基于人工智能的节能控制物联网云平台的设计与研究

周坤 李小松

摘要：智能家居、智慧医疗、智慧城市的发展不仅为人们的生活带来极大便利，同时满足了节能需要，在物联网技术的支持下，可以打造人工智能的节能平台，进一步推进城市化发展，同时需要对该平台建设加强研究。该文从人工智能与物联网的相关概念入手，讨论人工智能的物联网技术，并分析如何利用人工智能的物联网技术，希望对节能研究具有借鉴意义。

关键词：人工智能;节能控制;物联网云平台;设计

中图分类号： TP18        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）02-0173-02

物联网就是利用红外设备以及网络摄像头等终端设备连接网络形成的系统，进而打造出万物互联的网络，如今物联网技术已经深刻地影响着人们的生活，而人工智能的发展进一步推动了物联网平台的打造，人工智能是一项高度智能化的技术，在打造智慧城市、智慧医疗和智能家居中都发挥出了巨大的作用，需要在新时期进一步促进人工智能和物联网平台的融合。

1 研究背景

在社會经济飞速发展的背景下，资源和能源短缺问题开始受到全世界的关注，为看实现社会的可持续发展，对资源的合理利用以及实现科技节能成为诸多国家关注的内容。我国是人口大国，也是能源消耗大国，在诸多领域的发展中都需要利用资源和能源。早在“十一五”期间，我国政府就制定出看相关的节能政策，目前建筑行业对能源的消耗最大，约为全部能源消耗的33%，所以当前建筑领域在有效利用先进的技术手段节水和节电。建筑能耗问题和技术、使用行为有关，建筑使用者的行为对能耗影响最大，利用传感器等终端设备可以获取建筑物内部的感知指标，这也是物联网构成的基本要素。在节能减排呼声越来越高的背景下，利用感知指标分析照明、温度、湿度得到了关注，在一些大型的公共建筑中，由于人员的节能意识不足，不及时关灯和关闭空调都导致了能源浪费，而人工智能物联网云平台可以解决这一问题。

2 人工智能与物联网的相关概念

2.1 人工智能的相关概念

人工智能是计算机科学，也是借助处理器达到对人的智能模拟，进而用于人们的生活和生产中，所以需要对人类智能进行深入研究，让机器具有人的反应。虽然人工智能技术开始用于机器人等语音和图像识别领域，但是在应用面上依然较窄。当前对人工智能的开发主要是借助人的思考和思维方式设计，在三层神经网络中，包括了输入层、输出层和隐含层，分别具有感知数据、深层次分析和处理数据以及输出表达的作用。人工智能作为计算机科学的全新发展领域，包括了人脸识别、图像处理和语言理解等部分，是新的科技体现[1]。

2.2 物联网的相关概念

物联网作为新一代计算机重要组成部分，以互联网技术为基础，可以在不同的物品中延伸，进而打造出物品之间的网络。物联网的概念最早是美国的由Ashton教授提出，借助信息传感技术联系世界各地的物品，物联网是现代信息技术中最基础的部分，一方面是利用互联网扩展客户端，另一方面是满足物品之间的交流，在我国的农业、建筑以及汽车行业都开始发挥出作用，物联网被誉为未来30年最大的科技研究成果，并且应用范围也会越来越广泛。物联网的关键技术包括应用层、感知层和网络层三个层面;在感知层可以利用传感技术、无线技术获取信息，网络层借助通信网和云技术等平台，生成移动通信技术、PLC技术、WIFI等;应用层是连接用户需要和物联网的端口，可以对数据加工与分析，为使用人员提供科学的决策。

2.3 国内外发展现状

物联网最早应用在机场的防御系统，在该技术的不断发展下目前普遍用于手机购物环节，并且与移动通信技术的结合也在不断加强，充分体现出了物联网技术的进步。人工智能技术也经过60年的发展，如今在机器学习、神经网络、模式识别等方面取得了显著的进步，比如2016年的围棋人机大战让人工智能成为世界关注的焦点，之后各大互联网公司开始加强技术研发，不断地改善着人们的生活。如今，把人工智能用于物联网平台的搭建迎合了时代的发展潮流，也让物联网更加具有智能化和开放性的特点[2]。

