模糊控制技術在智能建筑中的應用研究

郝旭歡 常博 郝旭麗

摘 要： 近年來，隨著社會經濟和信息技術的快速發展，人們生活水平不斷提高，對建筑物使用功能的要求也不斷提高。自動化控制技術、計算機網絡技術和通信技術組成的智能建筑越來越受到人們的重視。通過分析智能建筑的發展以及存在的困境，闡述模糊控制技術及其在智能建筑中的應用，以便更好地實現住宅環境的舒適、安全、節能。

關鍵詞：智能建筑 模糊控制技術 應用

中圖分類號：TP273+.4 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2016）06-0265-01

一、智能建筑的發展現狀及存在問題

1.智能建筑概述

智能建筑是智能建筑技術和新興信息技術相結合的產物，智能樓宇利用系統集成的方法，將計算機自動控制技術、通訊技術信息技術與建筑設計有機結合，通過對設備的自動控制，其內容和形式日益復雜繁瑣，是時代發展、科技進步的結晶，是各個理論學科的綜合應用[1]。

2.智能建筑主要特點

2.1安全性 除了保護生命、財產、建筑物安全外，還要防止信息網信息的被泄露或干擾，特別是防止信息、數據被破壞，防止被刪除和篡改以及系統非法或不正確使用。

2.2自動化 智能建筑必然與自動化相關聯，要將電力、空調、防災、防盜、運輸設備等構成綜合系統，同時要實現統一的控制。

2.3人性化 據建筑設計領域相關研究，智能建筑的人性化特點極為明顯，是智能建筑最為根本的追求和目的，智能建筑的設計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

從基礎功能上講，雖然大型公共建筑的智能化已經開始普及，但智能建筑在國內的發展狀況也并不讓人滿意，系統穩定性差、功能實現率低、智能化水平參差不齊，一直是智能建筑屢遭詬病的問題[3]。相關研究指出，建筑中不僅負荷量大，不同用電設備還呈現特殊的用電特性，使其用能管理更加復雜[4]。并且，建筑的細部與細部之間存在著協同與互用的非線性合作關系，各個細部之間相互影響，相互作用[5]。

4.模糊控制技術概述

模糊控制技術是近代控制理論中的一種高級策略和新穎技術。模糊控制技術基于模糊數學理論，通過模擬人的近似推理和綜合決策過程，使控制算法的可控性、適應性和合理性提高。將模糊控制技術應用到智能建筑的綜合管理和控制系統，可使建筑物達到環境舒適、節能環保、安全高效等智能化建設要求，是智能建筑領域的一個重要發展方向。

二、模糊控制在智能建筑中的應用

1.模糊控制技術在電梯群控系統中的應用

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

2.模糊控制技術在室溫調節中的應用

模糊控制能夠改善室內外溫度的自動調節，以滿足人民對智能建筑的更高要求。由于影響室內熱舒適度的各參數之間具有相互耦合、非線性的關系，構成了復雜的 MIMO（ multi-input multi-output） 系統，很難實現空調系統對室內熱舒適度的準確控制[9]。模糊控制PID較好地改善了空調系統存在的非線性、不確定性以及傳統PID控制自適應能力差、系統動態控制性能不理想等問題[10]。采用復合控制，既具有模糊控制靈活、響應快和適應性能強的優點，又具有PID控制精度高的特點[11]。

3.智能建筑光環境模糊控制

智能建筑光環境主要受自然光環境和人工光環境影響，創造恰到好處的視覺舒適程度關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量的物理量，具有主觀性、多維性和模糊性等特點。基于模糊控制技術的智能光環境控制系統，通過模糊控制對大多數燈具進行智能調光，調節自然光和人工照明，實現場景預設、亮度調節、軟啟動、軟關斷等復雜功能，達到節能、舒適、自然的照明控制要求[12]。所以利用模糊控制技術，將人的行為活動和舒適性關聯參數融入控制中，恰好適應了光環境的特點。

結語：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程和方法，適用于智能建筑設計中的非線性、多變量等復雜系統的控制，智能建筑系統的復雜化也對模糊控制算法提出了更高的要求。模糊控制技術與智能建筑的結合是實現智慧城市的有效途徑，使信息技術與建筑行業共同造福人類，為人類提供更加舒適、安全、方便的居住環境。

參考文獻

[1]朱強. 智能建筑的建筑設計措施分析[J].商品與質量 建筑與發展，2015.

[2]丁國州.智能建筑的設計措施淺述[J].城市建筑，2015（3）：41

[3]楊潔.智能建筑的發展現狀與困境[J].城市建設理論研究 電子版，2015.

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

[5]張媛.論建筑的細部與整體[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. 基于模糊控制技術的電梯群控系統研究[J].今日電子.2015（7）.

[9]呂紅麗，花曉慧，段培永，張淳軍. 基于室內動態熱舒適度的空調模糊控制[J].2014，29（5） 476-482

[10]王奔，李家界，周昊.模糊控制技術在空調系統中的應用[J].科技廣場，2010（9）：137-140.

[11]寧永生.模糊控制技術在集中空調監控系統中的應用研究[J].2005，35（5）：116-119.

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