母婴小屋智慧化改造：一场设计与科技的革新之旅

随着城市化的不断推进，既有建筑逐渐出现功能陈旧、能源消耗大、管理效率低等一系列问题。

如何让这些见证了城市发展历史的建筑焕发新生，同时满足现代生活的需求，成为建筑师们新的挑战。

“既有建筑智慧化改造”应时而生，它将成为城市更新的重要组成部分。这不仅仅是一次技术的革新，更是一场关于构建新生活理念的革新之旅。

中国建筑设计研究院2号楼母婴小屋，存在室内环境冬冷夏热、无可开启的外窗、缺少集乳隔间等设施设备等问题，导致既有母婴小屋的使用率较低。

中国建设科技集团中央研究院智慧建筑研究中心欧阳东主任作为项目总顾问，在集团和中国建筑设计研究院工会的亲切关怀下，由院公司工程和全咨业务管理部陈晶主任领航指导，室内空间设计研究院精心组织并设计建造了“智慧母婴小屋项目”。

通过这一既有建筑智慧化改造的实践案例，我们总结了“需求为纲、设计为先、装配为要、科技为魂、融合为径”的“五为”工作法。

01 需求为纲：保障职场妈妈使用舒心

在工作开始之前，深入理解和准确把握用户需求是首要任务。我们通过调研、访谈、数据分析等多种手段，细致入微地捕捉用户的真实需求和潜在期望。需求不仅是项目启动的基石，更是后续设计与建设工作的指南针，确保所有努力都紧密围绕用户价值展开。通过了解痛点和需求，结合投资，提出解决方案。

一是私密的温馨空间。

需要一个私密空间，确保集乳时不会受到外界干扰，保护她们的隐私。改造时增加了3个装配式的集乳单间，并设置电动隔帘，更加人性化和智慧化。

需要一个温馨空间，确保集乳时能够享受轻松氛围，愉悦她们的心情。改造时增加了可自主调控的环境照明、背景音乐、视频播放，营造独特的空间体验。

二是智慧的便捷体验。

需要在易于到达的位置，确保能够到达即用，节省她们的时间精力。改造时增加了预约使用系统，可随时通过手机预约刷脸进入，也确保资源灵活高效利用。

需要物品和基本设施完善，确保使用时能够方便顺手，满足她们的各种需求。改造时增加了多种感应式设备设施，也增强了收纳功能，即清洁卫生又舒适便利。

三是舒适的室内环境。   

需要适宜的室内温度，尤其在寒冷季节需要保暖，提升她们的舒适度。改造时增加了空间环境监测设备，传感器实时监测环境温度湿度，并实现自动化控制。

需要清新的室内空气，并且保持清洁卫生，为她们创造健康的环境。改造时增加了光伏发电遮光玻璃窗，可根据环境光线调节透光率，既通风又满足私密性。

四是独立的存储设施。

需要单独存储的柜格，确保物品安放有序，满足她们的个性化要求。改造时增加了刷脸开启的储物柜，提高空间利用率和存取效率，增强存放安全性。

需要独立存储的冰箱格，确保母乳保鲜安全，解决她们交叉混放难题。改造时增加了智慧共享可控式分格冰箱，通过独立分隔的存储单元，实现有序存放。

02 设计为先：利用AI设计别具匠心

设计是连接需求与实现的桥梁，它关乎产品的功能布局、用户体验、美学呈现等多个维度。AI不仅是技术的飞跃，更是建筑领域创新和转型的重要驱动力，它不仅能够自动化设计任务，提高设计效率，还能通过分析大量数据和生成创意，帮助设计师更快速地探索和创造出创新的设计方案。并且，AI设计极大提高了设计工作效率，在应对设计周期短、要求高、需多方案比较的项目时，具有非常明显的优势。

AI设计在母婴小屋中的具体运用包括以下几个方面：

一是设计创意的生成。

母婴小屋属于既有功能的提升与改造，设计师在院内对于现状问题及各方诉求已有充分了解。为了快速准确地确定方案，选用了Stable Diffusion图生图的绘制方式。设计师先对平面进行大体布局，然后依据布局对每个立面进行草图绘制，包括临近的室外入口空间，从而形成完整的母婴小屋的设计方案。

