基于绿色施工管控平台的绿色施工信息化模型研究

次晓乐 朱厚宏 朱佳迪

(1.中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院，北京 100083；2.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；3.深圳市建筑科学研究院股份有限公司,深圳 518000)

引言

随着环保意识的增强，绿色施工理念和技术已经成为建筑施工中主要的应用技术。通过绿色施工手段的应用，可以减少资源消耗，降低施工成本。施工现场的绿色施工管理主要依赖人员进行被动管理，并辅以简单的监测工具对现场环境状况进行了解和记录，可与信息化手段相结合，实现绿色施工的自动监管、预警与评价，更好地实现绿色施工“四节一环保”的要求。为达到绿色施工管理的智能化、自动化、标准化，实现绿色施工各要素的要求，绿色施工信息需要可储存、可分析、可分享，构建绿色施工相关指标信息化模型非常必要，因此本文尝试建立以绿色施工监管平台为基础的绿色施工分项评价指标与影响因素的信息化模型，对绿色施工评价的影响因素展开研究。

近年来，BIM技术在项目的绿色施工过程中已得到了一定的应用。利用BIM技术进行施工场地设计、总平面图布置、日照分析、综合布管等，可以有效提高施工场地利用率，节省施工材料，节约能源[1-3]。通过绿色施工管控平台，充分地利用移动互联、物联网等技术，已有很多建筑项目实现绿色施工的远程自动化监测、分析、管理[4-5]。

基于以上现状和研究，本文提出构建基于绿色施工管控平台的绿色施工评价指标与影响因素信息化模型。

1 绿色施工监管平台

课题组研发了基于物联网和分布式计算的绿色施工监控管理平台(以下简称“平台)，可实现基于绿色施工BIM模型和物联网的场地、人员、设施、质量、安全等现场管理信息的动态监控及模拟分析与优化。本平台按课题组研究编制的《基于BIM的绿色施工监控信息化管理规程》的要求采集、集成和处理应用绿色施工相关信息，对施工策划、材料采购、现场施工、工程验收等各阶段进行控制，以加强对整个施工过程的管理和监督[6]。平台总体框架如图1所示。

图1 平台总体框架图

平台是本研究中绿色施工分项评价指标与影响因素的信息化模型的载体，是绿色施工评价的具体工具。建立绿色施工评价指标与影响因素的信息化模型，导入平台并由平台做出预警和定量评价，可以实现现场管理信息的动态监管，有利于建立绿色施工的良性循环。本文在本课题组论文《绿色施工评价指标与影响因素研究》关于绿色施工评价指标与影响因素研究的基础上，建立绿色施工分项评价指标与影响因素的信息化模型，并提出绿色施工信息化模型的模型要求及建模方法、原则[7]。最后将建立的模型与建筑信息模型结合，通过一定的方式导入绿色施工监控管理平台，实现自动化监管及评价。

2 绿色施工评价指标与影响因素信息化模型构建

2.1 绿色施工评价指标与影响因素信息化模型简介

绿色施工信息为绿色施工过程中形成的与绿色施工全过程相关的数据、资料及文件，绿色施工信息模型是指施工阶段用于记录、存储、传递相关绿色施工信息的模型。基于绿色施工管控平台的绿色施工信息模型是指在施工信息模型的基础上建立的，用于记录、存储、传递绿色施工评价指标及影响因素信息的模型，其中主要途径是传递至绿色施工管控平台。

实质上，本文研究的绿色施工评价指标与影响因素信息化模型与绿色施工信息模型既有联系又有区别。从内容上看，本模型为绿色施工信息模型的一部分，包含项目基本信息、分项评价指标信息和影响因素信息，根据规程对项目的基本数据、四节一环保及人文关怀及健康等监管指标作出细分，并研究不同的因素对各指标的影响，结合现场施工过程中的绿色施工信息，为项目绿色施工评价服务。

