人工智能优化技术在智能建筑中的应用研究

李露

LI Lu

（湖南核工业建设有限公司/长沙理工大学交通学院）

(Hunan Nuclear Industry Construction Co.,Ltd./School of Transportation,Changsha University of Science and Technology)

1　引言

人工智能技术是上个世纪中期产生并迅速发展的边缘类学科，它在人的智能化思维探究和思维模拟方面拥有重大探究意义。人工智能技术可以在无生命的机械设备或者信息设备上模拟人类情感和思维方式，使其沿着更贴近人类需要的方向发展，提供人性化服务。近年来随着科技的飞速发展，建筑行业在现代科技的支持下不断革新，打破了传统的建筑模式，现代建筑技术也向着智能化和科学化发展，基于电脑控制和拟人化智能化服务的智能建筑应运而生，成为现代建筑领域未来所要着重研究探寻的方向之一，也是未来建筑发展的主要趋势。

2　现阶段人工智能在智能建筑发中的整体应用

人工智能技术是通过计算机网络对人脑模拟的具体形式所表现出来的现代科学技术。其高速发展与网络计算机科学技术的发展有着直接的关系。人工智能不是单纯的服务性系统，其内部包含着大量不同原理的相关子模块如：问题智能解析、专家系统、语言语音理解、模式识别、自动理论、智能机器人、智能决策、模糊控制等，这些模块共同构建出整套的人工智能服务模式[1]。

建筑是现代社会人们生存离不开的设施。如果将现代先进的人工智能系统，应用于建筑工程，使人们的日常生活可以享受到智能系统带来的人性化、科学性服务，那将是对人类生活质量极大的提升。我国人工智能技术在建筑领域的应用时间较短，到现在为止仅有十多年的时间，但是我国智能领域发展却十分迅速，在现代建筑中已经加入了许多智能化因素如：智能化办公系统、通讯自动化系统及楼宇自动化系统等。随着智能建筑的不断发展，现代居民对人性化服务提出更高要求，所以智能建筑也必须做出相应升级如：多种控制系统升级、通讯手段自动化、科学服务需求质量提升，这也导致了现代智能化建筑发展陷入缓慢发展阶段。将人工智能技术合理应用在智能建筑中，这也是当前人工智能和智能建筑相结合的主流趋势[2]。

3　智能建筑发展问题探寻

经过十几年的迅猛发展，我国现代智能建筑建设己经由初步融入简单的人工智能技术，形成相应的人工智能自动化系统如：楼宇设各自动化系统、通信自动化系统(CAS)、办公自动化(OAS)系统等。现代人类生活需求的不断升级，简单的人工智能系统已经不能满足人民的日常需要，而现阶段我国人工智能优化技术在智能建筑中的应用还很稚嫩，依旧面临许多重要的问题和困境。

3.1　智能应用单一

现代建筑企业和施工单位没有人工智能技术整体性概念，缺乏对人工智能优化技术各个优化子系统的协调运用。在建筑施工时，把某一单一子系统或服务功能嵌入建筑内部，就号称是智能建筑，缺乏系统整体性，也达不到住户或建筑使用人员的心理预期。相关施工单位必须整体把控人工智能优化的优势，将这些便利整体应用于智能建筑中，而不是徒有其表。

3.2　智能系统过于简单

目前智能建筑还存有许多技术泡沫，很多技术应用还处于初级阶段，不少人工智能技术控制系统，仅仅只能算是一种具备数学逻辑运算的辅助性控制系统，无法做到真正拟人化的思维逻辑学习和判断，一旦工作环境或外界因素影响过大或者超出逻辑运算范围，系统就会处于盲目运算的状态，轻则失灵重则导致系统崩溃，只能重新录入参数才能恢复运作，此外还有系统维护困难、检修不便、操作繁琐等负面效果，应用技术单一、远远达不到人工智能要求。

3.3　各智能子系统各自独立缺乏协调运作能力

现代我国人工智能技术，计算机内部主控制系统与各子控制系统大多应用独立运行控制方法，每个系统各有数据库和端口传输资料库，受现阶段我国人工智能技术和计算机网络控制技术影响，主系统和各子系统只能独立运行、相互脱节，智能建筑整体智能化服务质量较低。建筑内部硬件无法相互控制、缺乏通信接口，所以就目前来看，我国人工智能系统依旧需要智能技术创新，将“各自为战”的子系统合理性集成。优化服务性子系统，提高系统服务效率及系统容错性和稳定性，提升智能水平，从半人工化智能系统向全智能方向过渡，建造出真正的智能化建筑。

4　人工智能优化技术在智能建筑中的应用分析

智能化建筑，已经成为未来建筑业发展的主流趋势，如何将人工智能技术真正合理应用于现代智能建筑，是我国建筑业的一大难点。经过长时间的摸索探究，我国现代智能建筑已经成功将人工智能技术中的专家控制系统、神经网络系统和智能决策系统应用于智能建筑的建设中。

