從近10年研究文獻看智能建築的未來發展趨勢

2024-09-24 18:00:25    編輯: robot
導讀 近期,一篇關於智能建築研究發展趨勢的論文,通過對近十年(2014年至2023年)的智能建築研究文獻的統計分析,展示了近十年來全球智能建築行業的重點研究領域和發展趨勢,非常值得智能建築行業小夥伴們看看...


近期,一篇關於智能建築研究發展趨勢的論文,通過對近十年(2014年至2023年)的智能建築研究文獻的統計分析,展示了近十年來全球智能建築行業的重點研究領域和發展趨勢,非常值得智能建築行業小夥伴們看看。

該研究發現,近十年來,與智能建築相關的研究文獻數量顯著增長,表明智能建築技術近年來備受關注。從高被引文章中可以看出,人工智能、物聯網、大數據等技術的快速發展,爲智能建築提供了新的理論基礎和技術支撐,推動了該領域的創新和突破。後來出現的“機器學習”和更早出現的“物聯網”都是重要節點,凸顯了它們在智能建築技術中的重要性,爲建築智能化和自動化提供了新的可能性。 而近年來“能源效率”和“可再生能源”等關鍵詞佔據重要地位,強調可持續發展是智能建築領域的關鍵目標。

接下來,小編帶大家一起通過這篇論文來看看,近十年來智能建築行業的發展趨勢。

建築與數字化的深度融合


智能建築作爲一種新興的建築理念,已成爲建築行業轉型升級的關鍵驅動力。另外,智能建築作爲一個跨部門、多學科的領域,近十年來受到了各界的廣泛關注,研究數量也在快速增長,尤其是中國、美國、韓國。

建築與數字化的深度融合,逐漸使智能建造技術成爲建築行業的核心要素。智能建築技術通過集成先進的科學技術方法和智能系統來提高人類舒適度和能源效率,徹底改變了建築行業。從傳統的建築設計與施工到智能化的管理與運營,智能建築技術以其突出的表現和優勢爲建築行業注入了新的活力和動力。

智能建築體現了技術創新,標志着建築行業在可持續發展、資源優化和管理效率方面的全面進步。這也與國家政策以及市場驅動因素密切相關。越來越多的國家和地區正在出台促進建築領域節能的政策和標准。

例如,2022年,歐盟委員會發布“歐洲地平线”工作計劃,強調數字化轉型研究是實現綠色轉型的關鍵。同樣,各國也出台了一系列政策來推廣智能建築技術。美國國家標准與技術研究院(NIST)發布《建築行業數字化路线圖》,支持智能建築的研究和應用;英國政府設立“英國數字化建設”項目,推動數字化建設的實施;德國在建築領域推動工業4.0,強調智能建築和自動化施工,並設立了技術創新基金。這些政策法規的出台,不僅爲智能建築技術的應用提供了規範和依據,也爲行業創新和可持續發展創造了良好的環境。

這些策略通常包括支持智能建築技術並鼓勵採用新技術來提高建築系統的能源效率。政策推動促使相關企業和研究機構更加積極探索和實施智能建築解決方案。隨着對建築環境質量的重視和不斷升級的能源危機的推動,智能建築解決方案的市場需求持續增長,這些核心概念既反映了學術界的研究趨勢,也反映了行業內的市場需求。

能源領域研究位居榜首


智能建築是一個跨學科、多學科的新興課題。從已發表的文獻來看,能源領域的研究位居榜首,這表明能源領域在智能建築中發揮着重要作用。這些研究涉及能源效率、傳感器技術、可再生能源利用、智能能源管理系統等方面。進一步強調了建築節能和優化建築環境性能在智能建築領域的重要性。研究重點方面,主要突出“能效”、“物聯網”、“建模”、“管理”、“需求響應”等核心概念,爲行業未來發展指明了方向。

在利用信息和通信技術更有效地管理資源這一理念的推動下,智能環境以智能城市、智能建築、智能電網、智能水務和智能移動的形式出現,並無縫嵌入日常用品中。這一趨勢促進了互聯設備的發展,使我們的生活更加智能和便捷。也爲能源管理、資源利用、環境保護提供了更多可能性。

智能環境發展的關鍵驅動力是物聯網和大數據等技術的融合,它們正在推動智能環境的進步,使我們能夠實現更高水平的能源效率、減少浪費和降低能源消耗成本。這些技術正在徹底改變我們與周圍環境互動的方式。 通過利用物聯網設備和數據分析,我們可以監控和優化建築物的能源使用,從而顯著節省成本並帶來環境效益。

另外,國際能源署 (IEA) 敦促各國政府實現到 2030 年將全球可再生能源產能增加兩倍、每年將能源效率提高一倍的目標。建築行業作爲節能減排的主力軍,應響應國家大力推廣智能建築的號召,最大限度地減少能源浪費。

人工智能、數字孿生等新技術不斷湧現


能建築技術是一種將先進技術與節能理念相結合的技術,旨在提高建築的效率、安全性和可持續性。

例如,在優化設計和運營策略方面出現了“無线傳感器網絡”、“機器學習”、“人工智能”、“數字孿生”、“雲計算”和“建築信息模型(BIM)”等關鍵技術。這些技術在改進設計和操作策略方面發揮着至關重要的作用 。無线傳感器網絡可用於遠程監控建築設施,以發現和解決潛在問題,提高運營效率;機器學習可用於形成智能控制系統,實時調整設備運行,以實現最佳性能和能源效率。人工智能還可以分析用戶行爲和偏好,提供個性化的建築環境,提高人們對空間的舒適度和滿意度;通過數字孿生的模擬,運營商可以預測設備故障並進行有效的維護計劃,以降低成本和停機時間。通過雲計算,設計師、工程師、運營經理等利益相關者可以實時共享信息,提高溝通效率和協作。 BIM提供詳細信息支持施工過程和後續運營管理,有助於提高項目管理效率、降低成本、增強項目管理。

