TWI546687B - 用於自動化建物服務設計之系統及方法 - Google Patents

Description

用於自動化建物服務設計之系統及方法

本揭示基本上係有關於用於建物設計之系統及方法，特別是有關用於設計建物服務系統之系統及方法。

諸如水管配置、暖氣、通風、空調、電力及照明等建物服務系統之設計通常係利用電腦輔助製圖系統以及相關的電腦化和手動設計方法以大體上非自動化的方式完成。其存在先前技術提供某些該等系統之設計上的自動化計算，但基本佈局、管線繞設(routing)以及尺寸調整(sizing)參數基本上係藉由手動操作員資料鍵入的方式或是透過人工計算、表格和工程經驗法則輸入該等設計工具之中。

本發明之特定實施例使得用於建物服務系統之管線繞設、佈局、尺寸調整及設計流程中的至少其一自動化，且在一些情形中，係使得其中的許多或多數動作均自動化。此可以達成較快速的完成時間、更精準的設計、以及顯著降低建構成本的設計解決方案。其允許對整體流程中個別子程序的功能就系統的工程需求進行更加精確的計算。此又從而造成更準確的尺寸調整，同時大大降低人為錯誤的機會。設計及分析流程之速度具有在分秒之間對佈局、管線繞設、設計以及尺寸調整等流程提供眾多不同設計選項之能力，此以傳統方法通常需要耗去數週或甚至數月的時間方能完成。該系統不僅是以高於目前業界可實現的精確度水準設計出多種有效解決方案，並且亦提供每一個有效解決方案的建構成本之估計，以決定何種系統設計選項係達成符合系統所有輸入參數之最低成本解決方案。

在此自動化及最佳化流程中每一可行選項所設計的精確程度是傳統工程方式的時間及設計預算限制下所無法實現的。因此，使用目前業界公認技術的傳統建物系統設計流程會採納許多經驗法則、技術指南以及近似性的方法。如同本發明某些實施例所提供的，設計計算的自動化，整合於該等設計的佈局及製圖，使得高度精確的尺寸調整方法以及不同管線繞設方法之檢視成為可能，此在傳統設計境況中因過為耗費時間而無法加以考慮。

除了更高水準的設計計算精確度，此等設計計算和決策中人為錯誤機率之降低亦產生更加精準和免於錯誤的成果。操作者僅負責置放包含於建物中的設備及裝置，以及其所需的運作特性，諸如流動速率、溫度、電壓、以及電流需求、等等。當操作者完成建物組件的規格之後，藉由包含於流程中的佈局程式的協助，軟體流程執行一預檢程序以確認操作者的輸入資料並尋找缺漏或無效的輸入資訊，以降低主要的管線繞設、尺寸調整及設計處理演算法的輸入錯誤。

由於時間和工程成本之限制，全部均設計至一更精確水準之多個可能設計方案的建構成本分析是一個傳統流程無法達成之特徵。由於傳統的方法並未產生多個有效解決方案，故與其他可能方案進行成本比較在傳統設計方式中是不可能的。在本發明的某些實施例之中，高精確度計算之使用，以及對設計問題的許多有效解決方案之成本檢視，確保流程回傳的最終結果係最低可能構建成本選項之一極為接近的概略估側。

在至少一實施例之中，本發明將虛擬處理技術加入多重、並行式、高速、多處理器核心、伺服器等級設備以允許系統完成所有此等高度精確的、預測性的以及反複式的(iterative)設計，且包含每一有效解決方案的成本估計，並僅耗費使用傳統方法設計出系統之單一境況的一小部分時間。此外，在傳統的方法之中，其並未執行構建成本估計。所產生的在建物構建中的成本節省係本發明一或多個實施例中所提供之一優點。

在其他事項之中，依據本發明之特定實施例，其開發出一高度自動化流程以利用電腦硬體及軟體找出一用於建物服務系統之構建-成本-最佳化設計。此等系統可以包含，但不限於，水管配置、暖氣、通風、空調、電力、以及照明系統。該流程可以運用超越傳統方法所用的以現行技術設計建物服務系統之利用預測式及反複式運算方法的自動化計算程序。透過使用高速電腦硬體和特製軟體套件，該流程針對系統設計需求檢視多個有效解決方案，同時亦製備所檢視的每一有效解決方案之構建成本估計並比較每一解決方案之成本以決定符合或超過輸入系統之所有必要設計參數的最低成本解決方案。

該系統之一使用者對每一系統開出之各種不同需求指定並輸入一電腦輔助製圖(Computer-aided Drafting；CAD)資料庫之中，該資料庫包含諸如壓力、流量、電壓、溫度以及其他技術參數等讓每一建物組件在該建物內實現其預定用途所必需之參數。

當所有必需組件及其必需運作參數均已輸入該CAD資料庫之中後，一連串預處理電腦軟體檢查在正式處理之前先對輸入該CAD資料庫的資料進行完整性和完整性的確認。

當該CAD資料庫符合所有預檢需求之後，其被提送以針對用於自動化工程設計的主要設計、繞線以及計算引擎進行處理。管線繞設和尺寸調整最佳化計算可以是以一無人模式(unattended mode)執行於一虛擬伺服器機器上的批次模式(batch mode)處理平台之中。

當每一建物系統的所有預計可行解決方案完成管線繞設、尺寸調整以及成本估測之後，系統比較每一有效解決方案之成本並回傳最具成本效率的設計解決方案以併入一最終的建物系統設計之中。管線繞設和尺寸調整最佳化流程回傳的解決方案可以包含置放於一CAD資料庫中可以隨時被重製而使用於建物投標及構建之最佳解決方案之完整表示方式。

該流程係革命性的，其使用探究式、預測式及反複式計算方法以在流程中具有最低程度之操作者涉入而找出最具成本效率之建物服務系統的管線繞設和尺寸調整組合。現行設計方法在決定建物服務系統的管線繞設和尺寸調整時包含高度的操作者互動以及決策。現行設計技術及軟體所需的高度操作者互動使得針對每一建物系統進行眾多可能設計解決方案之檢視由於時間和金錢上的限制而變得無法實現。基本上，一建物服務系統之設計者憑藉其個人的訓練及經驗以針對每一個設計問題決定單一預定之解決方案，並利用程式、參考表格及圖表調整該單一解決方案的尺寸，其相當於對於正被設計之系統之實際需求的一個概略估計。各種不同設計可能性之多次反複執行之計算及製圖加上每一次反複執行時之詳細構建成本估計對於現行建物服務系統設計及計算技術而言是不可能辦到的。本發明之各種實施例使用特製軟體程式以及功能強大的伺服器等級設備以不僅探究多個可能的解決方案，並在系統設計的計算之中包含更高的精確度，而對構建系統之成本達成顯著的降低。

依據至少一實施例，基於安全性及其他原因，系統執行於做為使用者介面的安全工作站電腦系統以及功能強大的多處理器執行伺服器的組合之上，該執行伺服器執行可能設計境況之多重預測式及反複式評估，導引出最低成本解決方案之選擇。當輸入完成並被確認之後，此可以在沒有使用者介入的情況下完成。

設計流程的輸入部分可以在上述安全工作站電腦系統上由系統操作者的互動式輸入進行。設計之反複執行可以是以一無人、批次模式之運作完成於該執行伺服器之上。使用者可以與處理軟體的輸入部分互動以建立系統的所有輸入參數，包括所有建物佔用者介面裝置(水管裝設配件、插座、照明、出風口、等等)的放置。在較佳實施例中，使用者在提交處理之前指定該等裝置的實際組態以及其需要自建物系統得到之服務。

當系統的輸入參數由使用者建立之後，其在安全工作站系統上執行一預檢演算法以決定是否有任何將會造成主要設計程式失效的漏失資料。若預檢軟體指出任何漏失資訊或參數，則該漏失資訊或無效參數被以位於設計輸入圖面上的圖形回饋評註之形式提請使用者注意。使用者從而改正該等缺失並重新提送輸入參數至預檢軟體以針對任何其他漏失資訊或無效參數進行另一次輸入分析。當預檢軟體之執行未出現任何嚴重錯誤，則輸入參數圖面被視為可接受以提交至設計程式。使用者提送輸入參數圖面至一個有待設計程式處理之佇列，其執行於高速虛擬伺服器之上。

系統可以使用可變數目之虛擬執行處理電腦，運作於伺服器等級的設備上，其執行分析符合所有提送的輸入參數需求之可能設計解決方案所必需的多重設計反複執行。每一虛擬執行處理電腦週期性地掃描輸入佇列，檢視使用者已提送的待處理之工作。虛擬執行處理電腦擷取處理佇列中的下一個指令集、載入所有必需的輸入檔案、並針對設計的每一次有效反複執行，進行有關佈局、管線繞設、尺寸調整以及成本估計之預先定義之程序。當有效的反複執行已然全部經過設計及成本估計之後，虛擬執行處理電腦選擇產生最小總構建成本之反複執行並將該解決方案回傳至網路檔案伺服器上的儲存裝置，且通知使用者針對該組特定輸入參數之處理已經完成。使用者從而可以擷取完成之設計文件，針對作業的精確度、完整性和適切性加以審閱，並將設計解決方案納入特定專案之最終文件。

