人工智能新技術在智能建筑中的應用研究

作者簡介：劉善良（1971.10-），男，漢族，本科，中級工程師，山東泰安人，研究方向：施工建設。

摘 要：智能建筑是基于建筑物自身平臺，將綜合布線、機房設施、硬件基礎以及公共安全系統等，借助電子設備進行監控，實現相關系統的集成化處理達到管理、服務一體化的能力。同時，在智能建筑中應用于智能技術，提升了智能建筑的智慧分析能力，可以為用戶提供更加便捷的服務、健康的環保環境、安全可靠的居住環境。基于此，筆者對人工智能新技術在智能建筑領域的應用進行簡要論述，并提供相關舉措以供借鑒。

關鍵詞：人工智能；新技術；智能建筑；應用

1 前言

我國智能建筑起步較晚，隨著智能技術快速發展而逐步完善。在早期，國家對民用建筑智能化建設進行了一些闡述，但并沒有提出智慧建筑這一理念，是以辦公自動化、樓宇自動化明確相關概念和標準，雖然在名稱上有一定的差異，但在內容上基本相似。都是基于智能建筑的控制，使用計算機技術將建筑結構中的子系統進行集成，以這樣的方式達到減少非必要設施空間占比，美觀建筑效果的目的，為人們提供舒適的生活環境。

但隨著智能技術的快速發展，國家在智能建筑設計標準領域上出臺的相關文件，如《建筑與建筑綜合布線系統和設計規范》《智能建筑設計標準》等，對行業發展進行進一步規范，用于智能建筑的規劃設計、施工評估。然而從智能建筑發展的本質來看，真正支撐智能技術快速發展的仍然是計算機技術、通信技術以及現代控制技術，特別是隨著大數據、物聯網、人工智能等信息技術的快速應用，不斷提升了智能建筑的智能效果，使建筑功能更加多樣化，逐步推動智能建筑向更高領域發展——“建筑智慧化”。

2智能建筑的概念

我國對于智能建筑理念的定義，主要強調了智能建筑建設過程中要使用先進成熟的技術，能夠對智能建筑的各個子系統進行集成化管理。近些年，隨著人工智能技術的快速發展，計算機網絡技術、現代控制技術、數據衛星通信技術、可視化技術等信息技術的發展應用，快速成為智能化建筑建設的一個有機組成部分，大幅提升了智能建筑的智能化水平，為人工智能技術的深入拓展應用提供了基礎。可利用智能計算機系統實現對智能建筑的各子系統集成化管理，提升智能化功能，最終達到智能、靈活、安全的智能化建設效果。智能建筑是未來城市建筑發展的趨勢，是智慧城市建設的關鍵節點，在未來智能化的城市建設過程中，依靠人工智能技術的使用，構建智慧環境、智慧醫療、智慧交通等智慧單元，從而構成萬物互聯的智慧型新型城市，實現對城市的智慧高效管理，為人們提供舒適便捷的居住環境。

3智能建筑的關鍵技術

3.1物聯網技術

物聯網其理念可簡要理解為物與物之間的互相連接，其內涵包括兩個方面，一種是物聯網依托于互聯網基礎進行的一種網絡延伸狀態；另一種是用戶和通用物體之間形成信息交流的一種方式，實現了人類與應用系統之間的互動方式的延伸。物聯網技術應用于智能建筑，成為了人工智能技術集成化管理的重要環節，業主可通過手機終端系統查找建筑結構內部各類設備的運行數據。如人工智能系統對設備能耗問題進行關注，采用智能調控的方式降低建筑能耗，以這樣的方式來建立起人與物之間的新的溝通方式。

3.2BIM技術

BIM技術主要是五維關聯數據模型，該技術主要應用于工程設計和工程施工建設管理階段，BIM技術在智能建筑管理方面能就著重要的作用。BIM技術主要是對數據集成化管理，在項目規劃設計階段，可利用BIM模型以仿真建設方式，檢查工程設計的問題；在建筑施工建設階段，則可利用BIM的信息讀取功能，對工程施工實施監控，做到智慧化管理；在后期建筑結構運營階段，BIM建筑可通過“智慧圖書館”的應用方式，對建筑類的信息資料進行可視化管理。人們可基于BIM的數據模型，對各類建筑產品構件所生產的廠家、規格、保修期限等信息進行顯示，依靠智能化管理平臺對各類設備的使用壽命和年限進行預警和報警工作。 BIM技術在智能建筑領域應用較為廣泛，如北京奧運會期間，奧運村的整體布局和信息化管理是基于BIM的物聯網基礎之上，實現了對奧運村的可視化管理。