2.4 人工智能与物联网的融合

人工智能芯片在物联网云服务平台中具有基础性的作用，可以有效推动互联网产业的发展，同时人工智能机器人的出现也显著地改善了人们的生活，比如智能家具机器人就帮助人们解决很多生活实际问题，而物流机器人的出现库房让企业实现了无人化管理。此外，人工智能在网络数据处理上也显示出了优势，物联网的感知得到了空前提升，为人们挖掘和利用数据提供支持。

3 人工智能的物联网技术

3.1 进行模式识别

所谓的模式识别就是计算机对复杂环境的感知、识别以及解读，其中人工智能发挥出了基础性作用，借助传感器可以对信息搜集，这同样是物联网平台不可或缺的内容，通过对模式识别技术的利用可以提升信息利用和处理的能力。具体说来：模式识别技术涵盖了语音识别、文字识别以及人脸识别等技术，不管是利用哪些技术都需要利用计算机神经网络识别外来的信号。此外，神经网络技术具有强大的学习能力，可以解决信号识别困难的问题，所以识别技术是一种基于人工智能的物联网技术。

3.2 利用信息安全技术

在物联网技术、人工智能技术和信息安全技术的飞速发展下，对计算机系统的安全和信息安全技术的利用也提出了越来越高的要求，目前可以让这三种技术相互联系起来。与此同时，在信息技术飞速发展下，网络木马和网络病毒也在更新换代，威胁性也在加强。所以原有的网络防御技术需要及时更新，融入入侵检测和风险评估可以打造出综合性更强的防御系统。具体说来：在系统中会随着软件和硬件的运行生成大量日志，数据采集系统可以对这些数据及时分析，然后及时消灭这些病毒，打造更加安全的网络环境[3]。

3.3 搭建物联网平台

在人工智能技术发展的过程中，利用互联网平台可以进一步促进其发展。要想利用更为智能化的物联网技术，需要把传感、摄像、智能识别等不同终端设备采集的信息利用通信网络传输到中央处理平台中，然后可以利用人工智能对信息处理和分析，然后把产生的命令反馈到终端效应设备。同时，在用户端和终端加入中央处理平台可以自主的、批量的下达指令，让使用人员的工作量大大降低，随着越来越多的终端设备整合到物联网平台中，促进了物联网显著的进步，这一过程中温度、湿度、传感、摄像等终端采集设备充当感受器的作用，分析室内的温度和亮度，然后智能的调整，最终构建出物联网平台。

4 基于人工智能的节能控制物联网云平台系统架构

在该系统下，主要包括了四个组成部分，分别包括传感器、执行器、云平台和网关，其中执行器和传感器利用无线的方式和网关进行数据传输，主要的通信方式包括433MHz和2.4GHz。在传感器部分包括了无线热释电人体感应传感器和无线温湿光传感器，其中无线温湿光传感器可以对环境温度、湿度以及光照度测量，而无线热释电人体感应传感器可以感应到是否有人走动，然后提供照明。在执行器部分，包括了三路电源控制器、无线单路，可以测量电量以及控制开关。在硬件设计中，接入电路、分压电路、检流电路以及通信模块接口是主要组成部分。在系统的运行中，智能节能控制网关利用红外发射和接收器遥控空调系统，然后在无线通信获取传感器中得到相关数据，以此对照明系统和空调控制，还可以把数据上传到云端，分析耗电情况。在云平台中可以满足数据传输、存储、分析以及机器学习，其中物联网组件和数据处理服务共同组成云平台。

