智能化设计对智能建筑发展的影响探讨

马雷

湖北美术学院 湖北 武汉 430205

1 相关概念

1.1 智能化设计概念内涵

1.1.1 概念内涵。智能设计是指在现代信息技术应用的基础上，用计算机模拟人脑思维，承担设计工作中的多种复杂任务，使计算机成为设计人员的重要辅助工具，也是计算机的智能水平提高的一种体现。

1.1.2 特点。以设计方法学为依据。智能设计的发展关键在于对设计本质的理解，设计方法学包含了对设计的本质、设计过程中的思维特征及其方法论的深度研究，计算机可以以此为基本依据指导智能设计模拟人工设计。

以人工智能技术为路径。计算机能够较好的支持设计过程的自动化，是因为计算机系统使用的系统技术结合了人工神经网络和机器的学习技术，在知识处理上有强大的功能，能够较好地完成设计过程的自动化。以传统CAD技术为工具。在对设计对象的有限元分析、图形显示输出上以及设计优化上，传统CAD技术能为计算机提供技术支持。

1.1.3 关键技术。智能化设计技术涵盖人工智能技术的方方面面，从设计系统上看，核心技术包括设计知识表示、多专家系统协同技术、设计过程的再认识、多种推理机制的综合应用、人机接口等。

设计知识表示。设计知识表示是设计类专家系统的关键，由于设计过程涉及多种知识的运用，因此单一的知识表示方式不足以有效表达设计知识，在设计系统中，需要有效的知识表示模型和方式。

多专家系统协同技术。复杂的设计过程可以分解为若干个环节，一般而言，每个环节对应着一个专家知识库，设计系统上多个专家知识库协同合作、信息共享，并通过设计学方法有效解决设计过程中的难题，完成多学科、多目标决策的设计任务。

设计过程的再认识。设计的过程是一个不断优化的过程，智能化设计需要计算机具备类人脑的复盘与再认识功能，当从当前的计算机设计水平来看，还远不能适应设计应用发展的需求，还需要探索适合于计算机处理的设计理论和设计模式。

1.2 智能建筑概念内涵

1.2.1 概念内涵。智能建筑是一种新型建筑，区别于传统建筑的是它是围绕人的需求，从建筑物的结构、系统、服务和管理等方面进行优化组合，从而使建筑物更高效、舒适、便利、人性化。它以现代科学技术为基础，通过物联网技术等相关技术，让建筑有了信息和数据、有了感知能力，减少了人员的工作量。

1.2.2 特点。节能环保。顾名思义，智能建筑具有智能设计。其在白天利用太阳的热量，可以减少冬天取暖的需求。在夏天，智能建筑给窗户遮阳，这样就无须经常使用空调。智能建筑的隔热性能也很好，可以将冷热空气留在室内。故，可以设计一个智能建筑，只照明、供暖或冷却被占用的区域，从而大大减少能源浪费。建筑是环保的，因为其尽可能使用环保材料建造，且因为使用更少的能源，碳足迹更低。低碳排放的公司可以通过搬进智能建筑来达到他们的目标。然而，如果他们有一个更雄心勃勃的零碳足迹目标，可以选择太阳能或风能的智能建筑。智能建筑设计师明白，在50～100年内，建筑可能会被拆除，取而代之的是设计更智能的建筑。因此，他们尽量使用环保的材料，如石头、竹子、玻璃、可回收或再生金属[1]。

运营成本低。智能建筑的主要好处之一是节省能源成本。然而，智能建筑也提供了其他省钱的机会，包括运营成本。以下是可以通过智能建筑降低运营成本的一些示例：①系统自动检测并修复轻微的结构故障。及早发现结构问题并在某些情况下修复小问题的能力，减少了技术人员的调动。解决小问题可以防止以后进行昂贵的维修。②洞察空间优化。智能建筑可以使未被大量使用的空间分成两层楼或将空间出租。③减少维护人员。由于智能建筑的大部分维护都是自动执行的，因此对维护人员的需求减少了。④前台员工少。智能建筑非常安全，可以通过卡或密码访问，无须前台工作人员批准进入，只有忘记访问权限的访客和员工才需要前台工作人员。

安全性高。传统建筑物通常具有需要访问卡或密码的高级访问控制系统。虽然这有助于大大提高安全性，但该系统不如智能建筑的卓越的安全性先进。智能建筑的软件允许建筑管理者监控建筑安全的各个方面，并在需要时进行更改。例如，其可能需要特殊代码才能在下班后进入建筑物或激活某些区域的警报系统。业主可以对智能建筑的软件进行编程，以检测未经授权的进入、照亮该区域并在发生这种情况时发出警报。业主还可以自动锁定门，防止入侵者逃跑，并通知保安公司或警察。

1.2.3 关键技术。智能建筑以现代建筑技术、电脑技术、通信技术、控制技术为技术基础。总体来看，智能建筑有4个关键技术要素，包括建筑物的设备和解决方案、自动化技术、控制和管理平台、连接性技术。其中，建筑物的设备和解决方案是确保居住者安全的系统和技术，例如发电和能效系统以及与安全问题相关的系统和技术。自动化技术主要是连接到系统以收集数据的传感器，以及向系统发出由控制和管理平台处理的命令的执行器。控制和管理平台技术是一组计算机系统，旨在收集、处理和分析安装在设施中的传感器获取的数据。连接性技术是指允许传感器、执行器和控制和管理平台之间通信的一组无线或有线通信协议。

