（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710302）

智能建筑系統(tǒng)的控制論描述及其優(yōu)化

聶 瑞

（陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,710302）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，科技水平也不斷地提高，互聯(lián)網(wǎng)與信息通信技術(shù)發(fā)展迅猛，各種各樣的高新技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，建筑行業(yè)里高新技術(shù)的運(yùn)用非常常見(jiàn)。建筑技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)相互結(jié)合發(fā)展，從而促使智能建筑系統(tǒng)的發(fā)展。隨著智能建筑的發(fā)展，在建筑過(guò)程中，突發(fā)事故時(shí)常發(fā)生，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了重大影響。本文通過(guò)對(duì)智能建筑系統(tǒng)的控制理論進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，利用控制理論來(lái)處理智能建筑系統(tǒng)，以及分析研究對(duì)智能建筑系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而使得智能建筑系統(tǒng)更加有利于建筑行業(yè)的發(fā)展，減少事故的發(fā)生率，從而降低人們的生命財(cái)產(chǎn)的損失。

智能建筑系統(tǒng)；控制論；優(yōu)化

0 引言

智能建筑系統(tǒng)涉及的知識(shí)面比較廣，例如通訊、計(jì)算機(jī)、建筑藝術(shù)以及圖像信息等多種技術(shù)。智能建筑系統(tǒng)是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的施工和合理的設(shè)計(jì)得到的具有高級(jí)、安全、舒適、健康、溫馨、優(yōu)美等特點(diǎn)的建筑，其中涉及到信息化、智能化、生態(tài)化、自動(dòng)化等多方面的知識(shí)。隨著我國(guó)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)與城市化不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷的創(chuàng)新，人們生活水平不斷地提高，對(duì)建筑體系的要求也越來(lái)越高。以前傳統(tǒng)的建筑體系無(wú)法滿足人們對(duì)現(xiàn)代信息化、智能化的需求，因此智能建筑系統(tǒng)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

1 智能建筑系統(tǒng)概述

智能建筑系統(tǒng)是一個(gè)多輸出、多變量、隨機(jī)以及各變量間結(jié)合的復(fù)雜系統(tǒng)，也是一個(gè)大型系統(tǒng)。其中案例庫(kù)存量非常大，隨著時(shí)間的推移也會(huì)不斷增大?，F(xiàn)代智能建筑主要由三大系統(tǒng)組成，分別為建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)、信息通訊系統(tǒng)以及辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。三大系統(tǒng)中都有自己的子系統(tǒng)。在實(shí)際情況中一般將這三大系統(tǒng)集合成一體，達(dá)到資源共享以及管理的需要。

2 智能建筑系統(tǒng)的控制論

2.1智能建筑系統(tǒng)的模糊控制

智能建筑的模糊控制指的是應(yīng)用模糊的語(yǔ)言控制規(guī)律將專家知識(shí)的控制策略轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)控制的具體策略上的控制。主要是將人類專家的某一特定的控制對(duì)象的控制方式結(jié)合成一系列的條件或作用，再通過(guò)模糊的推理得到控制作用，用于被控對(duì)象的過(guò)程。模糊控制不受被控對(duì)象參數(shù)變化的影響，可以有效的應(yīng)用于非線性、時(shí)滯、時(shí)變的系統(tǒng)控制中。模糊控制的實(shí)時(shí)性比較好，模糊控制的機(jī)理比較符合人們對(duì)過(guò)程控制的邏輯思維。

2.2智能建筑系統(tǒng)的抽象控制模型

由于突發(fā)事件的特殊性以及復(fù)雜性，突發(fā)事件帶來(lái)的后果具有不可恢復(fù)性，解決的方案也就只能使得突發(fā)事件帶來(lái)的損失降到最低，所以系統(tǒng)的輸出不要求穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)一般采用的是虛擬反饋，是通過(guò)人工來(lái)反饋信號(hào)，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)智能建筑體系應(yīng)用的是開(kāi)環(huán)控制。根據(jù)突發(fā)事件的隨機(jī)性，不同的突發(fā)事件帶來(lái)的后果也就不相同。然而系統(tǒng)的輸出通常是由CGR決策系統(tǒng)的案例庫(kù)得出計(jì)算方法來(lái)進(jìn)行輸出的，輸出的方式多種多樣，以下有幾個(gè)典型的輸出：

