cookieOptions = {...}; .Swarm Intelligence 架構,如何解決現有建築智慧化系統問題? - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網
2019年7月12日 星期五

Use AI to learn and predict
building behavior




3S MARKET在6月28日所分享建築壽命週期管理的核心技術— BIM 和 RFID 這篇報導,有位朋友回應,對岸 BIM 的應用已經成熟普遍,也得到他們國家的支持,只見台灣還是一些個人有志之士,在孤軍吶喊。

不過我在看了一些對岸的報導,他們也說 BIM 的應用,也才開始而已。

而提到人工智慧在各種場域的應用,相信在網路上與各媒體,都已經報導的風風火火。

可是在智慧建築領域呢?相信這議題在台灣還沒燒到,即便有,大概也是不會有太多人關注。


分享給大家,這篇前衛,但相當重要的報導:Swarm Intelligence 在智慧建築上的應用……


任何顏色車牌——都拍攝的清清楚楚!

來源:IIBE国际智能建筑展

近年來資訊技術得到快速發展和廣泛應用。群體智慧(Swarm Intelligence)系統以扁平化、無中心的系統架構,區別於傳統分層中央控制的智慧化系統,為建築、城市控制管理,提供靈活開放的平台,滿足使用者、營運者和建設者的不同使用需求。

Watch: Harvard scientists develop tiny robots that can swarm | PBS ...

群體智慧(Swarm Intelligence)到底是什麼?群體智慧技術又是如何運用到樓控系統裡的呢?

在對岸中國建築業協會智建築分會2018年會員代表大會上,中國清華大學自動化系 趙千川教授發表了題為「群體智慧和智建築前沿技術」的主題報告,探討了當物聯網、大數據和人工智慧等技術,在應用於建築領域時,為系統性能優化和安全控制,帶來的研究機會與挑戰。

圖源:图虫创意

報告中,這位趙教授重點介紹了,其團隊建立的以群體智慧的扁平化,新型建築智慧化系統 I2B 架構,和相應的系統平台技術,以並聯水泵群控,和感測器故障檢測等典型應用為例,展示該架構,如何克服傳統的集中式分層架構,存在的不足,實現樓控機電設備即插即用,樓控系統的自組織分布式協作計算和節能控制。

Swarm Intelligence

建築智慧化系統問題
1、調研現狀
1. 智慧化系統利用率不高以空調系統為例,多數系統僅實現對設備的遠端開關機;智慧化系統對設備的自動加減機控制,對設備狀態的自動調節功能未發揮出來。

2. 系統調試和維運門檻和成本高:目前的建築智慧化系統整體構架繁復,控制設備和現場設備連線過多,帶來建設週期長,調試週期長,維護門檻高,調試過程需要專業技術人員來完成該項工作;系統或者設備出現問題或故障後,建設方需要重新佈線、調試。時間成本和人員成本投入較高;由於系統整體構架原因,現階段智慧化系統,對人員自身技術水準的依賴過多。

3. 不同設備或系統整合複雜:不同子系統或設備,採用不同通訊協議,導致整個系統整合難度大,且整合完成後系統穩定性差;整合的系統基本獨立工作,各系統聯動運行較少。

4. 智慧化系統設計主體為設備廠商:目前的建築智慧化深化,主要由設備廠家配合完成,專業電氣設計師參與度不高。

5. 維運人員參與度小:空調系統的控制和調試,基本由專業廠家完成,調試完成由維運主體接管後,由於系統構架複雜,操作過程不直接,維運管理人員機電專業知識水準的限制,維運管理人員,在整個系統維運過程中的參與度小。

6.節能和便捷化不高:調研顯示,應用慧化控制系統的建築,並未體現出顯著的建築節能性,且建築用戶對建築室內環境的不滿意程度時有發生,尤其是供暖季和供冷季。

7.無行動端管理系統

8. 建築用戶參與度小:現建築智慧化系統僅供專業人員使用,無普通用戶交互接口,作為建築的實際使用者,普通用戶無法參與到整個維運過程中來。

9. 智慧化最新技術發展體現不足:基於 BIM,人工智慧的維運管理體現不足。

Swarm Intelligence – UBITECH

2、用戶期待
—極大程度降低智慧化系統設計、建設、調試成本;