2 发展现状

2.1 智能建筑发展现状

截至目前，我国智能建筑的共经历了4个发展阶段，一是探索阶段（1990-1996年）；二是初步发展阶段（1997-2006年）；三是高速发展阶段（2007-2014年）；四是稳定发展阶段（2015-至今）。

表1 智能建筑发展历程

从布局上看，目前，我国的建筑智能化市场重点发展区域为长三角、珠三角及京津冀地带。从市场需求上看，我国智能建筑市场规模从2012年的3948.91亿元增长至2021年的6545.87亿元，年度复合增长率为5.18%。

3 智能化设计对智能建筑发展的影响

3.1 从建筑工程发展的角度看

在建筑工程的发展中，智能化设计的应用越来越深入，建设体系也更加健全。在当前的智能建筑中，通过对计算机技术的应用能够对建筑中的相关设计进行科学的控制，从而实现信息传输的及时性和社会化，通过智能化设计的应用，工作人员可以在建筑智能化系统中进行文字编辑、信息交换、通信社交等多种工作，为建筑工程的设计提供更多的资料和情报。同时，在住宅区的管理中，通过建筑智能化设计，能够进一步保证住宅区的上下水、电力、消防等系统都能够正常运行，同时还能够实现智能监控。在整个建筑电子智能化设计系统的应用中，所有的工作运行都是由计算机系统统一管理的，能够保证建筑中的各项工作有序的进行，同时，还能够进一步提升小区住户的居住体验[2]。

在整个建筑工程的建设中，包括建设之前的实地调研，施工管理、功能维护以及后期的技术升级等，这些工作都需要应用到智能化技术，从而进一步提高建筑工程的集成水平。随着社会技术的不断发展，在建筑智能化设计中，新的技术也开始不断融入，为我国的建筑行业的发展提供了新的动力和支持。

3.2 从实际应用效果的角度

3.2.1 节约性。智能建筑在设计过程中比较注重对当今科技的运用，智能化设计能降低资源的消耗、有效节约资源。在设计过程中最大限度地使用自然采光和通风，利用风能、太阳能、地热能等新能源，从而改变传统的暖通空调系统、照明系统、排水系统等，达到降低能源与资源消耗的目标。

3.2.2 生态性。设计师在对智能建筑进行设计时，通常比较注重自然环境与建筑的协调性，把建筑对环境的影响降到最低，达到建筑与自然环境智能化发展的目的。智能化设计应用在建筑领域，能更好地使智能建筑具备生态性。

3.2.3 人性化。智能建筑的人性化设计，使人类活动在建筑中感到更舒适方便。智能化设计通常会保证智能建筑自动化控制系统的先进性，使智能化建筑发挥出其应有的效果。为了保证建筑自身的服务质量与工作效率，其内在的智能设施通常具有良好的通畅性，以适应人类快节奏及安全性。

3.2.4 集约化。智能化设计不同于传统设计，在建筑领域通常比较注重空间资源的有效利用，通过设计不断优化，提高空间的利用率，从而使得智能建筑实现集约化。

4 智能建筑发展的合理化建议

4.1 确立“体系性”观念

目前，国内的设计部门还没有完全掌握智能化建筑及智能化产品设计的方法和理念，尤其是在整合方面还比较薄弱。设计者的思想比较落后，设计的重心集中在智能化的系统上，而没有注意到整体集成及系统的后期扩展。因此，在进行智能建筑的设计时，要以建筑的实际使用为基础，在满足基本的功能要求的前提下，准确地定位建筑的规模和性质。在选择具体的机构时，要将其与过去的成功经验进行充分的融合，要进行有效的施工各方的沟通，从而确保设计的合理。在系统的集成商中标后，要根据设计图纸来选择系统和设备，并将其与自己的使用性能联系起来，在符合设计标准的情况下，选择具有良好的性能和最优的成本控制方案[3]。

4.2 提升智能化设计师专业水平

对建筑设计师而言，需要有良好的建筑学基础，了解有关的法律和法规，了解最新的科技与智能设计等。一般来说，设计和施工都是有明确的方向的，而建筑也是要满足各种不同的应用需求。因此，在进行智能化设计的时候，必须要跟建筑方进行准确的交流，这样才能把智能化的建筑做好。同时，也需要设计人员有丰富的实际工作经验，对施工中易发生的问题做出预测，并对施工中的技术要点做出明确的说明。在智能化建筑的不同阶段，智能化设计师需要给予不同的指导。在施工初始阶段，设计师要事先对施工中的重沟通及协调，从专业的角度给出正确的指示，并对对施工进程及验收结果进行保存。在建筑施工进行中，及时收集设计信息的反馈，对于空置的预留空间还可进行其他利用。

4.3 注重智能建筑功能的开发

智能建筑的一个重要特点是其节能性与自动化。国外智能建筑现阶段使用高端材料能够实现对光照、气流、温度、湿度等的感应，利用自动化系统给安装在建筑外墙上的气窗、百叶等传递信息，实现自动关闭或是开启，这对我国智能建筑的发展有重要的启发及借鉴作用。

5 结束语

总而言之，智能化设计在建筑行业有着显著的影响，可以极大地提高建筑设计的效率，减少建筑设计中常见的错误，提高建筑工程的整体质量，并支持环境友好的建筑设计。因此，越来越多的建筑设计企业正在加大投入，将智能化设计应用到建筑行业中，以更加高效的方式提供建筑设计的高质量服务。