模糊控制技術(shù)在智能建筑中的應(yīng)用研究

郝旭歡 常博 郝旭麗

摘 要： 近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，對(duì)建筑物使用功能的要求也不斷提高。自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)組成的智能建筑越來(lái)越受到人們的重視。通過(guò)分析智能建筑的發(fā)展以及存在的困境，闡述模糊控制技術(shù)及其在智能建筑中的應(yīng)用，以便更好地實(shí)現(xiàn)住宅環(huán)境的舒適、安全、節(jié)能。

關(guān)鍵詞：智能建筑 模糊控制技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273+.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2016）06-0265-01

一、智能建筑的發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.智能建筑概述

智能建筑是智能建筑技術(shù)和新興信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，智能樓宇利用系統(tǒng)集成的方法，將計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)信息技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，通過(guò)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，其內(nèi)容和形式日益復(fù)雜繁瑣，是時(shí)代發(fā)展、科技進(jìn)步的結(jié)晶，是各個(gè)理論學(xué)科的綜合應(yīng)用[1]。

2.智能建筑主要特點(diǎn)

2.1安全性 除了保護(hù)生命、財(cái)產(chǎn)、建筑物安全外，還要防止信息網(wǎng)信息的被泄露或干擾，特別是防止信息、數(shù)據(jù)被破壞，防止被刪除和篡改以及系統(tǒng)非法或不正確使用。

2.2自動(dòng)化 智能建筑必然與自動(dòng)化相關(guān)聯(lián)，要將電力、空調(diào)、防災(zāi)、防盜、運(yùn)輸設(shè)備等構(gòu)成綜合系統(tǒng)，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制。

2.3人性化 據(jù)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域相關(guān)研究，智能建筑的人性化特點(diǎn)極為明顯，是智能建筑最為根本的追求和目的，智能建筑的設(shè)計(jì)和施工最終的目的就是為了提高建筑物的舒適程度[2]。

3.智能建筑存在的困境

從基礎(chǔ)功能上講，雖然大型公共建筑的智能化已經(jīng)開(kāi)始普及，但智能建筑在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r也并不讓人滿(mǎn)意，系統(tǒng)穩(wěn)定性差、功能實(shí)現(xiàn)率低、智能化水平參差不齊，一直是智能建筑屢遭詬病的問(wèn)題[3]。相關(guān)研究指出，建筑中不僅負(fù)荷量大，不同用電設(shè)備還呈現(xiàn)特殊的用電特性，使其用能管理更加復(fù)雜[4]。并且，建筑的細(xì)部與細(xì)部之間存在著協(xié)同與互用的非線性合作關(guān)系，各個(gè)細(xì)部之間相互影響，相互作用[5]。

4.模糊控制技術(shù)概述

模糊控制技術(shù)是近代控制理論中的一種高級(jí)策略和新穎技術(shù)。模糊控制技術(shù)基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過(guò)模擬人的近似推理和綜合決策過(guò)程，使控制算法的可控性、適應(yīng)性和合理性提高。將模糊控制技術(shù)應(yīng)用到智能建筑的綜合管理和控制系統(tǒng)，可使建筑物達(dá)到環(huán)境舒適、節(jié)能環(huán)保、安全高效等智能化建設(shè)要求，是智能建筑領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。

二、模糊控制在智能建筑中的應(yīng)用

1.模糊控制技術(shù)在電梯群控系統(tǒng)中的應(yīng)用

電梯交通系統(tǒng)是一個(gè)具有多輸入、多輸出、非線性的、不確定的系統(tǒng)，系統(tǒng)中含有許多模糊的、不完整的信息，這些模糊信息需要用模糊集來(lái)描述。計(jì)算機(jī)不能接受含糊的表達(dá)，但卻能用模糊邏輯來(lái)推理[6，7]。基于模糊控制技術(shù)的電梯群控系統(tǒng)FEGCS（Fuzzy Elevator Group Control System）研究表示，同傳統(tǒng)的集選控制方式相比，無(wú)論是電梯的起停次數(shù)，還是乘客平均乘梯時(shí)間、平均候梯時(shí)間、乘客的最長(zhǎng)候梯時(shí)間及長(zhǎng)時(shí)間候梯率，基于模糊控制技術(shù)的電梯群控系統(tǒng)的性能都優(yōu)于傳統(tǒng)的集選控制系統(tǒng)[8]。