4.1　专家控制系统在智能建筑中的应用

人工智能技术中的专家控制系统，其运行核心就是建立专家信息数据资料库。系统通过数据资料库的资料比对，模拟实际情况，对整体系统加以控制。其他各控制系统的系统原理构造和运行都是基于专家控制系统和信息资料库的内部数据知识实现运行的。这种利用电子计算机程序系统模拟的人工智能技术等同于通过某领域的专家或者说完全复制专家知识经验对系统状况进行处理。通过数据库的建立，将各领域专家的专业性知识应用于人们日常生活，模拟多位各领域专家对遇到的问题进行深入探究，提出合理化建议，有利于解决用户真实问题，对智能建筑的建设和发展具有重要意义，其整体工作流程如图1所示。

通过系统输入设备、输出设备、知识表达技术建立知识模型和信息资料库，将现实情况和资料库数据对比，产生模拟化场景，最终得到解决方案。中央调节器的运用可以为后续系统联系和集成化应用提供可能，也是专家控制系统可以实现及时操控各软件核心部件。通过中央调节器和资料库的建立，可以对智能建筑系统进行最佳的控制方案。例如对楼宇自动化系统、电力控制系统、消防控制系统的合理调配和运行等等。

专家控制系统与传统的计算机控制系统最大的不同就是不单单依靠传统数学逻辑而是靠数据模拟和数学逻辑、知识控制和信息处理技术相结合的方式，进行的综合性系统控制。

4.2　人工神经网络控制系统在智能建筑中的应用分析

图1　专家控制系统工作流程图

人工神经网络控制系统也是当前智能建筑应用的核心技术之一，对智能建筑系统功能优化、安全技术优化、日常生活自动化方面有着决定性作用，其自身带有的语音识别功能、模式识别功能、资源合理计算、信息处理功能、复杂控制系统、图像识别功能等都在现代智能建筑领域有着广泛应用。

随着现代人工智能技术的发展，智能建筑功能不断优化升级，系统设备资源占用量不断加剧，整体结构趋于复杂化。基于此，现代智能建筑的管理系统必须具备强大的处理问题能力和多角度问题监控能力。人工神经网络控制系统具有强大的自主学习和自主检测功能，加强了对突发性事件和复杂事件的自主智能化掌控力，在控制方面可以提供监督和非监督性训练，前者包括训练输出神经元加权系数调节、后者提供自动组织功能，从而对智能建筑的复杂控制提供可能。另一方面，从原理上说，智能建筑的控制需要依靠建筑仿真模型的模拟分析，这就需要相应的控制系统具备灵敏、精确、适应性强特性。传统智能控制系统不能根据仿真模型进行程序线运行，而人工神经网络控制系统可以采取动态模拟的方式建立仿真模型，降低模型复杂性，提高运算律和控制率。详情如图2所示。

4.3　智能决策系统在智能建筑中的应用

随着现代计算机运算技术和网络大数据的发展，数据库的建立和基于数据库的智能化控制已经可以对智能建筑的智能化服务提供相应技术支持。特别是现代数据库分层技术的完善，使智能决策系统可以真实做到数据库运营，从而让现代智能建筑真正实现智能化服务。

图2　人工神经网络控制系统管理图

图3　智能决策系统火灾分析图

智能决策支持系统，是近几年来兴起的将计算机技术、人工智能技术和管理科学有机结合的做到统一调配，协同管理的一种新的管理信息技术。它是以管理科学、运筹学、控制论行为科学为基础，以计算机技术、信息技术为手段，而对半结构化和非结构化的决策问题帮助中、高层决策者进行决策活动，为决策者提供决策所需要的数据、信息和资料，帮助决策者明确决策目标和对问题的认识，建立和修改决策模型，提供各种各选力案，并对各种力案进行优化、分析、比较和判断，帮助决策者提高决策能力、决策水平、决策质量和决策效益，以取得最大经济效益和利会效益。现代智能建筑内的系统集成只要是为了满足建筑内部服务自动化需要而建立的，是从传统自动化系统转向现代化管理发展的技术手段。通过对内部集成模块采取统一的硬件软件模块管理，可以降低内部决策系统的模块复杂率，方便相关人员的掌握和维修，对于使用者，也是一项便利。这是传统服务性系统都无法做到的。以建筑火灾报警器为例如图3所示。

5　结束语

近年来，随着科学技术的不断发展，人工智能技术也在趋于完善。在智能建筑的建设中，为了满足现代人类活动需求，人工智能技术在智能建筑上的应用也会越来越广泛。无论是文中提及的专家控制系统、人工神经网络控制系统、决策支持系统、以及未来的新兴智能子系统，各系统的集成化管理也会越来越完善，不断满足人们生活工作的需求，提升人类生活品质。

[1]车月来. 人工智能技术在智能建筑中的应用研究[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2015(3):228-228.

[2]杨全海. 人工智能技术在智能建筑中的应用研究[J]. 数字化用户, 2017,23(29).2-2.