政府激励政策下物联网健康建筑开发关键主体博弈研究＊

■ 吴伟东 景奕杰 张琳 余晓钟

1.西南石油大学土木工程与测绘学院 成都 610500

2.西南石油大学经济管理学院 成都 610500

0 引言

自1990年起，与建筑有关的健康问题层出不穷[1]，强调“以人为本”的健康建筑引起了政府与研究学者的广泛关注。2014年10月，美国国际健康建筑研究院（WBI）颁布WELL v1，是世界上首部体系比较完整、专门针对人体健康提出的健康建筑认证与评价标准[2-3]。2017年1月，中国建筑学会重点考虑人的需求和中国建筑的特点，颁发了T/ASC02-2016《健康建筑评价标准》[4-5]。同年，国务院办公厅发布《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》指出在新建建筑和既有建筑改造中应当推广普及智能化运用、完善智能化系统运行维护机制，实现建筑产业现代化[6]。2019年3月，中国召开“2019（第一届）健康建筑大会”，大会上响应《“健康中国2030”规划纲要》，并指出健康建筑作为“健康中国”战略在建设行业落地实施的重要举措，应当构建具有市场导向的创新技术体系和服务体系[7-8]。因此，在当前建筑发展背景下，物联网体系下的健康建筑必然会成为建筑行业未来发展的方向。

建筑业作为我国国民经济的重要物质生产部门之一，但却有着能源消耗量大、复杂性、建设周期长且费用高昂的特点，若要实现建筑业从“粗放→集约”的可持续健康发展，政府采取适当的经济措施是刺激各主体方参与建设“高质量”建筑积极性的有效途径。从2014年至2019年，相关学者对建筑行业发展的研究中，也提出政府实施激励政策是促进建筑行业发展的有效措施。邓滟懿等通过建立政府、供应链企业、消费者的完全信息静态博弈模型，分析在政府实施奖惩政策下物联网对绿色供应链的影响[9]；王波、李明等通过建立政府与开发商、消费者的动态演化博弈模型，分析在政府采取适当经济激励政策下，绿色建筑的发展状况[10-11]；陈颖琳、王志强等分析政府、开发商、消费者关键主体在信息不完全和有限理性条件下构建演化博弈模型，实现在政府的奖惩政策下装配式建筑的发展[12-13]；Queena K.Qian等构建绿色建筑投资方与消费者的动态博弈模型，得出额外交易成本阻碍了绿色建筑的发展[14]。

通过以上研究可以发现，政府激励政策下的博弈论对探讨建筑行业的发展已趋于成熟，而大多学者使用演化博弈的方法对绿色建筑、装配式建筑进行研究，却没有人探讨政府激励政策下物联网健康建筑开发关键主体之间的博弈。由于物联网技术在健康建筑中的运转成本高、资金回收周期长，开发商在短期投资这类产品收益率低，银行放贷信心不足，物联网健康建筑发展缓慢便成了必然，为了解决建筑行业在健康方面的前沿发展需求与落后传统建筑供给之间的矛盾，本文将建立物联网健康建筑发展过程中“政府—开发商”、“政府—银行”的动态演化博弈模型，探索与分析政府和开发商、银行两端的系统演化稳定策略，提出政府为促进开发商和银行开发物联网健康建筑的积极性的对策措施。

1 物联网技术在健康建筑中的应用

1.1 物联网技术运用的可行性

物联网作为新一代信息技术的高度集成对建筑业的可持续健康发展具有重要意义[15]。2016年3月，李克强总理在政府工作报告中指出：“十三五”期间要加速推进物联网的“跨界融合、集成创新和规模发展”，促进物联网、大数据等新技术、新业态的广泛应用[16]。该政策的提出也为研究学者把物联网技术运用到建筑领域提供了政策支持。王理等研究了智能建筑的发展状况及互联网在智慧建筑中的运用与对建筑技术的影响与作用[17]；苏会卫等运用物联网实现绿色建筑在城市中二氧化碳排放量的减少[18]；Gonçalo Marques等使用物联网实时监测室内环境参数，提升室内环境舒适度[19]；尹训强等研究了物联网在高层建筑中健康检测传感器的布置准则和优化方法的选择[20]。由此可见，物联网技术与建筑行业的结合已较为成熟，所以将物联网运用到健康建筑领域具有较高的可行性。

