基于数据挖掘与即时反馈的医疗建筑循证设计信息技术开发研究

The concept of “Healthy Building” aims to create a building that can improve the health performance of built environments. It is meaningful to embed this concept in the design of healthcare buildings, which can benefit the national healthcare systems and public resource allocation of China. However, the research outcomes of evidence-based design, which are studied for the health performance of buildings, cannot be well delivered to architectural practitioners in the design process. This situation leads to that architects are not able to utilize such design strategies to inform healthcare environment design in an effective way. There is also a research gap for the information technologies related to the health performance of buildings in China. Because of these, this project is proposing to use data mining technologies to collect evidence-based design strategies from academic resources, in order to establish a database that can search relevant information from the internet for the decision-making of healthcare environment design. Moreover, based on the principle of collision detection in BIM, a new building information technology can be developed – it can directly detect the application of evidence-based design strategies, which can contribute to patients’ recovery and staff’s medical efficiency, from a 3D information model. Responses can be interactively delivered to architects for design decision-making. These technologies are finally digitalized into a plug-in program of Autodesk Revit, which can improve the work efficiency of healthcare environment design and the health performance of healthcare buildings.

我国“健康建筑”理念旨在打造可实现健康性能提升的建筑，而这一理念聚焦于医疗建筑环境可对我国医疗卫生服务体系和公共资源配置带来深远意义。然而，当前与建筑健康性能相关的循证设计研究成果，因相对传统的信息传递方式，导致我国医疗领域建筑师在设计过程中对此类设计策略应用不足，且我国缺乏针对建筑健康性能的信息技术研究。针对这一情形，本项目通过数据挖掘技术，利用互联网范围的学术资源，收集与医疗建筑相关的循证设计策略并形成数据库，为医疗建筑设计提供决策依据；同时通过BIM碰撞检测原理，开发循证设计策略检测技术——利用BIM三维信息模型直接检测数据库内信息（与患者康复、医疗服务效率相关的设计策略）的应用情况，并将相应研究成果（临床对照实验统计分析量化指标）及时反馈给建筑师进行设计决策。该技术最终以Autodesk Revit插件程序呈现，用于提高医疗建筑设计效率和改善医疗建筑健康性能。

本项目以“健康中国”为研究背景，利用建筑信息技术优化医疗建筑设计质量及效率，通过深度解析循证设计策略逻辑链与相关因子关系实现数据库在线搭建，最终提升医疗建筑环境健康性能。. 主要研究内容分三方面：①循证设计策略逻辑链结构与医疗建筑健康性能研究，该部分以理论为主，结合当前全球循证设计研究成果提取因子数据范畴，解构循证设计研究逻辑；②循证设计策略挖掘算法及数据分类收集管理研究，开发数据挖掘算法与网络爬虫程序实现相关因子虚拟映射，并设计数据分类收集框架，利用BIM轻量化技术实现数据库的B/S服务模式；③基于BIM碰撞检测技术的信息即时反馈研究，采用Revit API技术开发插件程序，通过碰撞技术的各种检测模式与循证设计策略逻辑链的特征匹配关系，实现循证设计策略在三维数字模型中的自动检测，完成医疗建筑设计方案健康性能的模拟评估辅助工具。. 重要结果：①循证设计策略逻辑链根据医疗建筑健康性能相关因子类别分为生理、环境两类，并进一步定义为影响因素、评价指标、控制因子，该方式有助于建立计算机的循证设计研究原理认知计算，便于后期循证设计策略的数字化应用，并通过自发的相关因子交叉频率分析衍生出更多循证设计研究思路，协助研究人员开发医疗建筑健康性能研究方案；②数据挖掘算法建立在计算机理解循证设计策略原理基础上，并通过全面的自动获取方法实现更高层面的数据管理和数据预测，即自动对接软硬件数据端口，实时监控数据量，并利用人工神经网络建立分布式并行信息处理模型，挖掘相关因子之间的逻辑关系实现新的循证设计策略开发；③BIM碰撞检测技术与循证设计策略进行特征匹配，所开发的“非固体实体化”与“实体生长化”算法协助计算机自动模拟循证设计策略应用效果，达到健康性能评估目的与策略快速应用。. 本项目研究成果包括：发表学术论文6篇，出版译著1部，授权发明专利4项、软件著作权2项。相关成果可为下一步医疗建筑人机协同设计研究起到重要促进作用。.