智能化技術在智能建筑中的創新應用

吳榮燦

摘 要：隨著智能化技術已經成為現代社會的重要組成部分，智能化技術在智能建筑中發揮著無可替代的作用。基于此，探討智能化技術在智能建筑中的創新應用及其帶來的效率和便利。

關鍵詞：智能化技術；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

智能建筑是集現代科學技術之大成的產物，是信息技術、通信技術、計算機技術、自動化控制技術和建筑技術相互融合的產物。其最大特點就是可以按照用戶的需求，通過先進的技術和設備，為人們提供更加便捷、舒適、安全的生活和工作環境。智能建筑技術是指通過集成先進的信息技術和自動化系統，使建筑物能夠更加智能、高效地運行和管理的技術。這些技術的發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 智能建筑技術的背景及發展趨勢

1.1 背景

智能建筑技術起源于20世紀70年代的節能運動。傳統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備、環境，從而優化建筑的性能。這一初衷奠定了智能建筑技術的基本思路。

在21世紀初，隨著信息技術和通信技術的飛速發展，智能建筑技術得以應用和推廣，智能建筑從單純的能源效率管理轉向了集成化和網絡化的發展道路，表現在ICT（信息和通信技術）融入了建筑的設計、建設和運營過程。給傳統建筑加上“智能”的特性，讓建筑管理系統不再孤立，而是可以連接到互聯網，通過IoT（物聯網）技術來進行實時數據收集和分析，進而調整建筑環境，使其在人們的日常生活中發揮更大的作用。各種傳感器、控制系統、計算機、網絡、人工智能等技術被集成到建筑環境中，實現了建筑環境的智能化、高效化、舒適化和安全化。

1.2 發展趨勢

隨著物聯網、云計算、大數據、人工智能等新一代信息技術的快速發展，智能建筑技術也得到了不斷地進步和發展。未來智能建筑技術將朝著以下4個方向發展。

1.2.1 互聯網+智能建筑

建筑物通過互聯網進行聯網，管理系統可以實時監控、預測和控制建筑的能源效率、安全和舒適度等。智能建筑技術通過使用感知器件、數據采集和分析等手段，實現對建筑物能源的高效管理和優化。例如，智能照明系統可以自動感知人員活動并調整照明亮度，以節省能源消耗。智能建筑系統可以通過互聯網連接到大數據平臺，利用云計算和物聯網技術進行數據分析和優化[1]。智能建筑可以實現實時監測、遠程控制和預測性維護。而隨著網絡安全技術的不斷進步，智能建筑將能夠更有效地防范各種網絡安全威脅，為人們提供更加安全的生活和工作環境。

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能源管理、設備維護、安全監控等功能，為人們提供更加便捷、舒適的生活和工作環境。利用AI技術，建筑可以通過自我學習、自動調整，以達到最優的環境和效率。機器學習可以用來預測建筑內的人流情況、能源使用情況、設備狀態等。智能建筑技術不僅關注建筑物與技術的交互，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

強化可持續性表現是一個明顯的趨勢，可以更好地運用智能技術來實現綠色建筑設計，以最小化對環境的影響，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境污染，為實現可持續發展做出更大的貢獻。可以在建筑物設計、建造和運營中實現能源節約、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，可以最大程度地利用可再生能源和優化能源利用效率等。

1.2.4 一體化設計

隨著人工智能技術的不斷發展和應用，不同的智能系統將被整合到一個開放的平臺上，允許不同制造商的設備和技術更好地協同工作。智能建筑將能夠更高效地實現能源管理、設備維護、安全監控等功能，并將能源管理、環境監測、設備維護等多功能集成，提高建筑管理的效率和質量，為人們提供更加便捷、舒適的生活和工作環境。利用自動化控制系統，智能建筑可以根據不同的需求實現自動調節和控制，以提供舒適的室內環境。例如，自動調節的空調系統可以根據室內溫度和人員活動來調整溫度和風速。

2 智能建筑應用的關鍵技術與創新

2.1 智能建筑應用的關鍵技術

2.1.1 樓宇自動化系統

自動化控制技術是智能建筑的核心技術之一，它可以通過傳感器和控制系統來實現對建筑環境的智能控制。樓宇自動化系統（BAS）是智能建筑的核心技術，集成了HVAC（供暖、通風和空調）、電力、照明、安全、消防等各種設備，自動進行調控，以此打造穩定和舒適的室內環境，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來監測和控制系統能源的使用，使用環境監測系統來監測室內空氣質量、溫度、濕度等環境參數，并使用自動化控制系統來控制照明、空調、通風等設備，以實現建筑環境的智能化和高效化。

2.1.2 物聯網（IoT）

智能建筑系統不僅需要在地理位置上集成不同的設備和系統，也需要在網絡上進行連接，物聯網技術發揮了關鍵作用。物聯網技術是智能建筑中非常重要的一項技術，它可以通過物聯網傳感器和網絡技術來實現對建筑環境的全面監測和管理。通過將傳感器、執行器等設備連接到互聯網，實時收集各種數據，如溫度、濕度、照明情況、設備狀態等，通過數據可分析進行決策并調整設備運行狀態。

