数字化转型背景下建筑智慧化设计的机遇和挑战

数字化转型背景下建筑智慧化设计的机遇和挑战

谢永东

中天建设集团有限公司  浙江东阳   322100

摘要：人工智能技术发展至今已展现出较强的发展价值和发展潜力，在智慧建筑应用中体现出多形态、多样性，不仅对原有建筑内容进行丰富，更将人工智能技术作为建筑核心为智慧建筑所用，通过数字化、技术化、自动化和智能化的设置，为人们生活赋予高品质和便利性的特点。这不仅增强了建筑的智慧化特征，还赋予人性化的发展标准，充分满足当代建筑的需求。智慧建筑的发展升级是构建智慧城市的重要组成部分和基础。基于此，对数字化转型背景下建筑智慧化设计的机遇和挑战进行研究，以供参考。

关键词：数字化转型；智慧化设计；智慧城市；机遇和挑战

引言

数字经济在互联网的带动下崛起，我们以互联网为依托进入了万物互联的数字经济时代。为了迎合国家的发展战略，目前我国的建筑行业也在朝着数字化转型，构建数字化的建筑平台，形成数字供应链条，不仅能够提高我们建筑行业的项目工作效率、保障我们的工程质量，在一定程度上还降低了工程存在的安全风险。建筑企业数字化转型实现了建筑业朝着高质量方向发展的目标，完成建筑业的升级，重塑了其核心价值。

1智慧建筑的概述

智慧建筑是基于智能建筑之上对未来建筑发展新的诠释，大数据时代更加凸显了智慧建筑具有感知和永远在线的“生命体”这一特征。智慧建筑在人性化建筑环境的营造过程中，将具备自进化大脑智慧平台，建筑过程中将人机物深度融合形成开放生态式系统，通过建筑的结构、设备系统软件、服务与管理等多元化达到最优组合，最大限度地集成一切为人类服务的创新技术，从而以用户体验为发展重点，保障建筑的人性化、舒适性和便利性。智慧建筑是建筑领域发展到一定时期科学技术的代表，是将建筑与智能信息相结合，通过对建筑材料结构的智能管理以及智能技术应用，完成各建筑功能的集合，从而达到建筑内部结构与功能持续优化的目的。数字化设计智能芯片植入系统是智慧建筑的应用重心，计算机系统是借助传感器对建筑内部数据进行监测和分析，并将对应监测数据上传系统用户完成处理，从而做到对建筑的智能操控。

2城市数字化转型的需求

社会和公众伴随着数字化转型的实施对公共服务的需求越来越大，大数据的资源地正在全国各地逐渐建立，形成了以政府与科研机构、事业单位、互联网科技企业为核心的数据分析团队，公共基础的数据库正在逐步建立，整合并处理人口、自然资源、空间地理、社会信用这些数据展示给公众。我国目前正在倡导智慧城市的构建，要求城市的一些部件与网络系统相关联，以生活、消费、治理数字化为基础搭建了智慧城市的IT运营、城市应急管理平台、大数据增值服务系统等。这些数字平台实现了全方位的覆盖，还帮助各城市部门实现协同共享，城市的管理和服务水平在数字平台的推动下得到了提升。

3数字化转型背景下建筑智慧化设计面临的关键问题分析

3.1建筑数字化指标体系和技术措施、方法有待完善

建筑产业数字化在国家政策的支持下不断向前推进，处于建筑行业数字化转型初步阶段的我们面临着诸多的问题。首先是我们目前仅仅停留在建筑行业数字化转型的意识上，没有高端技术的支撑，每个应用系统之间的数据都是孤立的。第二个问题是目前很多的企业没有一定的实力去制定建筑业的规则与标准，资源权属、使用权限、参与方利益分配模式这些方面的操作性不强。第三是在信息安全、核心技术的相关体系还需要完善，基于以上的分析，只有解决技术标准和措施难题得到了解决，才能驱动建筑行业向数字化转型的方向发展。

