管理領(lǐng)域中，如何進(jìn)一步優(yōu)化AI在能源管理方面的性能，以實(shí)現(xiàn)更高效、更智能的能源管理，是一項(xiàng)十分重要的挑戰(zhàn)。而AI算法通過實(shí)時收集、處理和分析建筑內(nèi)的能源使用數(shù)據(jù)，能夠預(yù)測能源需求、優(yōu)化能源分配，并實(shí)時調(diào)整能源供應(yīng)以滿足需求變化。因此，優(yōu)化AI算法，提高其處理速度和準(zhǔn)確性，是實(shí)現(xiàn)能源管理性能優(yōu)化的重要途徑。智能建筑系統(tǒng)應(yīng)采用更加先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，在系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，持續(xù)調(diào)整和補(bǔ)足循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的各種參數(shù)，不斷完善層次抽象學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的復(fù)雜映射關(guān)系，優(yōu)化算法參數(shù)，構(gòu)建更加完善的人工智能預(yù)測模型，提升數(shù)據(jù)處理能力，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)能源管理性能優(yōu)化的核心目標(biāo)[6]。此外，智能建筑系統(tǒng)能源管理的性能優(yōu)化還可以充分利用人工智能技術(shù)開展集成多源數(shù)據(jù)處理，智能建筑系統(tǒng)涉及多種能源類型和多種設(shè)備，每種設(shè)備和能源類型都有獨(dú)特的運(yùn)行模式和數(shù)據(jù)特征。為更準(zhǔn)確地預(yù)測能源需求和優(yōu)化能源分配，可以利用人工智能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)融合和集成能力，處理和分析來自不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)，從而提取出有價值的信息，為能源管理提供有力的支持。

4 結(jié)語

智能建筑系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用為建筑能源管理、設(shè)備維護(hù)等方面帶來革命性變革，對推動智能建筑系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展，不斷實(shí)現(xiàn)智能化性能優(yōu)化具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。在具體實(shí)踐應(yīng)用過程中，智能建筑系統(tǒng)可以通過不斷優(yōu)化AI算法、集成多源數(shù)據(jù)以及實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控與故障預(yù)測，使自身的性能得到了顯著提升。展望未來，隨著AI技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，智能建筑系統(tǒng)將更加高效、智能，為人們創(chuàng)造更加舒適、便捷的生活與工作環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉益辰.人工智能技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2020，47（13）：104-105.

[2] 初奇，賈婧，王群，等.人工智能技術(shù)在智慧建筑中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2021，22（5）：110-111.

[3] 康玲，劉英萍，劉玉佩.人工智能優(yōu)化技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用芻議[J].卷宗，2021，11（10）：348.

[4] 趙翔.物聯(lián)網(wǎng)控制的智能建筑能源管理系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2018，8（11）：89-90.

[5] 朱林.智能建筑中智能化系統(tǒng)的信息安全分析[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2022，362（3）：76-78.

[6] 張?jiān)?人工智能技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用分析[J].中國新通信，2019，21（2）：54-55.

[作者簡介]張書博（1977—），女，遼寧葫蘆島人，碩士研究生，講師，研究方向：建筑智能化。