1.2 物联网在健康建筑中的监控过程

健康建筑的评价标准等级由空气、水、人文、舒适、健身、服务6 个指标得分情况决定（如表1所示），其中，物联网可对建筑物内的空气、水和舒适度进行实时的监控。物联网在健康建筑中的运用从大体上讲主要分为3层，即感知层、网络层和应用层。感知层作为第一层，其主要作用是收集建筑物内空气、湿度、温度等指标的数据（如图1所示），并将收集到的数据通过Zig Bee组网传输给网络层；网络层接收到感知层的数据以后，对数据进行整理、分析和汇总；应用层作为最顶层，其实质就是用户对整理后的数据的获取。物联网的具体运作过程如图2所示。

图1 感知层在健康建筑中的应用

图2 物联网技术的运作过程

表1 健康建筑评价标准等级表

2 政府激励政策下演化博弈模型构建

2.1 演化博弈理论

演化博弈理论是把博弈理论分析和动态演化过程分析结合起来的一种理论。与传统博弈理论有所不同，演化博弈理论不要求个各方参与主体在完全理性和完全信息条件下进行博弈。总的来说，演化博弈是将策略人的策略选择过程视为参与群体的效仿、学习及突变等的动态进程，最终实现系统的演化稳定状态[13]。

2.2 政府—开发商的演化博弈

2.2.1 模型假设

（1）政府可采取激励政策或不采取激励政策。开发商可根据政府采取激励政策的背景下选择开发物联网健康建筑或开发传统建筑，也可以在政府不采取激励政策的情况下，选择开发物联网健康建筑或开发传统建筑。假定政府采取激励政策的概率为i，其不采取激励政策的概率为1- i，假如开发商愿意开发物联网健康建筑的概率为f，则其开发传统建筑的概率为1- f。

（2）开发商开发物联网健康建筑时的成本为C1（如在开发传统建筑的基础上设备的购置费用及维护费和购买专业技术管理人员服务费等），此时的收益为R1；在政府的激励政策下，开发商开发物联网健康建筑时，政府补助的额外收益为R2，若开发商偏执不开发物联网健康建筑而导致能源消耗大、资源浪费严重、相关指标不达标，政府对其罚款为B；政府在开发商开发物联网健康建筑时获得的长期收益为M1（建筑从粗放→集约的转型、建筑行业与互联网+的结合以及资源节约、环境保护等）；开发方开发传统建筑的成本为C2，此时的收益为R3；开发商开发传统建筑时，政府的收益为M2；政府推动、宣传物联网健康建筑的成本为C;政府对物联网健康建筑采取激励的同时，对传统建筑加大税收力度为S。

根据演化博弈动态方程的稳定性原理和性质，该演化均衡策略的动态方程应满足：U(x) = 0，U’(x) ＜0。

2.2.2 演化博弈模型分析

依据上述假设条件，可得出政府—开发商的博弈矩阵模型（图3）。

图3 政府—开发商模型博弈树

政府实行激励政策和不实行激励政策的期望U(i1)和U(i2)，以及政府的平均期望收益(i)分别为：

开发商开发物联网健康建筑和开发传统建筑的期望U(f1)和U(f2),以及开发商的平均期望收益(f)分别：

如上方程（1），（2）可得到政府施行激励政策与开发商开发物联网健康建筑的复制动态方程为：

若要使参与者在博弈中稳定的进化，方程式（3），（4）必须满足：

可得：

则可得出政府和开发商博弈矩阵的5 个局部平衡点为：

2.2.3 结果分析

若要使在政府实施激励政策的情况下，开发商响应政府的号召开发物联网健康建筑，使其达到最优均衡状态，就应使和尽可能取最小值。则可以增大R2,M1,B,S,减小R3,C1,C,可采取如下措施：

（1）为了提升开发商对物联网健康建筑的兴趣以及开发力度，政府应当加强在物联网健康建筑方面的政策支持，最直接的方式就是在一定程度上的经济补助，即增大R2。

（2）政府应当尽可能多的掌握物联网健康建筑方面的信息以及提升政府在做决策时的理性度，从建筑的经济、政治、环境等各方面出发，将增加长期效益作为最终目的，即增大M1。