3.3 人工智能技術

人工智能技術是智能建筑的“大腦”，被稱為人工網神經網絡，具備自動調節、自動判斷、智慧處理等功能。人工智能技術的應用主要是基于光纖傳感器，在建筑結構發生突發事件時，人工智能技術可根據自身的判斷，驅動各類執行機構進行工作；或者將相關信息收集，交付神經網絡系統進行處理；或上傳至遠端的集成運營中心，在一個平臺之內完成服務器各項數據之間的處理，將所有的子系統進行集成，實現各系統之間的高效聯動。近些年人工智能技術發展迅速，如人工神經網絡、智能決策系統、專家系統和Agent技術等，人工神經網絡系統普遍應用于一些節能系統之中，通過對節能電器的智能化管理，降低建筑的使用能耗。智能決策系統、Agent技術主要應用于智能建筑中的控制系統，輔助決策系統的智能化運算，建筑的智能控制系統使用的主要是依靠仿真模型對建筑各系統進行精確化管理，對各子系統中的元素進行迅速、可靠的控制，降低各系統運行之間的復雜性。

4人工智能技術在智能建筑中應用存在的問題

4.1智能應用單一

智能建筑作為未來建筑發展的主要方向，是通過對內部結構優化以及系統管理能力的集成，提升建筑結構的功能，為用戶提供更加科學舒適安全的生產生活環境。但智能建筑在應用過程中，智能應用單一的問題較為普遍，大多智能建筑雖然應用了較多的智能技術，但建筑各個子系統之間缺乏協調機制，只是將單一的子系統或服務功能放置在建筑內部，無法實現建筑功能的集成，這樣的建筑稱之為“智能建筑”，難以滿足用戶對智能建筑的心理預期。

4.2智能系統簡單

當前智能建筑發展領域，智能技術泡沫較大，不少智能技術屬于初級應用階段，只具備一些計算功能、輔助功能，無法做到真正的“智能化”，且運行故障率較高，提出問題一旦超出系統范圍或計算范圍，則會導致智能系統故障癱瘓、系統崩潰。現階段，智能技術在智能建筑領域應用仍需要加強智能技術的研發工作，對于目前市場智能建筑采用的自動化系統，也只是單純地使用邏輯算法，并不具備真正的獨立判斷、自主學習的能力，仍然需要管理人員對各類建筑系統進行控制[1] 。

4.3 智能系統協作性差

智能建筑發展過程中問題較多，特別是在當前智能建筑發展初級階段，投身于智能系統研究的企業較多，但質量參差不齊，行業內部未形成統一的標準規范。如在智能計算機控制系統內，許多子系統是獨立運行的，而每個系統的數據庫和端口資料又是獨立存在的，各系統之間的信息壁壘較多，難以保證整個系統軟件的獨立運行。且不同廠家所選用的軟件硬件設施之間無法匹配、兼容性較差，在使用過程中容易導致空間程序發生錯亂或重復，硬件設施不匹配，存在無法打開的問題。主要是因為我國人工智能技術以及計算機技術發展仍不完善，許多智能化系統以及通信協議未達到統一，系統性處理能力較弱。

5 人工智能新技術在智能建筑中的應用

5.1專家系統技術的應用

人工智能技術的應用類型較多，專家控制系統是人工智能技術應用的重要組成部分，能夠提升各人工智能系統的兼容性。專家系統的核心是數據庫建設，主要優勢是能夠滿足快速大量的數據計算，其控制原理、運行機制是在數據庫內部資料數據分析的情況下，實現對人工智能系統的控制應用，提升人工智能系統的智能效果。專家系統的建設涉及人們日常生活中各領域的專業知識，通過數據庫分析的方式，提升專家系統模擬各領域問題解決能力，主要是通過系統輸入、設備輸出以及知識表達構建智慧模型，以及信息數據庫，以實際情況與數據庫資料對比產生模擬化的場景，分析類似場景的解決方案，為用戶進行服務幫助。專家系統可廣泛應用于中央調節器、電力控制系統、樓宇自動化系統等，可以提升相關系統的智能化處理能力和邏輯分析能力，提升智能系統的綜合控制效果[2]。

