邊緣AI重塑建筑管理：更高效、更智能、更安全

近年來，人工智能 (AI) 與邊緣計(jì)算的結(jié)合，為當(dāng)今樓宇的運(yùn)營和管理帶來了革命性的變革。邊緣人工智能 (Edge AI) 是一種全新的技術(shù)，它利用網(wǎng)絡(luò)邊緣（例如傳感器、網(wǎng)關(guān)和嵌入式控制器等本地設(shè)備）的 AI 算法計(jì)算能力，而無需依賴云端基礎(chǔ)設(shè)施。在樓宇系統(tǒng)中，這意味著更快的響應(yīng)速度、更高的能源效率、更佳的居住舒適度以及更完善的數(shù)據(jù)隱私保護(hù)。

本文探討了用于構(gòu)建系統(tǒng)的邊緣人工智能的概念、主要優(yōu)勢(shì)、實(shí)際應(yīng)用、技術(shù)架構(gòu)和挑戰(zhàn)，并展望了其美好的未來。

什么是邊緣人工智能？

邊緣人工智能 (Edge AI) 是指在邊緣設(shè)備（物理上靠近數(shù)據(jù)源的硬件，例如暖通空調(diào)設(shè)備、照明控制器、安防攝像頭）上運(yùn)行人工智能算法。與典型的云端托管人工智能系統(tǒng)（依賴于與遠(yuǎn)程服務(wù)器的持續(xù)數(shù)據(jù)通信）不同，邊緣人工智能 (Edge AI) 在本地進(jìn)行計(jì)算。

這種本地化有幾個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)：

對(duì)于建筑系統(tǒng)，Edge AI 可以更快、更智能地管理供暖、通風(fēng)、空調(diào) (HVAC)、照明、門禁控制和能源管理等運(yùn)行參數(shù)。

為什么邊緣人工智能對(duì)建筑系統(tǒng)很重要？

現(xiàn)代建筑包含數(shù)百個(gè)傳感器和智能設(shè)備，它們不斷收集數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)的云處理帶來了延遲、成本、帶寬限制以及潛在的隱私泄露問題。

邊緣人工智能通過以下方式緩解這些挑戰(zhàn)：

此外，人們對(duì)智能、節(jié)能和安全建筑的興趣日益濃厚，使得邊緣人工智能不僅有益，而且必不可少。

邊緣人工智能在建筑系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

使用邊緣人工智能 (Edge AI) 的智能暖通空調(diào)系統(tǒng)可以分析實(shí)時(shí)占用模式、外部天氣和內(nèi)部空氣質(zhì)量。根據(jù)分析結(jié)果，系統(tǒng)會(huì)調(diào)整局部供暖或制冷，從而減少能源浪費(fèi)和水電費(fèi)。

邊緣人工智能 (Edge AI) 可以根據(jù)占用率、日光和使用模式自主控制照明。嵌入 AI 模型的邊緣設(shè)備可以確定何時(shí)以及如何調(diào)整照明水平，以實(shí)現(xiàn)最佳舒適度和能源效率。

邊緣安全攝像頭上由人工智能驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用程序可以檢測異常行為、識(shí)別面部，甚至無需將視頻推送到云端即可區(qū)分授權(quán)和未授權(quán)的訪問。

邊緣人工智能 (Edge AI) 監(jiān)控電梯、空氣處理器和發(fā)電機(jī)等設(shè)備的振動(dòng)、溫度和噪音異常情況，預(yù)測故障并觸發(fā)維護(hù)通知。

邊緣人工智能能夠追蹤活動(dòng)模式和空間占用情況，從而了解居住者如何使用建筑物。這有助于提高空間利用率、提升舒適度并優(yōu)化清潔計(jì)劃。

建筑系統(tǒng)中的邊緣AI與云AI

兩者都有其用途，但 Edge AI 在實(shí)時(shí)、隱私敏感和關(guān)鍵任務(wù)建筑運(yùn)營中的應(yīng)用最為廣泛。

樓宇邊緣人工智能的技術(shù)架構(gòu)