（3）政府在对绿色、可持续发展的物联网健康建筑采取激励政策的同时，应当加大对耗能量大、资源浪费严重以及相关指标不达标的传统建筑的惩罚力度，即增加B；也可通过加大对传统建筑开发的税收力度，即增加S，来降低开发商开发传统建筑的收益，即降低R3，以此促进传统建筑开发商向节能、减排、环保的物联网健康建筑转型。

（4）开发商应当加强对设备管理人员在专业技能方面的培训，使其在设备使用阶段通过对设备的调试与维护来延长设备的寿命周期，以达到不经常更换新设备而增加成本投入的目的，即降低C1。

（5）政府应当尽可能的掌握开发商和物联网健康建筑的潜在消费者对物联网健康建筑的了解情况，减小盲目而无效的成本投入，如消费者对物联网健康建筑表现出极大的需求时和开发商对物联网健康建筑表现出积极的发开意愿时，政府则可以降低对物联网健康建筑的宣传费用，即降低C。

2.3 政府—银行的演化博弈

2.3.1 模型假设

绿色信贷作为我国绿色金融的主要工具[21]，政府出台了《绿色信贷指引》、《关于构建绿色金融体系的指导意见》等有关文件，确立绿色信贷在信贷市场的重要地位。物联网健康建筑作为提倡“四节一环保”的绿色建筑在健康方面更深层次的发展[1]，属于发放绿色信贷的范畴。

（1）对于绿色信贷的实施，政府可以采取经济上给予支持的激励政策和仅停留在制度上的形式主义。因此，绿色信贷在物联网健康建筑运作过程中，政府可选择对发放贷款给物联网健康建筑开发商的银行采取经济激励政策和流于形式的政策，银行可采取响应政府绿色信贷号召发放贷款给物联网健康建筑开发商和不发放贷款给物联网健康建筑开发商。假设政府对发放贷款给物联网健康建筑开发商的银行采取经济激励政策的概率为x，则政府实施流于形式的政策概率为1- x，假如银行采取发放贷款给物联网健康建筑开发商的概率为y，则不发放贷款的概率为1- y。

（2）银行给物联网健康建筑开发商发放贷款时，银行可从开发商处获得利息为R0，且政府所获潜在收益为A（环境保护、政府公信力等），若银行不给物联网健康建筑开发商发放贷款，则该部分资金按照市场无风险利率银行获得收益为R,R0＞R；若银行为物联网健康建筑开发商发放贷款，由于企业购买设备数量多，且价格贵，则银行回收期长，不确定因素增加，因此产生的风险成本为G（银行采取相应的法律手段和一切必要法律程序后，其本息仍无法收回，如抵押、质押都不能实现等）；政府对发放贷款给物联网健康建筑开发商的银行采取经济激励政策时，对发放贷款给物联网健康建筑的银行给予财政补助为W，对不发放贷款，且违规发放贷款给高能耗、高污染的传统建筑开发商的惩罚为F1，此时政府社会环境效益损失为H；政府在采取激励政策时，促进物联网健康建筑发展成本为F（组织建设、政策研究、及宣传推行成本）；政府采取激励政策，且银行发放贷款给物联网健康建筑开发商时，政府对银行的税收为S1，在此情况下若银行不发放贷款给物联网健康建筑开发商或政府实施流于形式的政策，银行无论是支持还是不支持，政府的税收都为S2，S1＜S2。

2.3.2 演化博弈模型分析

依据上述假设条件，可得出政府—银行的博弈矩阵模型（图4）。

政府实行激励政策和采取形式主义的政策的期望U(x1)和U(x2)，以及政府的平均期望收益(x)分别为：

银行采取支持政府号召的绿色信贷发放贷款给物联网健康建筑开发商和不发放贷款给物联网健康建筑开发商的期望U(y1)和U(y2)，以及银行的平均期望收益(y)分别为：

如上方程（1），（2）可得到政府实施激励政策和银行发放物联网健康建筑开发商贷款的复制动态方程为：

若要使参与者在博弈中稳定的进化，方程式（3），（4）必须满足：

图4 政府—银行模型博弈树

可得：

则可得出政府和开发商博弈矩阵的5 个局部平衡点为：

2.3.3 结果分析

若要使在政府实施激励政策的情况下，银行支持给物联网健康建筑开发商发放贷款，使其达到最优均衡状态，就应使和 y*=尽可能取最小值。则增大W,F1,S2，减小F,G,S1可采取如下措施：