2.3智能建筑系統(tǒng)的控制器

建筑突發(fā)事件應(yīng)急決策系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制器。智能建筑系統(tǒng)通常采用CBR決策系統(tǒng)作為控制器。CBR系統(tǒng)能夠直接引用以前的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，可以避免問(wèn)題從頭再來(lái)的缺陷以及避免出現(xiàn)之前的錯(cuò)誤等，從一開(kāi)始就針對(duì)問(wèn)題的核心進(jìn)行控制。CBR系統(tǒng)還可以自主學(xué)習(xí)，是一種增量式的方法?？梢詫?duì)成本較低的原系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。

3 智能建筑系統(tǒng)的構(gòu)成

3.1建筑物安全防護(hù)自動(dòng)化體系

建筑物安全防護(hù)自動(dòng)化體系屬于智能建筑中的樓宇安全管理體系。主要包含有防火、防盜、煤氣泄露報(bào)警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、室內(nèi)安防系統(tǒng)、通道控制系統(tǒng)以及保安人員巡邏系統(tǒng)等多方面。

3.2辦公自動(dòng)化系統(tǒng)

辦公自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)、行為科學(xué)以及通訊技術(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以處理的，以及數(shù)量大且結(jié)構(gòu)不明確的業(yè)務(wù)上。主要目的就是要利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)例如信息處理技術(shù)，來(lái)提高工作效率以及質(zhì)量，達(dá)到辦公自動(dòng)化的目標(biāo)。

3.3物業(yè)管理系統(tǒng)

日常管理清潔綠化、設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)、安全保衛(wèi)、租房事務(wù)管理以及租賃業(yè)務(wù)管理等功能以及作用都屬于物業(yè)管理系統(tǒng)的范圍內(nèi)。物業(yè)管理系統(tǒng)還包含住戶信息管理系統(tǒng)、設(shè)備保修維護(hù)系統(tǒng)、智能抄表系統(tǒng)、公共顯示系統(tǒng)以及自動(dòng)化庫(kù)存管理系統(tǒng)等。

3.4綜合布線系統(tǒng)

綜合布線系統(tǒng)是智能建筑中的一個(gè)重要組成部分，能夠?yàn)橹悄芙ㄖ峁└咚倏煽康男畔⑼ǖ?，有利于保證智能建筑功能的實(shí)現(xiàn)。綜合布線是通過(guò)電纜和相關(guān)的連接硬件組成的傳輸信息的通道。它采用的模塊設(shè)計(jì)方法以及統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能夠有效的滿足智能建筑信息傳遞的要求，有利于實(shí)現(xiàn)建筑物內(nèi)部的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像之間的相互傳送，也有利于各個(gè)通信設(shè)備與交換設(shè)備與外界的通信往來(lái)。

3.5樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)圍繞中央計(jì)算機(jī)，對(duì)建筑物內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行情況實(shí)施監(jiān)控和管理，使得辦公室的濕度、溫度、光照穩(wěn)定以及空氣清晰。根據(jù)設(shè)備的作用、功能、以及管理模式可以將樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)分為空調(diào)與通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)警報(bào)與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)、照明監(jiān)控系統(tǒng)、給排水監(jiān)控系統(tǒng)、交通監(jiān)控系統(tǒng)以及供配電備用應(yīng)急電站的監(jiān)控系統(tǒng)。

3.6通信自動(dòng)化系統(tǒng)

通信自動(dòng)化系統(tǒng)能夠清楚了解智能建筑內(nèi)部的各種圖像、語(yǔ)音、文字以及數(shù)據(jù)之間的通信，同時(shí)能夠與外部通信網(wǎng)相連接，并交流信息。通信自動(dòng)化系統(tǒng)有三個(gè)子系統(tǒng)，分別為圖文通信系統(tǒng)、語(yǔ)音通信系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

圖1 幾種典型的智能建筑輸出

4 優(yōu)化智能建筑系統(tǒng)

4.1案例檢索的優(yōu)化

一個(gè)現(xiàn)代化的智能大樓，里面設(shè)備眾多，就會(huì)給案例庫(kù)存帶來(lái)一定的影響。案例的數(shù)量也會(huì)隨著時(shí)間的推移而慢慢增多。就必須要尋求一種方法以最快的速度搜尋到理想的案例，以便來(lái)降低損失，因此就要對(duì)案例檢索進(jìn)行優(yōu)化。在案例檢索的優(yōu)化過(guò)程中必然會(huì)用到遺傳算法。案例中假設(shè)有模擬量，模擬量的編碼就是如下所示。

