建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

芮繼東 楊道仁 楊 碩

(中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，北京 100048)

1 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和政府新農(nóng)村建設(shè)的優(yōu)惠政策的實(shí)施，我國(guó)村鎮(zhèn)住宅建設(shè)量巨大，投資總量逐年遞增。然而，村鎮(zhèn)住宅的設(shè)計(jì)在村鎮(zhèn)住宅建設(shè)過程中一直是比較薄弱的環(huán)節(jié)。很多村鎮(zhèn)住宅根本就沒有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，直接由農(nóng)民施工隊(duì)自搭自建。他們或是模仿、照搬其它建好的住宅、或是憑以往建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行施工。

由于缺乏系統(tǒng)的住宅設(shè)計(jì)，使得村鎮(zhèn)住宅建設(shè)過程中存在諸多問題，如缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、布局不合理、使用不夠方便、美感欠缺，甚至存在很多安全隱患。因此，培訓(xùn)村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)隊(duì)伍，提高村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)水平，是提高村鎮(zhèn)住宅建設(shè)質(zhì)量，提高廣大村鎮(zhèn)人口生活、居住質(zhì)量的有效途徑。

國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃研究課題《村鎮(zhèn)住宅建筑設(shè)計(jì)模塊化技術(shù)與軟件開發(fā)》旨在研究開發(fā)適合村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)的智能化建筑設(shè)計(jì)軟件，指導(dǎo)村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)。建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫系統(tǒng)是該課題的研究?jī)?nèi)容之一，知識(shí)庫的建立，將作為村鎮(zhèn)住宅模塊化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)“三維建筑設(shè)計(jì)軟件支撐系統(tǒng)平臺(tái)”的決策支持系統(tǒng)，為村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)人員提供簡(jiǎn)便、易于操作、功能強(qiáng)大的技術(shù)支持。解決村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)隊(duì)伍專業(yè)知識(shí)匱乏、設(shè)計(jì)參考資料不足的實(shí)際問題。

2 建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

規(guī)范、規(guī)程、技術(shù)措施，是建筑設(shè)計(jì)師在從事工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)的重要技術(shù)依據(jù)，作為一名有著較高職業(yè)素養(yǎng)的建筑設(shè)計(jì)師，首先需要經(jīng)受過一定時(shí)間的專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)，同時(shí)了解、掌握各種相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)圖及技術(shù)措施的相關(guān)技術(shù)要求，并時(shí)刻關(guān)注著相關(guān)條文的修改變化。在長(zhǎng)期的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，建筑師已將相關(guān)的規(guī)范條文熟記于心，他們?cè)谠O(shè)計(jì)某建筑對(duì)象時(shí)，大腦里會(huì)涌現(xiàn)出各種相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)要求，即使有些條款一時(shí)有些模糊，他們也能夠迅速在相關(guān)資料上查到確切內(nèi)容。

然而基層的村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)隊(duì)伍卻是另外一種景象，他們往往未接受過嚴(yán)格的正規(guī)職業(yè)培訓(xùn)，他們?nèi)藛T分散，缺乏交流機(jī)會(huì)，他們手上資料不多，信息不暢，也缺乏獲取資料的有效途徑。那么如何讓這些水平參差不齊的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)時(shí)，也能像正規(guī)的建筑設(shè)計(jì)師那樣將與設(shè)計(jì)對(duì)象相關(guān)的規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、措施上的條文歸納、匯總到一起，供設(shè)計(jì)參考呢?建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正是基于這個(gè)理念，通過建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫系統(tǒng)的建立，讓建筑設(shè)計(jì)專家腦海中的知識(shí)、智慧實(shí)實(shí)在在展示出來，讓基層的村莊住宅設(shè)計(jì)人員能夠通過這套系統(tǒng)去分享專家的成果。

首先，建筑設(shè)計(jì)專家從浩如煙海的各種規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、措施、標(biāo)準(zhǔn)圖中收集、篩選與村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)相關(guān)的條文及標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集，然后對(duì)這些條文、圖集資料進(jìn)行整理、歸納、編碼，再通過后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上傳到數(shù)據(jù)庫中。作為本系統(tǒng)的最終用戶，只需登錄系統(tǒng)，即可分享設(shè)計(jì)專家的經(jīng)驗(yàn)。