該研究還發現,智能建築技術正在快速發展,目前已進入技術應用階段,現階段新興技術的應用,如強化學習、邊緣計算、神經網絡、數據模型等是當前智能建築領域的熱門話題。

強化學習可以通過使智能系統與環境交互、學習和不斷調整來優化建築設計、施工流程和設備管理。這反過來又提高了能源利用效率。例如,通過強化學習算法來優化建築物空調系統的運行策略,可以根據不同時段自動調節溫度和氣流,滿足用戶需要在節能和舒適之間取得平衡。邊緣計算能夠快速響應實時數據需求,有助於提高能源系統的響應能力和效率。神經網絡在智能建築技術中優化建築設計和微調能源管理方面發揮着作用。數據模型在智能建築技術中也發揮着至關重要的作用。它們可以幫助識別建築能耗的瓶頸和潛在的節能機會,從而優化建築系統的運行策略,提高能源利用效率。

另外,設計是智能建築的基礎,決定了建築的功能性、可持續性、美觀性;用戶行爲和習慣對建築能耗、舒適度、安全性有直接影響;數字孿生技術可以在設計、施工和運營的各個階段提供重要的視覺信息;無线傳感器網絡是智能建築實現實時監測和控制的核心技術,利用傳感器採集環境和設備數據,爲決策提供依據。

平台、節能、設備、強化學習、控制策略等關鍵詞表明智能建築已經开始走向實用技術,而不僅僅局限於理論創新。一方面是技術升級,通過新技術與實際應用的融合。智能建築不僅提高了建築效率,還有效提高了建築質量和安全性,也爲更多領域的創新和應用提供了模型和參考;另一方面,建築行業越來越注重人們在建築環境中的舒適感受。

更加注重“以人爲本”與實際應用


目前,智能建築領域的研究正在不斷發展,逐漸從基礎技術轉向實際應用,結合物聯網、機器學習等新興技術,實現更加智能化、更可持續的建築環境。此外,研究人員越來越強調人爲因素在智能建築中的作用,以促進更舒適的 、健康和可持續的建築環境。

在過去的十年裏,研究的重點已轉向考慮用戶的需求,生活空間主要以人爲中心
。 “熱舒適”和“行爲”變得越來越普遍。同時,智能建築也面臨着數據隱私、網絡安全和標准化等挑战。尤其是2017年後,“傳熱導”、“用戶行爲”等與以人爲本的考慮相關的術語开始出現。對居住者行爲的研究出現了,強調了對其對建築能耗和舒適度影響的認識,以及通過分析這種行爲來優化建築管理的愿望 。隨着理論的整體成熟,對優化的關注不斷發展。

人們越來越重視“居住行爲”、“室內空氣質量”、“熱舒適度”等與人相關的因素,這些都表明智能建築的設計和運營正朝着以人爲本的方向發展。從這些關鍵詞中,我們可以驗證智能建築正在從理論轉向實際應用的理念。

運營與維護逐步受到重視


2018年以來,故障檢測技術成爲研究熱點,呈現出利用智能技術及時識別建築系統故障,預防事故發生,保障安全運行的趨勢。與此同時,“建築管理系統”、“設施管理”、“建築能源管理系統”、“機械性能”等術語也得到了認可。在此背景下“補丁”的出現,相當於爲系統提供“維護”,旨在預防問題的發生,保證系統的長期穩定。

該研究對2014年至2023年智能建築領域關鍵詞的趨勢和演變表明,最初的文章重點是傳感器網絡和定位技術等基礎技術。隨着時間的推移,焦點逐漸轉向實際應用。越來越細化的關鍵詞开始更頻繁地出現,重點關注能源管理、物聯網 (IoT) 和能源效率等領域。此外,人們越來越關注整合物聯網和機器學習等新興技術,以實現更智能、更可持續的建築環境。

同時,衆多新的關鍵詞表明技術升級和人性化設計並重,體現了智能建築朝着更健康、更舒適、可持續發展的趨勢。當下,智能建築技術逐漸進入技術應用階段,強化學習、邊緣計算、神經網絡等新興技術成爲研究熱點。這些技術的應用促進了建築設計、施工和設施管理以及能源效率的優化,體現了智能建築在提高建築效率、安全性和可持續性方面所做的努力。

總而言之,這篇論文經過對文獻的細致整理,清晰地揭示出近年來智能建築开始注重用戶體驗和建築的可持續性,這是建築行業未來發展的重要趨勢。可持續建築通常強調創造健康舒適的室內環境,這直接影響用戶體驗。同時,可持續建築通過高效的能源管理系統和節能設計來減少能源消耗,不僅減少了對環境的影響,還降低了用戶的能源成本,增強了用戶的經濟體驗。

然而,智能建築領域還缺乏以用戶爲中心的研究和用戶體驗標准。政府機構、行業協會和企業應鼓勵和資助以用戶爲中心的智能建築相關研究,促進該領域的知識發展和實踐創新。未來,我們應該鼓勵更多的跨學科研究,鼓勵建築、工程、心理學、人機交互設計等學科的專家合作,更好地理解和滿足用戶的需求和體驗。建立智能建設的用戶體驗標准和考核政策,爲行業提供指導和規範。同時,制定並驗證一套用戶體驗指標,評估智能建築項目的用戶滿意度、舒適度、便捷性、可達性、健康影響等,爲建築體系的完善做出貢獻。

更多研究發現,參見論文原文:

Evolving Trends in Smart Building Research: A Scientometric Analysis

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