一种智慧建筑设计系统和设计方法与流程

1.本发明涉及一种设计系统和设计方法，具体涉及一种智慧建筑的设计系统和设计方法；属于建筑设计相关技术领域。


背景技术：

2.随着社会的发展和进步，建筑作为人与组织活动的基础空间载体，如何更好地适应未来数字化发展带来的持续变化，是摆在建筑产业面前的一个新课题。智慧建筑作为一种新建筑形态，是数字经济和数字科技环境下催生的产物，其在思想理念、使用功能和技术实现等方面与传统建筑都存在很大的区别。
3.智慧建筑具有的功能不同于常规智能建筑的简单需求，需满足使用、运维、管理等综合性多维度的高标准，这就对智慧建筑的设计提出了新的要求。现有技术中的建筑设计创新，大多集中在常规智能建筑的功能提升，如日照优化、适风设计等方面，而这些已无法满足智慧建筑的相关要求。在低碳和人工智能的大背景下，建筑行业也面临着知识、定位和设计范式的转变，智慧建筑的设计除了传统智能化设计工作之外，更重要的是如何在满足多样化需求的前提下，提高设计效率、简化设计流程，实现数据和设计的共享共治，而现有技术中的设计方法尚无法满足。
4.鉴于此，有必要对智慧建筑的设计方法进行创新，根据智慧建筑的新技术特点，寻求一种新的工程设计方法。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于智慧建筑的设计系统和工程设计方法，以简化设计流程并提高设计效率。
6.为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：本发明首先公布了一种智慧建筑设计系统，包括：数据采集模块、智慧建筑数据库、综合管理模块、主体设计模块、集成模块、智慧管理模块及终端；其中，所述数据采集模块，用于收集拟设计的智慧建筑的相关特征，并发送至智慧建筑数据库；所述智慧建筑数据库，用于集成智慧建筑案例数据以实现智能匹配和推荐；所述综合管理模块，用于获取智慧建筑的功能目标和应用需求，搭建功能框架并进行优化；所述主体设计模块，用于根据所述综合管理模块确定的功能框架，完成包括智能设备、智能系统、第三方设备系统模块在内的主体方案设计；所述集成模块，用于将功能框架和主体方案进行集成，得到初步设计图纸，所述初步设计图纸上展现系统点位表及标准层平面图；所述智慧管理模块，用于协同设计完成智慧建筑的最终设计方案；所述终端用于接受最终设计方案并进行方案评价。
7.优选地，前述主体设计模块至少包括：智能设备、智能系统及第三方设备系统模块，分别用于实现建筑基础智能化设计，智能系统搭建及机电配套。还可以细分至暖通、水电等相关专业，具体可视需求而定。
8.优选地，前述智慧管理模块至少包括安全管理模块、信息管理模块及节能管理模块，分别用于实现智慧建筑安全、信息化及节能方案的提案设计。
9.再优选地，前述终端在接受到所述最终设计方案后进行评价，评价为有效方案即发送终端出图，并将正确的设计方法反馈至云端并共享至所述智慧建筑数据库中；若评价为无效方案，则重新进行施工图设计。
10.更优选地，前述有效方案的确认标准为：所述最终设计方案的相关参数符合原始采集的智慧建筑的相关特征。所述相关特征至少包括：区域、位置、交通、朝向、面积、层高、能耗、空气质量、温度、湿度、给排水、照明、采光、噪声、通风、通讯、消防及安防。上述特征均为必选项，还可以根据客户需求采集更多的特征以进一步精准智慧建筑的设计方案。
11.本发明还公布了一种智慧建筑设计方法，包括如下步骤：s1、智慧建筑特征分析和需求确认：数据采集模块对待设计的智慧建筑进行特征采集，确定智慧建筑的相关信息；将智慧建筑的相关信息发送至智慧建筑数据库，重组信息流，生成智慧建筑的功能目标和应用需求推荐方案；s2、架构设计：从需求出发，通过综合管理模块确定项目边界并搭建智慧建筑的功能框架，对设计流程进行阶段性划分并建立设计流线，确定项目边界和产品架构，再对智慧建筑的技术实现、运营管理方式、能源状况进行模拟分析，结合分析结果对方案进行深化，确定最终的落地架构；s3、方案设计：对包括人、设备、空间、组织在内的各类建筑数据进行规划和数据链路设计，通过智能设备、智能系统及第三方设备系统进行建筑主体方案设计，形成方案模型；s4、初步设计：结合步骤s2和步骤s3的成果，通过集成模块创建初步设计模型，输出系统点位表和初步设计图纸作为成果；s5、施工图设计和深化：载入初步设计模型，通过安全管理模块、信息管理模块及节能管理模块的模型进行协同设计，生成施工图设计图纸和主要设备清单，并对施工图模型进行深化和审批；s6、评价：对施工图的关键信息进行确认，确认无误即发送终端出图，并将正确的设计方法反馈至云端，构建设计策略数据库并共享至所述智慧建筑数据库中；若信息有误则返回步骤s5重新进行施工图设计。
