智能化技術(shù)在智能建筑中的創(chuàng)新應用

吳榮燦

摘 要：隨著智能化技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的重要組成部分，智能化技術(shù)在智能建筑中發(fā)揮著無可替代的作用?；诖?，探討智能化技術(shù)在智能建筑中的創(chuàng)新應用及其帶來的效率和便利。

關(guān)鍵詞：智能化技術(shù)；智慧建筑；人工智能

中圖分類號：TU17;TU318? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2023）10-0098-03

0 引言

智能建筑是集現(xiàn)代科學技術(shù)之大成的產(chǎn)物，是信息技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)和建筑技術(shù)相互融合的產(chǎn)物。其最大特點就是可以按照用戶的需求，通過先進的技術(shù)和設(shè)備，為人們提供更加便捷、舒適、安全的生活和工作環(huán)境。智能建筑技術(shù)是指通過集成先進的信息技術(shù)和自動化系統(tǒng)，使建筑物能夠更加智能、高效地運行和管理的技術(shù)。這些技術(shù)的發(fā)展源于人們對提高建筑物能源效率、舒適性和安全性的需求。

1 智能建筑技術(shù)的背景及發(fā)展趨勢

1.1 背景

智能建筑技術(shù)起源于20世紀70年代的節(jié)能運動。傳統(tǒng)建筑物在能源消耗方面存在一些問題，包括能源浪費、高碳排放和能源資源短缺等。能源危機為研究更加高效地建筑能源利用方式提供了推動力，人們開始尋求利用科技手段控制與管理建筑設(shè)備、環(huán)境，從而優(yōu)化建筑的性能。這一初衷奠定了智能建筑技術(shù)的基本思路。

在21世紀初，隨著信息技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，智能建筑技術(shù)得以應用和推廣，智能建筑從單純的能源效率管理轉(zhuǎn)向了集成化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展道路，表現(xiàn)在ICT（信息和通信技術(shù)）融入了建筑的設(shè)計、建設(shè)和運營過程。給傳統(tǒng)建筑加上“智能”的特性，讓建筑管理系統(tǒng)不再孤立，而是可以連接到互聯(lián)網(wǎng)，通過IoT（物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)來進行實時數(shù)據(jù)收集和分析，進而調(diào)整建筑環(huán)境，使其在人們的日常生活中發(fā)揮更大的作用。各種傳感器、控制系統(tǒng)、計算機、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)被集成到建筑環(huán)境中，實現(xiàn)了建筑環(huán)境的智能化、高效化、舒適化和安全化。

1.2 發(fā)展趨勢

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展，智能建筑技術(shù)也得到了不斷地進步和發(fā)展。未來智能建筑技術(shù)將朝著以下4個方向發(fā)展。

1.2.1 互聯(lián)網(wǎng)+智能建筑

建筑物通過互聯(lián)網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)，管理系統(tǒng)可以實時監(jiān)控、預測和控制建筑的能源效率、安全和舒適度等。智能建筑技術(shù)通過使用感知器件、數(shù)據(jù)采集和分析等手段，實現(xiàn)對建筑物能源的高效管理和優(yōu)化。例如，智能照明系統(tǒng)可以自動感知人員活動并調(diào)整照明亮度，以節(jié)省能源消耗。智能建筑系統(tǒng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接到大數(shù)據(jù)平臺，利用云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化[1]。智能建筑可以實現(xiàn)實時監(jiān)測、遠程控制和預測性維護。而隨著網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的不斷進步，智能建筑將能夠更有效地防范各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅，為人們提供更加安全的生活和工作環(huán)境。

1.2.2 AI在智能建筑中的應用

智能建筑將能夠更高效地實現(xiàn)能源管理、設(shè)備維護、安全監(jiān)控等功能，為人們提供更加便捷、舒適的生活和工作環(huán)境。利用AI技術(shù)，建筑可以通過自我學習、自動調(diào)整，以達到最優(yōu)的環(huán)境和效率。機器學習可以用來預測建筑內(nèi)的人流情況、能源使用情況、設(shè)備狀態(tài)等。智能建筑技術(shù)不僅關(guān)注建筑物與技術(shù)的交互，還注重人與建筑的交互，人機界面、語音識別和智能控制設(shè)備的應用使得建筑物更加智能化、靈活和易于操作。

1.2.3 綠色智能建筑

強化可持續(xù)性表現(xiàn)是一個明顯的趨勢，可以更好地運用智能技術(shù)來實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計，以最小化對環(huán)境的影響，加強對能源的可再生利用。智能建筑通過更智能化地管理和控制，減少建筑能源消耗和環(huán)境污染，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻?？梢栽诮ㄖ镌O(shè)計、建造和運營中實現(xiàn)能源節(jié)約、碳排放減少和資源回收等目標[2]。例如，利用智能能源管理系統(tǒng)，可以最大程度地利用可再生能源和優(yōu)化能源利用效率等。