2.模糊控制技術(shù)在室溫調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

模糊控制能夠改善室內(nèi)外溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足人民對(duì)智能建筑的更高要求。由于影響室內(nèi)熱舒適度的各參數(shù)之間具有相互耦合、非線性的關(guān)系，構(gòu)成了復(fù)雜的 MIMO（ multi-input multi-output） 系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)熱舒適度的準(zhǔn)確控制[9]。模糊控制PID較好地改善了空調(diào)系統(tǒng)存在的非線性、不確定性以及傳統(tǒng)PID控制自適應(yīng)能力差、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制性能不理想等問(wèn)題[10]。采用復(fù)合控制，既具有模糊控制靈活、響應(yīng)快和適應(yīng)性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又具有PID控制精度高的特點(diǎn)[11]。

3.智能建筑光環(huán)境模糊控制

智能建筑光環(huán)境主要受自然光環(huán)境和人工光環(huán)境影響，創(chuàng)造恰到好處的視覺(jué)舒適程度關(guān)鍵在于合理利用自然光和人工照明。而舒適度是一種不可直接測(cè)量的物理量，具有主觀性、多維性和模糊性等特點(diǎn)?；谀：刂萍夹g(shù)的智能光環(huán)境控制系統(tǒng)，通過(guò)模糊控制對(duì)大多數(shù)燈具進(jìn)行智能調(diào)光，調(diào)節(jié)自然光和人工照明，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景預(yù)設(shè)、亮度調(diào)節(jié)、軟啟動(dòng)、軟關(guān)斷等復(fù)雜功能，達(dá)到節(jié)能、舒適、自然的照明控制要求[12]。所以利用模糊控制技術(shù)，將人的行為活動(dòng)和舒適性關(guān)聯(lián)參數(shù)融入控制中，恰好適應(yīng)了光環(huán)境的特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)：智能建筑是智慧城市的重要組成元素，而模糊控制有利于模擬人工控制的過(guò)程和方法，適用于智能建筑設(shè)計(jì)中的非線性、多變量等復(fù)雜系統(tǒng)的控制，智能建筑系統(tǒng)的復(fù)雜化也對(duì)模糊控制算法提出了更高的要求。模糊控制技術(shù)與智能建筑的結(jié)合是實(shí)現(xiàn)智慧城市的有效途徑，使信息技術(shù)與建筑行業(yè)共同造福人類(lèi)，為人類(lèi)提供更加舒適、安全、方便的居住環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]朱強(qiáng). 智能建筑的建筑設(shè)計(jì)措施分析[J].商品與質(zhì)量 建筑與發(fā)展，2015.

[2]丁國(guó)州.智能建筑的設(shè)計(jì)措施淺述[J].城市建筑，2015（3）：41

[3]楊潔.智能建筑的發(fā)展現(xiàn)狀與困境[J].城市建設(shè)理論研究 電子版，2015.

[4]牛麗仙.需求響應(yīng)控制系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用案例研究[J].電力需求側(cè)管理，2014，16（4）：21-25.

[5]張媛.論建筑的細(xì)部與整體[J].山西建筑.2009，35（32）：44.

[6]Zhilin liang，Dewen zhu.The application of Fuzzy Rules in Elevator Group Supervisory Control System.Proceedings of international Conference on modeling and simulation in distributed applications（MS2001.China）.Changsha：National Unniversity of defense technology press，2001. 277-281.

[7]Kenji Sasaki et al.Neural networks for vertical traffic simulation. ELEVATORI， 1999， March /April 26-32

[8]張健，王笑竹. 基于模糊控制技術(shù)的電梯群控系統(tǒng)研究[J].今日電子.2015（7）.

[9]呂紅麗，花曉慧，段培永，張淳軍. 基于室內(nèi)動(dòng)態(tài)熱舒適度的空調(diào)模糊控制[J].2014，29（5） 476-482

[10]王奔，李家界，周昊.模糊控制技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技廣場(chǎng)，2010（9）：137-140.

[11]寧永生.模糊控制技術(shù)在集中空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].2005，35（5）：116-119.

[12]王儉，王強(qiáng).智能建筑光環(huán)境模糊控制與節(jié)能研究[J].建筑節(jié)能.2009， 38（3）：49-52.