3.2系统智能化水平低下

系统智能化水平低下是目前智慧建筑智能方面存在的主要问题。与发达国家对比，我国智慧建筑应用仍然处于探索时期，在各应用领域存在着不成熟的特点。而且，我国建筑行业关于人工智能控制系统的实际操作仅仅作为辅助手段，并未真正且完全地实现智能操控，这就代表着在实际建筑过程中仍然以传统施工方式控制系统作为主体，在自动监管中仅仅是完成逻辑上的判断，并且存在可能由于外部因素影响而导致智能系统运行崩溃的现象。

4数字化转型背景下建筑智慧化设计策略

4.1助力新型建筑工业化转型

传统的建筑业已转向工业制造业。建筑产业化是以技术进步为基础的绿色发展理念，利用信息管理作为产业建设的工具，将工程项目的整个过程融入统一的产业链。建筑广告产业化是一座装配建筑的产生。智能建筑设计与内置建筑紧密相连，可定义建筑构件的分区，并创建灵活多样的建筑构件大小的数据库。创新的BIM、GIS、5G、大型数据、云计算、3D打印、用于数据共享和协作的人工智能数字技术集成—从规划到设计到施工、工业制造、运营管理等。

4.2性能化方法在绿色建筑中的引入

绿色建筑相关研究随着时间的推移经历了从实地测量，物理模型模拟实验，到目前计算机数值模拟的三个阶段。建筑绿色性能包括采光与日照、建筑声环境、建筑风环境、室内热环境、室内通风以及室内空气质量等，这些性能指标均能通过具体数值表达，具备定量优化的条件。由于建筑能耗不仅与建筑的热工性能及设备系统匹配性等自身条件有关，还与室外气候条件、室内设定基准等环境因素密切相关，因此如何结合建筑当地气候条件进行恰当的设计对于建筑节能减排十分重要。传统绿色建筑采用“经验主义”设计方法，通过传统的外立面遮阳、覆土绿化、拔风中庭等手法降低建筑能耗，然而在整个建筑生命周期中实际效果有待考证，且难以适应建筑的独特性和复杂情况。性能化绿色建筑设计是一种科学、量化的建筑设计方法，整个过程都需要以明确的性能目标为指导，其实质就是让这些建筑性能目标进行清晰的逻辑搭建，使方案设计能够朝着建筑性能目标的方向良性运行，从而使建筑设计最终满足绿色建筑设计目标的要求。

4.3构建数字化产业平台

数字化的平台可以支撑建筑企业实行数字化的转型。首先，构建数字化的产业平台，搭建工程项目全生命周期的信息化的平台。该平台需要整合政府、企业、行业市场的数据信息，打造以建筑行业的宏观分析、监管政策决策分析、市场主体服务的数字化生产线。其次，构建覆盖BIM建造、智慧劳务、智慧物料、智慧安全、智慧商务等场景的项目数字平台，实现项目的精细化管理，加快企业的转型升级。此外还需要创新数字化的交流平台，实现政府、科研院所、社会公众的协同配合，对产业数字化的知识进行创新，扩大新技术的应用范围。

4.4建筑智慧模块的结构化

由于建筑数据的多样性和复杂性，无法通过一个模块来完成任务，因此必须采取分模块的方法建构。智慧建筑控制系统设置需要完成整体操控。建筑智能控制系统本身作为独立系统而承担运行职责，也可以通过细分将其划分为不同的子系统进行运作。可以理解为每一个被划分系统都属于对应的系统模块，各模块之间通过组织作用生成模块结构化。人工智能建筑智慧模块的结构化是对传统建筑形式功能结构的升级和改造，如目前江苏智建美住为智慧模块建筑领域引入了数字化ERP+MES+智物流系统。当然，我们不能否认传统建筑功能中具备可借鉴的优势。这就只能在网络技术应用中将智慧建筑与传统建筑模块相结合，智慧建筑本身通过模块化的调整在人工智能技术辅助下进行模块重组，从而有效完成整体的集成控制。

结束语

智能建筑设计的发展需要多层次的支持和推广。着重于技术进步、深入融入生产科学、加快智能技术进步的基础研究领域，包括BIM技术、三维打印技术、装配技术、虚拟现实技术、人工智能等。在技术流程领域，参与的专业人员必须积极报告与项目相关的问题，特别是新出现的问题、持续的研究和智能设计技术的改进。

参考文献

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