智能建筑設計的發展與應用分析

衣海濤

北京城建設計發展集團股份有限公司 北京 100032

伴隨我國建筑行業的飛速發展，智能化的建筑設計被越來越多的應用在了智能監控、智慧社區、物業管理等諸多領域，儼然已經成為滿足人民群眾新生活需求的關鍵技術類型。從實際的應用情況來看，在智能建筑設計的應用背景下，文化、生活、經濟等皆在智能化建筑設計方法的應用背景下產生了極大的改變，形成了智能化的未來新建筑形態。

1 智能建筑設計的基本原則

對于智能建筑設計工作來說，其應遵循的基本原則主要包括節能環保、智能舒適、可持續性發展三點內容：

首先是節能環保。對于辦公建筑來說，其智能化設計的基本原則在于需滿足對節能環保的基本需求，應保證所使用的建設材料的環保性，并可起到降低建設成本的重要作用[1]。在智能化辦公建筑的設計期間，需同時考慮到其建設美觀度，做好對空間與結構的規劃工作，配合施工組織期間的周期化管理措施，可滿足基礎的設計規劃節能環保要求；

其次是智能舒適。人性化是智能化建筑設計期間應重點考慮的內容，需確保進行的智能化設計可為住戶提供諸多便利條件。尤其是在人們的生活質量日益提高的背景下，人們對于居住環境的要求同樣也在不斷提高，居住環境的舒適度與智能化可決定人們的心情與效率。為此，需提高對智能化與舒適化設計要求的重視，可布設溫度、濕度等自動控制系統，并在智能中控系統、智能安全系統的統一協同下實現智能化設備的聯動應用，將智能建筑的環境條件進一步提高，保證住戶的感官體驗；

最后是可持續性發展。保證建筑的使用壽命是智能化建筑的設計基本要求，為此提高對建筑使用可持續性的重視極為關鍵[2]。智能建筑的設計方案需滿足可持續性發展的基本要求，聯系人們的使用感受與環境建設要求，展開對設計方案的完善趨勢分析，做好對建筑設備設施等相關建設環節的詳細規定，以充分發揮智能化建筑的應用優勢。

2 智能建筑設計的發展分析

智能建筑設計工作經由長期發展，已經覆蓋了多類建筑設計與建設領域，以下以醫院、學校、公寓、地鐵四個較為典型的建筑類型為例，就智能建筑設計的發展情況進行深入分析。

2.1 醫院

人們生活水平的日益提升，使得建筑行業獲得了迅速發展的動力，使得智能化建設的發展儼然已經成為整體的發展趨勢。從實際應用情況來看，智能化建設設計技術的使用，可有效提高建筑設計質量，避免出現人為操作失誤的問題，進而降低安全隱患的發生風險[3]。對于智能建筑設計的發展來說，若能夠將其應用于醫院的建筑建設過程中，可在使用計算機系統后提高醫院的智能化建設水平，提供給患者更為優質的診療服務條件，是促進醫院進一步發展的重要措施。此外，可在系統網絡的應用背景下，對醫院的線上服務進行拓展，例如可進行遠程的專家會診，借助組建的數據庫獲取患者信息，將資源的使用效率予以進一步提高。

2.2 學校

伴隨大數據時代的到來，學校的教育過程中同樣提高了對智能建筑設計技術的重視。若能夠將這一設計方式融入學校，即可組織更為高效的網絡教學活動，在革新傳統教學方式的同時，也可擺脫存在的空間與時間限制，提供給師生更為便利的資源獲取條件，進而全面提高教學質量[4]。教學方式也可在先進建筑設計技術的應用下持續豐富，可利用多種智能建筑設備設施提高教學效率，并同步激活學生的學習積極性。智能建筑的通信質量往往較高，因此在智能建筑設計初期就應從通信穩定與信號覆蓋范圍擴大等角度出發，在滿足基本的建筑通信需求的同時，也應基于學校的特殊性提高通信系統的應用可靠性，避免出現學校通信質量不佳等問題。以此為基礎展開的互聯網教學活動，使得學生可在家中進行自主學習，將教學資源的利用率予以整體提高，可進一步體現出智能建筑設計的教育優勢。

