基于綠色施工管控平臺的綠色施工信息化模型研究

次曉樂 朱厚宏 朱佳迪

(1.中國礦業大學(北京) 力學與建筑工程學院，北京 100083；2.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；3.深圳市建筑科學研究院股份有限公司,深圳 518000)

引言

隨著環保意識的增強，綠色施工理念和技術已經成為建筑施工中主要的應用技術。通過綠色施工手段的應用，可以減少資源消耗，降低施工成本。施工現場的綠色施工管理主要依賴人員進行被動管理，并輔以簡單的監測工具對現場環境狀況進行了解和記錄，可與信息化手段相結合，實現綠色施工的自動監管、預警與評價，更好地實現綠色施工“四節一環保”的要求。為達到綠色施工管理的智能化、自動化、標準化，實現綠色施工各要素的要求，綠色施工信息需要可儲存、可分析、可分享，構建綠色施工相關指標信息化模型非常必要，因此本文嘗試建立以綠色施工監管平臺為基礎的綠色施工分項評價指標與影響因素的信息化模型，對綠色施工評價的影響因素展開研究。

近年來，BIM技術在項目的綠色施工過程中已得到了一定的應用。利用BIM技術進行施工場地設計、總平面圖布置、日照分析、綜合布管等，可以有效提高施工場地利用率，節省施工材料，節約能源[1-3]。通過綠色施工管控平臺，充分地利用移動互聯、物聯網等技術，已有很多建筑項目實現綠色施工的遠程自動化監測、分析、管理[4-5]。

基于以上現狀和研究，本文提出構建基于綠色施工管控平臺的綠色施工評價指標與影響因素信息化模型。

1 綠色施工監管平臺

課題組研發了基于物聯網和分布式計算的綠色施工監控管理平臺(以下簡稱“平臺)，可實現基于綠色施工BIM模型和物聯網的場地、人員、設施、質量、安全等現場管理信息的動態監控及模擬分析與優化。本平臺按課題組研究編制的《基于BIM的綠色施工監控信息化管理規程》的要求采集、集成和處理應用綠色施工相關信息，對施工策劃、材料采購、現場施工、工程驗收等各階段進行控制，以加強對整個施工過程的管理和監督[6]。平臺總體框架如圖1所示。

圖1 平臺總體框架圖

平臺是本研究中綠色施工分項評價指標與影響因素的信息化模型的載體，是綠色施工評價的具體工具。建立綠色施工評價指標與影響因素的信息化模型，導入平臺并由平臺做出預警和定量評價，可以實現現場管理信息的動態監管，有利于建立綠色施工的良性循環。本文在本課題組論文《綠色施工評價指標與影響因素研究》關于綠色施工評價指標與影響因素研究的基礎上，建立綠色施工分項評價指標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合，通過一定的方式導入綠色施工監控管理平臺，實現自動化監管及評價。

2 綠色施工評價指標與影響因素信息化模型構建

2.1 綠色施工評價指標與影響因素信息化模型簡介

綠色施工信息為綠色施工過程中形成的與綠色施工全過程相關的數據、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、傳遞相關綠色施工信息的模型。基于綠色施工管控平臺的綠色施工信息模型是指在施工信息模型的基礎上建立的，用于記錄、存儲、傳遞綠色施工評價指標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。

實質上，本文研究的綠色施工評價指標與影響因素信息化模型與綠色施工信息模型既有聯系又有區別。從內容上看，本模型為綠色施工信息模型的一部分，包含項目基本信息、分項評價指標信息和影響因素信息，根據規程對項目的基本數據、四節一環保及人文關懷及健康等監管指標作出細分，并研究不同的因素對各指標的影響，結合現場施工過程中的綠色施工信息，為項目綠色施工評價服務。

其中基本信息包括項目基本信息如名稱、建設單位、結構類型、建設規模等，以及人員組織信息； 綠色施工影響因素信息包括項目類型、施工階段、地域及氣候、天氣情況以及人文環境。基本信息、綠色施工影響因素及評價指標詳細內容可參見本刊第五期《綠色施工評價指標與影響因素研究》一文[7]。

另一方面，模型更側重數據的分析與綜合考量，不僅僅是采集和監控現場情況，這一點也體現了本模型在平臺存在的必要性。

2.2 綠色施工評價指標與影響因素信息化模型的建模要求

(1)綠色施工評價指標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對格式和數據的要求。具體要求如下：

1)模型創建的基礎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計模型基礎上創建；

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

3)綠色施工信息模型里，現場的建筑設備和信息采集設備等可以被簡略替代為簡單幾何體，但要攜帶相關綠色施工監控信息；

4)綠色施工基本信息、分項評價指標及影響因素信息等要求與項目的BIM模型自動關聯，而且可以通過BIM模型查看此類施工信息，如聲像、電子文件、過程數據等，平臺還可單獨提取模型的構件信息，對分項評價指標和影響因素進行查看。