二是方案稳固的预处理方式。

在母婴小屋的布局设计中，MLSD（Monocular Line Segment Detection）预处理方式在确定布局的室内设计中表现出显著的有效性。它能够将图像转化为横平竖直的线条，对整体室内布置的控制非常强。例如，在母婴小屋的设计中，通过MLSD预处理，可以清晰地呈现出房间的结构和家具的尺度，为设计师提供准确的布局参考。设计师可以根据这些线条合理安排母婴小屋中的哺乳区、换尿布区、休息区等功能区域，确保布局合理。

在Stable Diffusion中，利用Ade20K进行填色分割是指根据数据集中对物品的标注信息，将图像中的不同物品通过特定的颜色进行区分和标记，就像给图像中的每个物体赋予一个独特的“颜色标签”。例如，如果数据集中标注木材材质的家具应用棕色表示，那么在图像中所有被识别为木材材质家具的区域都会被填充上棕色。通过这种方式，不同材质和类型的物品在图像中被清晰地分割开来，有助于设计师更好地把握整体的材质搭配和风格协调。

三是方案发散的预处理策略。

在方案概念阶段，为了实现更加多样化的设计方案，可以采用不同的预处理方式，让 Stable Diffusion 有更多的发挥空间，生成更加多样化的布局方案，或者调低预处理的比重，使生成的图像更加具有创意和想象力。这包含噪声添加、缩放与旋转参数、几何信息和色彩信息权重、数据增强技术的扩初与变换等多个方面。

四是方案图像的生成。

多方案比较与调整，应用不同的预处理策略后，会生成多个不同的设计方案。在母婴小屋设计中，通过比较不同预处理策略生成的方案，从中选出最符合设计目标的。同时，在设计过程中根据反馈信息，对预处理策略进行调整。

反馈信息可以来自设计师的主观判断、用户的需求反馈或者设计过程中的性能指标。如在母婴小屋设计中，如果发现某个预处理策略导致生成的方案过于复杂，不符合实际施工要求，就会根据这些反馈信息对策略进行调整，最终获得设计师想要的方案图纸。

通过多轮预处理策略的调整，最终生成多套方案，由设计师选出最符合要求的图纸。由于Stable Diffusion图像生成的局限性，无法100%实现所有的设计细节意图，因此还需要设计师在生成的图像上进行最后的加工处理。

AI设计由中城规划景观生态研究院丁伟院长与室内空间院共同完成

03 装配为要：管理建造过程优质精心

为了解决母婴小屋的现状问题，项目团队制定了详细合理的设计和建造方案。包括功能性改造、品质性能提升的基础，以及标准化设计、集成化产品和装配式安装，从而实现母婴小屋品质的根本提升。

一是前期策划。

依据《国家建筑标准设计图集-母婴室》和《中国建设科技集团办公场所母婴小屋建设标准》，母婴小屋规模分类表详见下表：

在确定了母婴室的类型基础上，梳理现状条件，补充更新设备设施，制定合理可行的改造实施计划。结合标准化的空间布局、装配化的建造方式、现有资源的充分利用、以及经济性的综合评估，让未来的母婴小屋成为绿色健康的智慧母婴小屋。

在空间布局优化方面，对母婴小屋进行功能区划分：将母婴小屋分为集中工作台、集乳区、休息区三个功能。集乳区按照母婴小屋规模及建设标准在房间内侧分别设置三间净尺寸为1.2m×1.2m的装配式集乳隔间，确保集乳休息时不会受到外界干扰保证私密性，休息区靠窗设置，自然通风采光较好提供舒适安静的等候休憩环境，设置拉帘可作为备用集乳区使用。集中工作区临近出入口，设置储物柜、消毒柜、冰箱、清洁用品等设施，方便取用的同时减少人流对内部私密空间的干扰。

