基于綠色施工管控平臺(tái)的綠色施工信息化模型研究

次曉樂(lè) 朱厚宏 朱佳迪

(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013；3.深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司,深圳 518000)

引言

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，綠色施工理念和技術(shù)已經(jīng)成為建筑施工中主要的應(yīng)用技術(shù)。通過(guò)綠色施工手段的應(yīng)用，可以減少資源消耗，降低施工成本。施工現(xiàn)場(chǎng)的綠色施工管理主要依賴人員進(jìn)行被動(dòng)管理，并輔以簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況進(jìn)行了解和記錄，可與信息化手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綠色施工的自動(dòng)監(jiān)管、預(yù)警與評(píng)價(jià)，更好地實(shí)現(xiàn)綠色施工“四節(jié)一環(huán)?！钡囊?。為達(dá)到綠色施工管理的智能化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)綠色施工各要素的要求，綠色施工信息需要可儲(chǔ)存、可分析、可分享，構(gòu)建綠色施工相關(guān)指標(biāo)信息化模型非常必要，因此本文嘗試建立以綠色施工監(jiān)管平臺(tái)為基礎(chǔ)的綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型，對(duì)綠色施工評(píng)價(jià)的影響因素展開(kāi)研究。

近年來(lái)，BIM技術(shù)在項(xiàng)目的綠色施工過(guò)程中已得到了一定的應(yīng)用。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場(chǎng)地設(shè)計(jì)、總平面圖布置、日照分析、綜合布管等，可以有效提高施工場(chǎng)地利用率，節(jié)省施工材料，節(jié)約能源[1-3]。通過(guò)綠色施工管控平臺(tái)，充分地利用移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，已有很多建筑項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)綠色施工的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、分析、管理[4-5]。

基于以上現(xiàn)狀和研究，本文提出構(gòu)建基于綠色施工管控平臺(tái)的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型。

1 綠色施工監(jiān)管平臺(tái)

課題組研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)和分布式計(jì)算的綠色施工監(jiān)控管理平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“平臺(tái))，可實(shí)現(xiàn)基于綠色施工BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)地、人員、設(shè)施、質(zhì)量、安全等現(xiàn)場(chǎng)管理信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)控及模擬分析與優(yōu)化。本平臺(tái)按課題組研究編制的《基于BIM的綠色施工監(jiān)控信息化管理規(guī)程》的要求采集、集成和處理應(yīng)用綠色施工相關(guān)信息，對(duì)施工策劃、材料采購(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)施工、工程驗(yàn)收等各階段進(jìn)行控制，以加強(qiáng)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的管理和監(jiān)督[6]。平臺(tái)總體框架如圖1所示。

圖1 平臺(tái)總體框架圖

平臺(tái)是本研究中綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型的載體，是綠色施工評(píng)價(jià)的具體工具。建立綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型，導(dǎo)入平臺(tái)并由平臺(tái)做出預(yù)警和定量評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，有利于建立綠色施工的良性循環(huán)。本文在本課題組論文《綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究》關(guān)于綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究的基礎(chǔ)上，建立綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型，并提出綠色施工信息化模型的模型要求及建模方法、原則[7]。最后將建立的模型與建筑信息模型結(jié)合，通過(guò)一定的方式導(dǎo)入綠色施工監(jiān)控管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)管及評(píng)價(jià)。

2 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型構(gòu)建

2.1 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型簡(jiǎn)介

綠色施工信息為綠色施工過(guò)程中形成的與綠色施工全過(guò)程相關(guān)的數(shù)據(jù)、資料及文件，綠色施工信息模型是指施工階段用于記錄、存儲(chǔ)、傳遞相關(guān)綠色施工信息的模型?；诰G色施工管控平臺(tái)的綠色施工信息模型是指在施工信息模型的基礎(chǔ)上建立的，用于記錄、存儲(chǔ)、傳遞綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素信息的模型，其中主要途徑是傳遞至綠色施工管控平臺(tái)。

實(shí)質(zhì)上，本文研究的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型與綠色施工信息模型既有聯(lián)系又有區(qū)別。從內(nèi)容上看，本模型為綠色施工信息模型的一部分，包含項(xiàng)目基本信息、分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)信息和影響因素信息，根據(jù)規(guī)程對(duì)項(xiàng)目的基本數(shù)據(jù)、四節(jié)一環(huán)保及人文關(guān)懷及健康等監(jiān)管指標(biāo)作出細(xì)分，并研究不同的因素對(duì)各指標(biāo)的影響，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的綠色施工信息，為項(xiàng)目綠色施工評(píng)價(jià)服務(wù)。

其中基本信息包括項(xiàng)目基本信息如名稱(chēng)、建設(shè)單位、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、建設(shè)規(guī)模等，以及人員組織信息； 綠色施工影響因素信息包括項(xiàng)目類(lèi)型、施工階段、地域及氣候、天氣情況以及人文環(huán)境?；拘畔ⅰ⒕G色施工影響因素及評(píng)價(jià)指標(biāo)詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)本刊第五期《綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究》一文[7]。