(2)應符合國家現行規范《建筑信息模型施工應用標準》的規定。

(3)根據工作分解結構(WBS)和綠色施工監管要求進行必要的拆分。其拆分構架如下：

1)其總模型為：綠色施工信息模型；

2)模型下分為三個信息類型，分別為：綠色施工基本信息、綠色施工影響因素信息、綠色施工評價指標信息；

3)綠色施工基本信息類型下分為四個組：項目基本信息、人員組織信息、規劃方案文件、施工平面布置，每個組下為具體的信息內容；

4)綠色施工影響因素信息下為具體的影響因素信息；

5)綠色施工評價指標信息下分為“四節一環保”及人文關懷六個子項，“四節一環保”及人文關懷六個子項下，分別再分解為組，每個組之下為具體的指標信息。

2.3 模型及參數的建立原則及方法

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的形式錄入模型中，錄入的步驟為：1)創建綠色施工基本信息共享參數文件； 2)新建綠色施工基本信息組； 3)根據綠色施工基本信息參數錄入表的內容新建共享參數。規程選擇“公共”，參數類型選擇“文字”； 4)打開項目參數對話框，點擊“添加”參數，選擇“共享參數”，因為沒有綠色施工分組方式，因此參數分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別“項目信息”。錄入綠色施工基本信息后，打開項目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數。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價指標信息錄入步驟同，不再贅述)。綠色施工基本信息參數如表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形式錄入模型(見表2)。錄入步驟為：1)創建影響因素共享參數文件； 2)新建項目類型、施工階段、地域及氣候、天氣情況、人文環境五個信息組； 3)根據表2綠色施工影響因素參數錄入表的內容，在每個信息組下新建共享參數； 4)打開項目參數對話框，點擊“添加”參數，選擇“共享參數”，參數分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別“項目信息”； 5)錄入影響因素信息后，打開項目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數。

表1 綠色施工基本信息參數錄入表

表2 綠色施工影響因素參數錄入表

2.3.3 綠色施工評價指標模型建立及信息錄入

綠色施工評價指標以構件形式錄入模型，并建立構件的族參數，錄入指標信息(見表3- 8)。下面以“環境保護”中“空氣質量指標”的相關信息錄入為例，進行解析：1)以公制常規模型為族樣板，創建族(250*250*250的拉伸模型)，并以“空氣質量”命名族名稱； 2)新建共享參數。打開共享參數對話框，創建“環境保護”共享參數文件，新建“空氣質量”參數組，并新建“PM2.5”、“PM10”兩個參數； 打開族類型對話框，添加參數，選擇“共享參數”，參數分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別選擇“常規模型”； 3)把“空氣質量”族導入項目中，創建構件類型，并命名為“環境保護—空氣質量”； 4)根據綠色監控平臺末端監控設備的數量和位置創建實例。

表3 環境保護監管信息錄入

表4 節材與材料資源利用監管信息

表5 節水與水資源利用監管信息

表6 節能與能源利用監管信息

表7 節地與施工用地保護監管信息錄入內容

表8 人文關懷及健康監管信息錄入內容

3 基于綠色施工監管平臺的綠色施工評價方法

3.1 綠色施工分項評價指標和影響因素信息化模型在平臺的自動評價

綠色施工分項評價指標和影響因素信息化模型的信息包括基本信息、分項指標信息和影響因素信息，信息和模型在平臺里都將以BIM模型的樣式存在，把BIM模型在平臺中展示，BIM模型里的內容即為平臺展示的內容。

如上節所述，模型里的構件以各個分項評價指標命名，在模型里以常規模型的方式存在。在構件上賦予參數，即影響因素，并且在不同影響因素下分別設定指標的值為X1，X2，X3,…，以此作為分項指標和影響因素的信息。將這些信息輸入到綠色施工信息模型，再導入平臺，平臺將現場采集或錄入的對應信息表示為Y1，Y2，Y3,…，再作對比以此產生預警和評價。如環境監測中，揚塵的數據如果超出一定數值就可以自動預警，即采集的數據>模型預設的數據，則平臺產生預警，并啟動霧炮來降塵使現場環境達到規范要求。平臺綠色施工評價流程如圖6所示。

同時，綠色施工信息模型里現場采集或錄入的數據在平臺中可以提取出來，建立的信息化模型各項數據也可以查閱，方便項目管理人員查看詳細對比情況，有助于綠色施工的管理。

圖6 平臺綠色施工評價流程分析

3.2 綠色施工分項評價指標和影響因素模型在綠色施工監管平臺的適用性

平臺將現場采集的揚塵值、空氣質量、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行實時對比分析，自動生成綠色施工評價報告，評價結果按照一定頻率發送給項目各參與單位。當評價結果合格時，該項目的綠色施工措施和管理方法將會在平臺進行公示，以供各參與方借鑒； 當評價結果不合格時，則項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上傳至平臺，并及時更新綠色施工信息，若整改后仍舊不合格，平臺則會加大督促力度，采取強制行動促使相關參與方進行進一步的整改，使其達到綠色施工要求。

4 總結與展望

綠色施工分項評價指標與影響因素信息化模型導入綠色施工管控平臺，針對不同的影響條件，確定各指標的效果，評價結果更準確、更有針對性，與平臺結合后更自動和智能。模型更為深入地探究了綠色施工評價的差異性，綠色施工的管理也更有針對性、更集約。模型為各種情況下的綠色施工評價提供了一定的借鑒作用，其建立方式和平臺的應用方式也會為以后的信息化綠色施工提供重要的參考價值。

模型明確了各評價指標的控制值，可與現場采集設備采集的數據作對比，平臺可作出相應的反應。在未來的研究中，在本文模型的基礎上可依據《建筑工程綠色施工評價標準》的相關規定對對比的結果進行定量化的評價研究，目標實現施工項目結束后，綠色施工得分自動統計。綠色施工及其評價是一個有待繼續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，相信在推廣和應用之下必將出現新的成果。