二是装配式设计。

装配式集乳隔间采用模块化设计，是较为人性化的集乳形式。结合人体工程学标准化隔间大小，以固定厚度、高度、长宽的隔板和厚重的拉帘围合形成。各个组件在工厂预制加工现场快速组装，实现装配式建造。还可应对未来使用需求的变化灵活调整和拓展。隔间内配置功能齐全标准统一的设施设备，如智慧控制拉帘、智慧调控灯光、智慧显示屏、具备储物功能座椅、置物台、挂衣架钩、折叠镜、装饰画等。装配式集乳隔间既能确保经济性，也不牺牲质量和功能，为职场妈妈提供一个安全、私密、功能齐全的空间。

装配式集乳隔间包括了装配式隔墙与墙面。装配式隔墙主体支撑结构采用镀锌钢制龙骨框架结构，是集钢制龙骨、面层、隔音、隔热材料于一体的装配式模块化一体化隔墙。各模块隔墙之间可以直接敷设管线，采用工厂预制等宽度的超薄线盒与快递线缆固定在龙骨之间，现场按照点位固定，轻松实现管线分离，方便后期检修。隔墙与地面及吊顶采用专业地槽和天槽铝型材进行连接，中间填充隔声材料进行隔声处理，隔墙总厚度120㎜。墙板采用无机多层板，坚固耐用、防水防潮、表面平整效果佳，比单层无机板的握螺定力更强，可以满足用户悬挂一般重物的需求。装配式墙面的墙板可通过快装组件调平挂装，干式可逆安装具有很强的快捷性和适变性。采用装配式隔墙和墙面，有利于确保材料的完整性和美观度，降低现场空气污染和噪音污染，方便将来饰面材料的而更换，有效实现设备管线分离，设备管线分离及面板安装。

三是装配式建造。

在保证整体外观效果的前提下，尽可能降低成本，按时按质竣工交付是装配式建造的最大优势。装配式建造应实地测量，利用设计手法和材料部品容错，以解决部品生产和现场尺寸偏差的问题。例如成品收边条和空缝凹槽都在母婴小屋中得到使用。

通过智慧母婴小屋改造设计与建造，智慧化与装配式技术相融合，实现了个性化定制与高效施工的平衡，不仅提升了小屋的品质，也在标准化体系下合理控制建造成本。全屋装配式建造在现场施工与工厂生产之间，获得了有效的时间和空间。拆除工程现场测量后，基础改造工程和材料部品生产并行。部品进场后，内装工程和机电设备同步安装调试。母婴小屋中智慧化技术通过装配式建造得到了成功的应用。

四是全过程造价控制。

在整个母婴小室的智慧化改造过程中，对影响造价的关键因素进行了严格的控制。通过前期三次充分的调研，现场勘察与测算及五次线上线下会议，调研了职场妈妈们的实际需求，完善了设计方案，确定了总投资，明确了资金来源。确定改造三间装配式集乳隔间，并实现了集乳隔间内基础设施的配置，例如储物凳、置物台、挂衣沟、可折叠化妆镜、电子显示屏、电动窗帘、灯具及窗帘开关、带USB口插座、装饰挂画等。在下列七个方面进行管控：

1）网络系统控制方面：  将原来的储物柜专门用于与云端连接的高性能通信模块以及持续为其提供支持的相关辅助设备费用优化为本地控制，只需采用相对简单，且价格低廉的短距离通信芯片，节约了后期每年600元的维护费用。

2）软件系统搭建方面：  由租用昂贵的云端服务器资源以及进行复杂的云端系统开发和维护，优化为本地控制的软件系统优化为基于开源架构进行定制化开发，开发成本相对较低，仅需一次性投入即可，且后续的维护成本也极为有限等。上述几项措施，优化总投2.1万元；

3）智慧化设施选择方面：  注重避免过度设计和功能冗余，只纳入必要的智慧化设施，最终采用了智慧共享分格带锁可控冰箱、智慧光伏遮光玻璃窗、智慧空间内环境检测、智慧家居一体化、智慧母婴室预约系统等，以上智慧产品均引入了赞助商，且选择兼容性好的设备，便于后续升级和维护，避免因设备不兼容而产生额外费用，降低设备采购及后期维护成本。通过赞助商的支持，优化总投2万元。        

