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智能建筑办公能源消耗研究

1引言工业耗能、建筑耗能和交通耗能已经成为能源消耗的三大主要来源。在现代主要工业化国家，办公室作为建筑物的基本单元，主要集中分布在大中城市。随着气候变化成为全球的主要议题，节能成为现代建筑必不可少的要素。随着计算机技术和网络化技术的发展,以及人们对生活、工作环境舒适度要求的不断提升,集成了信息设施系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统、公共安全系统的智能建筑应运而生。虽然智能建筑技术的发展为人们提供了安全、舒适、方便、节能的学习和工作环境并且能够完成一些人们需要的复杂任务,但是它仍然存在很多的问题：首先是智能楼宇自控系统中各子系统之间相互独立，集成度并不是很高，缺乏系统之间的协作与联动；其次是智能楼宇系统对终端采集的信息处理能力较低,建筑设备管理系统只是简单的将建筑内的各个子系统进行了集成并没有达到理想的能源优化效果；最后就是智能建筑技术并没有考虑人员因素对建筑设备节能的影响。针对目前智能建筑技术在实际应用中的不足,本文在基于多Agent技术的开发平台上，通过对多智能Agent之间的交互和相互协作研究办公环境的电力消耗研究。2Agent技术及在智能建筑上应用2.1agent仿真智能体（Agent）是分布式人工智能（DAI）领域的一个基本术语，它是由美国学者明斯基于20世纪80年代提出的。[1]智能体（Agent）是一个物理或抽象的、能在一定环境下运行的实体。它能作用于自身和环境，并对环境做出反应。智能体具有知识、目标和能力：知识主要包括领域知识、通讯知识、控制知识等；目标可以根据变化情况分为静态目标和动态目标，目标可以通过算法编入或显示给定，或通过通讯获得；能力是指智能体具有推理、决策、规划和控制等的能力。其能力的获得可以显示给定、学习或通过通讯获得。智能体具有如下特性：自治性、社会性和反应性。多智能体仿真的基本思想是：用程序展示行为，而这些行为则完全通过其内部机制来描述。通过把一个个体链接到一个程序上，就有可能模拟一个充满相互作用着的过程的人工世界。因此就有可能用人工对应物来置换真实系统里的成员总体。总体里的每个成员都由一个Agent来代表。多智能体仿真具有优于传统数值模拟技术的地方。传统的数值模拟基于数学或随机模型，通常是静态数学模型。多智能体仿真提供了形象的可视化显示，使用户（模拟设计者）能够在模拟过程中直观的评估Agent的行为，因此多智能体系统具有在空间上是分布式的、并行的，且系统的容错能力较强等特点。2.2Agent技术用于智能建筑目前将多智能Agent系统应用于智能建筑领域的研究主要集中在两方面:一是通过对多智能Agent进行不同层次的分类，提出智能建筑环境中各种参数的优化控制策略；二是研究多智能Agent之间的交互和协作机制为人们解决复杂问题提供一种新的途径。最早将多智能Agent系统应用于智能建筑中的是MIT人工智能实验室Brooks教授[3]，他在1997年提出了采用多智能Agent系统的控制体系结构。Brooks教授在实验中通过摄像头和语音-识别技术对人员活动进行跟踪和判别，为智能建筑中的人员提供所需要的信息。后来为了实现建筑物节能，Davidsson和Boman提出了用于建筑环境控制的多智能Agent系统。Davidsson和Boman将多智能Agent或分为了四类，分别是人员Agent、标记Agent、房间Agent和环境Agent。其中标记Agent是人员身份识别卡片，人员Agent通过和标一记Agent之间的交互可以获知人员信息。房间Agent主要是对房间内的环境参数进行检测并对房间的控制模式进行设定最后由环境Agent来执行这些控制策略。英国艾塞克斯大学的VictorCallaghan等进一步提出了面向智能建筑的Agent体系结构，在该系统中用到分布式人工智能技术和模糊理论，利用嵌入式技术对Agent进行设计。在国内，Agent技术的研究大多停留在理论和方案验证阶段，尤其是在建筑领域的研究和应用吏是不多见。福州大学王圣杰对多智能Agent初能建筑模型进行了研究，他们以智能建筑中的安保系统和照明系统为主要研究对象，在JALite开发平台}对一多Agent之间的任务分配和交互进行了描述。[8]重庆大学蒋鹏以JADE作为开发发平台，建立了一个建筑智能化系统集成的多智能Agent模型[9]，综上所述，可以看出多智能Agent在智能建筑中的应用目前仍停留在规划阶段。3系统建模3.1智能建筑能源消耗概述智能建筑能源消耗主要包括四个主要要素：所在管理部门能源管理规定及相关政策；安装在楼宇的能源管理设施（例如能源计量、监控和自动化开关机设施技术）；各种电气设备（如照明电器、电脑