許多實施例例示於圖1至2之中。摘要言之，該等實施例提供用以自動化及最佳化建物服務系統的構建設計之系統及方法。如圖1所示，其提出一系統100用以自動化建物服務系統之設計。系統100結合各種運算、網路、伺服器以及切換平台。其應理解，圖1係例示一示範性架構，而針對所示，許多組件可以被加入、刪除、及/或替代。此外，只要是對執行此處所描述之方法及功能有所必要、適切、及/或有利，則可以將任何特定形式之裝置加入系統100之中。系統100可以是運作於任何適當的平台之上以及任何適當的網路環境之中。

在所例示的實例之中，系統100包含複數個精簡型終端設備(thin client)102耦接至複數個第一交換器104。交換器104耦接至複數個安全工作站106。工作站106耦接至複數個第二交換器108。第二交換器108耦接至一第三交換器110。第三交換器110耦接至一些系統組件，包含磁碟陣列116、SQL伺服器112以及第四交換器120。SQL伺服器112耦接至檔案伺服器114而磁碟陣列116耦接至磁帶備份118。第四交換器120耦接至複數個高速、多核心、伺服器等級處理器122，其運行虛擬工作站。系統100提供執行本說明書所述流程之運算環境。

本文所述之流程及方法可以執行於系統100之上。其應有所認知，任一所述方法中之任一特定步驟均可以藉由任何適當技術以及透過使用系統100中的任一組件或者不同組件之結合而執行於系統100之上。舉例而言，使用者提供的資料集(例如，組成裝置之位置以及裝置運作參數)可以是透過精簡型終端設備及/或安全工作站輸入。

系統100中之交換器提供組件間之交換及通信、資料之再繞送及交替繞送、資源最佳化、等等。磁帶機提供資料、解決方案、等之備份。磁碟陣列提供資料及解決方案之儲存，且同時亦是系統及其軟體、電腦程式、及/或演算法所用資料之一來源。伺服器提供資料、解決方案、檔案、等之儲存。處理器提供一平台，用於運行執行所述方法及功能之程式。

依據圖2，其提出一種用於自動化建物服務系統之設計的方法。方法200起始於步驟202，此處自一檔案伺服器(例如，圖1中的檔案伺服器114)擷取一或多個基本設計檔案。該基本檔案可以是空檔案或是可以包含如本文所述的一或多個初始參數。該一或多個初始參數可以包含，舉例而言，一或多個資料集。一第一資料集可以包含，例如，有關一建物內各種組成裝置之定位或位置的資料。

建物一詞並無特定限制，而是可以包含任何形式之建築結構，諸如辦公室大樓、住宅、家居、零售空間、倉庫、飯店、服務大樓、停車場、娛樂場所、以及類似者。組成裝置可以包含代表一系統中一節點之任何裝置，該系統包含複數個節點以及節點間之複數個互連。因此，組成裝置可以包含諸如決定或影響有關組成裝置間之複數個互連之參數之裝置。組成裝置可以是本文所述之任何一種，包含但不限於，暖氣及空調單元、熱水器、水槽、廁所、淋浴間、電氣插座、照明燈具、電腦、開關、噴嘴、發電機、電扇、電冰箱、生產設備、等等。

依據一後續步驟204，一使用者可以定義並設置複數個建物服務裝置。組成裝置可以是已提供於擷取於步驟202中之一或多個基本檔案之中者。替代性地，或者附加性地，使用者可以定義新的組成裝置及其相關運作參數。運作參數可以包含與一組成裝置相關之任何特性，諸如，舉例而言，流動速率、溫度、電壓、以及電流需求、等等。

依據一後續步驟206，其可以執行初始設計資料之預檢。此可以包含執行一預檢程序之一或多個電腦程式以確認使用者之輸入資料並辨識任何漏失或無效的輸入資訊，從而降低主要的管線繞設、尺寸調整和設計處理演算法的輸入錯誤。當所有必需組件及其必需運作參數均已輸入之後，一連串預處理電腦軟體檢查在正式處理之前先對輸入的資料進行完整性和完整性的確認。

依據一後續步驟208，其可以判定及發出錯誤，而一使用者可以藉由提供額外的初始設計資料或補強已提供的初始設計資料以修正此等錯誤。預檢可以再次執行以確保經過修改的初始設計資料係有效的。其應理解，初始資料之確認可以依據任何預先決定之參數、最小或最大運作條件、業界標準等加以建立。舉例而言，確認可以包含依據相關建築法規核驗一特定的組成裝置是否位於一可接受的位置上。舉另一實例，確認可以包含經由與運作參數聯結的組成裝置進行比較而決定輸入運作參數係正確的。因此，若一使用者針對一特定組成裝置輸入不在其可達成範圍或建議範圍內的運作參數數值(舉例而言)，則系統可以回傳一錯誤訊息。

依據一後續步驟210，初始設計資料被提送以進行處理。此可以包含，例如，將該初始設計資料傳送至一或多個處理器以讓運作於該等處理器上的一或多個設計電腦程式使用。

依據一後續步驟212，一或多個遠端伺服器檢查處理佇列以決定下一個待執行的設計動作。

依據一後續步驟214，設計程式被執行。在此步驟之中，其可以決定組成裝置之間的複數個互連之配置。互連可以包含用以將一組成裝置連接至少另一組成裝置之任何硬體、材料、路徑、等等。因此，互連可以包含，舉例而言，管道(pipe)、導管(duct)、電線、流通路徑、等等。

一特定之互連配置可以是基於一初始基本設計及/或任意數目之初始基本參數。例如，一幢標準的高層公寓樓房可能具有一個針對組成裝置及其互連的標準佈局。本文所述之方法可以從這個標準組態開始，而後依據更多參數對其進行修改。上述的更多參數可以包含，舉例而言，建物中具有較多或較少數目之樓層，或是使該建物更具能源效率之要求。

每一種複數個互連之配置均代表一設計解決方案。在較佳實施例中，其藉由一或多個電腦程式之執行自動地決定複數個有效的設計解決方案。該複數個設計解決方案的數目可以由一使用者預先決定或者是依據一些其他預定之機制。在較佳實施例中，每一已決定之設計解決方案之有效，意味該解決方案符合一組預先決定之最小需求。

依據一最終步驟216，一最終設計解決方案被輸出至一使用者以進行審閱。該最終設計解決方案可以是決定自依據任意數目準則之該複數個個設計解決方案。在至少一實施例之中，該最終解決方案係依據一關聯至該解決方案之構建成本。在較佳實施例中，該構建成本，或者是該構建成本之至少一估計，係自動被決定並被聯結於相關的設計解決方案。其可以使用其他準則決定一最終設計解決方案，包含但不限於該解決方案是否有效、關聯該解決方案之一運作成本、關聯該解決方案之一效率、等等。

以下提出一些範例境況以例示本文所述之系統及方法之各種特徵。在此實例之中，各種不同之建物服務系統被分解成如下的建物服務系統之不同子集合或次類別：

‧　壓力水管配置系統

‧　氣體管道系統

‧　重力水管配置系統

‧　HV AC負載分析

‧HV AC通風管道系統

‧電力照明系統

‧電力系統

‧電氣操控面板及單線圖(One Line Diagram)

壓力水管配置系統

壓力水管配置系統包含在壓力下移動液體的任何管道系統。常見的實例包含日常用水、熱水、冰水以及特定用途建物中的各種經過處理的水。

壓力水管配置系統設計流程之中具有六個主要程式。

其臚列於下：

‧水管配件選擇(Plumbing Fixture Selection)

‧壓力水管配置預檢(Pressure Plumbing pre-check)

‧壓力水管配置繞設(Pressure Plumbing Routing)

‧管道間隙及配件***(Pipe gapping and fitting Insertion)

‧管道尺寸調整及升位圖產生(Pipe sizing and Riser Generation)

‧管道標示(Pipe Labeling)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

針對所有功能，該六個主要程式在較佳實施例中以上列的順序執行。在執行管線繞設、尺寸調整及標示程式中的任一個之前，適當之區塊被***圖面之中，此動作之完 成係利用一協助操作者指定房間中所需配件及設備之特製的配件及設備選擇程式，並以一個該自動化設計及最佳化程式可以辨識之格式精確地指定每一配件及設備之位置和使用/壓力需求。