1.2.4 一體化設(shè)計

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展和應用，不同的智能系統(tǒng)將被整合到一個開放的平臺上，允許不同制造商的設(shè)備和技術(shù)更好地協(xié)同工作。智能建筑將能夠更高效地實現(xiàn)能源管理、設(shè)備維護、安全監(jiān)控等功能，并將能源管理、環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備維護等多功能集成，提高建筑管理的效率和質(zhì)量，為人們提供更加便捷、舒適的生活和工作環(huán)境。利用自動化控制系統(tǒng)，智能建筑可以根據(jù)不同的需求實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)和控制，以提供舒適的室內(nèi)環(huán)境。例如，自動調(diào)節(jié)的空調(diào)系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)溫度和人員活動來調(diào)整溫度和風速。

2 智能建筑應用的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新

2.1 智能建筑應用的關(guān)鍵技術(shù)

2.1.1 樓宇自動化系統(tǒng)

自動化控制技術(shù)是智能建筑的核心技術(shù)之一，它可以通過傳感器和控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對建筑環(huán)境的智能控制。樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）是智能建筑的核心技術(shù)，集成了HVAC（供暖、通風和空調(diào)）、電力、照明、安全、消防等各種設(shè)備，自動進行調(diào)控，以此打造穩(wěn)定和舒適的室內(nèi)環(huán)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統(tǒng)來監(jiān)測和控制系統(tǒng)能源的使用，使用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)來監(jiān)測室內(nèi)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，并使用自動化控制系統(tǒng)來控制照明、空調(diào)、通風等設(shè)備，以實現(xiàn)建筑環(huán)境的智能化和高效化。

2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)（IoT）

智能建筑系統(tǒng)不僅需要在地理位置上集成不同的設(shè)備和系統(tǒng)，也需要在網(wǎng)絡(luò)上進行連接，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是智能建筑中非常重要的一項技術(shù)，它可以通過物聯(lián)網(wǎng)傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來實現(xiàn)對建筑環(huán)境的全面監(jiān)測和管理。通過將傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，實時收集各種數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、照明情況、設(shè)備狀態(tài)等，通過數(shù)據(jù)可分析進行決策并調(diào)整設(shè)備運行狀態(tài)。

2.1.3 人工智能和機器學習

人工智能技術(shù)是智能建筑中一項重要的信息技術(shù)，它可以通過機器學習、深度學習等技術(shù)來實現(xiàn)對建筑環(huán)境的智能識別、理解和判斷。AI和機器學習為對建筑環(huán)境的控制帶來了新的維度。通過學習過去的數(shù)據(jù)，機器學習算法可以預測未來建筑影響因素（如人流、天氣）的變化，然后自動調(diào)整設(shè)備設(shè)置，以提升效率和舒適度。例如，智能建筑可以使用人臉識別技術(shù)來識別進出建筑的人員，使用語音識別技術(shù)來實現(xiàn)語音控制等。

2.1.4 能源管理系統(tǒng)

智能建筑的另一個關(guān)鍵技術(shù)是能源管理系統(tǒng)，通過實時收集和分析能源使用數(shù)據(jù)（如電力、燃氣、水），能源管理系統(tǒng)（EMS）能更有效地管理和控制能源消耗。這將大大提高建筑的能源效率，減少碳排放，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2.2 智能建筑的應用創(chuàng)新

2.2.1 能源管理創(chuàng)新

智能建筑需要高效的能源管理系統(tǒng)來監(jiān)測和優(yōu)化建筑能源消耗，能源管理系統(tǒng)的創(chuàng)新為智能建筑提供了更加智能、高效的能源管理方式。智能建筑通過集成建筑能源管理系統(tǒng)（EMS）、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實現(xiàn)對能源的實時監(jiān)測和管理。其創(chuàng)新應用包括智能化的能源監(jiān)控、預測性能源調(diào)整和優(yōu)化，通過能源儲存和智能網(wǎng)格實現(xiàn)能源的自給自足等。這些創(chuàng)新使智能建筑能夠高效利用能源，降低能耗，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。例如，能源管理系統(tǒng)可以將建筑能源消耗進行實時監(jiān)測和分析，從而實現(xiàn)更加智能化的能源管理。

2.2.2 舒適性提升創(chuàng)新

智能建筑需要高效的控制系統(tǒng)來管理建筑環(huán)境和設(shè)備運行，控制系統(tǒng)的創(chuàng)新為智能建筑提供了更加智能、高效的管理方式。智能建筑應用的創(chuàng)新，使得建筑內(nèi)的溫度、濕度、照明等參數(shù)能夠得到實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)，以提供更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。通過智能化的傳感器、自適應控制系統(tǒng)和機器學習算法，智能建筑能夠根據(jù)人員數(shù)量、活動情況和外部環(huán)境變化來自動調(diào)節(jié)溫度、照明等，提供個性化的室內(nèi)環(huán)境體驗[3]。例如，人工智能控制系統(tǒng)可以將建筑環(huán)境的參數(shù)進行智能優(yōu)化，從而實現(xiàn)更加智能化的控制和管理。