用于構(gòu)建系統(tǒng)的邊緣人工智能最常見的是分層架構(gòu)：

傳感層：原始數(shù)據(jù)由溫度傳感器、運(yùn)動(dòng)探測器、攝像機(jī)和智能電表等傳感器收集。

邊緣處理層：配備 AI 芯片或加速器的網(wǎng)關(guān)或嵌入式控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理。模型會(huì)進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練或定期更新。

控制層：控制系統(tǒng)根據(jù)推理結(jié)果啟動(dòng)加熱或冷卻變化、照明開啟或關(guān)閉或警報(bào)等動(dòng)作。

可選云層：部分?jǐn)?shù)據(jù)被發(fā)送到云端，用于模型更新、數(shù)據(jù)聚合或長期分析。

這種分散的設(shè)置保持了自主性和連通性的平衡。

邊緣人工智能對(duì)建筑利益相關(guān)者的益處

對(duì)于設(shè)施經(jīng)理：

對(duì)于居住者：

對(duì)于建筑業(yè)主：

對(duì)于安全團(tuán)隊(duì)：

在建筑系統(tǒng)中實(shí)施邊緣人工智能的挑戰(zhàn)

盡管邊緣人工智能前景廣闊，但它仍面臨一些實(shí)施問題：

邊緣設(shè)備必須具備足夠的能力來運(yùn)行AI模型。平衡功耗和性能仍然很困難。

如果沒有適當(dāng)?shù)木幣殴ぞ?，處理和更新?shù)百個(gè)分布式 AI 模型將非常困難。

建筑物內(nèi)通常安裝著來自不同制造商的傳統(tǒng)設(shè)備和裝置。需要標(biāo)準(zhǔn)化并擁有靈活的 API，以便將它們與現(xiàn)有的邊緣 AI 解決方案集成。

邊緣設(shè)備暴露在外，因此更容易受到篡改。它們需要受到保護(hù)，以防網(wǎng)絡(luò)攻擊。

對(duì) Edge AI 硬件和集成的初始投資可能成本高昂，但未來的成本節(jié)約通?？梢宰C明這一點(diǎn)。

智能建筑邊緣人工智能的未來趨勢(shì)

與集中數(shù)據(jù)相反，聯(lián)合學(xué)習(xí)允許邊緣設(shè)備協(xié)作訓(xùn)練模型，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存在邊緣設(shè)備上并節(jié)省帶寬。

Edge AI 將為建筑環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)字孿生提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)飛行模擬和優(yōu)化。

隨著 5G 部署，邊緣設(shè)備將享受更高的帶寬和更低的延遲，從而實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的 AI 應(yīng)用。

通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化能源消耗模式，邊緣人工智能將有助于實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

新平臺(tái)旨在提供模塊化、即插即用的邊緣人工智能產(chǎn)品，以降低在現(xiàn)有建筑物內(nèi)實(shí)施的復(fù)雜性。

總結(jié)

邊緣人工智能正在徹底改變樓宇的監(jiān)控、控制和優(yōu)化方式。通過將智能決策推向數(shù)據(jù)源的邊緣，它消除了傳統(tǒng)云系統(tǒng)的諸多局限性。從提高能源效率和安全性，到提升居住舒適度和預(yù)防性維護(hù)，其應(yīng)用范圍廣泛且具有變革性。

隨著邊緣人工智能硬件價(jià)格越來越低廉，人工智能模型效率越來越高，其在樓宇系統(tǒng)中的應(yīng)用將進(jìn)一步提升。富有遠(yuǎn)見的設(shè)施經(jīng)理、建筑師和技術(shù)提供商如果能夠把握這一趨勢(shì)，將更有能力引領(lǐng)未來的智能建筑革命。

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