另一方面，模型更側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的分析與綜合考量，不僅僅是采集和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況，這一點(diǎn)也體現(xiàn)了本模型在平臺(tái)存在的必要性。

2.2 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型的建模要求

(1)綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型的建立首先要滿足綠色施工管控平臺(tái)對(duì)格式和數(shù)據(jù)的要求。具體要求如下：

1)模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)是綠色施工信息模型，而綠色施工信息模型則是在施工圖設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上創(chuàng)建；

2)建模軟件要求：Revit； 文件格式要求：RVT格式； 軟件版本：不做強(qiáng)制性要求；

3)綠色施工信息模型里，現(xiàn)場(chǎng)的建筑設(shè)備和信息采集設(shè)備等可以被簡(jiǎn)略替代為簡(jiǎn)單幾何體，但要攜帶相關(guān)綠色施工監(jiān)控信息；

4)綠色施工基本信息、分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素信息等要求與項(xiàng)目的BIM模型自動(dòng)關(guān)聯(lián)，而且可以通過(guò)BIM模型查看此類(lèi)施工信息，如聲像、電子文件、過(guò)程數(shù)據(jù)等，平臺(tái)還可單獨(dú)提取模型的構(gòu)件信息，對(duì)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素進(jìn)行查看。

(2)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

(3)根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)和綠色施工監(jiān)管要求進(jìn)行必要的拆分。其拆分構(gòu)架如下：

1)其總模型為：綠色施工信息模型；

2)模型下分為三個(gè)信息類(lèi)型，分別為：綠色施工基本信息、綠色施工影響因素信息、綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息；

3)綠色施工基本信息類(lèi)型下分為四個(gè)組：項(xiàng)目基本信息、人員組織信息、規(guī)劃方案文件、施工平面布置，每個(gè)組下為具體的信息內(nèi)容；

4)綠色施工影響因素信息下為具體的影響因素信息；

5)綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息下分為“四節(jié)一環(huán)?！奔叭宋年P(guān)懷六個(gè)子項(xiàng)，“四節(jié)一環(huán)?！奔叭宋年P(guān)懷六個(gè)子項(xiàng)下，分別再分解為組，每個(gè)組之下為具體的指標(biāo)信息。

2.3 模型及參數(shù)的建立原則及方法

2.3.1 綠色施工基本信息

綠色施工基本信息需以共享參數(shù)的形式錄入模型中，錄入的步驟為：1)創(chuàng)建綠色施工基本信息共享參數(shù)文件； 2)新建綠色施工基本信息組； 3)根據(jù)綠色施工基本信息參數(shù)錄入表的內(nèi)容新建共享參數(shù)。規(guī)程選擇“公共”，參數(shù)類(lèi)型選擇“文字”； 4)打開(kāi)項(xiàng)目參數(shù)對(duì)話框，點(diǎn)擊“添加”參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，因?yàn)闆](méi)有綠色施工分組方式，因此參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類(lèi)別“項(xiàng)目信息”。錄入綠色施工基本信息后，打開(kāi)項(xiàng)目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。模型錄入步驟如圖2-5所示(下文綠色施工影響因素信息與綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息錄入步驟同，不再贅述)。綠色施工基本信息參數(shù)如表1所示。

圖2 步驟一

圖3 步驟二

圖4 步驟三

圖5 步驟四

2.3.2 綠色施工影響因素信息

影響因素以共享參數(shù)形式錄入模型(見(jiàn)表2)。錄入步驟為：1)創(chuàng)建影響因素共享參數(shù)文件； 2)新建項(xiàng)目類(lèi)型、施工階段、地域及氣候、天氣情況、人文環(huán)境五個(gè)信息組； 3)根據(jù)表2綠色施工影響因素參數(shù)錄入表的內(nèi)容，在每個(gè)信息組下新建共享參數(shù)； 4)打開(kāi)項(xiàng)目參數(shù)對(duì)話框，點(diǎn)擊“添加”參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類(lèi)別“項(xiàng)目信息”； 5)錄入影響因素信息后，打開(kāi)項(xiàng)目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。

表1 綠色施工基本信息參數(shù)錄入表

表2 綠色施工影響因素參數(shù)錄入表

2.3.3 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)模型建立及信息錄入

綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)以構(gòu)件形式錄入模型，并建立構(gòu)件的族參數(shù)，錄入指標(biāo)信息(見(jiàn)表3- 8)。下面以“環(huán)境保護(hù)”中“空氣質(zhì)量指標(biāo)”的相關(guān)信息錄入為例，進(jìn)行解析：1)以公制常規(guī)模型為族樣板，創(chuàng)建族(250*250*250的拉伸模型)，并以“空氣質(zhì)量”命名族名稱(chēng)； 2)新建共享參數(shù)。打開(kāi)共享參數(shù)對(duì)話框，創(chuàng)建“環(huán)境保護(hù)”共享參數(shù)文件，新建“空氣質(zhì)量”參數(shù)組，并新建“PM2.5”、“PM10”兩個(gè)參數(shù)； 打開(kāi)族類(lèi)型對(duì)話框，添加參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類(lèi)別選擇“常規(guī)模型”； 3)把“空氣質(zhì)量”族導(dǎo)入項(xiàng)目中，創(chuàng)建構(gòu)件類(lèi)型，并命名為“環(huán)境保護(hù)—空氣質(zhì)量”； 4)根據(jù)綠色監(jiān)控平臺(tái)末端監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量和位置創(chuàng)建實(shí)例。