5 如何利用人工智能的物联网技术

5.1 智慧城市

所谓的智慧城市是一个庞大的系统，需要借助大户数、云计算、物联网和人工智能等现代化的计算机技术支持。如今，物联网和人工智能的进步让智慧城市进入到新的发展阶段。具体说来：人工智能已经影响城市建设的多个方面，比如在城市交通领域，利用人工智能可以打造出更为科学的交通管理模式，减少车辆拥堵情况，并且当前的部分汽車生产商开始推出无人驾驶汽车，可以自主规划路线。此外，利用智能监控系统可以协调车辆与人的流动情况，根据通行情况智能化的控制交通灯时间。在未来的城市发展中，全部的交通信息会集中到一个物联网系统中，无人驾驶的情况越来越多，在人工智能系统的控制下会融进更为庞大的云端控制系统，在人工智能的学习下可以将交通打造得更为科学。此外，在人工智能的发展下会用于移动可穿戴设备、农产品智能化培养，为人们的生活带来更多便利[4]。

5.2 智能家居

在物联网时代下，家居具有智能化的特点，人们可以利用手机对多个智能化设备控制，目前的智能家居包括智能家具系统、家庭自动化以及智能家居安防系统，人们可以在无线网络环境下对电视、冰箱、空调连接和控制，比如人工智能可以分析出室内温度，自动对空调系统控制，再如人们观看某个综艺节目或者电影后，通过人工智能可以分析出观看的喜好，然后推荐同类作品。在人工智能主导的家居中不论是造型还是操作上都会发生巨大的改变，在智能化程度不断提升的同时，诸多功能会集中在一起。将人工智能与室内装饰结合起来，还可以起到更为明显的节能效果，比如说墙体和地面，可以改变自身的透明度，对室内的亮度进行调节，在夜晚可以将墙壁转化为屏幕，释放出适应的光线，这样就可以减少外露灯具的数量，让室内更加整洁、空间更大[5]。

5.3 智能服务医疗系统

在智能化的医疗服务系统下，包括了智慧医院系统、区域卫生系统和家庭健康系统三个部分，共同组成了全面的医疗服务系统。比如说家庭健康系统，其中包括了智能护理机器人终端、智能控制系统、远程控制 App，智能护理机器人终端对智能传感技术进行了利用，具有语音交互、行走和护理的功能，为加快患者康复提供了极大的便利。此外，人工智能可以对人体的各项数据监测，分析身体健康状况，通过连接专家系统，保证诊断的质量，之后就可以提出具体的健康建议，比如说饮食方面、睡眠方面、运动方面都会提出科学的指导。人工智能技术具有学习能力，对使用人员的日常生活记录，指出科学的生活方式。随着医疗机器人的出现将打破常规医疗现状，颠覆传统医疗模式，对我国医疗事业的发展起到巨大推动作用[6]。

6 结束语

综上所述，在大数据和云计算技术不断得到利用的背景下，使得物联网技术应运而生，借助物联网真正实现了人与物、物与物的连接，在方便人们生活的同时，也在节能环保方面发挥出了优势，比如建筑室内的照明、空调以及热水器中都得到了利用。不过目前物联网技术在利用范围上还较为有限，在理论研究和软硬件水平上都需要提升。在物联网技术的发展过程中，对我国的交通、医疗、建筑和城市发展都起到了巨大的推进作用，显著地提升了人们的生活品质，目前在语音导航以及手机刷脸支付都得到了有效利用，今后还将在更多的领域中利用，促进人类社会的进步。

参考文献：

[1] 戴小燕，张映波，杲靖，等.基于人工智能的节能控制物联网云平台的设计与实现[J].电气应用，2019，38（11）：97-104.

[2] 刘源，张玉栋，康雷，等.人工智能技术在智慧停车领域的实践[J].人工智能，2019，6（1）：82-89.

[3] 罗超.物联网赋予的质变让智能家居更懂你[J].中国公共安全，2018（7）：184-190.

[4] 刘琰.物联网云平台将成为产业生态的核心[J].现代电信科技，2017，47（3）：47-50.

[5] 江达飞，徐中贵.基于腾讯物联网平台的教室节能控制器的设计[J].科技视界，2019（9）：241-242.

[6] 石文捷.基于物联网的节能运行管理平台设计与应用案例[J].绿色建筑，2019，11（4）：57-59.

【通联编辑：唐一东】