12.优选地，前述步骤s1中的特征包括：区域、位置、交通、朝向、面积、层高、能耗、空气质量、温度、湿度、给排水、照明、采光、噪声、通风、通讯、消防及安防，将上述这些特征采集后，即可确定该智慧建筑设计流程中相关的信息。
13.更优选地，前述步骤s1在生成推荐方案后，还包括：进一步对需求进行优化，过滤过高或过低的需求，进行技术沟通和论证，形成实际可行的需求并确认。所述的“过高或过低的需求”是指在设计上难以实现或者无法满足建筑标准的相关需求。
14.再优选地，前述步骤s1中，功能目标包括：安全、便捷、高效、绿色及如上四类目标中的若干个进行任意组合；其中，“安全”的应用需求包括如下三个维度：公共安全、防火防灾、建筑安全；“便捷”的应用需求包括如下三个维度：通勤便利、服务便利、管理便捷；“高效”的应用需求包括如下三个维度：物业运维、资产管理、工作协同；“绿色”的应用需求包括如下三个维度：环境健康、低碳节约、绿色环保。
15.再优选地，前述步骤s2中，将设计流程阶段性划分为：项目服务设计、智能化设计、智能化工程及智慧部署交付；所述项目服务设计用于完成用户需求分析、应用软件规划、选择和构架智慧建筑平台、规划应用数据及数据链路。
16.再优选地，前述步骤s2中，设计流线由以下流程中的若干个组成：功能架构设计、技术架构设计、管控架构设计、平台能力规划、智慧场景落地计划、配套支撑的智能化子系统范围规划、系统架构设计、成本预算、拉通项目设计范围和设计界面。
17.进一步优选地，前述步骤s2中，所述产品架构为五层结构，由底层到顶层依次为：基础设施层、连接层、传输层、云平台层和应用层；所述基础设施层为建筑实体的抽象，包括：建筑空间、设备设施、智能系统及物联网设备；所述连接层是本地数据处理、集成应用的中心，通过网关、边缘计算建立云端与本地建筑的数据连接并协同运行，实现建筑本地化数据展示和可视化运维；所述传输层包括网络和通信，用于实现建筑基础设施与云平台的数据传输；所述云平台层用于实现建筑底层的物理系统与顶层应用的解耦；所述应用层包括通用应用和扩展应用，用于实现智慧建筑的通用功能目标，并结合不同的用户和业务需求，实现专用的定制化软件应用。
18.进一步优选地，前述步骤s3的方案设计，具体流程为：s3.1 确定项目的数据设计范围；s3.2 结合步骤s2确定的智慧建筑落地框架，进行建筑大图规划；s3.3 对智慧建筑进行功能细化，提出各功能模块与平台数据的对接要求；s3.4 明确边缘层的配置和功能，包括边缘层连接内容、连接协议、连接方式和对基础设施连接设计；s3.5对应用配套的智能化设备提出详细规划方案和配套智慧产品选型及数据和接口标准要求；s3.6 对应用侧、平台、边缘层以及配套基础设备设施的需求拉通，并得到各方确认，形成设计模型。
19.更进一步优选地，前述步骤s4的初步设计包括：底图清理、机电设备统计、系统点位统计、编制出图规划及图层规划，最终得到初步设计图纸，落实相关专业的技术配套。
20.更进一步优选地，前述步骤s5包括：施工图深度规划并确认、中间计算过程文档标准化、安装大样图和节点图、更新并明确各子功能系统，最终产出成果为全套施工图。
21.本发明的有益之处在于：（1）本发明的智慧建筑设计系统和方法以建筑数字化为起点，采集智慧建筑的相关特征，重组信息流，生成智慧建筑的功能目标和应用需求推荐方案，使得智慧建筑的设计不再是数据孤岛，而是构成了整体体系，实现了数据和设计方案的相互协同、共享共治；（2）本发明的设计方法中的核心为4d原则，即步骤s1的定义需求，步骤s2的定义架构，步骤s3的定义数据，步骤s4和步骤s5的定义硬件，该设计方法凸显了智慧建筑的新技术特点，能够更好更快地完成项目设计，使得建筑的应用场景更加丰富，为智慧建筑运营提供良好的保障；（3）本发明的设计方法中，构建了一个新颖的五层架构，包括由底层到顶层的：基础设施层、连接层、传输层、云平台层及应用层，能够十分清楚地展示和梳理智慧建筑的形态，满足智慧建筑的功能需求、数据需求、平台需求等多方面的软硬件要求，有意识地设计
