醫(yī)院建筑智能化信息設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計

高紅紅,　韓懷寶,　孫玉龍,　王業(yè)篷

(1.山東建筑大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院, 山東 濟南　250101;2.山東同圓設(shè)計集團有限公司, 山東 濟南　250101)

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醫(yī)院建筑智能化信息設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計

高紅紅1,韓懷寶1,孫玉龍2,王業(yè)篷2

(1.山東建筑大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院, 山東 濟南250101;2.山東同圓設(shè)計集團有限公司, 山東 濟南250101)

結(jié)合某醫(yī)院智能化信息設(shè)施系統(tǒng),介紹了信息設(shè)施系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)設(shè)計,詳細(xì)闡述了計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和有線系統(tǒng)。提出計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計不僅要滿足目前醫(yī)院使用的要求,而且還應(yīng)適應(yīng)未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要;數(shù)據(jù)主干系統(tǒng)采用6芯多模光纜連接,有效地降低串音干擾,更有利于語音、數(shù)據(jù)及圖像的傳輸。

建筑智能化; 醫(yī)院; 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng); 有線系統(tǒng)

0　引　言

隨著科技的發(fā)展和信息化水平的不斷提高,建筑智能化越來越重要。信息設(shè)施系統(tǒng)作為智能建筑的重要組成部分,為建筑物或建筑群的擁有者(管理者)及建筑物內(nèi)的使用者提供有效的信息服務(wù),支持建筑物內(nèi)用戶所需的各類信息通信業(yè)務(wù)[1]。

本文結(jié)合某醫(yī)院門診病房樓工程信息設(shè)施系統(tǒng),根據(jù)需要對建筑物內(nèi)外的各類信息進(jìn)行接收、交換、傳輸、存儲、檢索和顯示等綜合處理,并提供符合信息化應(yīng)用功能所需的各類信息設(shè)備系統(tǒng)組合的設(shè)施條件。

1　系統(tǒng)規(guī)劃

1.1計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

該附屬醫(yī)院門診病房綜合樓項目的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分別為內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)3部分,分別設(shè)置交換機和服務(wù)器。內(nèi)網(wǎng)為醫(yī)療專用信息應(yīng)用網(wǎng),服務(wù)于省醫(yī)學(xué)科學(xué)院附屬醫(yī)院的運營,只對醫(yī)院內(nèi)工作人員開放;外網(wǎng)主要用于網(wǎng)上掛號、預(yù)約門診、信息公告、信息查詢、遠(yuǎn)程醫(yī)療及特需病房等;設(shè)備網(wǎng)為安防專用網(wǎng)絡(luò),服務(wù)于監(jiān)控、門禁等安防系統(tǒng)[2]。

1.2綜合布線系統(tǒng)

根據(jù)EIA/TIA 568綜合布線標(biāo)準(zhǔn),綜合布線系統(tǒng)分為工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直干線子系統(tǒng)、配線間子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)、建筑群子系統(tǒng)6個子系統(tǒng),每個系統(tǒng)均是相對獨立的模塊[3]。

1.2.1有線系統(tǒng)

有線系統(tǒng)由市政引來外線光纜,進(jìn)入弱電機房。系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直子系統(tǒng)、管理間子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)組成;整體的布線系統(tǒng)采用光纖-UTP銅纜混合方案。

1.2.2無線系統(tǒng)

考慮無線接入設(shè)備發(fā)展速度較快,在公共區(qū)域、就診區(qū)、病房區(qū)等設(shè)置無線AP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)前端與有線系統(tǒng)框架相同,末端依據(jù)建筑布局設(shè)置無線AP點,接入層交換機選擇帶有POE電源的交換機型,在連接AP點的同時也為其提供電源。

1.2.3有線電視系統(tǒng)

有線電視系統(tǒng)采用860 MHz雙向鄰頻傳輸方式設(shè)計,以有線電視節(jié)目信號作為輸入信號源,并預(yù)留自辦節(jié)目及衛(wèi)星電視接口。有線電視經(jīng)解碼后重新混頻接入,自辦節(jié)目由機房硬盤播放設(shè)備提供,信號經(jīng)編碼、混頻接入,采用放大-分配-分支的分配網(wǎng)絡(luò),將電視信號分配至各電視終端。

