智能化技术在智能建筑中的创新应用

吴荣灿

摘 要：随着智能化技术已经成为现代社会的重要组成部分，智能化技术在智能建筑中发挥着无可替代的作用。基于此，探讨智能化技术在智能建筑中的创新应用及其带来的效率和便利。

关键词：智能化技术；智慧建筑；人工智能

中图分类号：TU17;TU318                         文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2023）10-0098-03

0 引言

智能建筑是集现代科学技术之大成的产物，是信息技术、通信技术、计算机技术、自动化控制技术和建筑技术相互融合的产物。其最大特点就是可以按照用户的需求，通过先进的技术和设备，为人们提供更加便捷、舒适、安全的生活和工作环境。智能建筑技術是指通过集成先进的信息技术和自动化系统，使建筑物能够更加智能、高效地运行和管理的技术。这些技术的发展源于人们对提高建筑物能源效率、舒适性和安全性的需求。

1 智能建筑技术的背景及发展趋势

1.1 背景

智能建筑技术起源于20世纪70年代的节能运动。传统建筑物在能源消耗方面存在一些问题，包括能源浪费、高碳排放和能源资源短缺等。能源危机为研究更加高效地建筑能源利用方式提供了推动力，人们开始寻求利用科技手段控制与管理建筑设备、环境，从而优化建筑的性能。这一初衷奠定了智能建筑技术的基本思路。

在21世纪初，随着信息技术和通信技术的飞速发展，智能建筑技术得以应用和推广，智能建筑从单纯的能源效率管理转向了集成化和网络化的发展道路，表现在ICT（信息和通信技术）融入了建筑的设计、建设和运营过程。给传统建筑加上“智能”的特性，让建筑管理系统不再孤立，而是可以连接到互联网，通过IoT（物联网）技术来进行实时数据收集和分析，进而调整建筑环境，使其在人们的日常生活中发挥更大的作用。各种传感器、控制系统、计算机、网络、人工智能等技术被集成到建筑环境中，实现了建筑环境的智能化、高效化、舒适化和安全化。

1.2 发展趋势

随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展，智能建筑技术也得到了不断地进步和发展。未来智能建筑技术将朝着以下4个方向发展。

1.2.1 互联网+智能建筑

建筑物通过互联网进行联网，管理系统可以实时监控、预测和控制建筑的能源效率、安全和舒适度等。智能建筑技术通过使用感知器件、数据采集和分析等手段，实现对建筑物能源的高效管理和优化。例如，智能照明系统可以自动感知人员活动并调整照明亮度，以节省能源消耗。智能建筑系统可以通过互联网连接到大数据平台，利用云计算和物联网技术进行数据分析和优化[1]。智能建筑可以实现实时监测、远程控制和预测性维护。而随着网络安全技术的不断进步，智能建筑将能够更有效地防范各种网络安全威胁，为人们提供更加安全的生活和工作环境。

1.2.2 AI在智能建筑中的应用

智能建筑将能够更高效地实现能源管理、设备维护、安全监控等功能，为人们提供更加便捷、舒适的生活和工作环境。利用AI技术，建筑可以通过自我学习、自动调整，以达到最优的环境和效率。机器学习可以用来预测建筑内的人流情况、能源使用情况、设备状态等。智能建筑技术不仅关注建筑物与技术的交互，还注重人与建筑的交互，人机界面、语音识别和智能控制设备的应用使得建筑物更加智能化、灵活和易于操作。

1.2.3 绿色智能建筑

强化可持续性表现是一个明显的趋势，可以更好地运用智能技术来实现绿色建筑设计，以最小化对环境的影响，加强对能源的可再生利用。智能建筑通过更智能化地管理和控制，减少建筑能源消耗和环境污染，为实现可持续发展做出更大的贡献。可以在建筑物设计、建造和运营中实现能源节约、碳排放减少和资源回收等目标[2]。例如，利用智能能源管理系统，可以最大程度地利用可再生能源和优化能源利用效率等。