一升位圖(riser diagram)及其背景被尺寸調整處理軟體自動建立為新檔案。

跟隨在預檢之後的四個主要設計程式係具有批次模式選項之設計，使其可以用一無人值守的形式以批次模式實施於執行伺服器虛擬機器之上，利用功能強大的多處理器、多核心伺服器等級設備節省操作者的時間並降低整體處理時間。就每一個程式而言，一提送指令呼叫一程序以提送目前的輸入參數圖面讓作用中的程式進行批次處理。在該呼叫之前，管線繞設及尺寸調整程式檢查輸入參數圖面是否有造成執行無法成功的問題並揭示錯誤。在批次模式之中，列印的輸出被發送至一日誌檔(log file)之中，且警示被取消。一警示係一錯誤訊息，其造成一需要使用者介入處理的彈出警訊，此在遠端執行虛擬機器上是不可能達成的。當被取消之時，一警示單純地傳送一訊息至該日誌以資後續的除錯使用。整個系統的日誌功能係由一不同的獨立程式執行。

系統的各個程式有時會呼叫另一個程式(例如，在建立冷水及熱水服務之後，管線繞設程式呼叫尺寸調整程式以設置迴流點(recirculation point)，使得迴流管道得以建立)。用單一程式負責處理日誌，確保項目被正確地依其建立順 序登錄。

利用一個程式呼叫另一個程式的功能，使其有可能編寫下智慧型腳本程式，其中位於一特定點處的下一個動作可以取決於上一個動作的結果。

在程式序列的任一點處，其可能發現輸入規格已經改變。當此情況發生之時，一特徵允許使用者精確地復原自動化作業，做出更正而後再次執行該自動化設計及估計程式。所有的四個主要程式均具有復原其工作之能力，即使圖面已被儲存且再次開啟亦然。

設計程式均運作於一三維空間之中，在所有的尺寸調整和圖形表示模式中追蹤z方向上的維度以允許更精確的尺寸調整及最佳化計算並允許一三維升位圖以圖形方式將最終的最佳化系統描繪於圖面之上。

氣體管道系統

氣體管道系統包含在壓力下移動氣體的任何管道系統。常見的實例包含天然氣、丙烷氣(propane gas)、壓縮空氣、醫療用氣體以及特定用途建物中的其他經過處理的氣體。

氣體管道套件之設計係在已驗證的科學性氣體壓力管道設計實務下以最具成本效率之方式自動化氣體管道繞設之流程。其決定多個可行的管道繞設解決方案，並計算管道之尺寸及其結果的成本。當一最佳繞設路線被選定之後，程式調整圖面上的管道尺寸並進行標示、建立氣體升位圖面、以及計算氣體節點壓力減損資料。

氣體管道系統設計流程之中包含六個主要程式。其臚列於下：

‧氣體設備***(Gas Appliance Insertion)

‧連接管線(Connect Plumbing)

‧氣體管線繞設預檢(Gas routing Pre-check)

‧間隙及配件***(Gapping and Fitting Insertion)

‧氣體管道尺寸調整及升位圖產生(Gas Pipe Sizing and riser Generation)

‧標示(Labeling)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

針對所有功能，該六個主要程式在較佳實施例中以上列的順序執行。在執行管線繞設、尺寸調整及標示程式中的任一個之前，適當之區塊被***圖面之中，此動作之完成係利用一協助操作者指定房間中需要氣體服務所必需之設備之特製的氣體設備***程式，並以一個該自動化設計及最佳化程式可以辨識之格式精確地指定每一設備之位置和使用/壓力需求。

一升位圖及其背景被尺寸調整處理軟體自動建立為新檔案。

跟隨在預檢之後的三個主要設計程式係具有批次模式選項之設計，使其可以用一無人值守的形式以批次模式實施於執行伺服器虛擬機器之上，利用功能強大的多處理 器、多核心伺服器等級設備節省操作者的時間並降低整體處理時間。就每一個程式而言，一提送指令呼叫一程序以提送目前的輸入參數圖面讓作用中的程式進行批次處理。在該呼叫之前，管線繞設及尺寸調整程式檢查輸入參數圖面是否有造成執行無法成功的問題並揭示錯誤。在批次模式之中，列印的輸出被發送至一日誌檔之中，且警示被取消。警示係一錯誤訊息，其造成一需要使用者介入處理的彈出警訊，此在遠端執行虛擬機器上是不可能達成的。當被取消之時，一警示單純地傳送一訊息至該日誌以資後續的除錯使用。整個系統的日誌功能係由一不同的獨立程式執行。

系統的各個程式有時會呼叫另一個程式(例如，在決定氣體管道的繞設路線之後，管線繞設程式呼叫尺寸調整程式以準備系統之一最佳化尺寸調整)。用單一程式負責處理日誌，確保項目被正確地依其建立順序登錄。

在程式序列的任一點處，其可能發現輸入規格已經改變。當此情況發生之時，一特徵允許使用者精確地復原自動化作業，做出更正而後再次執行該自動化設計及估計程式。所有的主要程式均具有復原其工作之能力，即使圖面已被儲存且再次開啟亦然。

設計程式均運作於一三維空間之中，在所有的尺寸調整和圖形表示模式追蹤z方向上的維度以允許更精確的尺寸調整及最佳化計算並允許一三維升位圖以圖形方式將最終的最佳化系統描繪於圖面之上。

重力水管配置系統

重力水管配置系統包含在大氣壓力下透過傾斜管道移動液體的任何管道系統。此同時亦包含在傾斜排水管道中使得水流可以流動所必需的排氣系統(venting system)。常見的實例包含衛生下水道、雨水下水道以及酸性廢棄物排除或針對特定用途建物的其他特定廢棄物排除。

重力水管配置系統設計流程之中具有六個主要程式。臚列於下：

‧水管配件選擇(Plumbing Fixture Selection)(與前述壓力管道程式整合)

‧重力水管配置預檢(Gravity Plumbing Precheck)

‧重力水管配置繞設(Gravity Plumbing routing)

‧管道間隙及配件***(Pipe Gapping and fitting Insertion)

‧管道尺寸調整及升位圖產生(Pipe sizing and riser Generation)

‧管道標示(Pipe Labeling)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

針對所有功能，該六個主要程式在較佳實施例中以列於段首處的順序執行。在執行管線繞設、尺寸調整及標示程式中的任一個之前，適當之區塊必須已被***圖面之中，此動作之完成係利用一協助操作者指定房間中所需配 件及設備之特製的配件及設備選擇程式，並以一個該自動化設計及最佳化程式可以辨識之格式精確地指定每一配件及設備之位置及流量及連接架高需求。

一升位圖及其背景被尺寸調整處理軟體自動建立為新檔案。

跟隨在預檢之後的四個主要設計程式係具有批次模式選項之設計，使其可以用一無人值守的形式以批次模式實施於執行伺服器虛擬機器之上，利用功能強大的多處理器、多核心伺服器等級設備節省操作者的時間並降低整體處理時間。就每一個程式而言，一提送指令呼叫一程序以提送目前的輸入參數圖面讓作用中的程式進行批次處理。在該呼叫之前，管線繞設及尺寸調整程式檢查輸入參數圖面是否有造成執行無法成功的問題並揭示錯誤。在批次模式之中，列印的輸出被發送至一日誌檔之中，且警示被取消。警示係一錯誤訊息，其造成一需要使用者介入處理的彈出警訊，此在遠端執行虛擬機器上是不可能達成的。當被取消之時，一警示單純地傳送一訊息至該日誌以資後續的除錯使用。整個系統的日誌功能係由一不同的獨立程式執行。

系統的各個程式有時會呼叫另一個程式。用單一程式負責處理日誌，確保項目被正確地依其建立順序登錄。

利用一個程式呼叫另一個程式的功能，其有可能編寫下智慧型腳本程式，其中位於一特定點處的下一個動作可以取決於上一個動作的結果。

在程式序列的任一點處，其可能發現輸入規格已然改變。當此情況發生之時，一特徵允許使用者精確地復原自動化作業，做出更正而後再次執行該自動化設計及估計程式。所有的四個主要程式均具有復原其工作之能力，即使圖面已被儲存且再次開啟亦然。

設計程式均運作於一三維空間之中，在所有的尺寸調整和圖形表示模式追蹤z方向上的維度以允許更精確的尺寸調整及最佳化計算並允許一三維升位圖以圖形方式將最終的最佳化系統描繪於圖面之上。

HVAC負載分析

此HV AC負載分析工具自建築樓層平面圖、照明平面圖以及相關外部立視圖自動抽取資訊以用於計算一建物的暖器及空調負載。就傳統技術而言，此項工作係藉由人工方式完成，其讀取和計算各個組件的範圍並計數配件、設備、燈具、等等。本發明之許多實施例將人工抽取此等用於HVAC計算之資訊的需要予以排除，較佳之方式係藉由運用一些虛擬機器以一無人值守的批次模式作業執行於多處理器、多核心、高速伺服器等級電腦之上。

