人工智能在智慧园区智能化建设中的实践应用探讨

摘要:随着世界物联网、大数据、云计算、区块链、人工智能等新兴科技的大浪潮下快速发展与广泛运用,中国智能城市的建设也在逐步地推动着,而智慧园区作为智慧城市的子集抑或说是空间缩影,其建设已成为发展趋势。同时,在新基建建设的推动下,作为五大数字新技术之一的人工智能,在各个领域也得到了重大发展及应用。同时也赋予智慧园区智能化建设新活力,让园区更智慧。本文着重介绍了人工智能技术的发展趋势及国内外引领性的技术,通过具体的项目案例,探讨人工智能关键技术下的落地产品在智慧园区智能化基础配套建设中的实际应用经验及设计施工中的一些心得体会。本文对智慧园区的顶层设计不做探讨,最后对人工智能在智慧园区建设中的应用做了总结与期望。希望对相关领域研究者及同行从业者实际应用中有所启发和提供一定的参考意义。

关键词:人工智能;智慧园区;实践应用

1.引言

人工智能亦称作机器智能,简单地说可以分为两部分:即人工和智能,其中智能是其核心部分。今天,人工智能是基于数学、计算机科学、控制论、信息论、神经心理学、哲学、语言学等多学科研究的基础上发展起来的一门综合性交叉学科。其目标是开发与人类智能相关的创新科技,形成一种智能机器的推理、学习和解决问题的能力[1]。智慧园区是基于智慧城市发展中衍生出来的一个空间子集缩影,是智慧城市的建设基础,也是未来园区发展的主流趋势。是为了解决传统园区管理效率低下、信息化建设落后、各方信息化链接太过薄弱、盈利模式单一、数据没有沉淀、绿色节能理念缺乏等痛点问题。所谓智慧园区,就是指融合新一代信息与通信技术,具备信息迅捷采集、信息高速传输、高度集中计算、智能事务迅速处理和提供无所不在的服务能力,从而实现园区内及时、互动、整合的信息感知、传递和处理,以提高园区产业集聚能力、企业经济竞争力、可持续发展为目标的先进园区发展理念。要真正打造智慧园区,最基础、最重要的也就是园区智能化的基础建设。而人工智能的发展和在智能化建设中的应用,使得智慧园区的智能化建设变得更智慧、园区管理更便捷。同时,结合园区实际情况,建设一个真正适合自身、适合园区内企业和人群的智慧体系。

2.人工智能技术的发展趋势及国内外引领性的技术。

在人工智能的发展历程中,人工智能经历了以下三个主要阶段。第一阶段为1956年-1980年,此阶段是人工智能的诞生,也是开始起步阶段;第二阶段为1980年-2000年,此阶段是人工智能步入产业化,也是专家系统兴起及推广阶段;第三阶段为2000年至今,此阶段是人工智能迎来爆发阶段,也是人工智能的致力于深度学习阶段。在此期间,人工智能主要发生了三次质的飞跃阶段:第一次飞跃阶段为解决问题寻求答案,人工智能可以完成人类日常工作、生活中的部分逻辑推理类的工作事务,机器定理证明和专家系统是这一阶段具有代表性的事件;第二次飞跃阶段为智能系统能够实现和环境的感知及交互,从自身所处的运行的各种环境中对信息进行获取,可以完成包括不确定性以及确定性的部分思维工作,通过自身的反应,对环境产生影响,并能够随着周边环境的变化作相应的适应、调整,智能机器人的产生是这一阶段的具有代表性的事件;第三次是随着科技进一步的发展,智能系统逐渐的也赋予了类人的认知、思维能力,从而达到能够发现新的知识,并可以完成下达的指令甚至是自身在运行中面临的任务,如基于数据挖掘的系统。随着人工智能科技更进一步的发展,人工智能技术的发展在未来也将呈现出以下几种趋势:伴随着人工智能产品全面进入消费级市场,人工智能技术将从传统特殊领域使用到实现大规模商用的价值; 人工智能的认知能力由于基于深度学习的进一步推动有望达到人类专家顾问级别;人工智能实用性显著,将成为可付费购买的智慧服务;人工智能技术进一步发展也将会对劳动密集型产业造成前所未有的冲击,以此改变全球经济生态发展。

人工智能在发展中其相关领域的技术也是层出不穷、各放异彩,在智慧园区智能化建设场景下的人工智能技术主要有视频图像结构分析技术、机器学习技术、语音识别技术、人机交互技术等。视频图像结构化是指对视频、图片内容按语义关采用目标检测、特征提取、对象识别、深度学习等分析手段,组织成可被计算机和人识别、理解、检索的文本信息的技术[2]。机器学习技术是以深度学习、增强学习等算法研究为主要研究对象,从而赋予机器自主学习并提高性能的能力。语音识别技术基于人类通过声音、文字等形式的语言进行数据化、框架化的研究,将人类语言转化为计算机程序可以识别处理的形式,以及将计算机数据转化为人类自然语言的形式,从而让计算机可以理解人类的语言。人机交互技术是指计算机系统跟用户可以通过人机交互界面进行交流,实现互动[1]。