3 建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫設(shè)計(jì)

建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫中知識(shí)單元包括條文單元及標(biāo)準(zhǔn)圖單元。每個(gè)單元除單元本身的內(nèi)容外，都需要包含屬性包括來源、分類、專業(yè)、功能作用、建筑部位等。數(shù)據(jù)庫主要數(shù)據(jù)表包括專業(yè)分類表，描述規(guī)范條文所屬專業(yè);標(biāo)準(zhǔn)分類表，描述條文所屬類型，既規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)圖、措施等;條文來源表記錄條文所屬規(guī)范的名稱、代號(hào)、主參編部門、批準(zhǔn)部門、實(shí)施日期、簡(jiǎn)介及封面圖片等信息;功能定義表描述條文設(shè)計(jì)的功能如抗震、防水、保溫、防潮、防火等;建筑部位定義表描述條文設(shè)計(jì)的建筑部位如地基、墻體、門窗、廚房、衛(wèi)生間等;條文記錄表記錄了條文的內(nèi)容、類型、來源、功能、部位、圖片索引等信息。如圖1所示。

作為《村鎮(zhèn)住宅建筑設(shè)計(jì)模塊化技術(shù)與軟件開發(fā)》課題中“三維建筑設(shè)計(jì)軟件支撐系統(tǒng)平臺(tái)”的基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)針對(duì)住宅建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，為住宅建筑智能CAD進(jìn)行了知識(shí)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，定義了系統(tǒng)模型和推理機(jī)制，并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的優(yōu)選從理論上和算法上進(jìn)行了研究;對(duì)知識(shí)庫系統(tǒng)中的推理機(jī)制從推理算法上進(jìn)行了數(shù)學(xué)描述，并對(duì)各類建筑相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了描述[1]。

建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)遵循信息和知識(shí)有序化的原則設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)的功能，對(duì)現(xiàn)有的建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)相關(guān)條文、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖等信息和知識(shí)進(jìn)行大規(guī)模的收集和整理，按照一定的方法進(jìn)行分類保存，并提供相應(yīng)的檢索手段。經(jīng)過這樣一番處理，大量隱含知識(shí)被編碼化和數(shù)字化，信息和知識(shí)便從原來的混亂狀態(tài)變得有序化。這樣就方便了信息和知識(shí)的檢索，并為有效使用打下了基礎(chǔ)。

4 建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

村鎮(zhèn)住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)平臺(tái)采用B/S軟件架構(gòu)，所有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)單元數(shù)據(jù)庫、標(biāo)準(zhǔn)條文數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一部署在系統(tǒng)提供的服務(wù)器群組上。整個(gè)平臺(tái)分為系統(tǒng)后臺(tái)功能部署與管理系統(tǒng)和用戶應(yīng)用客戶端。系統(tǒng)研發(fā)人員、建筑設(shè)計(jì)專家通過平臺(tái)后臺(tái)管理系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用導(dǎo)航界面進(jìn)行部署、更新、維護(hù)。用戶通過IE瀏覽器進(jìn)入平臺(tái)首頁，經(jīng)過系統(tǒng)認(rèn)證后即可應(yīng)用系統(tǒng)提供的村鎮(zhèn)住宅工程設(shè)計(jì)指南服務(wù)。如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

4.1 建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫后臺(tái)管理軟件

建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)了強(qiáng)大的后臺(tái)管理軟件，系統(tǒng)研發(fā)人員、建筑設(shè)計(jì)專家可以通過后臺(tái)管理軟件部署、更新、維護(hù)整個(gè)知識(shí)庫后臺(tái)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，建立系統(tǒng)用戶的導(dǎo)航目錄。

數(shù)據(jù)類型定義功能，包括專業(yè)類型定義、標(biāo)準(zhǔn)分類定義、功能定義、建筑部位定義。通過這項(xiàng)功能管理人員可以方便地添加、修改各種數(shù)據(jù)類型。

設(shè)計(jì)圖庫管理功能，圖庫管理是對(duì)系統(tǒng)中其它需要使用的圖片進(jìn)行統(tǒng)一的管理，以方便維護(hù)和更新圖片，可以任意定義圖片類型，建立索引圖。