給定一組平面圖提送予包含必要建物資訊之程序，系統將：成功地偵測該平面圖中的房間邊界階層上的一或多個多段線(poly-line)(除了"最大面積的房間"之外，其被定義為外部邊牆(Exterior Wall Boundary；EB)多段線)。除了上述之EB多段線之外，其餘的每一個被偵測到的多段線均代表 一"房間"。

使用此EB多段線計算一較小的，但虛構的，"縮減"外部邊牆(Reduced Exterior Wall Boundary；REB)。該REB沿著EB多段線的"輪廓"行進，且每一"輪廓"直線(或曲線)均位於其相對的EB"輪廓"直線(或曲線)的15吋範圍之內。

成功地偵測到門，包含上捲門，此係透過在一套靈活的辨認圖型中尋找CAD物體的一個圖型識別(pattern recognition)演算法，特別是針對通常在建築圖面中用來代表門的線條、多段線、或任何幾何形式的三維表面物體之序列或組合。程式針對每一門偵測線(Door Detect Line)***屬性區塊參照，使得該程式可以決定一特定"房間"內的一特定的門的關聯。

成功地偵測到窗戶，此係透過在一套靈活的辨認圖型中尋找CAD物體的一個圖型識別演算法，特別是針對通常在建築圖面中用來代表窗戶的線條、多段線、或任何幾何形式的三維表面物體之序列或組合。程式針對每一窗戶偵測線(Window Detect Line)***屬性區塊參照，使得該程式可以決定一特定"房間"內的一特定窗戶的關聯。程式在內部將該等圖形物件分解成幾何線段(Line Segment)並藉由移除"重複部分"以"純化"此資料，且延伸位於同一直線上且相連之線段以形成數量較少、但較長的線段組合。所有此等線段組合必須存在於，或是夾置於，EB多段線和REB之間。由於窗戶偵測線可以與多個"房間"多段線相交，故程式跨越房間邊界"分離"此種偵測線，使得其重建一偵測線一區塊之 不變特性。

給定一些初始參數預設值，描繪出一包含牆、門及窗戶邊界之正交立視圖。此外，使用者可以藉由分別更新適當的窗戶/門立視圖多段線而更新任何相關的窗戶/門屬性區塊。使用者亦可以更新未含相關的窗戶/門屬性區塊之窗戶/門立視圖多段線。使用者亦可以反過來更新區塊資料以改變立視圖的描繪。

使用者可以使用AutoCAD的"編輯(edit)"指令，例如，"重定尺寸(re-size)"、"移動(move)"、"掣點編輯(grip edit)"、特性對話方框(Properties Dialog box)、等等，以"編輯"一或多個門或窗戶偵測線段而修改其位置及/或尺寸。當AutoCAD完成此一"編輯"作業之時，其重新計算偵測線段之位置以及特性並***新的窗戶/門屬性區塊參照以反映出新的組態。

若使用者之後以手動的方式加入一或多個窗戶/門偵測線段，則其可以再次執行"偵測(detect)"指令，此將保留現有已偵測到的資料，而增加到額外的窗戶/門屬性區塊(以及高低線)之中。

偵測並匯出在輸入圖面上找到的關聯一或多個照明燈具的任何資料。

抽取自圖面的資訊被傳送至一文字檔案，此文字檔案於後續被當成市面上可取得之Carrier公司的HAP負載分析程式的匯入資料。

HVAC通風管道系統

使用者利用一特製軟體選擇程式定義所有進氣口及排氣口的位置和尺寸，該程式將所需之空氣流量、房間噪音標準和各種外觀以及每一進氣口或排氣口的最終修飾規格均列入考慮。依據該選擇程式的結果被***CAD檔案的區塊包含將各個進氣口及排氣口連接至其配合的HV AC設備以及起始找出所有互連通風管道系統的最佳繞設路線及尺寸之流程所必需的所有資訊。在較佳實施例中該流程支援建物系統構建當中經常遇到的所有通風管道種類，包含空氣供應、空氣回送、空氣排放、空氣淨化、空氣補充。系統針對高速及低速通風管道應用進行HV AC系統的尺寸調整。

本發明利用大量的圖形理論、概率及統計優化程序計算HV AC系統的最佳化管線繞接設計。其先運用一適應性隨機漫步(random walk)演算法進行線段之取樣，並利用一平均自由路徑(mean-free path)變數做為原點，而一無障礙空間之"局部"掃描之共變橢圓(covariance ellipse)做為二元高斯(常態)分佈之寬度，以估測做出一成功增加的條件機率。一連串演算法的適應性部分之執行窄化試驗線段之選擇以最佳化通風管道設計，其方式係選擇連接至一最小基本(或主線)結構之最長的可能"支線"通風管道。透過電腦實驗和統計分析，此新穎的策略已被證實可以產生最低成本之境況。

而後利用等摩擦法(Equal Friction)、靜壓再得法(Static Regain)、或等速度法(Constant Velocity)其中一種方法，針 對一個構建自主線/支線圖面的圖形進行管道尺寸調整計算。在等摩擦法技術的情況中，其利用圖形理論之概念(例如，最小生成樹(minimum spanning tree)以及最大權重樹林(maximum weight forest))將容積流量(volumetric flow)或"CFM數值"(在高度分枝結構之情況下明確地)指派給後續之區段，並依據對於最大容許壓力減損及最大速度之預設限制進行尺寸調整。若使用者未加以改變，則軟體亦將提供以下項目的預設數值：空氣密度、摩擦係數、黏性(viscosity)、雷諾數(Reynolds number)、材料粗糙度、以及諸如管道形狀、高寬比(aspect ratio)以及成本分析等輸出偏好。

當管線繞設及尺寸調整計算完成之後，軟體自動地以雙線繪圖格式在CAD檔案上描繪出通風管道，並將第三維度之資訊(高度)保留於所繪物件的Xdata之中。最終的CAD圖面內含完成通風管道系統的雙線呈現方式，包含所有尺寸調整標籤以及內含所有流量及壓力減損資訊的Xdata。

此自動化尺寸調整技術，結合最佳化管線繞設程序，產生相當於一成本最佳化解決方案之最終通風管道設計，其相較於可以利用傳統設計方法合理取得的水準具有更高的精確度。

電力照明系統

照明燈具電路配接套件之設計係在現行建物電路設計實務的限制下以最具成本效率之方式使得配接燈具電路之流程自動化。諸如燈具種類、燈具接座、燈具電壓、一房 間內的開關數目及種類、以及最大瓦特數等規則，規範燈具如何配接在一起以符合國家及地區的法規要求。其自動探究多個電路配接解決方案並針對每一個細究出來的解決方案計算接線和導線管的成本。當最低成本之設計決定之後，其繪製電路配接圓弧線以排除障礙，且將資料儲存於電源電路配接套件中的操控面板排程程式的圖面之中，以自動填入排程。

照明燈具電路配接設計流程之中具有六個主要程式。其臚列於下：

‧電路配接預檢(Circuiting pre-check)

‧繪製電路(Draw Circuits)

‧標示開關(Label Switch)

‧燈具電路配接階段1(Circuit Lights Phase 1)

‧電路配接階段2(Circuiting Phase 2)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

電路配接預檢

預檢係一模態對話(modal dialog)，設計以確保所有必需的資訊均提供於一燈具電路配接自動化程式的圖面和圖面目錄之中，以在一遠端形式下執行且免於發生致命的錯誤。

程式顯示出在圖面中找到的操控面板區塊之數目並檢視已提供予每一操控面板的名稱屬性。使用者可以藉由點 擊修正操控面板(Fix Panel)以自對話方框修正錯漏名稱之操控面板。當點擊修正操控面板之時，程式將焦點移至AutoCAD圖面，畫面推近並以一紅色方塊強調顯示每一個漏失屬性之操控面板並開啟區塊屬性編輯器。程式同時亦驗證在工作目錄的電氣設計資料夾中針對每一個已命名之操控面板均含有對應的操控面板排程。

預檢建立使用於電路配接自動化的本地端燈具排程。程式在所有以"E"為字首的目錄圖面中搜尋燈具排程區塊。以下資訊讀取自排程並被寫入文字檔LocaILightSchedule.txt之中：

燈具名稱(Light Name)

接座(Mount)

伏特數(Volts)

瓦特數(Watts)

發熱(Heat)

負載(Load)

遺漏項目之排程在對話框上被列為錯誤。若目錄中未發現排程，則亦顯示一錯誤。程式找出被辨認出的燈具、開關、以及每一房間邊界內的切換文字，並回報任何切換錯誤。具有切換錯誤的房間在圖面上被標示以紅色多段線邊界以及訊息方框。若找到任何錯誤，則使用者必須關閉對話框，修正錯誤並重新執行預檢。