2.3 公寓

新型智能化公寓的數量伴隨時間的推移而逐漸增多，使得公寓內的管理部門可進行對用戶信息的統一管理，建立與公寓內不同住戶之間的穩定聯系，用以提高公寓居住安全性[5]。此外，新型的智能化公寓同樣可用于對人員的數據信息進行記錄與評估，并在智能化系統的應用下，節省逐一統計與整理信息所或耗費的人力資源。從公寓消防的角度來看，智能建筑設計技術的應用，在提供給住戶更多便利舒適條件的同時，也可消除存在的火災隱患，一旦發現火源可及時通過溫度傳感器與自動報警系統進行預警，可將火源消滅于萌芽之中[6]。同時，由于消防水源可與自動監控系統進行連接，因此可根據火勢大小進行自動的水炮噴射，解決了以往高層公寓火災隱患較多、滅火難度較高等問題，確保了住戶的居住安全。

2.4 地鐵

當下在各個城市中，地鐵已然成為現代人出行的首選交通方式，為此需要保證地鐵建設的穩定性與運行的安全性。為此，建議在建設過程中融入智能建筑設計，可在保證施工質量的同時，強化對地鐵建設各個部分的安全狀態的實時監測，從而充分發揮地鐵智能建筑系統的應用優勢。此外，施工期間為保證施工進程的順利推進，需要對使用的施工設備設施、危險源等進行功能層面的檢測，避免出現運行問題[7]。地鐵施工期間容易出現結構變形等情況，為此可在系統設計與施工期間采取自動化變化監測技術，在起到智能報警與異常自動檢測作用的同時，也可實現地鐵結構變形等信息的全面搜集，充分了解地鐵結構的受力狀況，從而作出相應的設計方案調整。地鐵建設完畢后，可融入信息系統對來往人員進行自動化的信息采集，其也是保證地鐵的建設質量與運行穩定性的關鍵措施。圖1為常見的地鐵站智能化建筑信息監測功能設計流程圖。

圖1 地鐵站智能化建筑信息監測功能設計流程圖

3 智能建筑設計的應用要點

3.1 綠色節能

作為進行智能化建筑設計的基礎條件，綠色節能需要與環境保護、能源管理等多點內容相結合才能夠保證智能化設計質量，進而為人們提供綠色且健康的工作與生活環境，可用以滿足人們對綠色環境的需求。在實際的建筑設計環節，需從綠色能源的使用角度出發，將不可再生能源的消耗量予以減少，例如對用電、用水等環節予以優化設計，制定詳細的節能環保規劃方案[8]。規劃期間，需預先對建筑整體風格予以明確，確保在使用綠色施工技術后，可避免建筑施工期間破壞周邊的生態環境。此外，需要做好建筑綠色設計工作，保證人們所處工作環境與自然環境可進行全面融合，達到協調統一的設計目的，所采取的主要措施包括：

首先是采取多種方法用以將綠化面積予以擴大。例如，可基于架空空間設置開辟更多的室外綠地，提供給人們可進行共享的綠色公共空間。種植的植物可選擇鄉土植物，配合復層綠化技術，將屋頂綠化面積予以同時擴大。對于建筑外墻，可與綠地相配合，設置具有垂直化特點的綠化墻面，實現多層次的立體綠化建設目標；

其次是保證照明與天然采光的設置合理性。若有大空間的建設需求，則建議設置更多的反光板用以將室內光源予以增加。同時，可使用采光天窗或導光管道，用以對地下空間的采光情況予以改造[9]。建筑的公共區域，可設置具有自控型特點的照明系統，并基于天然采光情況對照明系統進行調節，并同時在車庫、大廳等鋪設適量的LED燈具；

再次是采取環境科學調節措施。對于建筑立面來說，采取立面一體化設置技術極為關鍵，可實現光照面外遮陽。樓梯間需設置自然采光通風區域，給予人們更多使用樓梯的行為鼓勵，以達到節能目的、陽臺、走廊等皆可通過設置通風扇的方式，用以提供給建筑更多的自然通風條件。裝修期間，可使用具有空氣凈化功能的涂料，以減少室內甲醛。寫字樓內可使用具有分散式特點的新風換氣機，配合全天候的二氧化碳監控系統，可在與新風系統聯動后保證區域的溫度與濕度調節效果；

最后是需保證新能源與可再生能源的利用效果。對于廚房、衛浴來說，可借助太陽能熱水器獲取熱水。洗滌所產生的廢水，可在經過科學處理后作為中水用以沖洗地面或清潔衛具。屋頂所收集的雨水，經由定期處理后同樣可獲得中水用以補充清潔水箱[10]。對于建筑外部空間，則應確保鋪設的透水地面的面積在40%以上。同時，需采取下凹綠地與透水硬質鋪裝方式，強化雨水下滲，同時使用具有微灌特點的節水灌溉措施，用以提供給綠化工作相應的支持。若建設的為裙房屋頂，則建議安裝光伏板，產生的電能可用于車庫或客廳的用電。