圖3 導(dǎo)航目錄管理界面

規(guī)范、條文管理功能，建筑師通過規(guī)范、條文管理功能上傳摘錄的規(guī)范條文，并且對(duì)條文的各項(xiàng)屬性進(jìn)行定義，包括條文適用地區(qū)、適用條件、功能范圍、涉及的建筑部位等。

導(dǎo)航目錄管理，通過導(dǎo)航目錄管理功能，系統(tǒng)管理人員可以靈活定制用戶使用界面的導(dǎo)航目錄結(jié)構(gòu)，定義目錄名稱，對(duì)條文進(jìn)行任意分組管理，靈活定義某目錄項(xiàng)的篩選條件。當(dāng)用戶點(diǎn)取該目錄項(xiàng)時(shí)，所有符合定義好的篩選條件的規(guī)范條文、標(biāo)準(zhǔn)圖等從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中篩選出來，在IE右側(cè)窗口排列。如圖3所示。

離線創(chuàng)建，為了方便用戶在不能上網(wǎng)的情況下使用該系統(tǒng)，后臺(tái)管理軟件提供了離線創(chuàng)建功能。利用該項(xiàng)功能可以隨時(shí)將當(dāng)時(shí)的建筑標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)庫所有內(nèi)容導(dǎo)出，生成離線瀏覽壓縮包。用戶只要將該壓縮包安裝到自己的電腦上，展開壓縮包就可以在IE瀏覽器中使用該系統(tǒng)，無需連接到互聯(lián)網(wǎng)上。

4.2 建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫應(yīng)用

我國(guó)幅員遼闊，農(nóng)村人口相對(duì)分散，很多地區(qū)交通不便。如何將最新的實(shí)用的技術(shù)迅速普及到農(nóng)村基層的各個(gè)角落是本系統(tǒng)需要解決的問題。建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)(圖5)采用云計(jì)算，云架構(gòu)的概念[2]，很好地解決了這一問題。我們將村鎮(zhèn)住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫平臺(tái)——云端，搭建在中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院提供的服務(wù)器上，用戶只要能上網(wǎng)，就可以通過瀏覽器登錄到村鎮(zhèn)住宅模塊化集成應(yīng)用平臺(tái)上(圖4)，即時(shí)分享建筑設(shè)計(jì)專家精心提煉、匯總的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，并可以通過系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)庫選用功能輔助進(jìn)行環(huán)境景觀設(shè)計(jì)。

友好的應(yīng)用界面，拉近了村鎮(zhèn)設(shè)計(jì)人員與專業(yè)的建筑師直接的距離。系統(tǒng)開發(fā)人員只需維護(hù)、更新設(shè)計(jì)平臺(tái)服務(wù)器上的軟件，所有應(yīng)用該平臺(tái)的設(shè)計(jì)人員既可獲得最新的軟件版本。

5 結(jié)論

本文研究?jī)?nèi)容旨在改變目前村鎮(zhèn)住宅建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境景觀設(shè)計(jì)資料缺乏，通過建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)的開發(fā)，提高村鎮(zhèn)住宅建筑設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量，提高村鎮(zhèn)設(shè)計(jì)隊(duì)伍的綜合素質(zhì)，為村鎮(zhèn)居民提供更好的居住空間，為社會(huì)主義新農(nóng)村的建設(shè)做出貢獻(xiàn)，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，以及各種方式的技術(shù)培訓(xùn)，為村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)質(zhì)量的提高儲(chǔ)備了大量人才，社會(huì)效益顯著。

同時(shí)，村鎮(zhèn)住宅建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)知識(shí)庫系統(tǒng)作為“三維建筑設(shè)計(jì)軟件支撐系統(tǒng)平臺(tái)”的基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)，使三維建筑設(shè)計(jì)軟件在智能化方面的功能得到了提升。

[1]肖力田，李孟源.住宅建筑的智能CAD中知識(shí)庫系統(tǒng)構(gòu)造方法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào).2006，18(6):775-780.

[2]周相兵，佘堃，馬洪江，等.一種基于云計(jì)算SAAS組裝方法研究[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng).2010，31(10):1943-1953.