其中基本信息包括项目基本信息如名称、建设单位、结构类型、建设规模等，以及人员组织信息； 绿色施工影响因素信息包括项目类型、施工阶段、地域及气候、天气情况以及人文环境。基本信息、绿色施工影响因素及评价指标详细内容可参见本刊第五期《绿色施工评价指标与影响因素研究》一文[7]。

另一方面，模型更侧重数据的分析与综合考量，不仅仅是采集和监控现场情况，这一点也体现了本模型在平台存在的必要性。

2.2 绿色施工评价指标与影响因素信息化模型的建模要求

(1)绿色施工评价指标与影响因素信息化模型的建立首先要满足绿色施工管控平台对格式和数据的要求。具体要求如下：

1)模型创建的基础是绿色施工信息模型，而绿色施工信息模型则是在施工图设计模型基础上创建；

2)建模软件要求：Revit； 文件格式要求：RVT格式； 软件版本：不做强制性要求；

3)绿色施工信息模型里，现场的建筑设备和信息采集设备等可以被简略替代为简单几何体，但要携带相关绿色施工监控信息；

4)绿色施工基本信息、分项评价指标及影响因素信息等要求与项目的BIM模型自动关联，而且可以通过BIM模型查看此类施工信息，如声像、电子文件、过程数据等，平台还可单独提取模型的构件信息，对分项评价指标和影响因素进行查看。

(2)应符合国家现行规范《建筑信息模型施工应用标准》的规定。

(3)根据工作分解结构(WBS)和绿色施工监管要求进行必要的拆分。其拆分构架如下：

1)其总模型为：绿色施工信息模型；

2)模型下分为三个信息类型，分别为：绿色施工基本信息、绿色施工影响因素信息、绿色施工评价指标信息；

3)绿色施工基本信息类型下分为四个组：项目基本信息、人员组织信息、规划方案文件、施工平面布置，每个组下为具体的信息内容；

4)绿色施工影响因素信息下为具体的影响因素信息；

5)绿色施工评价指标信息下分为“四节一环保”及人文关怀六个子项，“四节一环保”及人文关怀六个子项下，分别再分解为组，每个组之下为具体的指标信息。

2.3 模型及参数的建立原则及方法

2.3.1 绿色施工基本信息

绿色施工基本信息需以共享参数的形式录入模型中，录入的步骤为：1)创建绿色施工基本信息共享参数文件； 2)新建绿色施工基本信息组； 3)根据绿色施工基本信息参数录入表的内容新建共享参数。规程选择“公共”，参数类型选择“文字”； 4)打开项目参数对话框，点击“添加”参数，选择“共享参数”，因为没有绿色施工分组方式，因此参数分组方式选择“绿色建筑属性”，类别“项目信息”。录入绿色施工基本信息后，打开项目信息，可以查看所录入的绿色施工基本信息参数。模型录入步骤如图2-5所示(下文绿色施工影响因素信息与绿色施工评价指标信息录入步骤同，不再赘述)。绿色施工基本信息参数如表1所示。

图2 步骤一

图3 步骤二

图4 步骤三

图5 步骤四

2.3.2 绿色施工影响因素信息

影响因素以共享参数形式录入模型(见表2)。录入步骤为：1)创建影响因素共享参数文件； 2)新建项目类型、施工阶段、地域及气候、天气情况、人文环境五个信息组； 3)根据表2绿色施工影响因素参数录入表的内容，在每个信息组下新建共享参数； 4)打开项目参数对话框，点击“添加”参数，选择“共享参数”，参数分组方式选择“绿色建筑属性”，类别“项目信息”； 5)录入影响因素信息后，打开项目信息，可以查看所录入的绿色施工基本信息参数。