對話上的警示框可能列出以下的錯誤：

1.燈具出現於漏缺排程的圖面之中。該等燈具被電路 配接自動化程式忽略。

2.未被辨認為燈具之區塊參照。

3.燈具出現於房間邊界外部，未以標記導引入房間。

4.圖面中未發現出口燈具。

繪製電路

繪製電路係一個輔助使用者在複雜情況下配接燈具電路的程式。其介面係一非模態對話(modeless dialog)，允許使用者建立一套選擇燈具並具有針對特定種類之過濾選項。該對話顯示一燈具排程以資參考，包含瓦特數、電壓數、每一電路之最大瓦特數以及可以安裝於一電路上的某一特定種類之燈具之數目。

程式藉由反複檢測資料庫及適當階層上的連接圓弧線端點以深入追蹤現有之電路。若所選群組內的燈具具有不同的電壓，則其將不會在電路中被配接在一起。若所選擇之燈具超過最大瓦特數，則其將不會在電路中被配接在一起。除了該等情況之外，燈具透過在電路配接應用中用以連接非線性燈具之同一程序進行連接。新的燈具可以被配接入尚未達到最大負載的現有電路之中。回饋訊息被顯示於AutoCAD提示處，諸如所選燈具之數目以及總瓦特數。

標示開關

標示開關是一個在AutoCAD指令列執行的工具程式，其以一使用者指定的標籤(a、b、c、…)標示使用者選定的燈具和開關。該程式在指令提示處要求一標籤，而後請使用者選擇物件。其檢查每一燈具區塊附近的多個位置以將 文字標籤置放於清楚之處。指令列通知使用者，後續程式將使用該程式附加於每一標籤上的Xdata，其不應被複製或改變其位置而用來標示不同燈具。

階段1-房間電路配接

自動化電路配接程序的第一階段係在房間邊界之內建立電路組態。若一房間內的燈具群組無法安裝於一電路上，則對該房間嘗試多組電路群組並置放於不同的階層上。其針對定義於一屬於該工作目錄的排程中的燈具種類建立照明燈具(Light Fixture)物件。照明燈具物件儲存瓦特數、電壓、接座型夜燈及緊急燈具之資料。此工作的排程燈具讀取自專案中的照明燈具排程。程式分離出任何已被使用者以手動方式配接於電路上的燈具。手動式配接電路係被指定為以不具備"電路模式-自動(circuitmode-auto)"Xdata的圓弧線連接之燈具。若已預先定義於CAD資料庫之中，則讀入使用者定義之照明燈具群組。程式聚集任何屬於房間而尚未置入的開關。同樣地，程式聚集任何屬於房間而尚未置入的燈具。最後，程式聚集開關群內部的燈具。

程式搜尋每一房間內部並找出該房間內的燈具及開關以進行房間電路配接。若房間內找到開關標籤，則依據該開關標籤將燈具連接在一起。若找到二個3路開關，則房間以3路開關接線連接。若房間內的燈具超出最大負載或者存在一個以上的開關，則天花板和牆壁接座被以其種類分群。若依據燈具種類分出的群組仍超過最大瓦特數，則 其被進一步利用各種分群技術分解成更小的群組且不同的群組被儲存於不同的階層以待成本評估。針對需要多重電路之房間，其有五種分群方法。

若一房間內的燈具未超過最大電路負載，則同一電壓的天花板燈具被連接在一起，接著牆壁接座被連接至最近的同一電壓之天花板或牆壁接座，而緊急燈具被連接至最近的燈具。線性燈具被連接於水平或垂直列，匹配參考基線之方位。

電路群組已被建立於房間中之後，若邊界內發現有房間開關則其被切換。若房間包含3路開關，則其自已被切換之功能模式返回。若一開關群中發現二個開關，則在該房間搜尋預定之雙位準開關型態。若其有一群組以及一開關，則該開關被連接至最近的燈具。若開關之數目等於群組之數目，則每一群組被連接至一開關，藉由找出群組中每一開關最接近之燈具並選擇該最接近之燈具開關配對，直到每一開關均被用到為止。若開關之數目少於或多於開關群組之數目，則加入或移除開關使得其可以針對每一群組配接一開關至電路之中。

階段2-通往操控面板的獨立專用電路(Home Run Circuit)群組

電路配接階段程序係設計以將個別電路集結成群組，並將該群組以獨立專用之形式回接至一操控面板，同時最小化接線和導線管的整體成本。起首的步驟包括讀入配件排程、重建燈具參考以及房間邊界、讀入導線管和接線成 本以及將所有電路階層儲存於一包含來自階段一的電路群組之列表當中。而後，程式建立一房間毗鄰關係列表。程式接著周遊遍歷每一電路階層、聚集電路群組、建立相鄰電路邊緣、結合房間內的電路、利用六個分群方法其中之一建立獨立專用群組、計算所使用的接線及導線管的尺寸及成本並記錄該等數值。最小成本之分群方法回傳至使用者以做為提送電路配接之最佳解決方案。

在利用六個方法中之一對圖面電路加以分群之後，依據電壓分離群組並以獨立專用之形式配接至適當之操控面板。針對群組之獨立專用，其儲存每一群組通往一操控面板的最短路徑。首先選取具有最佳成本路徑之群組，並審視其路徑以查看其通過多少群組以及一先前之群組是否亦通過該等群組中的任一個。其最多可以將三個群組結合以形成一單一、雙重、或三重式的獨立專用型態。若最短路徑通過已經填滿之群組，則該路徑被重新繞設。來自群組之間的獨立專用路徑的熱線(hot wire)數目被儲存於一總體資料結構之中。在所有電路均已被以獨立專用之形式配接回操控面板之後，計算該分群境況之成本。電路及獨立專用群組被重建於最小成本階層之上。附有Xdata的電路引線及獨立專用標籤被置放於圖面之上。電源電路配接流程內的操控面板排程(Panel Schedule)功能在該特定專案的所有電路配接完成之後將指派電路編號予燈具及電源電路。

電力系統

電源電路配接套件之設計係以最具成本效率之方式使 得配接電源裝置之流程自動化。四個主要步驟包含以電源佈局工具程式置放智慧式電源區塊、執行一預檢以確保在圖面及工作目錄中能找到用於電路配接自動化所必需的資訊、電路配接、以及填入操控面板和設備排程。

電源電路配接套件係由以下程式組成：

‧電源裝置佈局(Power Device Layout)

‧電源電路配接預檢(Power Circuiting Pre-check)

‧電源電路配接(Power circuiting)

‧排程預檢(Schedule Pre-check)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

電源裝置佈局

電源裝置佈局係一電源佈局程式，其係一用以置放及編輯智慧式電源區塊之非模態對話。使用者經由一連串的勾選方塊(check box)、下拉式選單(drop-down)以及單選式選項(radio option)提供用於電路配接以及排程每一特定裝置所必需之資訊。其提供工具小提示以輔助使用者做出適當的選擇。程式回傳每一裝置的對應區塊、說明、屬性、NEMA組態、可用選項以及設定選項。細節頁面在每一行指定容許之數值，使得一管理者可以依據需要加入或修改裝置。細節頁面亦在使用者點擊一特定電源裝置之時，驅動被設定、致能、列出之選項。此外，選項以及互斥規則已被編寫入程式之中以避免錯誤。

其可以利用電源裝置佈局程式執行下列作業：

‧加入新的電源裝置

‧編輯現有之電源裝置

‧編輯多個電源裝置

‧加入操控面板以及操控面板排程

電源電路配接預檢

電源電路配接預檢係一模態對話，設計以確保圖面之設定需求得以滿足，使得電源電路配接自動化程式能正確運作而無錯誤發生。程式執行操控面板檢查並針對缺漏標籤的電源裝置及機械設備以及在自動電路配接開始之前必須解決的額外警告提供回饋訊息予使用者。當一圖面通過預檢而無任何錯誤發生，一提送按鍵(Submit button)被致能，其使得該圖面可以被提送以進行自動化之電源電路配接。

程式顯示出在圖面中找到的操控面板區塊之數目並檢視已提供予每一操控面板的名稱屬性。程式同時亦驗證在工作目錄的電氣設計資料夾中針對每一個已命名之操控面板均含有對應的操控面板排程。最後，程式將標示任何已被使用者指派予一操控面板之配件，以及具有電壓/相位衝突之配件，或者是與操控面板排程發生衝突之負載型態。對話同時亦列出位於包含電源區塊的目錄內的任何額外圖面。使用者具有將一位於上述列表中之圖面指定為一頂層平面圖(roof plan)圖面之選項，以在電路配接之時與目前之圖面結合。若先前已指派一頂層平面圖。任何機械設備錯 誤均被列於一列表方塊之中，使用者可以在其中選擇並點擊加入按鍵(Add button)以修正錯誤。