3.2 智能化系統

信息設施、信息化應用、智能化集成等系統皆為智能化系統的專項設計要點，要求系統的設計需要嚴格遵循先進性、開放性、實用性以及安全性的基本原則，進而維持智能化建筑可持續性發展的建筑市場中有利的競爭狀態。

首先是高效節能。若建設的為辦公樓，則配套的機電設備應給予實際的用量，對設備的使用進行自動調節，從而起到節能降耗的作用。常用設備與備用設備需進行定期輪換，做好維護工作，用以將設備使用周期予以延長。配合落實相應的科學運營管理手段，可基于較少的人力資源滿足日常的系統運行需求；

其次是需要保證智能化系統使用的安全性與舒適性。作為智能建筑設計人員，需確保所布設的智能化系統可基于建筑的內外環境變化情況，對溫度。亮度以及濕度等進行自動調節。此外，需采取人機配合的形式，用以確保業主能夠在建筑物內獲得最佳的感官體驗；

最后是智能化通信。想要滿足住戶的內外交流的實際需求，就需要使用不同類型的溝通方式以建立完善且穩定的溝通渠道。例如語音、視頻等可不受到傳遞速度與距離限制。而想要實現這一目標，關鍵在于智能建筑管理人員對子系統的全天候監管，也可使用智能家居控制系統建立與建筑內外設備之間的自動連接，實現遠程監控、異地設置等管控目標。

3.3 BIM

作為智能建筑設計人員，應在設計方案形成期間提高對工程設計、設備安裝、智能裝修等環節的重視，可基于BIM技術預先制作建筑的三維智能控制模型，提前進行建筑的內外部預制構件的生產、加工等工作，提供給后續安裝更多的方便條件，實現全方位的設計與建設的建筑統籌規劃。車間可生產與加工多數的建筑智能化構件，例如內外墻板、陽臺、樓梯、空調板、預制梁柱等[11]。隨后可展開針對預制構件的多維度設計工作，確保在將建筑構件優勢予以充分發揮的同時，將模板使用效率予以進一步提高，實現構件的集成化與標準化安裝。在BIM技術的應用支持下，更可在方案設計之初，對方案的使用合理性進行預先驗證。生產人員可預先基于智能建筑的三維模型進行要素拆分，將拆分后的模型轉化為二維施工圖紙，建立與三維模型之間的動態關系，確保施工圖紙可跟隨三維模型的數據變化達到自動更新的目的，可避免出現施工圖紙錯漏或部分工序缺失等情況。

3.4 圖像處理

首先是圖像增強。圖像增強可將圖像視覺效果予以全面改善，由于融合了多種圖像處理技術，例如邊緣增強。對比度處理。噪點處理等方式，可保證施工圖紙的精準性，以及制作出三維建筑模型的完整性；

其次是圖像恢復。部分施工圖紙中的數據在傳輸過程中可能會出現錯漏的情況，極容易影響到后續的模型建設。而圖像恢復技術的使用，可維持圖像數據傳輸的穩定性，用以對圖像在傳輸期間的形成、存儲等環節進行自動糾正，避免出現數據失真的情況；

再次是圖像識別。作為一類模式識別方式，圖像識別可對二維圖紙中的數據進行自動化的特征提取，并基于抽象圖形的幾何處理方式，展開基于機理特征的圖像分類工作，可基于此保證圖像的整體解析與結構組合的質量；

最后是圖像編碼技術。基于圖像編碼技術可有效避免出現施工圖紙或立體模型數據量過大的問題，避免冗余數據長時間占據過多的帶寬與空間。編碼技術的核心在于壓縮圖像數據，可根據使用的實際情況對圖像質量或大小予以改變，合并壓縮后即可將設備的整體荷載予以有效降低，提高整體的設計與建設效率，實現資源節約的目標。

4 結束語

綜上所述，人們的日常生活在現代化的社會發展背景下發生了極大的改變。以建筑行業為例，若能夠將智能化技術融入建筑設計過程中，即可在滿足人們對數字化技術使用與網絡化技術應用等多點內容需求的同時，實現對資源集約與環境友好的基本發展目標。智能建筑將以更智能、更環保、更舒適方式繼續改善人們的生活質量，同時減少能源消耗和降低碳排放，為可持續發展做出貢獻。我們將不斷推動智能建筑設計進步，實現更加智慧和可持續的未來。