表1 绿色施工基本信息参数录入表

表2 绿色施工影响因素参数录入表

2.3.3 绿色施工评价指标模型建立及信息录入

绿色施工评价指标以构件形式录入模型，并建立构件的族参数，录入指标信息(见表3- 8)。下面以“环境保护”中“空气质量指标”的相关信息录入为例，进行解析：1)以公制常规模型为族样板，创建族(250*250*250的拉伸模型)，并以“空气质量”命名族名称； 2)新建共享参数。打开共享参数对话框，创建“环境保护”共享参数文件，新建“空气质量”参数组，并新建“PM2.5”、“PM10”两个参数； 打开族类型对话框，添加参数，选择“共享参数”，参数分组方式选择“绿色建筑属性”，类别选择“常规模型”； 3)把“空气质量”族导入项目中，创建构件类型，并命名为“环境保护—空气质量”； 4)根据绿色监控平台末端监控设备的数量和位置创建实例。

表3 环境保护监管信息录入

表4 节材与材料资源利用监管信息

表5 节水与水资源利用监管信息

表6 节能与能源利用监管信息

表7 节地与施工用地保护监管信息录入内容

表8 人文关怀及健康监管信息录入内容

3 基于绿色施工监管平台的绿色施工评价方法

3.1 绿色施工分项评价指标和影响因素信息化模型在平台的自动评价

绿色施工分项评价指标和影响因素信息化模型的信息包括基本信息、分项指标信息和影响因素信息，信息和模型在平台里都将以BIM模型的样式存在，把BIM模型在平台中展示，BIM模型里的内容即为平台展示的内容。

如上节所述，模型里的构件以各个分项评价指标命名，在模型里以常规模型的方式存在。在构件上赋予参数，即影响因素，并且在不同影响因素下分别设定指标的值为X1，X2，X3,…，以此作为分项指标和影响因素的信息。将这些信息输入到绿色施工信息模型，再导入平台，平台将现场采集或录入的对应信息表示为Y1，Y2，Y3,…，再作对比以此产生预警和评价。如环境监测中，扬尘的数据如果超出一定数值就可以自动预警，即采集的数据>模型预设的数据，则平台产生预警，并启动雾炮来降尘使现场环境达到规范要求。平台绿色施工评价流程如图6所示。

同时，绿色施工信息模型里现场采集或录入的数据在平台中可以提取出来，建立的信息化模型各项数据也可以查阅，方便项目管理人员查看详细对比情况，有助于绿色施工的管理。

图6 平台绿色施工评价流程分析

3.2 绿色施工分项评价指标和影响因素模型在绿色施工监管平台的适用性

平台将现场采集的扬尘值、空气质量、噪音信息、建筑垃圾、用水量、用电量等信息与模型的控制值进行实时对比分析，自动生成绿色施工评价报告，评价结果按照一定频率发送给项目各参与单位。当评价结果合格时，该项目的绿色施工措施和管理方法将会在平台进行公示，以供各参与方借鉴； 当评价结果不合格时，则项目参与方需立即做出整改，整改合格后将整改的措施等及时上传至平台，并及时更新绿色施工信息，若整改后仍旧不合格，平台则会加大督促力度，采取强制行动促使相关参与方进行进一步的整改，使其达到绿色施工要求。

4 总结与展望

绿色施工分项评价指标与影响因素信息化模型导入绿色施工管控平台，针对不同的影响条件，确定各指标的效果，评价结果更准确、更有针对性，与平台结合后更自动和智能。模型更为深入地探究了绿色施工评价的差异性，绿色施工的管理也更有针对性、更集约。模型为各种情况下的绿色施工评价提供了一定的借鉴作用，其建立方式和平台的应用方式也会为以后的信息化绿色施工提供重要的参考价值。

模型明确了各评价指标的控制值，可与现场采集设备采集的数据作对比，平台可作出相应的反应。在未来的研究中，在本文模型的基础上可依据《建筑工程绿色施工评价标准》的相关规定对对比的结果进行定量化的评价研究，目标实现施工项目结束后，绿色施工得分自动统计。绿色施工及其评价是一个有待继续深入研究和探索的方向，信息化为其提供了良好的思路和手段，相信在推广和应用之下必将出现新的成果。