1.2.4 一体化设计

随着人工智能技术的不断发展和应用，不同的智能系统将被整合到一个开放的平台上，允许不同制造商的设备和技术更好地协同工作。智能建筑将能够更高效地实现能源管理、设备维护、安全监控等功能，并将能源管理、环境监测、设备维护等多功能集成，提高建筑管理的效率和质量，为人们提供更加便捷、舒适的生活和工作环境。利用自动化控制系统，智能建筑可以根据不同的需求实现自动调节和控制，以提供舒适的室内环境。例如，自动调节的空调系统可以根据室内温度和人员活动来调整温度和风速。

2 智能建筑应用的关键技术与创新

2.1 智能建筑应用的关键技术

2.1.1 楼宇自动化系统

自动化控制技术是智能建筑的核心技术之一，它可以通过传感器和控制系统来实现对建筑环境的智能控制。楼宇自动化系统（BAS）是智能建筑的核心技术，集成了HVAC（供暖、通风和空调）、电力、照明、安全、消防等各种设备，自动进行调控，以此打造稳定和舒适的室内环境，提高能源的使用效率。例如，智能建筑可以使用能源管理系统来监测和控制系统能源的使用，使用环境监测系统来监测室内空气质量、温度、湿度等环境参数，并使用自动化控制系统来控制照明、空调、通风等设备，以实现建筑环境的智能化和高效化。

2.1.2 物联网（IoT）

智能建筑系统不仅需要在地理位置上集成不同的设备和系统，也需要在网络上进行连接，物联网技术发挥了关键作用。物联网技术是智能建筑中非常重要的一项技术，它可以通过物联网传感器和网络技术来实现对建筑环境的全面监测和管理。通过将传感器、执行器等设备连接到互联网，实时收集各种数据，如温度、湿度、照明情况、设备状态等，通过数据可分析进行决策并调整设备运行状态。

2.1.3 人工智能和机器学习

人工智能技术是智能建筑中一项重要的信息技术，它可以通过机器学习、深度学习等技术来实现对建筑环境的智能识别、理解和判断。AI和机器学习为对建筑环境的控制带来了新的维度。通过学习过去的数据，机器学习算法可以预测未来建筑影响因素（如人流、天气）的变化，然后自动调整设备设置，以提升效率和舒适度。例如，智能建筑可以使用人脸识别技术来识别进出建筑的人员，使用语音识别技术来实现语音控制等。

2.1.4 能源管理系统

智能建筑的另一个关键技术是能源管理系统，通过实时收集和分析能源使用数据（如电力、燃气、水），能源管理系统（EMS）能更有效地管理和控制能源消耗。这将大大提高建筑的能源效率，减少碳排放，从而实现可持续发展。

2.2 智能建筑的应用创新

2.2.1 能源管理创新

智能建筑需要高效的能源管理系统来监测和优化建筑能源消耗，能源管理系统的创新为智能建筑提供了更加智能、高效的能源管理方式。智能建筑通过集成建筑能源管理系统（EMS）、物联网（IoT）和大数据分析等技术，实现对能源的实时监测和管理。其创新应用包括智能化的能源监控、预测性能源调整和优化，通過能源储存和智能网格实现能源的自给自足等。这些创新使智能建筑能够高效利用能源，降低能耗，减少对传统能源的依赖。例如，能源管理系统可以将建筑能源消耗进行实时监测和分析，从而实现更加智能化的能源管理。

2.2.2 舒适性提升创新

智能建筑需要高效的控制系统来管理建筑环境和设备运行，控制系统的创新为智能建筑提供了更加智能、高效的管理方式。智能建筑应用的创新，使得建筑内的温度、湿度、照明等参数能够得到实时监测和调节，以提供更加舒适的室内环境。通过智能化的传感器、自适应控制系统和机器学习算法，智能建筑能够根据人员数量、活动情况和外部环境变化来自动调节温度、照明等，提供个性化的室内环境体验[3]。例如，人工智能控制系统可以将建筑环境的参数进行智能优化，从而实现更加智能化的控制和管理。

2.2.3 可持续性创新

智能建筑的应用创新致力于提高建筑的可持续性和环境友好性。例如，通过智能照明系统的自动开关和调光、优化能源使用和管理、再生能源的整合利用以及智能窗帘和智能建筑外壳材料的应用等，可以减少能源消耗，提高建筑的绿色性能。