1.2.4公共廣播系統(tǒng)

公共廣播主要設(shè)置在醫(yī)院的公共場所及走廊,在服務(wù)臺或護(hù)士站等地方設(shè)置音量調(diào)節(jié)開關(guān)。各類廣播功能共用廣播設(shè)備和揚聲器,消防廣播平面設(shè)計滿足公共廣播需求。一旦發(fā)生火災(zāi),消防強切信號至強切模塊,將公共廣播切換為消防應(yīng)急廣播。

1.2.5信息引導(dǎo)及發(fā)布系統(tǒng)

系統(tǒng)由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、播放器、顯示設(shè)備組成,將服務(wù)器的信息通過網(wǎng)絡(luò)(局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、專用網(wǎng)都適用,建議采用廣域網(wǎng)傳輸)發(fā)送給播放器,再由播放器組合音/視頻、圖片、文字等信息(包括播放位置及播放內(nèi)容)輸送給液晶顯示器或LED顯示屏進(jìn)行播放,將所有服務(wù)器信息發(fā)送到顯示終端。

1.2.6室內(nèi)移動通信覆蓋系統(tǒng)(預(yù)留施工條件)

系統(tǒng)應(yīng)滿足中國移動GSM系統(tǒng)、中國聯(lián)通GSM系統(tǒng)、中國電信CDMA系統(tǒng)及WLAN系統(tǒng),同時預(yù)留建設(shè)移動、聯(lián)通、電信3G系統(tǒng)。系統(tǒng)信號源的引入方式采用基站直接耦合信號方式。預(yù)留移動通信覆蓋系統(tǒng)機房和電源條件,機房內(nèi)設(shè)置微蜂窩和近端機。

1.2.7智能會議系統(tǒng)

系統(tǒng)將會議報到、發(fā)言、表決、翻譯、攝像、音響、顯示、網(wǎng)絡(luò)接入等獨立的子系統(tǒng)有機地連接成一體,由中央控制計算機根據(jù)會議議程協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)工作[4-5]。

1.2.8電梯五方通話系統(tǒng)

電梯五方通話的五方一般包括電梯轎廂、電梯機房、電梯轎頂、電梯底坑和物業(yè)中心,采用2線制配線系統(tǒng)。轎廂、轎頂、底坑可通過緊急呼叫按鈕呼叫電梯機房母機和監(jiān)控室總機,等待對方應(yīng)答進(jìn)行通話。電梯機房也可通過電梯機房母機直接與下屬的子機通話,或呼叫監(jiān)控室總機。監(jiān)控中心可通過監(jiān)控室總機和下屬的母機或子機通話,并具有來電、去電指示、呼叫記憶等功能。

2　計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

2.1設(shè)計原則

基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)及安全是一個多系統(tǒng)的集成工作,與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議、應(yīng)用業(yè)務(wù)程序的功能和實現(xiàn)方式密切相關(guān)。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)特點,并充分考慮發(fā)展需求,一般應(yīng)遵循以下原則:

(1) 方案實用。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不僅要求能夠滿足目前醫(yī)院使用的要求,而且還應(yīng)適應(yīng)未來的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需要。網(wǎng)絡(luò)的擴展可以在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上通過簡單增加設(shè)備和提高電路帶寬的方法來解決,以適應(yīng)不斷增長的業(yè)務(wù)需求,節(jié)省網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資。

(2) 穩(wěn)定、可靠。網(wǎng)絡(luò)的可靠性是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中需要考慮的一個主要原則。作為信息系統(tǒng)應(yīng)用的依賴和基礎(chǔ),系統(tǒng)必須具備連續(xù)安全、可靠運行的能力,所以在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計中選用可靠性高的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品,并合理設(shè)計網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

(3) 易于管理。采用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)管理工具,通過圖形界面對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行集中化統(tǒng)一管理,對網(wǎng)絡(luò)實行集中監(jiān)測、分權(quán)管理,統(tǒng)一分配帶寬資源,進(jìn)行流量統(tǒng)計分析和故障自動報警,大大簡化網(wǎng)絡(luò)管理難度。

