基于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的人行為識(shí)別方法研究.pdf

1、建筑節(jié)能是可持續(xù)建筑發(fā)展戰(zhàn)略的重要課題。在眾多影響建筑能耗的因素中，人行為起著決定性作用。研究表明，不同建筑中的人行為存在巨大差異，這種差異造成建筑運(yùn)行階段的實(shí)際能耗與設(shè)計(jì)階段的模擬能耗之間的顯著差距。此外，不同的行為習(xí)慣同樣是導(dǎo)致設(shè)計(jì)節(jié)能方案無(wú)法有效實(shí)施的主要原因。因此，如果能夠采集大量真實(shí)建筑中的人行為數(shù)據(jù)，建立吻合日常行為習(xí)慣的人行為模型，對(duì)準(zhǔn)確模擬建筑能耗、制定個(gè)性化建筑節(jié)能方案和政策、達(dá)到降低建筑能耗的目標(biāo)，具有非常重要的意義

2、。然而，由于實(shí)際建筑內(nèi)人行為的多樣性及私密性，目前的人行為數(shù)據(jù)采集方法，面臨著高監(jiān)測(cè)成本和隱私侵犯等挑戰(zhàn)。
　　為此，本文提出了一種基于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的人行為信息識(shí)別方法。這種方法：1）所選用的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)備，應(yīng)能充分利用最新的傳感、通信、計(jì)算等技術(shù)，在保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時(shí)有效降低監(jiān)測(cè)成本；同時(shí)，可滿足居民對(duì)室內(nèi)環(huán)境多參數(shù)監(jiān)測(cè)的需求，使得在實(shí)際生活中的大規(guī)模的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集成為可能，其參數(shù)包括室內(nèi)空氣溫度、相對(duì)濕度、噪聲、照

3、度、CO2和甲醛濃度等。2）突破傳統(tǒng)的具有侵犯性的“直接監(jiān)測(cè)人行為”的思路，利用IT等領(lǐng)域已發(fā)展非常成熟的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從環(huán)境數(shù)據(jù)中識(shí)別人的行為信息，其核心依據(jù)是：特定的行為、行為地點(diǎn)和行為人，會(huì)對(duì)不同的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)造成特定的影響特征；其關(guān)鍵任務(wù)是：建立人行為與環(huán)境參數(shù)之間的映射關(guān)系，準(zhǔn)確提取人行為對(duì)環(huán)境參數(shù)的影響特征，實(shí)現(xiàn)較高的識(shí)別準(zhǔn)確率。
　　基于以上基本設(shè)定，本研究首先通過(guò)與智能硬件公司合作，研發(fā)了一整套適用于日常住宅環(huán)境監(jiān)

4、測(cè)與真實(shí)人行為記錄的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并在天津和北京的7戶家庭共10個(gè)房間中進(jìn)行了跨越夏、秋、冬三季的數(shù)據(jù)采集工作。以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開發(fā)了一系列包括開關(guān)燈、開關(guān)空調(diào)、開關(guān)窗以及行為人特征、行為地點(diǎn)和人員出勤狀態(tài)等行為的識(shí)別方法，過(guò)程中針對(duì)不同的行為比較了不同的數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)挖掘算法以及模式解釋與評(píng)估方法，并討論了方法的優(yōu)勢(shì)與局限性。最后，介紹了人行為數(shù)據(jù)在建筑能耗模擬中的應(yīng)用，詳細(xì)展示了從人行為數(shù)據(jù)中提取關(guān)聯(lián)規(guī)則、建立人行為模型的過(guò)程，并

5、利用DeST軟件模擬和比較了不同的人行為和建筑能耗。
　　初步結(jié)果顯示，所提出的方法，可實(shí)現(xiàn)低成本、低侵入性且具有較高準(zhǔn)確度的人行為數(shù)據(jù)的采集工作：所研發(fā)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)、不同用戶的長(zhǎng)期不間斷監(jiān)測(cè)，并具有較高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性；基于曲線描述、頻繁模式挖掘等機(jī)械學(xué)習(xí)方法開發(fā)的各行為識(shí)別算法，能夠從具有強(qiáng)烈時(shí)間相關(guān)性的環(huán)境數(shù)據(jù)中有效提取出各種人行為與環(huán)境參數(shù)的相關(guān)關(guān)系。以本文工作為基礎(chǔ)，可從數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的視角開展更多關(guān)于“建筑