5.2 人工神經網絡系統的應用

人工神經網絡系統是對大量的、簡單的處理單元進行聯合后，形成復雜的網絡系統，能夠完成一些復雜的、模糊的信息處理，能夠滿足多個要素和條件之間的信息溝通，且具備較強的自學能力。智能建筑領域的信息處理、語言識別、模式識別等技術的發展應用，是基于神經網絡模型基礎上進一步研究的，可以滿足不同設備之間的協調運行問題，減少了各系統之間的脫節崩潰、故障頻次，實現了各系統的精準化控制。且人工神經網絡系統具有較強的自學功能，可根據人們的需求不斷升級系統，能夠實現多角度監控以及全面的問題處理能力，并且在應用過程中可基于自學以及檢測功能，提升復雜事件的處理能力，大幅提升智能建筑的應用水平[3]。

5.3智能建筑電氣系統的應用

智能建筑的電氣節能系統主要由門禁、暖通空調、電梯拖拽、照明系統、安防監控、給排水、水泵風機等系統構成。智能建筑的電氣系統主要用于電氣設備的電力供應、電力的分配調動、繼電保護、機電設備維護與用電監管等功能，能夠為樓層用戶提供智能化的服務[4]。

5.3.1智能建筑自動化管理系統

智能建筑自動化管理系統的功能是對智能建筑中的不同電氣設備進行實時監控，為后期運行管理人員提供便利。其改變了以往管理過程中效率低、電氣設備故障頻發的問題，通過綜合運維管理的方式，使各類機電設備處于最佳運行狀態，并通過智能化的調節，自動降低設備的能耗，避免同一時期運行過程中的電力浪費問題。

5.3.2冷、熱電聯產系統

冷熱電聯產分布式電源簡稱BCHP，該供電模式是一種可靠、且能耗小的低成本電力能源供應方式。主要是由小型的、分布式的BCHP電源與供配電網相結合的方式，構建智能建筑的供電系統。如上海浦東國際機場、黃埔中心醫院等建筑，采用該模式供電方式，大幅降低了建筑能耗問題[5]。

5.3.3LED照明系統

在建筑使用過程中，照明系統的能耗在建筑總能耗中占有一定的比重，LED照明系統性能遠強于普通用電照明系統，具有LED光源光譜范圍廣、能源利用率高、使用壽命長的特點，該系統主要通過節能燈具的使用，減少建筑照明能耗問題。

5.3.4智能建筑電氣輸配電系統

智能建筑電氣配電系統主要是根據建筑使用現場環境因素對配電系統的影響進行分析，通過計算各電力設備的運行狀況，分析用電負荷容量參數，設置用電設備的節能目標，以達到降低建筑電氣能耗的目的。智能建筑電氣輸配電系統在運用過程中能夠兼顧變壓器的性能狀態，避免因電氣設備狀態不佳導致變壓器異常，造成不必要的電力能源浪費。首先，在電壓設置過程中要考慮到電氣設備的最小電壓值，一般選擇最小數值；其次，保證整個電氣系統的供電可靠性，特別是各系統集成過程中要兼顧整體性能；其三，在配線布局上，選擇短直的布線方式，減少建筑供電能耗，同時要兼顧供電所的位置，靠近負荷中心的方法，提升輸配電系統的運行效率。

5.3.5新能源與可再生能源利用系統

智能建筑領域新能源可再生資源系統的利用，受限于投資經濟性的影響，只有太陽能、風能能夠實現極小的利用率。在智能建筑供電系統優化設置過程中，注重新能源技術與可再生資源技術與傳統電網之間的兼容性，從而構建智能建筑電氣節能系統。

6 結論

總體而言，從當前人工智能技術的發展分析來看，各行各業對人工智能技術的應用較為重視，投入了大量的資源，但在實際應用效果來看，理論研究遠超于技術研究，導致許多技術在應用過程中存在一些障礙和技術難點，難以實現理想中的智能化狀態。對于一些智能新技術應用于智能建筑領域，仍有較大的進步空間，特別是當前智能技術應用長期處于智能建設的初期階段，需要建筑企業注重數據經驗的積累，在長期實踐應用中不斷完善人工智能技術，實現技術積累提高人工智能的成果轉化效果，提升人工智能技術在智能建筑領域的應用效果。

參考文獻

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

[2] 田虓，范翠香，李洋，等 .人工智能技術在電氣自動化專業認證中的應用 [J].人工智能與機器人研究，2018，7（2）：63-67.

[3] 石書羽.人工智能優化技術在智能建筑中的應用探討[J].智能城市，2020，6（22）：55-56.

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[5]錢韞竹，魏家鵬 .人工智能在現代網絡技術中的應用 [J].計算機科學與應用，2019（4）：787-789.