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物聯網與人工智能在智慧建筑領域中的應用

來源: | 作者:pmt66474e | 發布時間: 2019-09-20 | 1548 次瀏覽 | 分享到:

智能建筑是指將建筑物的結構、系統、服務和管理這四項基本要求以及它們之間的內在聯系。以建筑為平臺，兼備通信網絡、信息網絡、建筑設備監控等系統，集系統結構、服務、管理及它們之間的最優化組合為一體，向人們提供一個高效、安全、舒適和便利的建筑環境。

對于金字塔上的頂級富豪來說，有一個人“雖然早已不在江湖，但江湖依舊有他的傳說”：他就是微軟前霸道總裁，比爾·蓋茨。

“鳳凰，非梧桐不棲。” 比爾這樣級別的總裁，自然住得極其講究。豪宅名叫“世外桃源2.0”，據說，總計花費九千七百萬美金，家中所有人物的一舉一動都在電腦的掌控之中，因此被外界稱作是“未來生活的預言”。

國內的智慧建筑代表—騰訊的新總部大樓，微信預約電梯，員工刷臉進入辦公區，QQ智能尋車導航系統，服務器產生的熱量回收為新大樓的泳池、廚房和浴室提供熱水。通風系統使室內空氣得到循環冷卻，實時數據反饋提高監測水電用量的能力。

智能建筑及技術發展趨勢

它包括：一、樓宇自動化系統(BAS) 二、消防及自動報警系統(FAS) 三、安防監控自動化系統(SAS) 四、辦公自動化系統(OAS) 五、通信自動化系統(CAS)

IBMS成為核心支撐平臺

以物聯網、大數據和人工智能技術為基礎的智能建筑集成管理系統成為智能建筑的核心支撐平臺。

2 系統智能化是終極目標

未來，智能建筑將繼續朝智能化發展。比如智能建筑中的智能光線調節、聲紋識別、人臉識別、動作識別的應用、智慧能源管理、智能服務等。智能家居應用中智能床發現主人太熱出汗了，空調就啟動了，或者是抽油煙機發現油煙量太大，凈化器就做好準備開始吸附PM2．5并除味。

3 個性化服務成為智能建筑基本形式

個性化服務將滿足個人特定使用習慣與偏好，為用戶提供與其相匹配的服務內容與服務時間，是提升用戶使用黏性的關鍵。例如智能燈泡就能夠學習用戶使用的行為與習慣，并以自動控制電燈開啟模式；還能夠感知門鈴響應，在有陌生人來訪時即時開啟連接在門廊的電燈，符合個人家庭需要，同時起到安防作用。

4 標準化是必由之路

在技術上，智能建筑面臨的挑戰不是設備或者實際問題，而是標準和協議問題，其直接阻礙不同設備之間的互聯互通，因此，標準化已然成為推動我國智能建筑產業發展的必由之路。

物聯網技術在智能建筑中的應用

物聯網在智能建筑中的應用主要體現在設備監控、環境監控、節能管理、智能家居、安防管理等五個方面。

1、設備監控：智能建筑中包含空調、照明、給排水等多個子系統，采用物聯網技術，通過傳感器、控制器等設備，可以實時掌握建筑設備中各個子系統的運行情況，此外，通過監控系統中的控制程序，還能實現系統的自動優化運行，一旦出現系統故障，可以及時上報相關信息。

2、環境監測：采用物聯網技術，通過分布在建筑中的光照、溫度、濕度、噪聲等各類環境監測傳感器，將建筑室內的環境參數信息進行實時傳輸，讓相關管理人員可以實時掌握建筑室內的環境質量狀況。同時，通過聯動空調系統，可以對環境質量進行改善。

3、節能管理：采用物聯網技術，通過建筑中的智能能耗計量儀表，可以對其用電、用水、用氣、供暖等消耗進行分項采集、統計和分析，并且可根據數據的挖掘分析建立用能模型，為建筑的節能改造提供支持。

4、智能家居：主要是指對家居中的主要設備如燈光、電視、空調、冰箱、音響、窗簾等進行智能控制。采用物聯網技術，在這些家居設備中嵌入智能控制芯片，通過相關無線技術，實現智能家居設備的集中或遠程控制。

5、安防管理：智能建筑中的安防管理主要有出入口控制、視頻監控、家庭安防、電子巡更等。其中，家庭安防尤為重要，在家庭中布防紅外線感應器、門磁、玻璃碎裂傳感器、感煙探測器及燃氣泄漏傳感器等，可以有效保障家庭安全，一旦發生意外，安防系統將自動發出報警信號，向小區保安或業主傳遞信息。

邊緣計算

邊緣計算（Edge computing）是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，就近提供前端服務。其應用程序在邊緣側發起，產生更快的網絡服務響應，滿足行業在實時業務、應用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。