電源電路配接

電源電路配接自動化係設計以在一建物之內以最具成本效率的方式配接電源裝置於電路之中，同時確保符合法規及業界規格所建立的標準電路規則。此係藉由嘗試多個有效的管線繞設境況、估測每一種境況之成本、以及選擇待回傳給使用者的最低成本解決方案而達成。

流程開始於對利用電源佈局程式所產生的裝置進行分類。將可以結合在一起的裝置建立電路群組，且此等群組被回接至一適當之操控面板。基於最小距離連接一群組內之裝置。其藉由針對操控面板改變配件之分群以及改變被結合在一起的配件以建立個別電路群組而達成不同的繞設境況。

程式首先藉由將每一裝置指派至適當的操控面板而建立操控面板群組。此繞設境況將裝置指派給透過電源佈局程式指派給它的操控面板或是具有適當電壓之最近操控面板或是穿越牆壁的最近操控面板。每一操控面板群組接著依據每一裝置的電路型態及配接方式以及裝置的區塊***點在背景階層相對於牆壁、傢俱、和設備的鄰近性被進一步分類成群組。裝置的電路型態可以是標準(Standard)、隔離(Separate)、或專設(Dedicated)。裝置將是配接於牆面的，其包含窗戶及隔間、傢俱、地板或天花板、或者設備。佈局期間已指派電路及操控面板編號之裝置被直接回接至所 指派之操控面板並標示以指派的電路編號。

當群組決定之後，依據電壓降數值估算線材尺寸並估算群組成本。其依據業界標準設計常規結合電路群組以形成三重、雙重及單一式獨立專用型態，但保留針對分群、線材尺寸調整及電路接設路徑等各種不同可能性的成本分析之空間。

電源電路圓弧線自所連接的電源裝置的管控圖示抽引出來。當電路配接完成之時，程式進入一清理程序以修整跨越物件和其他圓弧線之圓弧線。

電氣操控面板及單線圖

操控面板及單線圖套件係設計以將各種電氣負載排入操控面板排程、平衡操控面板及依據聚集或輸入操控面板排程之負載及互連資料自動地產生單線圖之流程自動化。四個者主要步驟包含自先前執行之燈具及電源電路配接程序聚集資料、依據收集的資料填入操控面板排程、以及依據收集的負載資料以及使用者輸入的操控面板建議互連方式自動產生電力系統之單線圖表示方式。系統的獨特之處在於其嘗試使設計最佳化和降低系統中的冗餘之處，並在針對用以連結各種操控面板和設備的可供選擇的方法及設備的評估之後，產生成本最低之系統。

操控面板及單線圖套件係由以下程式所組成：

‧智慧式電氣操控面板排程(Smart Electrical Panel Schedules)

‧排程預檢(Schedule Pre-check)

‧操控面板排程(Panel Schedule)

‧設備排程(Appliance Schedule)

‧單線圖產生器(One Line Diagram Generator)

該等主要程式使用及/或呼叫一些支援程式。此外，一些未與使用者直接互動的程式庫程序亦被用以支援整個設計流程。

智慧式電氣操控面板排程

其已開發出與本文先前所述的各種電路配接設計程式互動的智慧型電氣操控面板排程。此排程相容於前述各種電氣套件中的讀取及寫入程序，且同時亦包含有關系統使用者所定義的各種操控面板之互連資訊。操控面板排程連結至其在圖面內的位置、其電壓及相位資訊、其在整體建物電力分佈系統內的饋接及次要饋接配置、以及此軟體套組中的其他程式所聚集的負載資料。

排程預檢

排程預檢係非模態對話，其允許使用者在填製操控面板及設備排程時指定應該使用位於一工作目錄中的哪些圖面。程式搜尋目錄中的每一圖面，尋找帶有附加Xdata的文字，以找出具有燈具及電源電路配接資訊的圖面。找到的圖面被顯示於電源及燈具電路列表方塊(Power and Lighting Circuits list box)之中。為了找出具有需要被排程之設備的圖面，程式同時亦搜尋具有一包含設備標記文數字字串之Xdata列表的區塊。找到的圖面被顯示於排程設備標記列表方塊(Scheduled Applianced Marks list box)之中。

使用者接著自該等列表方塊選擇適當的圖面並點擊檢查圖面(Check Drawings)。程式基於操控面板及設備資料對找到的獨立專用資料進行排序，並針對所有找到的資料檢查其是否存在將會造成操控面板排程程式運作失效的錯誤或缺漏。

操控面板排程

操控面板排程程式開始於讀取擷取自所列圖面的電源操控面板排程資料以及燈具操控面板排程資料。該等資料被依據操控面板被排序成群組。其針對位於電氣設計資料夾中的對應操控面板排程中的任何現有電路資料進行清除。每一操控面板群組接著被排序成燈具(Lighting)、電源/其他(Power/Other)、以及已指派(Assigned)群組。使用者指派之電路先被寫入excel試算表(spreadsheet)。若燈具及電源電路二者均存在，則燈具電路被寫入操控面板排程之右側而電源電路被寫入左側。三重式的獨立專用型態先被指派電路編號，接著是雙重式，而後是單一式。其藉由將操控面板排程在左右側之間來回切換而平衡負載。當電路編號已被指派且操控面板排程被填入之後，程式依據圖面對所有的獨立專用資料進行排序並藉由利用指派之電路編號更新每一圖面中的獨立專用佔位符(placeholder)文字。

設備排程

設備排程程式取得待處理的圖面列表並自包含一設備標記項之區塊擷取資料。資料被依據設備標記排序並被寫出至電氣設計資料夾中的設備電性連接表(Appliance Electrical Connection table)。試算表中的任何先前資料將依據已更新的自動擷取資料被覆蓋過去。

單線圖產生器

單線圖產生器利用智慧式操控面板排程以及設備排程中適用的負載、尺寸調整、斷路器(breaker)、保險絲、接線尺寸、電壓降及其他資訊，自動地建立一代表建物的電源分佈系統的單線圖，其依據業界標準組構並註解。此單線圖之產生係完全自動化的，除了提送待於遠端伺服器設備上進行處理的工作之外，不需要任何使用者互動。此項處理包含遍及該電源分佈系統各處的電壓降狀況及故障電流狀況之計算。其利用該單線圖資訊建立一個新的CAD圖面資料庫並回傳給系統的使用者。該單線圖產生器依據在提送時輸入的專案或法規特用參數確認材料及設備的最低成本選擇，包含斷路器相對於保險絲分佈系統、銅相對於鋁接線組件、以及製造廠商資訊，以判定特定組成部件的可取得性。成本估計之執行係依據提送時使用者輸入的容許設計之變數。建物分佈系統之設計的最低成本解決方案在每一個可行選項經過充分的設計及成本估計之後回傳。

依據一設計建物服務系統之方法之一進一步示範性實施例，在一第一步驟，一或多個基本檔案被擷取自，舉例而言，一諸如於本文它處所述之檔案伺服器。該一或多個基本檔案可以是包含初始設計資料(例如，組成裝置的定義和位置以及該等裝置相關的運作參數)之基本檔案，或者該基本檔案可以包含針對組成裝置之間互連的預設或起始結 構(例如，基本或預設之設計解決方案)。

在下一步驟之中，一個在一安全工作站上作業的使用者存取位於一中央檔案伺服器上的建物系統設計檔案。該檔案可以是CAD檔案與，例如，代表基本建物狀況之試算表之一結合。該等CAD檔案可以代表目前現有之狀況以及被自動化設計流程所參照且可能使用的系統。

在下一步驟之中，一使用者可以定義及設置建物服務組成裝置。此可以包含，舉例而言，從上述的基本檔案修改及/或加入裝置定義及置入，及/或增加或刪除任何數目之新的或基本檔案組成裝置。一使用者可以在該安全工作站上執行特製軟體佈局工具以確保所有資料之格式均相容於自動化設計程式。特製軟體介面控制進入建物的裝置、配件、及設備之種類，使得設計標準得以維持。其僅可取得可接受的裝置、配件、及設備以置入設計解決方案檔案之中。可用之裝置、配件、及設備係受有權力變更資料庫的系統管理者所維護。