和解决降低数据获取成本、提高数据可靠性和稳定性等一系列的问题，实现智慧建筑的健康可持续发展。
附图说明
22.图1是本发明的智慧建筑设计系统的模块框图。
23.图2是本发明的智慧建筑设计方法中搭建的设计框图。
具体实施方式
24.以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
25.实施例1本实施例公布了一种智慧建筑设计系统，如图1所示，该系统包括：数据采集模块、智慧建筑数据库、综合管理模块、主体设计模块、集成模块、智慧管理模块及终端。
26.其中，数据采集模块用于收集拟设计的智慧建筑的相关特征，这些特征可由设计人输入，数据采集模块成功采集后将其发送至智慧建筑数据库；智慧建筑数据库是用于集成智慧建筑案例数据以实现智慧建筑设计方案的智能匹配和推荐，数据库来源包括系统原始载入和后续获取的设计方案；综合管理模块则用于获取智慧建筑的功能目标和应用需求，搭建功能框架并进行优化；主体设计模块用于根据所述综合管理模块确定的功能框架，完成包括结构、机电在内的主体方案设计。具体到本实施例中，主体设计模块至少包括：智能设备、智能系统、第三方设备系统模块，分别用于实现建筑基础智能化设计、智能系统搭建及机电配套，还可以细分至暖通、水电等相关专业，具体可视需求而定。
27.集成模块则用于将功能框架和主体方案进行集成，得到初步设计图纸，在初步设计图纸上应展现系统点位表及标准层平面图；智慧管理模块用于协同设计完成智慧建筑的最终设计方案，输出至终端并进行方案评价。具体到本实施例中，智慧管理模块至少包括安全管理模块、信息管理模块及节能管理模块，分别用于实现智慧建筑安全、信息化及节能方案的提案设计，此处同前，还可以根据设计人的需求细分至更多智能化相关专业。
28.需要说明的是，终端在接受到所述最终设计方案后进行评价，评价为有效方案即发送终端出图，并将正确的设计方法反馈至云端并共享至所述智慧建筑数据库中；若评价为无效方案，则重新进行施工图设计。具体地，有效方案的确认标准为：最终设计方案的相关参数符合原始采集的智慧建筑的相关特征，比如：区域、位置、交通、朝向、面积、层高、能耗、空气质量、温度、湿度、给排水、照明、采光、噪声、通风、通讯、消防及安防，这些特征均为必选项，还可以根据客户需求采集更多的特征以进一步精准智慧建筑的设计方案。
29.实施例2为了更好地理解和实施例本发明，下面结合实施例2对智慧建筑的设计方法进行说明，该方法具体包括如下几个步骤：s1、智慧建筑特征分析和需求确认。
30.在进行智慧建筑设计前，应当先对拟设计的智慧建筑进行相关的特征分析，确认客户的准确需求。通过数据采集模块对拟设计的智慧建筑进行特征采集，这些特征应当至少包括：区域、位置、交通、朝向、面积、层高、能耗、空气质量、温度、湿度、给排水、照明、采光、噪声、通风、通讯、消防及安防，实际操作中还可根据情况增加客户重点关心的特征参
数，将上述这些特征采集后，即可确定该智慧建筑设计流程中相关的信息，并将这些相关信息发送至智慧建筑数据库，重组信息流，即可生成智慧建筑的功能目标和应用需求推荐方案。
31.这里所述的“功能目标”包括：安全、便捷、高效、绿色及如上四类目标中的若干个进行任意组合；其中，“安全”的应用需求包括如下三个维度：公共安全、防火防灾、建筑安全；“便捷”的应用需求包括如下三个维度：通勤便利、服务便利、管理便捷；“高效”的应用需求包括如下三个维度：物业运维、资产管理、工作协同；“绿色”的应用需求包括如下三个维度：环境健康、低碳节约、绿色环保。
32.在智慧建筑数据库中预先内设了已有的智慧建筑设计案例、运营案例及现有运营数据库，后续还将继续丰富数据库，因此随着系统数据库的丰富，推荐方案会更加精准，保证该设计方法能够与时俱进，实现智慧建筑的健康可持续发展。
33.需要说明的是，在生成推荐方案后，还可进一步对需求进行优化，过滤过高或过低的需求，进行技术沟通和论证，形成实际可行的需求并确认。此处的“过高或过低的需求”是指在设计上难以实现或者无法满足建筑标准的相关需求，以使推荐方案更加贴合实际项目的需要。
34.s2、架构设计。
35.该步骤从需求出发，通过综合管理模块确定项目边界并搭建智慧建筑的功能框架，对设计流程进行阶段性划分并建立设计流线，确定项目边界和产品架构，再对智慧建筑的技术实现、运营管理方式、能源状况进行模拟分析，结合分析结果对方案进行深化，确定最终的落地架构，为后续的具体设计搭建好框架。