(4) 整體安全。從安全體系結(jié)構(gòu)出發(fā),綜合考慮安全保密的各種用戶身份認(rèn)證和各個環(huán)節(jié),采用多種安全手段,包括防止非法接入、訪問控制、入侵檢測、網(wǎng)關(guān)安全、邊界防護(hù)、身份認(rèn)證、內(nèi)容安全等。

2.2整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1　整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.3設(shè)計要點

(1) 100 TB虛擬化核心平臺,保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定、可靠。網(wǎng)絡(luò)核心交換機使用基于100 TB交換容量的數(shù)據(jù)中心級核心交換機產(chǎn)品,設(shè)備采用90°正交CLOS架構(gòu),同時設(shè)備支持1∶N及N∶1的雙向虛擬化,通過N∶1方式將2臺核心設(shè)備虛擬化為1臺超級核心交換機,優(yōu)化性能。

(2) 醫(yī)療專用無漫游解決方案。采用該方案部署移動醫(yī)護(hù)基礎(chǔ)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),使用1臺功率為100 mW的無線AP最高覆蓋整個病區(qū),保證單個病區(qū)內(nèi)無漫游發(fā)生,極大降低了網(wǎng)絡(luò)丟包率。使用天線進(jìn)房間方式部署每個病房,可保證病房內(nèi)信號強度>-65 dB。

(3) 嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)入身份認(rèn)證。身份認(rèn)證系統(tǒng)配合接入交換機進(jìn)行嚴(yán)格的802.1X實名制認(rèn)證,認(rèn)證前用戶無法訪問任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,并在認(rèn)證系統(tǒng)中規(guī)劃每個用戶所屬的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限。當(dāng)用戶接入網(wǎng)絡(luò)后僅可訪問允許方案的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域,保證敏感數(shù)據(jù)僅允許專人訪問。

(4) 使用FC網(wǎng)絡(luò)與以太網(wǎng)一體化設(shè)備,保證雙網(wǎng)統(tǒng)一管理。在PACS存儲等數(shù)據(jù)中心中使用以太網(wǎng)和FC網(wǎng)融合交換機,提供萬兆以太網(wǎng)光口、萬兆以太網(wǎng)電口等。

(5) 解決移動醫(yī)護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)、外網(wǎng)無線的方案。采用的醫(yī)護(hù)專用無漫游解決方案中可同時部署內(nèi)網(wǎng)的移動醫(yī)護(hù)、物聯(lián)網(wǎng)、外網(wǎng)的無線覆蓋等問題,確保內(nèi)外網(wǎng)物理隔離。

(6) 深度優(yōu)化,確保安防監(jiān)控不卡頓。QoS技術(shù)對峰值流量進(jìn)行整形,將峰值數(shù)據(jù)緩存到交換機中,當(dāng)帶寬利用率低時再進(jìn)行發(fā)送。交換機利用流量反壓技術(shù)本地承載大量緩存數(shù)據(jù),將多余流量反壓回攝像機的存儲中,當(dāng)帶寬利用率低時再發(fā)送。

(7) 專業(yè)運維系統(tǒng),掌控IT資源。基于IT基礎(chǔ)架構(gòu)庫構(gòu)建的統(tǒng)一運維系統(tǒng),將所有基于IP的IT資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,并能提供有效的業(yè)務(wù)梳理功能。

3　有線系統(tǒng)

3.1有線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

有線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　有線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由市政引來外線光纜,進(jìn)入弱電機房。系統(tǒng)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),由工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直子系統(tǒng)、管理間子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)組成;整體的布線系統(tǒng)采用光纖-UTP銅纜混合方案。數(shù)據(jù)主干系統(tǒng)采用6芯多模光纜連接,可支持高達(dá)622 Mb/s ATM、550 MHz帶寬圖像應(yīng)用,更有效地減低串音干擾,使語音、數(shù)據(jù)及圖像傳輸更清晰[6]。

3.2具體設(shè)置

考慮到醫(yī)院的特殊性,特別是內(nèi)部局域網(wǎng)的重要性,將工作區(qū)的信息點分為內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)、外網(wǎng)數(shù)據(jù)和語音。下面介紹該醫(yī)院門診病房綜合樓的綜合布線系統(tǒng)信息點的配置。

(1) 門診部分。在單人診室和分診臺設(shè)置1個語音和1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);雙人診室設(shè)置1個語音和2個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);候診區(qū)設(shè)置2個語音(用于公共電話)和1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)(用于信息發(fā)布)。