在下一步驟之中，其對初始設計資料執行一預檢以驗證資料的完整性。舉例而言，使用者可以在前述的安全工作站上執行一預檢程式。該預檢程式可以針對自動化設計程式正確運作而無錯誤產生所必需的完整性及缺漏項目，檢視建物裝置、配件、及設備。預檢程式可以針對在自動化處理之前輸入設計解決方案檔案的任一或所有裝置、配件、及設備尋找無效的參數輸入項。預檢程式可以核驗所有的外部檔案參照以及資料表格存在並精確地具有關聯於在設計解決方案檔案上找到的裝置、配件、及設備的對應資料。若預檢程式發現無效或缺漏的資訊，則程式可以強調顯示、模糊呈現或者以其他方式在設計解決方案檔案上指出問題項目，且提供必要的工具以修正不足之處或者引導使用者返回適當的佈局工具以修正問題。若預檢程式之運行並未遭遇任何阻礙自動化設計程式正確動作的嚴重錯誤，則檔案就緒而可提送至處理佇列以進行自動化設計，跳過流程中的下一個步驟。

在下一步驟之中，該方法進行一錯誤修正處理並重新執行預檢程式。使用者修正所有預檢程式指出的嚴重錯誤，並依據所需重新執行預檢程式任意多次以移除預檢程式指出的所有錯誤及缺失。系統可以被設定成不允許將設計檔案提送至自動化設計程式，直到預檢程式未再回報嚴重運作錯誤為止。預檢程式指出的某些項目可能被視為"輕微"錯誤或者單純警告使用者遺漏了某些事項，此可能是原本即蓄意地如此設計，但亦可能代表潛在的相關資料遺漏。"輕微"錯誤將不會妨礙自動化設計程式的正確運作。

在下一個步驟之中，當預檢程式未發現任何嚴重錯誤，則檔案就緒而可以提送至處理佇列以進行自動化設計。使用者將完成的佈局明細提送至處理佇列，以由高速處理伺服器進行遠端、無人形式之設計處理。處理佇列包含送往自動化設計程式關於哪些檔案利用哪些自動化設計程式處理之指令。工作留存在處理佇列之中，直到諸如高速處理伺服器上有可用的虛擬機器可用以處理該工作之時為止。高速處理伺服器係由多處理器、多核心高速伺服器等級之設備所構成，其可以執行可變數目的必要機器，且取決於虛擬機器的特定用途可以使用Linux或者Windows作業系統。其有多個伺服器，各自均包含多個用以達成所需要處理總量的虛擬機器，以充分地細究符合輸入建築系統參數之需求的各種設計境況。當每一虛擬機器完成先前的工作之時，其檢視處理佇列以決定列表中的下一個工作就其預定的用途而言是否適切。虛擬機器依照工作提送的順序檢視該佇列，直到遇到一個適切的專案內容為止。涉及複雜系統的多次反複執行之大型專案被分成在多個虛擬機器上執行的多個處理進程，且允許並行處理路徑以加速執行時間。

在下一個步驟之中，在高速處理伺服器上的虛擬機器已完成來自處理佇列的指令集的檢視之後，可以執行下列程序：

(1)使用者審閱最終結果並公告圖面；

(2)自動化設計流程將最低構建成本的解決方案回傳至檔案伺服器並通知使用者處理中的工作已然完成，並附上流程中所產生的輸出檔案之說明；

(3)使用者將完成的設計載入該使用者的工作站電腦並就精確度、清楚性以及完整性審閱該設計；

(4)當設計被視為完成之後，圖面被儲存於系統檔案伺服器之上並公告於完成專案資料夾之中。

本文所述之一或多個實施例可以提供下列優點中的某一、某些、所有或者在其之外的優點。優點之一係許多不同工程設計解決方案之計算，各自均針對構建及/或運作成本加以評估，以決定哪一個工程設計解決方案最能以最低之整體成本達成一建物之需求。由於任何一種效用相同之分析均將需要的龐大人力，此在以前係無法達成的。前述系統及方法可以允許針對眾多境況加以探究，此在以前是不可能的，因為無法自動產生設計境況、無法對其進行成本估計以及進行比較以決定最有效率和最不昂貴的解決方案。由於進行多個設計並加以分析所需要的時間，故準備多個設計並針對每一個設計做出詳細的成本估計以找出最佳解決方案對於先前技術是完全無法實現的。決定一成本最佳化設計的概念相對於先前的系統及方法係一大進展。

一個電腦程式自動產生一建物服務系統的甚至只是一個單一完整設計之能力並不存在於現今之技術。本文的系統及方法的優點之一在於其已開發出自動產生一建物服務系統(例如，水管配置、暖氣、通風、空調、電力、照明及防火)的工程設計解決方案。本系統及方法就其接受有關建物規格之使用者輸入和自動計算管道、導管及導線管之繞設，以及確定系統尺寸並準備設計出之系統之詳細成本估計之能力而言係具創新性的。此等程式之輸出可以是一CAD資料庫檔案，其使用現有之電腦輔助製圖技術，且可被建築業界用以進行建物之投標、核准、以及構建。本文之設計流程之自動化水準代表相對於目前技術之一顯著進展。

至少一實施例之另一優點在於用以決定各種不同建物服務系統(例如，水管配置、暖氣、通風、空調、電力、照明以及防火)的管線繞設、尺寸調整以及成本之最佳化的程式運用到先前未曾套用於建物服務系統之設計的探究式、預測式及反複式計算方法。

另一優點在於，準備待處理CAD檔案的方法的獨特處在於，有關一建物之配件、電源插座及其他組成裝置之所有參數可以是以一種遠端執行軟體所用之格式預先定義，以允許自動產生在流程之中進行成本分析的可供選擇之設計。

另一優點在於系統運作於其上的平台之處理架構以一種創新的方式凌駕於先前技術之上。輸入以待處理之CAD檔案之準備可以是執行於安全刀鋒型工作站(blade-type workstation)之上。當CAD檔案準備完成並接受輸入資料之完整性檢查之後，其被提送至一佇列以被一系列高速虛擬執行伺服器處理，該等伺服器位於一防火牆系統之後以防止從該刀鋒工作站對伺服器進行任何存取。執行伺服器與工作站刀鋒網路之分離防止使用者與管線繞設、尺寸調整及最佳化軟體本身之間的任何互動。

另一優點在於，自動化設計程式之使用使得其可以對建物服務系統有遠為精準之設計。由於時間及費用之限制，此不可能利用傳統的方法達成。演算法所產生的每一設計均被計算至一遠遠更為精確的程度，允許藉由不浪費多餘的材料於尺寸過大或大致估計的系統而在建物的構建上達到進一步的成本節省。其排除使用手冊指南、表格及其他近似方法，而針對系統的實際需求精確地計算出每一條管道、區段、導線管、接線及導管，達成更具材質及能源效率之設計。

熟習相關技術者應能構想出許多其他變更、替代、變異、改造、及修改，其應能推知本發明係涵蓋所有此等落入此說明之精神和範疇內的變更、替代、變異、改造、及修改。

本揭示已透過特定實施例以及基本上相關方法之描述加以呈現，該等實施例及方法之改造及置換對於熟習相關技術者應係顯而易見的。因此，以上示範性實施例之說明並非對本揭示之界定或限制。其他變更、替代、及改造均可能在未脫離本揭示之精神和範疇下實現，該範疇係由以下的申請專利範圍所界定。

100．．．系統

102．．．精簡型終端設備

104．．．第一交換器

106．．．工作站

108．．．第二交換器

110．．．第三交換器

112．．．SQL伺服器

114．．．檔案伺服器

116．．．磁碟陣列

118．．．磁帶備份

120．．．第四交換器

122．．．處理器

200．．．方法

202-216．．．步驟

針對本揭示及其特徵之完整了解，相關說明係配合所附之圖式進行，其中：

圖1係一功能方塊圖，例示一依據一示範實施例之用以設計建物服務系統之系統；以及

圖2係一流程圖，例示一依據一示範實施例之用以設計建物服務系統之方法中的數個步驟。

100．．．系統

102．．．精簡型終端設備

104．．．第一交換器

106．．．工作站

108．．．第二交換器

110．．．第三交換器

112．．．SQL伺服器

114．．．檔案伺服器

116．．．磁碟陣列

118．．．磁帶備份

120．．．第四交換器

122．．．處理器

Claims (20)

