人工智能在智慧園區智能化建設中的實踐應用探討
- 發布時間：2022-10-26
摘要：隨著世界物聯網、大數據、云計算、區塊鏈、人工智能等新興科技的大浪潮下快速發展與廣泛運用,中國智能城市的建設也在逐步地推動著，而智慧園區作為智慧城市的子集抑或說是空間縮影，其建設已成為發展趨勢。同時，在新基建建設的推動下，作為五大數字新技術之一的人工智能，在各個領域也得到了重大發展及應用。同時也賦予智慧園區智能化建設新活力，讓園區更智慧。本文著重介紹了人工智能技術的發展趨勢及國內外引領性的技術，通過具體的項目案例，探討人工智能關鍵技術下的落地產品在智慧園區智能化基礎配套建設中的實際應用經驗及設計施工中的一些心得體會。本文對智慧園區的頂層設計不做探討，最后對人工智能在智慧園區建設中的應用做了總結與期望。希望對相關領域研究者及同行從業者實際應用中有所啟發和提供一定的參考意義。
關鍵詞：人工智能；智慧園區；實踐應用
1.引言
人工智能亦稱作機器智能，簡單地說可以分為兩部分：即人工和智能，其中智能是其核心部分。今天，人工智能是基于數學、計算機科學、控制論、信息論、神經心理學、哲學、語言學等多學科研究的基礎上發展起來的一門綜合性交叉學科。其目標是開發與人類智能相關的創新科技，形成一種智能機器的推理、學習和解決問題的能力[1]。智慧園區是基于智慧城市發展中衍生出來的一個空間子集縮影，是智慧城市的建設基礎，也是未來園區發展的主流趨勢。是為了解決傳統園區管理效率低下、信息化建設落后、各方信息化鏈接太過薄弱、盈利模式單一、數據沒有沉淀、綠色節能理念缺乏等痛點問題。所謂智慧園區，就是指融合新一代信息與通信技術，具備信息迅捷采集、信息高速傳輸、高度集中計算、智能事務迅速處理和提供無所不在的服務能力，從而實現園區內及時、互動、整合的信息感知、傳遞和處理，以提高園區產業集聚能力、企業經濟競爭力、可持續發展為目標的先進園區發展理念。要真正打造智慧園區，最基礎、最重要的也就是園區智能化的基礎建設。而人工智能的發展和在智能化建設中的應用，使得智慧園區的智能化建設變得更智慧、園區管理更便捷。同時，結合園區實際情況，建設一個真正適合自身、適合園區內企業和人群的智慧體系。
2.人工智能技術的發展趨勢及國內外引領性的技術。
在人工智能的發展歷程中，人工智能經歷了以下三個主要階段。第一階段為1956年-1980年，此階段是人工智能的誕生，也是開始起步階段；第二階段為1980年-2000年，此階段是人工智能步入產業化，也是專家系統興起及推廣階段；第三階段為2000年至今，此階段是人工智能迎來爆發階段，也是人工智能的致力于深度學習階段。在此期間，人工智能主要發生了三次質的飛躍階段：第一次飛躍階段為解決問題尋求答案，人工智能可以完成人類日常工作、生活中的部分邏輯推理類的工作事務，機器定理證明和專家系統是這一階段具有代表性的事件；第二次飛躍階段為智能系統能夠實現和環境的感知及交互，從自身所處的運行的各種環境中對信息進行獲取，可以完成包括不確定性以及確定性的部分思維工作，通過自身的反應，對環境產生影響，并能夠隨著周邊環境的變化作相應的適應、調整，智能機器人的產生是這一階段的具有代表性的事件；第三次是隨著科技進一步的發展，智能系統逐漸的也賦予了類人的認知、思維能力，從而達到能夠發現新的知識，并可以完成下達的指令甚至是自身在運行中面臨的任務，如基于數據挖掘的系統。隨著人工智能科技更進一步的發展，人工智能技術的發展在未來也將呈現出以下幾種趨勢：伴隨著人工智能產品全面進入消費級市場，人工智能技術將從傳統特殊領域使用到實現大規模商用的價值； 人工智能的認知能力由于基于深度學習的進一步推動有望達到人類專家顧問級別；人工智能實用性顯著，將成為可付費購買的智慧服務；人工智能技術進一步發展也將會對勞動密集型產業造成前所未有的沖擊，以此改變全球經濟生態發展。