36.具体到本实施例中，可将设计流程阶段性划分为：项目服务设计、智能化设计、智能化工程及智慧部署交付；其中的项目服务设计是用于完成用户需求分析、应用软件规划、选择和构架智慧建筑平台、规划应用数据及数据链路。设计流线则由以下流程中的若干个组成：功能架构设计、技术架构设计、管控架构设计、平台能力规划、智慧场景落地计划、配套支撑的智能化子系统范围规划、系统架构设计、成本预算、拉通项目设计范围和设计界面。通过对设计流程和设计流线的细化，能够使架构更加清晰合理，提高后续设计效率和设计条理。
37.产品架构的搭建对于后续设计过程的执行是至关重要的，直接关系到设计质量和设计效果，本实施例中的设计架构具体为五层结构，由底层到顶层依次为：基础设施层、连接层、传输层、云平台层和应用层。其中，基础设施层为建筑实体的抽象，包括：建筑空间、设备设施、智能系统及物联网设备；连接层是本地数据处理、集成应用的中心，通过网关、边缘计算建立云端与本地建筑的数据连接并协同运行，实现建筑本地化数据展示和可视化运维；传输层包括网络和通信，用于实现建筑基础设施与云平台的数据传输；云平台层用于实现建筑底层的物理系统与顶层应用的解耦；应用层包括通用应用和扩展应用，用于实现智慧建筑的通用功能目标，并结合不同的用户和业务需求，实现专用的定制化软件应用。
38.s3、方案设计。
39.对包括人、设备、空间、组织在内的各类建筑数据进行规划和数据链路设计，通过智能设备、智能系统及第三方设备系统模块进行建筑主体方案设计，形成方案模型。
40.该步骤的具体流程为：
s3.1 确定项目的数据设计范围；s3.2 结合步骤s2确定的智慧建筑落地框架，进行建筑大图规划；s3.3 对智慧建筑进行功能细化，提出各功能模块与平台数据的对接要求；s3.4 明确边缘层的配置和功能，包括边缘层连接内容、连接协议、连接方式和对基础设施连接设计；s3.5对应用配套的智能化设备提出详细规划方案和配套智慧产品选型及数据和接口标准要求；s3.6 对应用侧、平台、边缘层以及配套基础设备设施的需求拉通，并得到各方确认，形成设计模型。
41.s4、初步设计。
42.结合步骤s2和步骤s3的成果，通过集成模块创建初步设计模型，具体包括：底图清理、机电设备统计、系统点位统计、编制出图规划及图层规划，最终输出成果为系统点位表和初步设计图纸作为成果，落实相关专业的技术配套。
43.s5、施工图设计和深化。
44.载入初步设计模型，通过安全管理模块、信息管理模块及节能管理模块的模型进行协同设计，生成施工图设计图纸和主要设备清单，并对施工图模型进行深化和审批。具体过程包括：施工图深度规划并确认、中间计算过程文档标准化、安装大样图和节点图、更新并明确各子功能系统，最终产出成果为全套施工图。
45.s6、评价。
46.对施工图的关键信息进行确认，确认无误即为有效方案，发送终端出图，并将该有效方案反馈至云端，构建设计策略数据库并共享至所述智慧建筑数据库中；若信息有误则为无效方案，返回步骤s5重新进行施工图设计。
47.在该步骤中，确认的关键信息主要为步骤s1中的相关特征：区域、位置、交通、朝向、面积、层高、能耗、空气质量、温度、湿度、给排水、照明、采光、噪声、通风、通讯、消防及安防。
48.综上，本发明的智慧建筑设计系统和方法以建筑数字化为起点，采集智慧建筑的相关特征，重组信息流，生成智慧建筑的功能目标和应用需求推荐方案，使得智慧建筑的设计不再是数据孤岛，而是构成了整体体系，实现了数据和设计方案的相互协同、共享共治。同时，设计方法中的核心为4d原则，即步骤s1的定义需求，步骤s2的定义架构，步骤s3的定义数据，步骤s4和步骤s5的定义硬件，该设计方法凸显了智慧建筑的新技术特点，能够更好更快地完成项目设计，使得建筑的应用场景更加丰富，为智慧建筑运营提供良好的保障。此外，本发明的设计方法中，还构建了一个新颖的五层架构，包括由底层到顶层的：基础设施层、连接层、传输层、云平台层及应用层，能够十分清楚地展示和梳理智慧建筑的形态，满足智慧建筑的功能需求、数据需求、平台需求等多方面的软硬件要求，有意识地设计和解决降低数据获取成本、提高数据可靠性和稳定性等一系列的问题，实现智慧建筑的健康可持续发展。
49.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。