3.人工智能在某智慧园区智能化建设中的实际应用。

某智慧园区作为新一代产学研相结合的现代化示范园区,项目主要业态包括产业厂房、综合办公楼、产业研发中心、人才公寓、商业配套、园企展厅及配套地下车库等,总建筑面积45万平方米。

在该项目智能化建设中,根据园区自身情况及使用方实际需求设计构建总体智能化应用场景如下:基于AI人脸识别的园区一脸通,充分应用人工智能技术中视频图像结构分析,采用人脸识别、车辆识别达到业主、访客一张人脸/车牌通行社区,打造科技、健康的“无接触”智慧归家体验。园区“一脸通”可以在园区的多个场合应用,如园区出入口控制门禁、人员活动路线轨迹、园区商超购物消费、各种会议与活动签到等,从多方面、多场合体现园区的智慧系统。基于AI人脸识别、智能分析的园区智慧监控,在传统视频监控的基础上,通过AI增加智能分析、智能预警、联动响应能力,使监控更智慧、园区安全防护等级进一步提升。基于人工智能的多媒体AR互动系统、AI互动3D数字展厅的设置,以达到提升园区的休闲、舒适感与趣味性。智能服务机器人的投放更是打造了一个极具科技感的智慧园区体验。此外,智能家居的配置为智慧园区的智慧“家”、安心“家”助力添彩。

例如在该园区项目人才公寓业态设计中通过分析人员出行动线,规划设计园区一脸通出行场景为:在园区出入口根据现场建筑及道路规划布局情况配置带人脸识别及防疫测温功能的人行通道闸或者门禁一体机,在出入口门卫室设置人脸识别访客登记预约系统,同时满足固定及临时人员出入需求及疫情现状下的社会需求;在人才公寓首层或者地下室大堂出入口设置人脸识别单元门口机,同时单元门口机具备人脸识别开门呼梯功能;在电梯内设置人脸或语音识别电梯控制终端,人员进入电梯后刷脸或者语音控制所要抵达的楼层;在公寓入户门配置人脸识别门锁或者指纹锁,当人员抵达公寓人户门时可通过人脸识别或指纹解锁进入房间。以上各出行卡口人脸识别设备的设计配置,能够很好地解决固定居住人员出行忘带卡片或者钥匙、物业管理难度大的困扰,从而真正实现出行一脸无感通行,极大地方便了出行人员的无障碍、无接触通行,方便物业管理,提升园区居住体验感及管理效率。同时,园区各主要出入口卡口人脸识别访客系统的设计配置,也为临时人员的出入提供了极大的便捷,同时访客预约免去了接待双方需要面对面进行入园接触才能达到被访者位置的困局。当然,人员出行并不仅只是人行动线,还存在车行动线的情况。那么这种场景下就需要在园区出入口或者地库出入口配置车辆识别功能道闸系统,能够有效地管理人员乘车出入园区首道卡口的无障碍识别通行。待人员进入园区后,其他卡口在借助人脸识别设备进行顺畅通行。人脸识别及车辆识别设备在方便了人员通行的同时,借助于视频结构化技术、活体检测技术、数据加密技术的助力,也极大的确保了人车信息的安全及识别的精准性,防止不法分子以盗取盗刷方式进入园区,确保园区的安全稳定。人脸识别设备的应用在一定程度上节省了园区安保人员及物资的投入,实现了无纸化登记预约,为绿色节能及可持续发展、低碳环保贡献了一份力量。

在该项目其他业态设计中除了跟人才公寓相同的配置外,根据其他业态的独有性进行针对性配置。比如办公楼的会议室配置会议系统的人脸签到、会议预约功能,办公区设置人脸考勤机,从而更好的对细部进行管理,实现全场景智慧化建设目标。在商业配套建设无人超市、无人货柜,设置刷脸消费设备,通过手机APP、人脸识别等途径完成无人超市的商品选择及支付,极大降低入驻商家营业管理人员的投入,方便顾客的消费结算,提升顾客无感支付的体验。