人工智能在發展中其相關領域的技術也是層出不窮、各放異彩，在智慧園區智能化建設場景下的人工智能技術主要有視頻圖像結構分析技術、機器學習技術、語音識別技術、人機交互技術等。視頻圖像結構化是指對視頻、圖片內容按語義關采用目標檢測、特征提取、對象識別、深度學習等分析手段，組織成可被計算機和人識別、理解、檢索的文本信息的技術[2]。機器學習技術是以深度學習、增強學習等算法研究為主要研究對象，從而賦予機器自主學習并提高性能的能力。語音識別技術基于人類通過聲音、文字等形式的語言進行數據化、框架化的研究，將人類語言轉化為計算機程序可以識別處理的形式，以及將計算機數據轉化為人類自然語言的形式，從而讓計算機可以理解人類的語言。人機交互技術是指計算機系統跟用戶可以通過人機交互界面進行交流，實現互動[1]。
3.人工智能在某智慧園區智能化建設中的實際應用。
某智慧園區作為新一代產學研相結合的現代化示范園區，項目主要業態包括產業廠房、綜合辦公樓、產業研發中心、人才公寓、商業配套、園企展廳及配套地下車庫等，總建筑面積45萬平方米。
在該項目智能化建設中，根據園區自身情況及使用方實際需求設計構建總體智能化應用場景如下：基于AI人臉識別的園區一臉通，充分應用人工智能技術中視頻圖像結構分析，采用人臉識別、車輛識別達到業主、訪客一張人臉/車牌通行社區，打造科技、健康的“無接觸”智慧歸家體驗。園區“一臉通”可以在園區的多個場合應用，如園區出入口控制門禁、人員活動路線軌跡、園區商超購物消費、各種會議與活動簽到等，從多方面、多場合體現園區的智慧系統?；贏I人臉識別、智能分析的園區智慧監控，在傳統視頻監控的基礎上，通過AI增加智能分析、智能預警、聯動響應能力，使監控更智慧、園區安全防護等級進一步提升?；谌斯ぶ悄艿亩嗝襟wAR互動系統、AI互動3D數字展廳的設置，以達到提升園區的休閑、舒適感與趣味性。智能服務機器人的投放更是打造了一個極具科技感的智慧園區體驗。此外，智能家居的配置為智慧園區的智慧“家”、安心“家”助力添彩。
例如在該園區項目人才公寓業態設計中通過分析人員出行動線，規劃設計園區一臉通出行場景為：在園區出入口根據現場建筑及道路規劃布局情況配置帶人臉識別及防疫測溫功能的人行通道閘或者門禁一體機，在出入口門衛室設置人臉識別訪客登記預約系統，同時滿足固定及臨時人員出入需求及疫情現狀下的社會需求；在人才公寓首層或者地下室大堂出入口設置人臉識別單元門口機，同時單元門口機具備人臉識別開門呼梯功能；在電梯內設置人臉或語音識別電梯控制終端，人員進入電梯后刷臉或者語音控制所要抵達的樓層；在公寓入戶門配置人臉識別門鎖或者指紋鎖，當人員抵達公寓人戶門時可通過人臉識別或指紋解鎖進入房間。以上各出行卡口人臉識別設備的設計配置，能夠很好地解決固定居住人員出行忘帶卡片或者鑰匙、物業管理難度大的困擾，從而真正實現出行一臉無感通行，極大地方便了出行人員的無障礙、無接觸通行，方便物業管理，提升園區居住體驗感及管理效率。同時，園區各主要出入口卡口人臉識別訪客系統的設計配置，也為臨時人員的出入提供了極大的便捷，同時訪客預約免去了接待雙方需要面對面進行入園接觸才能達到被訪者位置的困局。當然，人員出行并不僅只是人行動線，還存在車行動線的情況。那么這種場景下就需要在園區出入口或者地庫出入口配置車輛識別功能道閘系統，能夠有效地管理人員乘車出入園區首道卡口的無障礙識別通行。待人員進入園區后，其他卡口在借助人臉識別設備進行順暢通行。人臉識別及車輛識別設備在方便了人員通行的同時，借助于視頻結構化技術、活體檢測技術、數據加密技術的助力，也極大的確保了人車信息的安全及識別的精準性，防止不法分子以盜取盜刷方式進入園區，確保園區的安全穩定。人臉識別設備的應用在一定程度上節省了園區安保人員及物資的投入，實現了無紙化登記預約，為綠色節能及可持續發展、低碳環保貢獻了一份力量。
在該項目其他業態設計中除了跟人才公寓相同的配置外，根據其他業態的獨有性進行針對性配置。比如辦公樓的會議室配置會議系統的人臉簽到、會議預約功能，辦公區設置人臉考勤機，從而更好的對細部進行管理，實現全場景智慧化建設目標。在商業配套建設無人超市、無人貨柜，設置刷臉消費設備，通過手機APP、人臉識別等途徑完成無人超市的商品選擇及支付，極大降低入駐商家營業管理人員的投入，方便顧客的消費結算，提升顧客無感支付的體驗。