邊緣計算應用實例一

梯聯網：

第一，邊緣計算能夠實現電梯故障的實時響應。“梯聯網”一般采用電梯傳感器數據-遠端APP-云端這條數據傳輸鏈路，該鏈路一旦意外中斷，傳感器邊緣部件要相對獨立且具備計算能力，而邊緣計算使得這一能力能夠開放給專業的電梯解決方案供應商。

第二，邊緣計算能夠確保實時數據本地存活。“梯聯網”中上云很重要，但與云的鏈路一旦中斷，就需要邊緣網關能夠具備處理本地事務的機制，將數據實時存在網關上，待網絡恢復后上傳。

第三，邊緣計算能夠實現數據聚合。電梯傳感器每天采集的信息量極其龐大，邊緣計算能夠確保部分數據及時聚合處理，無需與云建立連接，上傳云端。

第四，邊緣計算能夠更好地實現業務監測和攻擊防范。“梯聯網”中，在電梯傳感器邊緣部件上部署智能網關，能夠更好地對本地和云端進行監測和防護，并對數據進行加密。

邊緣計算應用實例二

安防和無人商超場景下的人臉識別業務，利用邊緣節點，部署AI人臉識別服務，本地對比人臉數據庫，返回計算結果，再將必要的信息上傳至中心數據庫做存儲和多地信息同步。

利用邊緣部署AI人臉識別服務，一方面能快速返回結果，降低業務時延;另一方面，減少了不必要的圖像、視頻等大量數據在骨干網的傳輸，而只傳輸必要的特征信息，降低了帶寬成本。

人工智能技術的應用

一、建筑物自主調節的“呼吸系統”與“皮膚”

建筑的外墻、內墻及裝飾廣泛采用具備有傳感器的新型材料，這些材料一方面提供結構、保溫、光環境、空氣循環及空氣凈化、裝飾等功能作用，另一方面也動態采集和上傳每個位置點的環境質量信息，當出現環境質量變化尤其是可能影響人的工作生活健康水平時發出預警，并啟動相應的預案來調節環境，從而提供一個持續健康、舒適溫馨的空間環境。

二、建筑物內通訊保障能力的快速智能匹配

智能建筑出現偶發的高密度通訊需求時，智能系統需要有可動態調整的方案來滿足這些特定需求，典型的場景就是酒店、辦公大樓等智能建筑的會議室在舉辦大型會議時，會議場所對無線上網要求陡然增加。人工智能技術在這種機動、應急型的通訊保障可以提供預測、預警，以及應急方案實施時的部署方案。

三、IBMS系統的人工智能決策(機器學習)

IBMS，我們可以理解為“智能建筑的大腦”，其具備有相當的人工智能，其不僅保存有智能建筑的所有的設計、施工的內容及過程，而且對投入使用后的管理信息、智能化信息都可實時管理，是具備有IBMS完整管理功能的虛擬機器人或實體機器人，無論是虛擬的，還是實體的，都連接到智能建筑管理系統。

實體機器人形態可將人形服務機器人的上位機與人工大腦相連接，從而實現以實體服務機器人形態通過語音、動作、觸摸屏交互進行控制。

四、生物識別技術的大量應用

在一個智能建筑物或多個智能建筑組成的建筑群中，出入口的管理中，對于人員的進出管理、安防都將大量采用人工智能技術。

1、人臉識別技術應用最為廣泛，使用最便捷

2、指紋識別技術成熟，但并不適用每一個人

3、虹膜識別生物認證技術的“寵兒”，安全性居于首位

4、聲紋識別成本低廉、獲取便捷，適用要求嚴格

5、靜脈識別速度快、產品難以小型化使得市場運用低

五、視頻結構識別和物體識別技術應用

1、視頻結構化識別

是一種將視頻內容中的重要信息進行結構化提取的技術，利用它對視頻內容按照語義關系，采用時空分割、特征提取、對象識別、深度學習等處理手段，組織成可供計算機和人理解的文本信息或可視化圖形信息。在實際應用中，文本信息可進一步轉化為實戰所用的情報，實現視頻數據向有效情報的一次轉化。

2、物體識別系統

判定一組圖像數據中是否包含某個特定的物體、圖像特診或運動狀態，在特定的環境中解決特定目標的識別。目前物體識別能做到的是簡單集合圖形識別、人體識別、印刷或手寫文件識別等，在安防領域較為典型的應用是車牌識別系統，通過外設觸發和視頻觸發兩種方式，采集車輛圖像，自動識別車牌。

六、服務機器人的廣泛使用

服務機器人作為高度集成化的人工智能產品勢必將大量地應用到智能建筑中，其中最有代表性的將是智能建筑管理服務機器人、物業管理服務機器人、安保機器人、酒店服務機器人、清潔服務機器人、健康服務機器人、管家型服務機器人等，例如K5安保機器人、客房服務機器人、哈士奇小康健康服務機器人、Rokid智能管家機器人等。