(2) 掛號、收費及取藥、住院窗口。每個窗口至少設(shè)置1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù),并設(shè)置1～2個語音及2～3個外網(wǎng)數(shù)據(jù)。

(3) 醫(yī)技部。每個醫(yī)療檢查、檢驗設(shè)備設(shè)置1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);檢驗工作臺設(shè)置1個語音和1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);分診臺設(shè)置1個語音及1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);診斷報告工作臺每位設(shè)置1個語音及1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);每間手術(shù)室設(shè)置2個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)。

(4) 住院部。單人病房中病房及衛(wèi)生間各設(shè)置1個語音(使用同一分機號碼),病房內(nèi)設(shè)置1個外網(wǎng)數(shù)據(jù);多人病房中設(shè)置1個語音,每個床位設(shè)置1個外網(wǎng)數(shù)據(jù),每個病房預(yù)留1個外網(wǎng)數(shù)據(jù);護(hù)士站設(shè)置1個語音和3個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù);主任、教授、護(hù)士長辦公室、示教室設(shè)置1個語音、1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)、1個外網(wǎng)數(shù)據(jù);醫(yī)生辦公室每名醫(yī)生設(shè)置1個語音、1個內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)、1個外網(wǎng)數(shù)據(jù)。

(5) 確定水平主干類型。醫(yī)院門診病房綜合樓對高速率的數(shù)據(jù)傳輸要求較高,因水平布線內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)、外網(wǎng)數(shù)據(jù)、語音信息點局采用6類4對UTP線纜,可支持100 Mb/s的傳輸速率,滿足不同用戶對不同網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的需求。

(6) 確定配線管理間的位置和數(shù)量。

① 根據(jù)建筑布局、信息點的位置及數(shù)量,從投資成本方面考慮設(shè)置配線間(建議各區(qū)域每2～3層共用配線間),從弱電間空間方面建議內(nèi)外網(wǎng)及語音部分設(shè)置1個配線間,設(shè)備網(wǎng)單獨設(shè)置配線間,且兩配線間盡量分開設(shè)置。

② 配線間子系統(tǒng)連接的水平6類銅纜采用端口式配線架,水平光纜和樓層主干光纜采用標(biāo)準(zhǔn)接口,可任意組合多模光纜端接箱,并自帶跳線管理器。另外,連接樓層電話主干電纜采用插接式配線架。

③ 水平線纜至每個信息點(包括語音和數(shù)據(jù)點)直接連至各子配線間的6類數(shù)據(jù)配線架,其中數(shù)據(jù)信息點由6類數(shù)據(jù)配線架通過RJ45-RJ45的6類跳線連接到網(wǎng)絡(luò)交換機端口,語音信息點則由6類數(shù)據(jù)配線架通過110-RJ45的語音跳線連接到110語音配線架。

④ 每個管理子系統(tǒng)中的語音、數(shù)據(jù)銅纜和光纜連接配線架設(shè)備全部采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的19英寸產(chǎn)品,并安裝于19英寸機柜中。19英寸機柜需考慮所有配線架及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝的容量。考慮到機柜線纜較多(強電電源、各種光纖、雙絞線、跳線等),強電和弱電分開進(jìn)線,各種線纜布置應(yīng)合理、美觀。

(7) 確定垂直主干線纜類型。內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)主干線纜均采用6芯多模光纜,用于連接接入交換機、匯聚交換機和核心交換機。語音垂直干線均采用三類大對數(shù)線纜。

(8) 確定設(shè)備間的位置。弱電機房設(shè)置在-1F,內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)及電話的設(shè)備間設(shè)置在8F計算機網(wǎng)絡(luò)中心;物業(yè)網(wǎng)的設(shè)備間設(shè)置在1F消防控制室。

(9) 技術(shù)要求:

① 工作區(qū)子系統(tǒng):銅纜模塊根據(jù)不同的情況使用雙口信息出口,信息點可支持各種信息數(shù)據(jù)(如語音、數(shù)據(jù)、視頻)傳輸。銅纜部分要求采用的信息插座(RJ45插座)全部使用向下傾斜45°或90°的插座面板,根據(jù)不同的應(yīng)用使用不同出口的面板。不同型號的終端可以通過RJ45標(biāo)準(zhǔn)跳線連接到信息插座上,使語音、數(shù)據(jù)、視頻等完全可互換。

