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物联网与人工智能在智慧建筑领域中的应用
来源: | 作者:pmt66474e | 发布时间: 2019-09-20 | 1603 次浏览 | 分享到:
智能建筑是指将建筑物的结构、系统、服务和管理这四项基本要求以及它们之间的内在联系。以建筑为平台,兼备通信网络、信息网络、建筑设备监控等系统,集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合为一体,向人们提供一个高效、安全、舒适和便利的建筑环境。

对于金字塔上的顶级富豪来说,有一个人“虽然早已不在江湖,但江湖依旧有他的传说”:他就是微软前霸道总裁,比尔·盖茨。


“凤凰,非梧桐不栖。” 比尔这样级别的总裁,自然住得极其讲究。豪宅名叫“世外桃源2.0”,据说,总计花费九千七百万美金,家中所有人物的一举一动都在电脑的掌控之中,因此被外界称作是“未来生活的预言”。

国内的智慧建筑代表—腾讯的新总部大楼,微信预约电梯,员工刷脸进入办公区,QQ智能寻车导航系统,服务器产生的热量回收为新大楼的泳池、厨房和浴室提供热水。通风系统使室内空气得到循环冷却,实时数据反馈提高监测水电用量的能力。

智能建筑及技术发展趋势

智能建筑是指将建筑物的结构、系统、服务和管理这四项基本要求以及它们之间的内在联系。以建筑为平台,兼备通信网络、信息网络、建筑设备监控等系统,集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合为一体,向人们提供一个高效、安全、舒适和便利的建筑环境。

它包括:一、楼宇自动化系统(BAS) 二、消防及自动报警系统(FAS)  三、安防监控自动化系统(SAS) 四、办公自动化系统(OAS) 五、通信自动化系统(CAS)


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 IBMS成为核心支撑平台


以物联网、大数据和人工智能技术为基础的智能建筑集成管理系统成为智能建筑的核心支撑平台。



2 系统智能化是终极目标








未来,智能建筑将继续朝智能化发展。比如智能建筑中的智能光线调节、声纹识别、人脸识别、动作识别的应用、智慧能源管理、智能服务等。智能家居应用中智能床发现主人太热出汗了,空调就启动了,或者是抽油烟机发现油烟量太大,净化器就做好准备开始吸附PM2.5并除味。


3 个性化服务成为智能建筑基本形式


个性化服务将满足个人特定使用习惯与偏好,为用户提供与其相匹配的服务内容与服务时间,是提升用户使用黏性的关键。例如智能灯泡就能够学习用户使用的行为与习惯,并以自动控制电灯开启模式;还能够感知门铃响应,在有陌生人来访时即时开启连接在门廊的电灯,符合个人家庭需要,同时起到安防作用。


4 标准化是必由之路


 在技术上,智能建筑面临的挑战不是设备或者实际问题,而是标准和协议问题,其直接阻碍不同设备之间的互联互通,因此,标准化已然成为推动我国智能建筑产业发展的必由之路。

物联网技术在智能建筑中的应用


物联网在智能建筑中的应用主要体现在设备监控、环境监控、节能管理、智能家居、安防管理等五个方面。


1、设备监控:智能建筑中包含空调、照明、给排水等多个子系统,采用物联网技术,通过传感器、控制器等设备,可以实时掌握建筑设备中各个子系统的运行情况,此外,通过监控系统中的控制程序,还能实现系统的自动优化运行,一旦出现系统故障,可以及时上报相关信息。


2、环境监测:采用物联网技术,通过分布在建筑中的光照、温度、湿度、噪声等各类环境监测传感器,将建筑室内的环境参数信息进行实时传输,让相关管理人员可以实时掌握建筑室内的环境质量状况。同时,通过联动空调系统,可以对环境质量进行改善。


3、节能管理:采用物联网技术,通过建筑中的智能能耗计量仪表,可以对其用电、用水、用气、供暖等消耗进行分项采集、统计和分析,并且可根据数据的挖掘分析建立用能模型,为建筑的节能改造提供支持。

4、智能家居:主要是指对家居中的主要设备如灯光、电视、空调、冰箱、音响、窗帘等进行智能控制。采用物联网技术,在这些家居设备中嵌入智能控制芯片,通过相关无线技术,实现智能家居设备的集中或远程控制。

 

5、安防管理:智能建筑中的安防管理主要有出入口控制、视频监控、家庭安防、电子巡更等。其中,家庭安防尤为重要,在家庭中布防红外线感应器、门磁、玻璃碎裂传感器、感烟探测器及燃气泄漏传感器等,可以有效保障家庭安全,一旦发生意外,安防系统将自动发出报警信号,向小区保安或业主传递信息。


边缘计算


边缘计算(Edge computing)是指在靠近物或数据源头的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台,就近提供前端服务。其应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。