4）设计方案优化方面：  对集乳间设施和产品进行市场询价，选品选样，最终优化造价1.5万元，约占总投资10%。将装配式集乳隔间外墙面做法粉色渐变色玻璃贴膜优化为白色乳胶漆；储存柜后面墙面做法白色乳胶漆优化为不做；取消了更换原外窗保护膜等，优化后的设计方案性价比更高，经测算优化造价1.8万元，约占总投资12%。对影响原母婴小屋结构安全的变更洽商及时确认，如钢梁修复加固，增加造价1000元；

5）采购成本管控方面：  选择了过往良好合作、熟悉项目需求和标准、能够迅速响应并准确提供符合要求的产品或服务的供应商，为项目的成功实施奠定基础。在工期控制方面，项目总工期不到二十天，影响工期的主要因素：一是原屋面防水由于风化等原因造成的漏水问题，施工前抓紧与相关单位联系，负责维修，开工前屋面防水处理完毕，保证了后面工期的顺利完成。二是“麻雀虽小五脏俱全”，项目涉及到装配式隔间、智慧化设备设施、一体化控制系统、定制家具、定制智慧遮光玻璃窗、预约系统软件开发等多项虽不在现场实施，但与整体工期紧密关联的事项，项目开工前做好工序管理和工期计划，统筹安排，保证项目顺利实施。

6）竣工结算管控方面：  采用全面审核的方法，对供应商上报的结算资料的完整性、真实性进行审核，对工程量及工程单价审核，审核是否与原中标合同单价相一致，认真审核施工过程中的变更签证手续是否齐全，变更签证的内容是否真实合理等，进行严格且有效的审核工作，保证了整体造价的合理可控。

7）后期升级维护方面：提前与供应商联系，安排专门的技术人员，且对母婴小屋智慧预约系统进行了技术交底，制定相应的操作规程。

04 科技为魂：增强科技赋能发展信心

在快速发展的时代背景下，科技创新是推动产业升级和产品迭代的核心动力。坚持“科技为魂”，意味着我们要不断探索新技术、新材料、新工艺的应用，利用人工智能、大数据、云计算等前沿技术，为产品赋能，提升产品的智能化、个性化水平，增强市场竞争力。同时，也要注重自主知识产权的保护和积累，形成技术壁垒。

通过智慧共享可控式分格冰箱、光伏发电遮光玻璃窗、智慧防蚊景观座椅、智慧空间内环境监测、智慧家居一体化控制系统、智能预约使用系统等前沿技术和创新应用，构建一个高效、环保、智能的母婴小屋。

一是智慧共享可控式分格冰箱。

通过设置多格分隔系统，将母婴小屋冰箱内部设计为若干个独立分隔的存储单元，提高空间利用率和存取效率及存放安全性。通过设置面部识别的智能电子锁，增强使用便捷性，同时设有应急机械锁，确保系统故障时仍可访问。采用通风设计，优化冷气流通，采用环保材料，增强耐用性。这些技术创新点共同提升了冷藏和冷冻箱的性能，使其更加智能化、安全、环保，满足母乳集乳物品冷藏冷冻存储的需求。

二是光伏发电遮光玻璃窗。

通过集成光伏电池实现自发电，提升能源自给率，采用低辐射涂层增强窗户的保温性能。通过智能调光系统根据环境光线调节透光率，日常为不透光玻璃，满足母婴小屋使用的私密性，亦可调节为透光玻璃，满足其他使用功能。通过高效储能和电力转换系统，确保能源的稳定供应和利用。这些技术创新点提高了窗户的功能性和环境适应性，是绿色建筑的具体实践，也为既有母婴小屋的改造项目增加的更加人性化、智慧化的元素。

三是智慧防蚊景观座椅。

该座椅配备先进的防蚊装置，有效覆盖半径达2米，防蚊效率高达91%，可提供一个无蚊虫骚扰的休闲环境；座椅内置无线充电模块，支持设备进行无线充电；配备标准的USB充电端口，兼容多种设备，满足用户在户外环境中的充电需求；集成蓝牙音箱，支持无线连接智能设备，允许用户播放音乐或其他音频内容，增强户外休闲体验；设计有承重能力达10千克的挂钩，方便用户挂载个人物品，提高座椅的实用性。这些技术创新为处在一层的母婴小屋室外环境提供舒适、便捷、智能化的体验。