② 水平子系統(tǒng):水平線纜分別由管理子系統(tǒng)引出,以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)延伸至用戶工作區(qū)。銅纜使用6類UTP雙絞線進(jìn)行連接,部分水平子系統(tǒng)由各樓層配線間至各個工作區(qū)之間的電纜,所有水平電纜全部采用6類非屏蔽雙絞線。配線間內(nèi)接線端子與信息插座之間均為點到點端接,任何改變系統(tǒng)的操作都不影響整個系統(tǒng)的運行,為系統(tǒng)的重新配置和故障檢修提供方便。

③ 配線間子系統(tǒng):樓層配線架中,語音、數(shù)據(jù)的UTP銅纜和光纜連接配線架設(shè)備全部采用EIA/TIA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的19英寸產(chǎn)品。19英寸機柜需考慮所有配線架及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝空間;光纖網(wǎng)部分全部使用光纖24口或48口高密度19英寸機柜式配線架,并配管理單元;水平配線架均采用24口快接式配線架,語音干線采用110配線架;光纖系統(tǒng)均采用機柜式光纖配線架,每配線架配有1個理線器,同時所有的管理可以根據(jù)使用功能進(jìn)行不同的接口管理,以保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全。另外,所有跳線使用高強度光纖制成的雙芯跳線。

④ 主干子系統(tǒng):語音主干采用三類大對數(shù)非屏蔽UTP雙絞線銅纜,并留有15%的裕量,數(shù)據(jù)主干使用6芯多模光纖進(jìn)行連接。

⑤ 設(shè)備間子系統(tǒng):設(shè)備間子系統(tǒng)設(shè)在計算機中心,所有語音主干連接至計算機中心機房,主干光纜全部連接至計算機中心機房。光纖干線部分配線架全部使用24口或48口高密度19英寸機柜式配線架;語音干線配線架部分使用110配線架;跳線配置全部信息點。

⑥ 機柜要求:機柜采用鍍鋅鋼板材,達(dá)到國際IP 23級保護(hù)標(biāo)準(zhǔn),全鋼化玻璃前門,鋼質(zhì)后門、側(cè)門,EIA標(biāo)準(zhǔn)立柱,機柜內(nèi)每層拖板都要有兩路獨立供電帶開關(guān)的二、三插座;機柜有專用的防雷接地體,達(dá)到BS 6497國際標(biāo)準(zhǔn)。

4　結(jié)　語

本文介紹了醫(yī)院信息設(shè)施系統(tǒng)的設(shè)計,電氣設(shè)計人員應(yīng)在充分了解各部門的職務(wù)和工作需求的基礎(chǔ)上,對各個系統(tǒng)的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和有線系統(tǒng)作詳細(xì)規(guī)劃,并且結(jié)合國家規(guī)范對智能化信息產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)選型,滿足醫(yī)院對安全、舒適和節(jié)能的需求。

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Design of Intelligent Information Infrastructure System in Hospital Building

GAO Honghong1,HAN Huaibao1,SUN Yulong2,WANG Yepeng2

(1.School of Information & Electrical Engineering, Shandong Jianzhu University, Jinan 250101, China;2.Shandong Tongyuan Design Group Co., Ltd., Jinan 250101, China)

Combining by intellectualize information infrastructure system of a hospital,this paper introduced each subsystem design of information infrastructure system,and elaborated the computer network system and cable system.It is pointed out that the design of computer network system should not only meet the requirements of current hospital use,but also should meet the need of the future network development.The data backbone system consists of six-core multimode fiber optic cable connection,which can effectively reduce the crosstalk interference,and be more conducive to voice,data and image transmission.

building intellectualize; hospital; computer network system; cable system

高紅紅(1990—),女,碩士研究生,研究方向為綠色建筑與節(jié)能。

TU 855

B

1674-8417(2016)06-0001-05

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.06.001

2015-12-02

韓懷寶(1991—),男,碩士研究生,研究方向為綠色建筑與節(jié)能。

孫玉龍(1988—),男,從事建筑智能化設(shè)計工作。