此外,在整体考虑园区视频监控系统建设中,园区各出入口卡口设计配置AI人脸识别摄像机,各楼栋首层及地下室出入口大堂设置AI人脸识别摄像机,对人员进出人脸数据进行采集、识别、保存;园区主干道部位设计配置AI智能分析摄像机,对人员活动路线轨迹进行事后追溯和人员非法行为进行分析、警戒;园区建筑物四周设置AI高空抛物监测摄像机,针对园区高空抛物行为进行全天候高清监测,事中视频记录,事后精准回溯,快速定位责任主体,规范园区业主行为,维护园区安全居住环境。园区商业配套区域及重点人流密集区域,设置客流统计摄像机,建设客流分析统计系统,进行实时客流统计分析。

在园区公共区域可设置基于人工智能的多媒体AR互动系统;精准、灵敏、稳定地识别互动的人体,采用无接触式肢体控制的方式,操作编辑好的图片、视频三维模型、音频、粒子特效等内容,具有展示变换效果多样化、超强科幻感和科技感等特点。该系统的建设依托底层软硬件设施,可实现智能语音导览屏、多媒体语音触摸互动,提供信息查询、介绍等功能;智能跑道无需系带设备,AI无感识别智慧运动;AI肢体识别技术与大屏互动,趣味智慧运动;夜光跑道感应人们步伐变化灯光、音乐效果;智能座椅集合声、光、电为一体的休闲式座椅;以此提升居住人员的休闲、舒适的体验感。在园企展厅建设中引入AI互动3D展厅,从而实现AI值守3D智能展厅线上线下的体验,也必将成为下一代极具先进及科技感的企业3D拟人化智能交互界面。AI数字员工也取代了众多传统展厅人工员工分身乏术,数字化的数字员工分身有术,为顾客提供一对一服务,将助力企业突破展厅宣传、管理效率瓶颈,不仅能够在宣传拓客服务上实现规模化的降本增效,更能根据用户交互大数据得积累、分析进行产品方案的更进一步优化调整,更好的预测及满足市场及社会发展的需求,增加园区的宣传、展示的高效性、趣味性。

在园区室内外投放智能服务机器人,提供快递配送、路线指引、信息展示、人机交互等服务,可进行消杀、巡逻、区域清洁、安全检测等各种作业,还可以参与到工厂的生产中。智能服务机器人在为园区提供服务便利的同时,也提升园区科技感和与众不同的服务体验。

智能家居是借助人工智能技术来改善住房环境的舒适性与安全性[3]。智能家居系统也是智慧园区智能化建设中不可或缺的部分。设计在人才公寓户内配置智能家居系统如智能门锁、智能空调、智能灯光、智能影音、智能窗帘、智能家电控制等系统,充分应用语音识别技术,配置AI机器人控制系统实现户内智能家居各系统设备的语音控制。住户利用人工智能可对窗帘开合进行控制,对电器使用进行开关、管理,对灯光进行场景设置联动、对背景音乐进行启停播放控制,并可借助计算机互联网在异地对家庭实施远程智能操控[3]。

除此以外,人工智能在楼宇自控系统、智能照明、环境监测、能耗管理等系统的助力,通过这些系统的配置应用能在很大程度上对园区的各种机电设备进行统筹管理及能源节能管理,降低能源消耗,实现低碳环保的绿色建筑目标。

4.结论

综上所述,人工智能在智慧园区智能化建设中已成熟落地了众多创新、高效的产品,证明了人工智能在智慧园区的应用实践中的可行性。这些人工智能产品的应用也在一定程度上解决了园区管理痛点问题和社会发展的需求。但是,智慧园区的建设并不仅是智能产品及软件的简单堆叠、使用,还是基础设施、网络系统、集成管理、在线服务、五大数字技术融合应用的多个环节的整体结构。智慧园区作为智慧城市发展的基础与源头,需要在新基建引领下不断完善各项基础设施,其中最重要的还是智能化的基础配套设施,同时引入更多高新技术企业和项目,逐步打通产业链上、中、下游产业生态,将每个智能设备连接起来、园区“大脑中台”建立起来。与此同时,想要真正实现智慧园区的全场景智能建设,只有通过人工智能的辅助,加之5G技术、物联网、大数据、区块链技术的融合应用,才能更好的推动全场景智能下的智慧园区建设。相信在未来必将会有更加多的创新的,高效的产品和技术落户,为智慧园区的建设助力。

 

 

【参考文献】

  1. 杜坤杰,刘华诊,邵知寅,姜玲.人工智能技术在智慧社区建设中的应用研究.华东科技,2020(05):57-63.

  2. 乔晓翔,罗丽,王臻.人工智能技术在智慧社区建设中的应用分析.Police Technology,2019(6):19-21.

  3. 丁伟伟.人工智能技术在智慧城市建设中的应用.信息记录材料,2020,21(4):230-231.


【作者简介】 赵富兵,男,工程师,西安协同数码股份有限公司,现从事于建筑智能化专业技术支持工作。