四是智慧空间内环境监测。

通过高精度多参数传感器，集成温度、湿度、CO2、TVOC等监测功能，提供全面环境数据，同时可以直接控制分体空调机。通过智能算法应用，实现数据的实时分析与预测，优化环境控制策略。通过可编程功能，允许用户根据需求定制监测参数和响应机制，增强个性化体验。这些技术创新为既有母婴小屋改造提升了监测的准确性、智能化水平和用户体验。

五是智慧家居一体化控制系统。

通过集成多设备控制，实现灯光、音频、窗帘和电视等家居设备的统一管理。通过人工智能算法，实现设备状态的自动优化和能源管理。通过强化安全措施，保护用户隐私和系统安全。这些技术创新提高了既有母婴小屋智慧化改造的家具及设备的自动化水平，增强了使用的舒适性和便利性。

05 融合为径：促进融合共赢协力同心

在复杂多变的市场环境中，跨领域、跨行业的融合成为推动发展的重要趋势。通过资源整合、技术融合、市场融合等多维度融合策略，打破传统界限，促进产业链上下游的协同合作，实现资源共享、优势互补。这不仅能够加速产品创新，还能拓宽市场渠道，构建更加开放、共赢的生态系统。

探索可复制的建设模式，建立“工会补助，厂家赞助，企业资助，妈咪互助”的可持续、可复制模式。通过实践案例分析，总结出一套可行的、可持续的资金筹集和管理模式。该模式可以包括政府补助、企业赞助、社会资助以及用户互助等多种资金来源，以确保项目的长期运行和维护。此外，通过分享成功案例和经验，鼓励和指导其他组织或机构采用类似的模式，实现智慧母婴小屋改造项目的广泛推广和实施。

智慧母婴小屋的专利及软著9个：

发明专利《一种智慧建筑IOT场景控制器》；

实用新型专利《真空低碳发电遮光玻璃》；

实用新型专利《一种智慧建筑IOT场景控制器》；

实用新型专利《一种智慧景观座椅器》；

设计外观专利《智慧景观座椅（简约型）CWN-001》；

实用新型专利《一种智慧装配式一体化母婴小间》；

实用新型专利《一种智慧共享分格带锁储物冰箱（冷柜）》；

软著《智慧景观座椅低碳互动管理平台V1.0》；

软著《一种智慧母婴小屋的预约系统V1.0》

智慧母婴小屋的技术论文发表10篇：

论文1---2022.6《研究智慧建筑关键技术 促进建筑行业技术发展》（欧阳东）；

论文2---2022.6《智慧低碳办公空间设计实践研究》（黄剑钊等）；

论文3---2022.6《基于智慧城市背景下智慧景观座椅设计研究》（成立等）；

论文4---2022.6《场景化物联网控制产品设计与应用》（李胜杰等）；

论文5---2022.6《面向智慧建筑的认知计算应用研究》（马名东等）；

论文6---2024.7《AI人工智能技术在建筑领域应用探讨》（樊金龙等）

论文7 将于2024.11发表---《既有母婴小屋智慧化改造的技术与管理探讨》（作者：陈晶等人）；

论文8 将于2024.11发表---《既有母婴小屋智慧化改造的AI人工智能设计探讨》（作者：丁伟等人）；

论文9 将于2024.12发表---《既有母婴小屋智慧化改造的建筑装配式设计及建造探讨》（作者：肖青等人）；

论文10 将于2024.12发表---《既有母婴小屋智慧化改造的造价控制探讨》（作者：由畅等人）

结 语

智慧母婴小屋作为公共设施的重要组成部分，其技术的发展和创新对于提升企业职工归属感具有重要意义。通过不断的设计提升和技术创新的实践，我们有理由相信，智慧母婴小屋将成为企业可持续发展的重要基础，增强企业社会责任与品牌形象，通过人文关怀提高职工的工作效率和职场幸福感。