1. 一種用於自動化建物服務設計之電腦所執行方法，該自動化建物服務設計係針對一建物內之多種建物服務，其中該等建物服務包括水管配置系統、氣體管道系統、HVAC系統或電氣系統之二或多個，並且其中每一種類之建物服務係相關於複數個服務特定組成裝置，該方法包括：接收用於二或多個建物服務之至少一基本檔案，每一基本檔案定義用於針對該種類之建物服務的複數個組成裝置之每一者的該建物內之一位置以及每一組成裝置之運作參數，其中每一位置係定義於針對該建物之一三維空間之中，其中該二或多個建物服務包括水管配置系統、氣體管道系統、HVAC系統或電氣系統之二或多個；預檢每一基本檔案以驗證該基本檔案包含用於該基本檔案所包含的該等組成裝置之完整和有效的運作參數，並且該建物內之該等組成裝置之該等位置及運作參數符合建構法規要求；回應於驗證每一基本檔案包含用於該等組成裝置之完整和有效的運作參數，並且該等組成裝置之該等位置符合該建構法規要求，將該基本檔案加入一處理佇列以藉由一或多個電腦伺服器處理；藉由該一或多個電腦伺服器處理該處理佇列中之該等基本檔案直到所有基本檔案被處理，其中處理一基本檔案包括：藉由該等電腦伺服器之一者，自該處理佇列擷取該基 本檔案；藉由該電腦伺服器，決定用於該基本檔案之該種類之建物服務，其中用於該基本檔案之該種類之建物服務係一水管配置服務、一氣體管道服務、一HVAC服務或一電氣服務之一者；回應於決定該種類之建物服務，藉由該電腦伺服器，選擇對應於用於處理該基本檔案之該種類之建物服務的至少一自動化設計程式；藉由該電腦伺服器，執行該選擇之至少一自動化設計程式於該基本檔案以：產生介於該基本檔案中之該等組成裝置間的複數個不同互連配置，每一互連配置包括一或多個設計圖面，其包含複數個互連；針對該複數個不同配置之每一者，決定一管線繞設用於該建物之該三維空間中的該等組成裝置之至少二者的該等位置間之每一互連、用於每一互連之硬體、用於該互連之該管線繞設之一材料量以及該互連之一大小；針對該複數個不同配置之每一者，依據用於一配置之該等互連的該等硬體及該材料量的成本來決定一建構成本；自用於該種類之建物服務的該複數個不同配置決定一最低成本配置；並且藉由該電腦伺服器，輸出對應於該決定的最低成本配置之複數個設計圖面以產生用於該建物之該二或多個建物 服務的一組設計圖面。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電腦所執行方法，其中該等組成裝置包含暖氣單元、空調單元、熱水器、水槽、廁所、淋浴間、電氣插座、照明燈具、開關、噴嘴、發電機或電扇之至少一者。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電腦所執行方法，其中該等運作參數包含用於一個別組成裝置之流動速率、壓力、溫度、電壓或電流需求之至少一者。
4. 如申請專利範圍第3項所述的電腦所執行方法，進一步包括：至少部分依據該等組成裝置之該等運作參數來決定用於該等選擇的最低成本配置之該建物的一運作成本。
5. 如申請專利範圍第1項所述的電腦所執行方法，進一步包括：在預檢期間，決定該基本檔案中之一或多個錯誤，其係對應於無效運作參數之至少一者或不符合該等建構法規要求之用於該等組成裝置之位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述的電腦所執行方法，進一步包括：回應於決定該一或多個錯誤，產生一警示訊息至一使用者以糾正該等無效運作參數之至少一者或該等組成裝置之該等位置來符合該等建構法規要求。
7. 一種用於自動化建物服務設計之系統，該自動化建物服務設計係針對一建物內之多種建物服務，其中該等建物 服務包括水管配置系統、氣體管道系統、HVAC系統或電氣系統之二或多個，並且其中每一種類之建物服務係相關於複數個服務特定組成裝置，該系統包括：至少一處理器；以及一記憶體經組態以儲存電腦程式，其藉由該至少一處理器執行時致使該至少一處理器：接收用於二或多個建物服務之至少一基本檔案，每一基本檔案定義用於針對該種類之建物服務的複數個組成裝置之每一者的該建物內之一位置以及每一組成裝置之運作參數，其中每一位置係定義於針對該建物之一三維空間之中，其中該二或多個建物服務包括水管配置系統、氣體管道系統、HVAC系統或電氣系統之二或多個；預檢每一基本檔案以驗證該基本檔案包含用於該基本檔案所包含的該等組成裝置之完整和有效的運作參數，並且該建物內之該等組成裝置之該等位置及運作參數符合建構法規要求；回應於驗證每一基本檔案包含用於該等組成裝置之完整和有效的運作參數，並且該等組成裝置之該等位置符合該建構法規要求，決定用於該基本檔案之該種類之建物服務，其中用於該基本檔案之該種類之建物服務係一水管配置服務、一氣體管道服務、一HVAC服務或一電氣服務之一者；回應於決定該種類之建物服務，產生介於該基本檔案中之該等組成裝置間的複數個不同互連配置，每一互連配 置包括一或多個設計圖面，其包含複數個互連；針對該複數個不同配置之每一者，決定一管線繞設用於該建物之該三維空間中的該等組成裝置之至少二者的該等位置間之每一互連、用於每一互連之硬體、用於該互連之該管線繞設之一材料量以及該互連之一大小；針對該複數個不同配置之每一者，依據用於一配置之該等互連的該等硬體及該材料量的成本來決定一建構成本；自用於該種類之建物服務的該複數個不同配置決定一最低成本配置；並且輸出對應於該決定的最低成本配置之複數個設計圖面以產生用於該建物之該二或多個建物服務的一組設計圖面。
8. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中對應於該選擇的最低成本配置之該組設計圖面的一數目為預定的。
9. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中該等組成裝置包含暖氣單元、空調單元、熱水器、水槽、廁所、淋浴間、電氣插座、照明燈具、開關、噴嘴、發電機或電扇之至少一者。
10. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中該等運作參數包含用於一個別組成裝置之流動速率、壓力、溫度、電壓或電流需求之至少一者。
11. 如申請專利範圍第10項所述的系統，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器： 至少部分依據該等組成裝置之該等運作參數來決定用於該等選擇的最低成本配置之該建物的一運作成本。
12. 如申請專利範圍第7項所述的系統，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器：在預檢期間，決定該基本檔案中之一或多個錯誤，其係對應於無效運作參數之至少一者或不符合該等建構法規要求之用於該等組成裝置之位置。
13. 如申請專利範圍第12項所述的系統，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器：回應於決定該一或多個錯誤，產生一警示訊息至一使用者以糾正該等無效運作參數之至少一者或該等組成裝置之該等位置來符合該等建構法規要求。
14. 一種非暫態電腦可讀取儲存媒體，其儲存至少一電腦程式，其藉由至少一處理器執行時致使一計算裝置：接收用於一建物之二或多個種類之建物服務之每一建物服務之一基本檔案，每一基本檔案定義用於針對每一建物服務的複數個組成裝置之每一者的該建物內之一位置及用於每一組成裝置之運作參數，其中該二或多個建物服務包括水管配置系統、氣體管道系統、HVAC系統或電氣系統之二或多個；決定用於該基本檔案之該種類之建物服務，其中用於該基本檔案之該種類之建物服務係一水管配置服務、一氣體管道服務、一HVAC服務或一電氣服務之一者；回應於決定該種類之建物服務，產生介於該基本檔案 中之該等組成裝置間的複數個不同互連配置，每一互連配置包括一或多個設計圖面，其包含複數個互連；針對該複數個不同配置之每一者，決定一管線繞設用於該建物之該三維空間中的該等組成裝置之至少二者的該等位置間之每一互連、用於該互連之硬體、用於該互連之該管線繞設之一材料量以及該互連之一大小；針對該複數個不同配置之每一者，依據用於一配置之該等互連的該等硬體及該材料量的成本來決定一建構成本；自用於該種類之建物服務的該複數個不同配置決定一最低成本配置；並且輸出對應於該決定的最低成本配置之複數個設計圖面以產生用於該建物之該二或多個建物服務的一組設計圖面。
15. 如申請專利範圍第14項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等組成裝置包含暖氣單元、空調單元、熱水器、水槽、廁所、淋浴間、電氣插座、照明燈具、開關、噴嘴、發電機或電扇之至少一者。
16. 如申請專利範圍第14項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等運作參數包含用於一個別組成裝置之流動速率、壓力、溫度、電壓或電流需求之至少一者。
17. 如申請專利範圍第16項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器： 至少部分依據該等組成裝置之該等運作參數來決定用於該等選擇的最低成本配置之該建物的一運作成本。
18. 如申請專利範圍第14項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器：分析每一基本檔案以決定每一基本檔案包含用於該基本檔案所包含的該等組成裝置之完整和有效的運作參數，並且該建物內之該等組成裝置之該等位置及運作參數符合建構法規要求。
19. 如申請專利範圍第18項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器：在分析一基本檔案的同時，決定該基本檔案中之一或多個錯誤，其係對應於無效運作參數之至少一者或不符合該等建構法規要求之用於該等組成裝置之位置。
20. 如申請專利範圍第19項所述的非暫態電腦可讀取儲存媒體，其中該等電腦程式藉由該至少一處理器執行時進一步致使該處理器：回應於決定該一或多個錯誤，產生一警示訊息至一使用者以糾正該等無效運作參數之至少一者或該等組成裝置之該等位置來符合該等建構法規要求。