此外，在整體考慮園區視頻監控系統建設中，園區各出入口卡口設計配置AI人臉識別攝像機，各樓棟首層及地下室出入口大堂設置AI人臉識別攝像機，對人員進出人臉數據進行采集、識別、保存；園區主干道部位設計配置AI智能分析攝像機，對人員活動路線軌跡進行事后追溯和人員非法行為進行分析、警戒；園區建筑物四周設置AI高空拋物監測攝像機，針對園區高空拋物行為進行全天候高清監測，事中視頻記錄，事后精準回溯，快速定位責任主體，規范園區業主行為，維護園區安全居住環境。園區商業配套區域及重點人流密集區域，設置客流統計攝像機，建設客流分析統計系統，進行實時客流統計分析。
在園區公共區域可設置基于人工智能的多媒體AR互動系統；精準、靈敏、穩定地識別互動的人體，采用無接觸式肢體控制的方式，操作編輯好的圖片、視頻三維模型、音頻、粒子特效等內容，具有展示變換效果多樣化、超強科幻感和科技感等特點。該系統的建設依托底層軟硬件設施，可實現智能語音導覽屏、多媒體語音觸摸互動，提供信息查詢、介紹等功能；智能跑道無需系帶設備，AI無感識別智慧運動；AI肢體識別技術與大屏互動，趣味智慧運動；夜光跑道感應人們步伐變化燈光、音樂效果；智能座椅集合聲、光、電為一體的休閑式座椅；以此提升居住人員的休閑、舒適的體驗感。在園企展廳建設中引入AI互動3D展廳，從而實現AI值守3D智能展廳線上線下的體驗，也必將成為下一代極具先進及科技感的企業3D擬人化智能交互界面。AI數字員工也取代了眾多傳統展廳人工員工分身乏術，數字化的數字員工分身有術，為顧客提供一對一服務，將助力企業突破展廳宣傳、管理效率瓶頸，不僅能夠在宣傳拓客服務上實現規?；慕当驹鲂?，更能根據用戶交互大數據得積累、分析進行產品方案的更進一步優化調整，更好的預測及滿足市場及社會發展的需求，增加園區的宣傳、展示的高效性、趣味性。
在園區室內外投放智能服務機器人，提供快遞配送、路線指引、信息展示、人機交互等服務，可進行消殺、巡邏、區域清潔、安全檢測等各種作業，還可以參與到工廠的生產中。智能服務機器人在為園區提供服務便利的同時，也提升園區科技感和與眾不同的服務體驗。
智能家居是借助人工智能技術來改善住房環境的舒適性與安全性[3]。智能家居系統也是智慧園區智能化建設中不可或缺的部分。設計在人才公寓戶內配置智能家居系統如智能門鎖、智能空調、智能燈光、智能影音、智能窗簾、智能家電控制等系統，充分應用語音識別技術，配置AI機器人控制系統實現戶內智能家居各系統設備的語音控制。住戶利用人工智能可對窗簾開合進行控制，對電器使用進行開關、管理，對燈光進行場景設置聯動、對背景音樂進行啟停播放控制，并可借助計算機互聯網在異地對家庭實施遠程智能操控[3]。
除此以外，人工智能在樓宇自控系統、智能照明、環境監測、能耗管理等系統的助力，通過這些系統的配置應用能在很大程度上對園區的各種機電設備進行統籌管理及能源節能管理，降低能源消耗，實現低碳環保的綠色建筑目標。
4.結論
綜上所述，人工智能在智慧園區智能化建設中已成熟落地了眾多創新、高效的產品，證明了人工智能在智慧園區的應用實踐中的可行性。這些人工智能產品的應用也在一定程度上解決了園區管理痛點問題和社會發展的需求。但是，智慧園區的建設并不僅是智能產品及軟件的簡單堆疊、使用，還是基礎設施、網絡系統、集成管理、在線服務、五大數字技術融合應用的多個環節的整體結構。智慧園區作為智慧城市發展的基礎與源頭，需要在新基建引領下不斷完善各項基礎設施，其中最重要的還是智能化的基礎配套設施，同時引入更多高新技術企業和項目，逐步打通產業鏈上、中、下游產業生態，將每個智能設備連接起來、園區“大腦中臺”建立起來。與此同時，想要真正實現智慧園區的全場景智能建設，只有通過人工智能的輔助，加之5G技術、物聯網、大數據、區塊鏈技術的融合應用，才能更好的推動全場景智能下的智慧園區建設。相信在未來必將會有更加多的創新的，高效的產品和技術落戶，為智慧園區的建設助力。
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喬曉翔,羅麗,王臻.人工智能技術在智慧社區建設中的應用分析.Police Technology,2019(6):19-21.
丁偉偉.人工智能技術在智慧城市建設中的應用.信息記錄材料,2020,21(4):230-231.
【作者簡介】 趙富兵，男，工程師，西安協同數碼股份有限公司，現從事于建筑智能化專業技術支持工作。