人工智能技术在智能建筑中的应用

高红红,韩玉铭,魏 磊

(济南工程职业技术学院,山东 济南 250200)

0 引言

人工智能正是时代的产物,推动着科技发展往智能化、个性化、自动化方向发展。人工智能是新的产业变革的核心驱动力,将释放出科技革命积累的巨大力量,重构生产分配等经济生产生活,催生新技术、新产业和新模式等[1]。近年来,人工智能应用领域较广,其中智能建筑便是比较重要且热门的领域之一。智能建筑以自动化建筑体系为基础,同时满足人们智能化,节能高效且舒适性的要求。人工智能与智能建筑的深度融合,更好地引领了时代社会发展的方向,为建筑行业打开新的篇章。

1 人工智能与智能建筑概述

1.1 人工智能概述

人工智能是人类科技史的重大历史性进步,是计算机科学的一个重要分支,它是研究了解智能的实质,开发用于模拟、延伸和扩展人的智能,并生产出一种以人类智能相似的方式做出反应的一门技术科学。

1.2 智能建筑概述

智能建筑将是集纳现代科学技术之大成的“高智商”建筑[2],为用户提供一个高效舒适的人性化建筑环境,其更应是人、建筑、环境互为协调的整合体。智能建筑适应时代发展,较传统建筑有着得天独厚的优势,体现在建筑环境更加环保节能和安全智能,符合可持续发展要求,并且给用户带来舒适高效的生活体验,同时满足社会绿色高效发展的时代特征,使建筑体实现运行和管理的智能化。

1.3 人工智能与智能建筑的结合

人工智能应用在智能系统中是两个“智能产物”的深度融合,将智能化层次进一步升华。现阶段,智能建筑中主要涉及安防、电力系统、排水系统等各个方面的智能化管理,人工智能技术涉及的大数据采集、存储、分析技术以及深度学习等技术可以全面了解建筑环境以及室内室外人员的情况,进行及时有效的处理,使人们能够获得更好的生活和办公体验,同时达到节能的效果。近几年,随着人工智能技术的研究不断成熟,个性化的用户体验也会加入智能建筑管理运行中,智能化水平又上升一个新的台阶。

2 目前智能建筑存在的几点问题

目前,我国智能建筑发展还处在蓬勃发展阶段,存在诸多问题,比如智能化水平低、智能子系统间缺乏系统整合等。

2.1 智能化水平较低

虽然人工智能技术在不断发展成熟,但是在整个建筑中还未发挥作用。目前,国内建筑中完全采用人工智能技术,实现全面的智能化的建筑并不多见。很多建筑仅仅采用了简单的信息采集或者逻辑判断,智能化的处理和决策往往需要依靠人力[3]。

2.2 智能子系统间缺乏系统整合

目前,在智能建筑的智能系统中,因为各个子系统的系统采集等数据端口都是独立的,各个系统独立运行,很难进行系统间整合,协调运作。一旦某个子系统间出现问题,需要单独处理,很难实现各个系统间的协调运作。

3 人工智能系统在智能建筑中的应用

3.1 深度学习技术的应用

近年来,深度学习算法成为人工智能最新热点,深度学习技术是采用神经元来模拟人类的思维或者识别能力,与行为识别有着相同的机制[4]。深度学习的最大优势是能够在巨大数据行为训练后进行自动学习,学习到的特征数据比较全面且精准,适合对大量的数据预测和计算以及信息提取。

每天的安全观察和拍摄的视频和照片等数据不断增多,深度学习技术可进行数据的采集和分析工作,通过建立系统化的平台,可将施工图纸、问题检查清单等多方面信息进行汇总,后期进行的数据分类和分析工作大大提高了施工现场的安全管理。

在智能建筑中需要进行比较重要的工作就是系统建模和优化控制等,深度学习技术在自学中不断优化数据,提高对设备运维的效率,从而在建筑节能方面取得良好效果。深度学习技术展现出的巨大优势完全可以应用智能建筑运行维护的系统管理、安防报警、用户信息管理等方法,从而提高智能建筑自我管理和自我维护的能力。

3.2 专家系统

所谓专家系统是指专门涵盖各个领域专业知识和经验的智能软件,是各个领域专家的“综合体”,在专业领域显示出其独特的价值,是人工智能中比较成熟的分支。专家系统通过对所研究的对象和对象规则进行学习,经过一系列数据学习后,从而形成具有专业性的强大的决策管理系统。专家系统应用于智能建筑中,将实现其更高的价值,保证专家库知识能够发挥作用,又能保证决策的专业性和准确性。整个智能建筑设计不仅需要人类基本常识判断,更需要强大的专业技术。优秀的专家系统具有洞察力,会根据建筑环境、建筑条件和建筑要求,设计出比较专业和优秀的设计方案。

专家系统会结合专家库知识和智能建筑的相关信息,对建筑体内部的数据进行分析计算,专家系统不是简单的系统建模,而是通过系统建模与专业知识,与控制技术综合处理,制定出有效的运行方案,保证系统实现自动化控制。在建筑内部,管理系统实现智能化的管理,使整个建筑体运行更加高效。

3.3 智能家居

智能家居是以建筑体为平台,利用网络通信技术、综合布线技术等,构建高效智能化的家庭日程事务管理系统,使家居生活更加舒适和智能[5]。

在智能建筑中,家庭能源管理涉及能源的控制是建筑内节能的关键。节能减排是社会发展的需要,也符合社会的可持续发展要求。而智能家居系统能准确实现实时动态统计建筑物内家用电器的用电使用情况,能够根据建筑物室内人员情况或者温湿度等因素自动切断待机电器的电源或者调整各个电器的工作功率,这样既保证了各个电器的正常运行,保证了人员对照明、空调新风量的需求,同时也能达到节能的效果。

人们对个性化的体验有了全新的认识,人们逐渐对用户的外观、使用性能和性价比等提出了更高的需求。新阶段,用户的个性化需要呈现多样性,面对不同的用户就需要考虑多样化和个性化的细节。人工智能技术强大的自我学习能力、强大的学习速度和运算平台能够根据用户的踪迹或者行为收集和预测用户喜好。因此,人工智能技术应用于建筑体的智能家居方面,可以大大提高智能建筑智能化水平和人们居家生活水平,保证人们生活更加舒适快捷。同时,语言是人类交流的媒介,也是人类最基本的交流方式,人机交互在人们体验智能家居产品时显得更加重要,所以未来智能家居系统的发展必然会根据人工智能技术模式朝语音识别技术及传感识别技术的方向发展,最终使得人与系统更加自然方便的交互。

4 结语

可见,深度学习技术、专家系统和智能家居等,都体现了人工智能技术和智能建筑的结合带来的巨大科技体验。但是目前,我国智能建筑和人工智能应用的层次水平还处于低端水平,未来智能建筑和人工智能技术的结合还有更大的发展空间。未来社会,人工智能技术层出不穷,更高端的人工智能技术将会彻底打破人类现有视野,人工智能应用的领域也会更加宽广。同时,智能建筑的未来发展趋势应该更加绿色节能和智能高效。人工智能在智能建筑中的应用应该从建筑的初期、中期以及未来的维护保养阶段设计不同的优化方案。未来社会,人类生活更加舒适快捷,同时人们更加重视绿色环保、舒适快捷和安全稳定,所以人工智能技术的快速发展必然会给智能建筑提供更广阔的发展路径,智能建筑的发展更是有很长的路要走,未来社会生活将更加绿色且舒适。