2.2.4 安全性创新

智能建筑需要大量的传感器来监测建筑环境和设备运行状态，传感器安全性技术的创新为智能建筑提供了更加精准、可靠的监测数据。智能建筑利用先进的安全技术保护建筑和居住者的安全。创新的应用包括智能安防系统、人脸识别、指纹识别、智能门禁系统等，这些技术可以提高建筑的安全性，减少潜在的威胁和风险。例如，微型传感器技术可以将多个传感器集成到一个芯片上，使其体重更小、计算更精准、监测更安全。

2.2.5 网络通信技术提升

目前网络通信已从传统的以太网络提升为全光网络。全光网络架构是一种无源全光网络技术，具有扁平化的网络结构、低时延、高可靠性和低能耗的特点[4]。在智能建筑安防中，物联网技术可以通过全光网络实现视频监控、智能门禁、消防报警等功能。全光网络架构的优势在于它能够支持多业务承载能力，可以满足智能建筑安防系统中各种不同的业务需求，具有简化网络结构、增强带宽扩展性、降低故障点和能耗的特点。

2.2.6 用户体验创新

智能建筑需要提供更好的用户体验。用户体验创新的目的是让用户更加方便、快捷地使用智能建筑，从而提高用户的工作效率和生活质量。智能建筑的创新应用致力于提供更好的用户体验。例如，通过智能家居控制系统，居民可以使用手机或语音助手来控制和管理建筑内的设备和系统，提高居民的生活便利性和舒适度[5]。

3 案例分析

以福州万科城市之光智慧社区为例，通过综合管理平台整合服务资源，为社区住户提供了便捷的政务服务。居民可以通过智能终端设备，如手机或智能家居控制器，远程办理各类行政事务，如缴费、申请证件等。智能照明系统可以根据居民的需求和习惯，自动调节灯光亮度和颜色，提供舒适的居住环境。借助物联网、云计算等技术，实现了环境感知和环境监测。

通过传感器和监测设备，社区可以实时监测空气质量、温湿度等环境指标，并提供相应的健康建议。例如，社区可以监测PM2.5浓度，并及时提醒居民采取相应的防护措施。社区内人行道路上设置了物联网井盖，当井盖发生移动、破损时自动检测报警，保障小区内安全。此外，社区还配备了应急呼叫系统，居民可以通过智能终端设备一键呼叫社区的安全人员或医疗救援人员。图1为福州万科城市之光智慧社区智慧管理平台。

在主动安全方面，将智能化技术与安防相结合，提升了社区的安全性。社区配备了视频监控系统，可以实时监控社区的各个角落。基于大数据综合管理平台，可预防和监测安全事件。门禁系统和实时在线安全巡逻系统，可确保社区的安全。AI智能分析违停抓拍系统可以自动识别消防通道违规停车行为，并及时通知物业部门进行处理。

在智慧体验方面，通过建设智能化系统集成平台，提供了智慧关怀和智慧生活体验。居民可以通过智能终端设备，实现智能控制，如智能家居控制、智能门锁等。社区还提供了信息交互平台，居民可以通过社区APP或公共屏幕获取社区公告、活动信息等。这些创新应用提供了更便捷、舒适和个性化的居住体验。智能化技术全方位提升了社区的品质，并改善了居住体验。

4 结束语

智能化技术在智能建筑中的创新应用，不仅带来了更高效、更便捷的生活和工作环境，也推动了建筑行业的发展。随着科技的进步，期待看到更多的创新应用在智能建筑中实现，为人们提供更优质的生活和工作环境。

参考文献

[1] 张雪.建筑信息化背景下的BIM设计流程应用研究[D].青岛：青岛理工大学，2022.

[2] 岳嘉和，陈果，宋涛，等.基于碳指标的建筑能源优化配置研究[J].太阳能学报，2023，44（6）：170-177.

[3] 刘福皓.智能照明系统[J].电子制作，2018（21）：75-77.

[4] 叶国超.关于智慧园区支撑网系统的建设[J].电子技术与软件工程，2020（12）：37-39.

[5] 孙全宝.基于语音识别的智能家居系统设计[J].物联网技术， 2020，10（7）：105-106+110.