—感測器和控制設備的配置及鏈接,更加簡單、穩定;

—系統和設備之間能夠透過自動辨識、免配置,實現快速整合,即插即用,投入使用;

—更加規範化、標準化、便捷的系統構架或整合方式,系統故障後,應具備快速故障自診斷功能;

—提高智慧化性能,降低使用門檻,簡化使用流程,建築維運人員及使用者,能夠簡單融入到對建築的維運和優化管理;

—能夠實現系統功能的個性化配置,如同智慧手機隨意實現系統的各項功能;

—手機端參與建築維運管理;

—智慧化發現最近技術,能夠簡單融入到建築智慧化系統中;

—將建築全生命週期的管理理念,融入建築智慧化發展中。

How Swarm Intelligence Is Making Simple Tech Much Smarter

Swarm Intelligence 群體智慧架構,如何解決問題
1、群體智慧
群體智慧到底是什麼?群體智慧這個概念,來自對自然界中昆蟲群體的觀察,群居性生物透過協作,表現出的宏觀智慧行為特徵,被稱為群體智慧,群體智慧技術屬於新一代人工智慧當中,八大研究方向中非常核心的一點。

通俗的來說,比如蜜蜂這種社會性的動物,每一隻小蜜蜂的功能非常簡單,但是這些蜜蜂透過協作,可以完成非常複雜的工作。群體智慧技術就是運用了這種仿生智慧,也叫自然計算原理,那麼這個原理,怎麼樣能夠借鑒到我們的樓控系統裡呢?

  群體智慧建築概
  
我們在整個新架構當中,引入一些邊緣計算的節點,這些邊緣計算節點,就是圖中用密封這個圖標,標的這些小的黑框,它實際上是一堆的小盒子,這些小盒子類似,你可以把它想像成我們的手機,但是他們之間是互相連通的,類似於蜜蜂之間的協作,實現相鄰物體之間互相通信,然後保持對整個樓層的幾大系統,進行協作控制。

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這其中的一大亮點在於:致力於讓建築真正實現以人為中心。我們可以把這個系統,想像為你的房間,房間裡所有的感知、執行設備,整合在這個小蜜蜂的控制之下,這就是智慧節點,學術名詞叫CPN(計算節點)。

每一個小蜜蜂管控著一個區域,不同區域間完成交互、協作,解決了一個縱向整合和分層控制中,產生的複雜通信問題,這樣就解決了調研當中的核心問題。而群體智慧架構,能夠解決現有建築智慧化系統問題。

Shake those bees back and forth: Smart swarm intelligence


2、群體智慧架構
群體智慧架構,是一種由相互協作的智慧節點,實現的扁平化、無中心建築智慧化架構。研發全新的適應大型公共建築,節能需求的扁平化、無中心建築智慧化系統平台技術,建立創新的建築智慧化技術體系,能夠推動標準化工作,確定統一的建築運行資訊標準化描述方法;

開發智慧化系統軟硬體設備,支持即插即用新型架構平台,在實際項目中應用;研發各種智慧機電設備,和不同功能的控制管理軟體,解決基於新架構的,典型建築節能控制管理功能,帶動傳統建築機電設備產業升級;透過示範工程,檢驗和示範新技術。

  群體智慧架構實驗平台
  
目前,基於群體智慧的建築智慧化系統研究工作,總體情況是:建立了支撐群體智慧建築的算法架構;確定了統一的建築運行資訊標準化描述方法;完成了群體智慧建築系統平台的操作系統 TOS ,和節點 CPN 的軟硬體開發,並透過了實驗驗證;研發了部分智慧機電設備,和節能控制管理軟體,實現了群體智慧建築的部分能量管理,和節能控制功能,並已經開展了若干工程示範。

展望建築智慧化系統未來發展,趙教授指出,建築應以人為本,利用好新技術,尤其是資訊技術,充分發揮廣大機電工程師和設備廠商,在智慧化方面的作用,在工程實踐中,推動新技術探索和應用發展,服務人民對美好健康生活的要求。

台灣區電信工程工業同業公會

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