表3 環(huán)境保護(hù)監(jiān)管信息錄入

表4 節(jié)材與材料資源利用監(jiān)管信息

表5 節(jié)水與水資源利用監(jiān)管信息

表6 節(jié)能與能源利用監(jiān)管信息

表7 節(jié)地與施工用地保護(hù)監(jiān)管信息錄入內(nèi)容

表8 人文關(guān)懷及健康監(jiān)管信息錄入內(nèi)容

3 基于綠色施工監(jiān)管平臺(tái)的綠色施工評(píng)價(jià)方法

3.1 綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素信息化模型在平臺(tái)的自動(dòng)評(píng)價(jià)

綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素信息化模型的信息包括基本信息、分項(xiàng)指標(biāo)信息和影響因素信息，信息和模型在平臺(tái)里都將以BIM模型的樣式存在，把BIM模型在平臺(tái)中展示，BIM模型里的內(nèi)容即為平臺(tái)展示的內(nèi)容。

如上節(jié)所述，模型里的構(gòu)件以各個(gè)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)命名，在模型里以常規(guī)模型的方式存在。在構(gòu)件上賦予參數(shù)，即影響因素，并且在不同影響因素下分別設(shè)定指標(biāo)的值為X1，X2，X3,…，以此作為分項(xiàng)指標(biāo)和影響因素的信息。將這些信息輸入到綠色施工信息模型，再導(dǎo)入平臺(tái)，平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)采集或錄入的對(duì)應(yīng)信息表示為Y1，Y2，Y3,…，再作對(duì)比以此產(chǎn)生預(yù)警和評(píng)價(jià)。如環(huán)境監(jiān)測(cè)中，揚(yáng)塵的數(shù)據(jù)如果超出一定數(shù)值就可以自動(dòng)預(yù)警，即采集的數(shù)據(jù)>模型預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，則平臺(tái)產(chǎn)生預(yù)警，并啟動(dòng)霧炮來(lái)降塵使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)到規(guī)范要求。平臺(tái)綠色施工評(píng)價(jià)流程如圖6所示。

同時(shí)，綠色施工信息模型里現(xiàn)場(chǎng)采集或錄入的數(shù)據(jù)在平臺(tái)中可以提取出來(lái)，建立的信息化模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)也可以查閱，方便項(xiàng)目管理人員查看詳細(xì)對(duì)比情況，有助于綠色施工的管理。

圖6 平臺(tái)綠色施工評(píng)價(jià)流程分析

3.2 綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素模型在綠色施工監(jiān)管平臺(tái)的適用性

平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)采集的揚(yáng)塵值、空氣質(zhì)量、噪音信息、建筑垃圾、用水量、用電量等信息與模型的控制值進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比分析，自動(dòng)生成綠色施工評(píng)價(jià)報(bào)告，評(píng)價(jià)結(jié)果按照一定頻率發(fā)送給項(xiàng)目各參與單位。當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果合格時(shí)，該項(xiàng)目的綠色施工措施和管理方法將會(huì)在平臺(tái)進(jìn)行公示，以供各參與方借鑒； 當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果不合格時(shí)，則項(xiàng)目參與方需立即做出整改，整改合格后將整改的措施等及時(shí)上傳至平臺(tái)，并及時(shí)更新綠色施工信息，若整改后仍舊不合格，平臺(tái)則會(huì)加大督促力度，采取強(qiáng)制行動(dòng)促使相關(guān)參與方進(jìn)行進(jìn)一步的整改，使其達(dá)到綠色施工要求。

4 總結(jié)與展望

綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型導(dǎo)入綠色施工管控平臺(tái)，針對(duì)不同的影響條件，確定各指標(biāo)的效果，評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確、更有針對(duì)性，與平臺(tái)結(jié)合后更自動(dòng)和智能。模型更為深入地探究了綠色施工評(píng)價(jià)的差異性，綠色施工的管理也更有針對(duì)性、更集約。模型為各種情況下的綠色施工評(píng)價(jià)提供了一定的借鑒作用，其建立方式和平臺(tái)的應(yīng)用方式也會(huì)為以后的信息化綠色施工提供重要的參考價(jià)值。

模型明確了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的控制值，可與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)作對(duì)比，平臺(tái)可作出相應(yīng)的反應(yīng)。在未來(lái)的研究中，在本文模型的基礎(chǔ)上可依據(jù)《建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定對(duì)對(duì)比的結(jié)果進(jìn)行定量化的評(píng)價(jià)研究，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目結(jié)束后，綠色施工得分自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。綠色施工及其評(píng)價(jià)是一個(gè)有待繼續(xù)深入研究和探索的方向，信息化為其提供了良好的思路和手段，相信在推廣和應(yīng)用之下必將出現(xiàn)新的成果。