（1）银行作为第三方金融机构，政府想要提高银行的积极性，让其参与到物联网健康建筑的建设中，为开发商开发物联网健康建筑的资金周转提供便利，则可以通过提高财政补贴的方式，即增加W，或通过降低积极为物联网健康建筑发放贷款的银行的税收，即减小S1。

（2）政府对为了眼前利益给开发高能耗、高污染等传统建筑开发商发放贷款的银行加大惩罚力度，即增加F1，也可以通过提高对银行的税收力度，即增加S2，让银行为了减少罚款支出或税收，而主动转向贷款给物联网健康建筑，给物联网健康建筑开发商提供有利的贷款环境。

（3）银行在考虑给物联网健康建筑开发商发放贷款时，应当加强对待发放资金的开发商进行资格和偿还能力的审核，防止因采取一切必要的法律手段和法律措施后，仍无法对资金进行回收，而打击银行的积极性，所以要尽最大可能的降低风险成本，即减小G。

（4）政府应当多注重银行在传统建筑向物联网健康建筑转型过程中所持有的态度，若银行对物联网健康建筑持积极的态度，并主动为物联网健康建筑发放贷款，则政府就可以降低推行物联网健康建筑的成本投入，即降低F。

3 结论与对策建议

（1）本文创新性的在健康建筑领域中运用了物联网技术，并利用演化博弈的方法研究得出物联网健康建筑在政府激励政策下开发商和银行三方利益主体达到帕累托最优均衡的对策建议:

①实现政府的有限干预

在经济激励方面，政府在使用市场配置资源方式对物联网健康建筑市场进行自由竞争调节和考虑政府资金供给有限性的基础上，对建设物联网健康建筑的开发商和银行给予适当的直接经济补助奖励，以此提升开发主体的积极性。在税收调节方面，具体落实建设物联网健康建筑与传统建筑之间的税收差异，以达到间接提高开发物联网健康建筑的开发商和银行收益的目的。

②加强监督体系建设，完善约束机制

加强建设政府在建筑业的监督体系，完善政府在物联网健康建筑领域的制度供给、服务供给、标准供给的约束机制，对为了眼前利益建设资源浪费严重以及相关指标不达标的传统建筑开发主体加大惩罚力度，降低其直接经济效益，实现“0”容忍。

③建立信息健全机制，减少不必要的成本投入

在政府方面，对物联网健康建筑投入的组织、宣传成本应当做到“适可而止”，并通过定期收集市场信息，掌握开发主体对物联网健康建筑的开发意愿，灵活调节在该方面的成本投入。在开发商方面，了解物联网健康建筑在设备成本及维护费用和专业人员管理费用等方面的动态变化，在满足标准要求的前提下，以最小的投入实现最大的收益。在银行方面，细致考察贷款主体的偿还能力信息，预防“流出容易收回困难”的被动局面，降低风险成本，提升银行积极性。

（2）通过研究得出：政府在物联网健康建筑快速发展过程中扮演着不可缺少的角色，通过经济补贴、奖惩制度、税收调整、宣传推广、信息收集促进开发商开发物联网健康建筑、银行发放贷款，是解决建筑业在健康方面的前沿发展需求与落后传统建筑供给之间矛盾的有效措施，从而推动传统建筑向物联网健康建筑转型，最终实现三方关键主体利益最大化。

（3）由于物联网健康建筑作为建筑行业的新产物，在现实生活中遇见的实际情况可能比文章假设的情形更为复杂，使得本文的研究结论存在一定的局限性，则需要在未来的研究中不断积累经验才能解决此问题；由于篇幅有限，本文未分析“开发商—银行”、“政府—消费者”、“开发商—消费者”等更多参与主体之间的博弈，这将成为物联网健康建筑未来应该研究的方向。