假設(shè)某一參數(shù)的取值范圍在A與B之間，并且A小于B。就長(zhǎng)度為1的二進(jìn)制編碼來(lái)表示這一參數(shù)，并且將A到B之間的范圍平均分成211個(gè)子部分，把每一個(gè)等分的長(zhǎng)度假設(shè)為X，它們就會(huì)產(chǎn)生21不同的編碼，參數(shù)編碼的對(duì)應(yīng)如下所示：

00000000……00000000＝0 A

00000000……00000001＝1 A+x

11111111……11111111＝21-1 B

其中

在案例檢索的過(guò)程中，需要進(jìn)行三個(gè)操作過(guò)程，分別是選擇，較差以及變異。案例檢索主要是通過(guò)遺傳算法來(lái)進(jìn)行的，檢索過(guò)程可以看出最優(yōu)化的過(guò)程，在檢索之前能夠?qū)?shù)集合的編碼進(jìn)行進(jìn)化，從問(wèn)題的編碼組開(kāi)始進(jìn)行解碼工作。案例的檢索步驟可以通過(guò)圖2來(lái)描述：

4.2明確不同設(shè)備的權(quán)重

每個(gè)設(shè)備都要與建筑物的數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)交換信息，在整個(gè)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的情況下，不同的設(shè)備就要監(jiān)控不同的突發(fā)事件。不同類型的設(shè)備要和管理系統(tǒng)在交換信息的權(quán)限上進(jìn)行不同的對(duì)待，所以不同的設(shè)備就應(yīng)該有不同的權(quán)限設(shè)置。明確設(shè)備的權(quán)重有著非常重大的意義，許多專家也致力于這方面的研究，設(shè)備的權(quán)重與經(jīng)驗(yàn)是密不可分的。要根據(jù)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)值,從而找到不同的權(quán)重比例。

4.3優(yōu)化聯(lián)動(dòng)控制

智能建筑系統(tǒng)能夠?qū)⒃惊?dú)立的各個(gè)不同類別的子系統(tǒng)進(jìn)行有效的連接起來(lái)，各個(gè)子系統(tǒng)之間要實(shí)行聯(lián)動(dòng)控制，如果突發(fā)事件發(fā)生，就能夠快速有效的運(yùn)用所有的子系統(tǒng)的功能來(lái)處理突發(fā)事件，能夠降低損失以及成本。

5 總結(jié)

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展與科技的進(jìn)步，建筑業(yè)也隨之發(fā)展，為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，智能建筑在建筑領(lǐng)域也就孕育而生，智能建筑是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為前提基礎(chǔ)，利用現(xiàn)代高科技的技術(shù)水平，再結(jié)合人與自然的和諧發(fā)展規(guī)律，所產(chǎn)生的一種新型的建筑模式。筆者就我國(guó)目前的智能建筑系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀做了詳細(xì)的介紹，以及對(duì)智能建筑的控制理論進(jìn)行分析研究，并對(duì)其制定出相應(yīng)的優(yōu)化措施，對(duì)降低突發(fā)事件有顯著作用，有利于最大程度上降低突發(fā)事件造成的損失，還能夠促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉國(guó)林.綜合布線[M].北京：同濟(jì)大學(xué)出版社,2012.

[2] 彭光軍.智能建筑系統(tǒng)構(gòu)成探索[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)增刊,2010,34(02):152-153.

[3] 潘宇.對(duì)智能建筑系統(tǒng)構(gòu)成的認(rèn)識(shí)[J].機(jī)電信息,2011,57(05):143-145.

[4] 郭維鈞.工業(yè)以太網(wǎng)在智能建筑中的應(yīng)用[J].智能與綠色建筑,2012,68(03):48-49.

[5] 劉國(guó)林.綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社,2012.

[6] 王永慶.人工智能原理與方法[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2011.

The intelligent building system control theory description and optimization

Nie Rui
(shaanxi institute of technology,710302)

Along with our country economy development,the level of science and technology is constantly improving,the development of Internet and information communication technology swift and violent, hightech various widely used in various fields,the use of new technology in the construction industry is very common.Construction technology,computer technology and automation technology development so as to promote interaction,the development of intelligent building system.With the development of intelligent building,in the construction process,the sudden accidents often occur, resulting in a significant impact on the safety of people's life and property.In this paper,a detailed description of the control theory of intelligent building system,using the control theory to intelligent building system,and the analysis and Research on intelligent building system is optimized,so that the intelligent building system more conducive to the development of the construction industry,reduce the accident rate,thereby reducing the loss of life and property.

intelligent building system;control theory;optimization

圖2 案例檢索優(yōu)化步驟