边缘计算应用实例一


梯联网:


第一,边缘计算能够实现电梯故障的实时响应。“梯联网”一般采用电梯传感器数据-远端APP-云端这条数据传输链路,该链路一旦意外中断,传感器边缘部件要相对独立且具备计算能力,而边缘计算使得这一能力能够开放给专业的电梯解决方案供应商。


第二,边缘计算能够确保实时数据本地存活。“梯联网”中上云很重要,但与云的链路一旦中断,就需要边缘网关能够具备处理本地事务的机制,将数据实时存在网关上,待网络恢复后上传。


第三,边缘计算能够实现数据聚合。电梯传感器每天采集的信息量极其庞大,边缘计算能够确保部分数据及时聚合处理,无需与云建立连接,上传云端。


第四,边缘计算能够更好地实现业务监测和攻击防范。“梯联网”中,在电梯传感器边缘部件上部署智能网关,能够更好地对本地和云端进行监测和防护,并对数据进行加密。


 边缘计算应用实例二 


安防和无人商超场景下的人脸识别业务,利用边缘节点,部署AI人脸识别服务,本地对比人脸数据库,返回计算结果,再将必要的信息上传至中心数据库做存储和多地信息同步。


利用边缘部署AI人脸识别服务,一方面能快速返回结果,降低业务时延;另一方面,减少了不必要的图像、视频等大量数据在骨干网的传输,而只传输必要的特征信息,降低了带宽成本。


人工智能技术的应用


一、建筑物自主调节的“呼吸系统”与“皮肤”


建筑的外墙、内墙及装饰广泛采用具备有传感器的新型材料,这些材料一方面提供结构、保温、光环境、空气循环及空气净化、装饰等功能作用,另一方面也动态采集和上传每个位置点的环境质量信息,当出现环境质量变化尤其是可能影响人的工作生活健康水平时发出预警,并启动相应的预案来调节环境,从而提供一个持续健康、舒适温馨的空间环境。



二、建筑物内通讯保障能力的快速智能匹配


 智能建筑出现偶发的高密度通讯需求时,智能系统需要有可动态调整的方案来满足这些特定需求,典型的场景就是酒店、办公大楼等智能建筑的会议室在举办大型会议时,会议场所对无线上网要求陡然增加。人工智能技术在这种机动、应急型的通讯保障可以提供预测、预警,以及应急方案实施时的部署方案。


三、IBMS系统的人工智能决策(机器学习)


 IBMS,我们可以理解为“智能建筑的大脑”,其具备有相当的人工智能,其不仅保存有智能建筑的所有的设计、施工的内容及过程,而且对投入使用后的管理信息、智能化信息都可实时管理,是具备有IBMS完整管理功能的虚拟机器人或实体机器人,无论是虚拟的,还是实体的,都连接到智能建筑管理系统。


实体机器人形态可将人形服务机器人的上位机与人工大脑相连接,从而实现以实体服务机器人形态通过语音、动作、触摸屏交互进行控制。

四、生物识别技术的大量应用


在一个智能建筑物或多个智能建筑组成的建筑群中,出入口的管理中,对于人员的进出管理、安防都将大量采用人工智能技术。

1、人脸识别技术应用最为广泛,使用最便捷

2、指纹识别技术成熟,但并不适用每一个人

3、虹膜识别生物认证技术的“宠儿”,安全性居于首位

4、声纹识别成本低廉、获取便捷,适用要求严格

5、静脉识别速度快、产品难以小型化使得市场运用低


五、视频结构识别和物体识别技术应用


1、视频结构化识别

是一种将视频内容中的重要信息进行结构化提取的技术,利用它对视频内容按照语义关系,采用时空分割、特征提取、对象识别、深度学习等处理手段,组织成可供计算机和人理解的文本信息或可视化图形信息。在实际应用中,文本信息可进一步转化为实战所用的情报,实现视频数据向有效情报的一次转化。

2、物体识别系统

     判定一组图像数据中是否包含某个特定的物体、图像特诊或运动状态,在特定的环境中解决特定目标的识别。目前物体识别能做到的是简单集合图形识别、人体识别、印刷或手写文件识别等,在安防领域较为典型的应用是车牌识别系统,通过外设触发和视频触发两种方式,采集车辆图像,自动识别车牌。


六、服务机器人的广泛使用


服务机器人作为高度集成化的人工智能产品势必将大量地应用到智能建筑中,其中最有代表性的将是智能建筑管理服务机器人、物业管理服务机器人、安保机器人、酒店服务机器人、清洁服务机器人、健康服务机器人、管家型服务机器人等,例如K5安保机器人、客房服务机器人、哈士奇小康健康服务机器人、Rokid智能管家机器人等。

智能建筑能效管理

平台案例




能耗管理系统




智慧安全用电系统



电力监控系统


设备管理系统

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