2.2.3 可持續(xù)性創(chuàng)新

智能建筑的應用創(chuàng)新致力于提高建筑的可持續(xù)性和環(huán)境友好性。例如，通過智能照明系統(tǒng)的自動開關(guān)和調(diào)光、優(yōu)化能源使用和管理、再生能源的整合利用以及智能窗簾和智能建筑外殼材料的應用等，可以減少能源消耗，提高建筑的綠色性能。

2.2.4 安全性創(chuàng)新

智能建筑需要大量的傳感器來監(jiān)測建筑環(huán)境和設(shè)備運行狀態(tài)，傳感器安全性技術(shù)的創(chuàng)新為智能建筑提供了更加精準、可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。智能建筑利用先進的安全技術(shù)保護建筑和居住者的安全。創(chuàng)新的應用包括智能安防系統(tǒng)、人臉識別、指紋識別、智能門禁系統(tǒng)等，這些技術(shù)可以提高建筑的安全性，減少潛在的威脅和風險。例如，微型傳感器技術(shù)可以將多個傳感器集成到一個芯片上，使其體重更小、計算更精準、監(jiān)測更安全。

2.2.5 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提升

目前網(wǎng)絡(luò)通信已從傳統(tǒng)的以太網(wǎng)絡(luò)提升為全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一種無源全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，具有扁平化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、低時延、高可靠性和低能耗的特點[4]。在智能建筑安防中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以通過全光網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)視頻監(jiān)控、智能門禁、消防報警等功能。全光網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)勢在于它能夠支持多業(yè)務承載能力，可以滿足智能建筑安防系統(tǒng)中各種不同的業(yè)務需求，具有簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、增強帶寬擴展性、降低故障點和能耗的特點。

2.2.6 用戶體驗創(chuàng)新

智能建筑需要提供更好的用戶體驗。用戶體驗創(chuàng)新的目的是讓用戶更加方便、快捷地使用智能建筑，從而提高用戶的工作效率和生活質(zhì)量。智能建筑的創(chuàng)新應用致力于提供更好的用戶體驗。例如，通過智能家居控制系統(tǒng)，居民可以使用手機或語音助手來控制和管理建筑內(nèi)的設(shè)備和系統(tǒng)，提高居民的生活便利性和舒適度[5]。

3 案例分析

以福州萬科城市之光智慧社區(qū)為例，通過綜合管理平臺整合服務資源，為社區(qū)住戶提供了便捷的政務服務。居民可以通過智能終端設(shè)備，如手機或智能家居控制器，遠程辦理各類行政事務，如繳費、申請證件等。智能照明系統(tǒng)可以根據(jù)居民的需求和習慣，自動調(diào)節(jié)燈光亮度和顏色，提供舒適的居住環(huán)境。借助物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)，實現(xiàn)了環(huán)境感知和環(huán)境監(jiān)測。

通過傳感器和監(jiān)測設(shè)備，社區(qū)可以實時監(jiān)測空氣質(zhì)量、溫濕度等環(huán)境指標，并提供相應的健康建議。例如，社區(qū)可以監(jiān)測PM2.5濃度，并及時提醒居民采取相應的防護措施。社區(qū)內(nèi)人行道路上設(shè)置了物聯(lián)網(wǎng)井蓋，當井蓋發(fā)生移動、破損時自動檢測報警，保障小區(qū)內(nèi)安全。此外，社區(qū)還配備了應急呼叫系統(tǒng)，居民可以通過智能終端設(shè)備一鍵呼叫社區(qū)的安全人員或醫(yī)療救援人員。圖1為福州萬科城市之光智慧社區(qū)智慧管理平臺。

在主動安全方面，將智能化技術(shù)與安防相結(jié)合，提升了社區(qū)的安全性。社區(qū)配備了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時監(jiān)控社區(qū)的各個角落?；诖髷?shù)據(jù)綜合管理平臺，可預防和監(jiān)測安全事件。門禁系統(tǒng)和實時在線安全巡邏系統(tǒng)，可確保社區(qū)的安全。AI智能分析違停抓拍系統(tǒng)可以自動識別消防通道違規(guī)停車行為，并及時通知物業(yè)部門進行處理。

在智慧體驗方面，通過建設(shè)智能化系統(tǒng)集成平臺，提供了智慧關(guān)懷和智慧生活體驗。居民可以通過智能終端設(shè)備，實現(xiàn)智能控制，如智能家居控制、智能門鎖等。社區(qū)還提供了信息交互平臺，居民可以通過社區(qū)APP或公共屏幕獲取社區(qū)公告、活動信息等。這些創(chuàng)新應用提供了更便捷、舒適和個性化的居住體驗。智能化技術(shù)全方位提升了社區(qū)的品質(zhì)，并改善了居住體驗。

4 結(jié)束語

智能化技術(shù)在智能建筑中的創(chuàng)新應用，不僅帶來了更高效、更便捷的生活和工作環(huán)境，也推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。隨著科技的進步，期待看到更多的創(chuàng)新應用在智能建筑中實現(xiàn)，為人們提供更優(yōu)質(zhì)的生活和工作環(huán)境。

參考文獻

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[4] 葉國超.關(guān)于智慧園區(qū)支撐網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（12）：37-39.

[5] 孫全寶.基于語音識別的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 2020，10（7）：105-106+110.