2.1.3 人工智能和機器學習

人工智能技術是智能建筑中一項重要的信息技術，它可以通過機器學習、深度學習等技術來實現對建筑環境的智能識別、理解和判斷。AI和機器學習為對建筑環境的控制帶來了新的維度。通過學習過去的數據，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，然后自動調整設備設置，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來識別進出建筑的人員，使用語音識別技術來實現語音控制等。

2.1.4 能源管理系統

智能建筑的另一個關鍵技術是能源管理系統，通過實時收集和分析能源使用數據（如電力、燃氣、水），能源管理系統（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，從而實現可持續發展。

2.2 智能建筑的應用創新

2.2.1 能源管理創新

智能建筑需要高效的能源管理系統來監測和優化建筑能源消耗，能源管理系統的創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（EMS）、物聯網（IoT）和大數據分析等技術，實現對能源的實時監測和管理。其創新應用包括智能化的能源監控、預測性能源調整和優化，通過能源儲存和智能網格實現能源的自給自足等。這些創新使智能建筑能夠高效利用能源，降低能耗，減少對傳統能源的依賴。例如，能源管理系統可以將建筑能源消耗進行實時監測和分析，從而實現更加智能化的能源管理。

2.2.2 舒適性提升創新

智能建筑需要高效的控制系統來管理建筑環境和設備運行，控制系統的創新為智能建筑提供了更加智能、高效的管理方式。智能建筑應用的創新，使得建筑內的溫度、濕度、照明等參數能夠得到實時監測和調節，以提供更加舒適的室內環境。通過智能化的傳感器、自適應控制系統和機器學習算法，智能建筑能夠根據人員數量、活動情況和外部環境變化來自動調節溫度、照明等，提供個性化的室內環境體驗[3]。例如，人工智能控制系統可以將建筑環境的參數進行智能優化，從而實現更加智能化的控制和管理。

2.2.3 可持續性創新

智能建筑的應用創新致力于提高建筑的可持續性和環境友好性。例如，通過智能照明系統的自動開關和調光、優化能源使用和管理、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 安全性創新

智能建筑需要大量的傳感器來監測建筑環境和設備運行狀態，傳感器安全性技術的創新為智能建筑提供了更加精準、可靠的監測數據。智能建筑利用先進的安全技術保護建筑和居住者的安全。創新的應用包括智能安防系統、人臉識別、指紋識別、智能門禁系統等，這些技術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、監測更安全。

2.2.5 網絡通信技術提升

目前網絡通信已從傳統的以太網絡提升為全光網絡。全光網絡架構是一種無源全光網絡技術，具有扁平化的網絡結構、低時延、高可靠性和低能耗的特點[4]。在智能建筑安防中，物聯網技術可以通過全光網絡實現視頻監控、智能門禁、消防報警等功能。全光網絡架構的優勢在于它能夠支持多業務承載能力，可以滿足智能建筑安防系統中各種不同的業務需求，具有簡化網絡結構、增強帶寬擴展性、降低故障點和能耗的特點。

2.2.6 用戶體驗創新

智能建筑需要提供更好的用戶體驗。用戶體驗創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量。智能建筑的創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，居民可以使用手機或語音助手來控制和管理建筑內的設備和系統，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為例，通過綜合管理平臺整合服務資源，為社區住戶提供了便捷的政務服務。居民可以通過智能終端設備，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。智能照明系統可以根據居民的需求和習慣，自動調節燈光亮度和顏色，提供舒適的居住環境。借助物聯網、云計算等技術，實現了環境感知和環境監測。

通過傳感器和監測設備，社區可以實時監測空氣質量、溫濕度等環境指標，并提供相應的健康建議。例如，社區可以監測PM2.5濃度，并及時提醒居民采取相應的防護措施。社區內人行道路上設置了物聯網井蓋，當井蓋發生移動、破損時自動檢測報警，保障小區內安全。此外，社區還配備了應急呼叫系統，居民可以通過智能終端設備一鍵呼叫社區的安全人員或醫療救援人員。圖1為福州萬科城市之光智慧社區智慧管理平臺。

在主動安全方面，將智能化技術與安防相結合，提升了社區的安全性。社區配備了視頻監控系統，可以實時監控社區的各個角落。基于大數據綜合管理平臺，可預防和監測安全事件。門禁系統和實時在線安全巡邏系統，可確保社區的安全。AI智能分析違停抓拍系統可以自動識別消防通道違規停車行為，并及時通知物業部門進行處理。

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

4 結束語

智能化技術在智能建筑中的創新應用，不僅帶來了更高效、更便捷的生活和工作環境，也推動了建筑行業的發展。隨著科技的進步，期待看到更多的創新應用在智能建筑中實現，為人們提供更優質的生活和工作環境。

參考文獻

[1] 張雪.建筑信息化背景下的BIM設計流程應用研究[D].青島：青島理工大學，2022.

[2] 岳嘉和，陳果，宋濤，等.基于碳指標的建筑能源優化配置研究[J].太陽能學報，2023，44（6）：170-177.

[3] 劉福皓.智能照明系統[J].電子制作，2018（21）：75-77.

[4] 葉國超.關于智慧園區支撐網系統的建設[J].電子技術與軟件工程，2020（12）：37-39.

[5] 孫全寶.基于語音識別的智能家居系統設計[J].物聯網技術， 2020，10（7）：105-106+110.