基于区块链和BIM技术的绿色建筑管理平台研究

邓 华

（福州职业技术学院，福建 福州 350108）

0 引言

在我国有关部门的大力提倡、相关标准及法律法规的要求下，发展节能环保型建筑物是建筑领域总体达成高品质升级改进的必然发展方向。根据环保型建筑物的可持续性发展理念，相关工程技术人员首先要在建筑工程整体使用周期内全面掌握各类建筑原材料及建筑装备的总体技术参数采用协作改进的管控模式，达到节能环保、低碳减排及提高效率降本成本的目的，这种情况就是建筑领域需要BIM技术积极参与的原因[1]。BIM技术是一类辅助设计工具、一整套信息技术共享平台及属于互联互通信息交互环境，在3D立体模型的前提下配合时间及预算，在信息传送、参数数据交换的情况下，完成透明度高、实效性好、精细化管控，从而加快项目进度，提高项目品质及经济效益。区块链技术指的是一类基于比特币的1种基层技术模式，大范围使用在金融系统、医疗体系及建筑行业等实体经济的适用强的信息科技。区块链技术是一类分布模式的共享账单，一类去中心化、操作透明公开及可以使所有参与者一同参加和维护的因特网数据库系统。

1 BIM技术定义及核心技术

BIM（Building Information Modeling）技术指的是一类广泛使用在建筑项目规划设计、施工作业及工程管理的数字化工具，经过对于相关建筑物的数字化与参数化建模整理，在项目工程规划、运作及后期维护的整体使用生命周期进程中完成数据信息的传输与共享，使相关建筑工程技术人员准确地理解各类建筑物相关参数信息以及快速应变，为工程项目设计队伍及包括建筑、施工单位在内的各个建筑工程主体带来合作的平台基础，在提升工程施工进度、作业效率、节省预算成本及压缩工期等方面起到关键的作用。

BIM相关技术的重点是借助生成虚拟的项目工程3D立体模型，使用数字信息科技，给相关模型供应完整的和真实状况一致的建筑项目工程信息数据库。该信息数据库不仅包括表达建筑物相关结构件的几何参数信息、专门特性和状态参数信息，而且包括了非构件项目（例如空间相对位置、运动轨迹）的实时状态参数信息。采用相关包括建筑项目工程参数信息的3D立体模型，显著提升了项目工程的数据信息综合化水平，进而为项目工程的有关利益主体提供了一类项目工程参数信息共享及交换的数据平台[2]。

2 BIM技术特点

BIM技术具有如下特点：该技术不仅能够在规划设计过程中使用，而且能够使用在建筑工程的全生命周期过程中；使用BIM相关技术实施设计工作属于一类参数化设计工作的范畴；BIM技术的信息数据库属于实时变化的数据库，在实际使用进程中持续进行数据更新、扩充及升级；为项目工程各主体带来了协作工作的数字化平台。国内BIM技术相关标准正处于研究制定的阶段，相关研发部门已经获得初步成果。

3 BIM相关技术管理平台下绿色建筑管理研究

建筑工程的建设进程中将会生产海量的数据信息，例如合同文本、工程施工图纸、技术变更通知单及现场测量单等。相关数据信息将会传输至BIM技术管理平台，尽管有效综合了各个专门分类行业的专业知识，实现了参数信息化工作流程，与综合协作的细致化管控过程，然而相关电子数据信息在传输过程中非常容易被修改，如果发生信息安全问题，通常很难找到根源，即使发现问题源头并且走法律程序，取证过程也非常困难[3]。

相关工程技术人员在项目工程规划设计、施工作业及后期运行维护管理过程中，对原材料及相关装备的资金及供应商的管控也存在较多的问题。例如因为工程建筑原材料类型众多，供应商分散，导致原材料质量良莠不齐；因为交通系统限制等外部要素，引起的物流成本非常高昂；因为设计水平及施工作业标准有限，导致成本增加及工程预算出现缺口。此外，使用常规及人工物流管理的企业，不仅材料储存成本高，还存在监管水平低下，极易产生仓储缺乏及积压的情况，从而影响了项目工程施工周期、经营成本投入，甚至造成人员、物力及财力的资源浪费等。

绿色环保建筑是根据因地制宜的理念，通过科学规划设计、新型建筑技术及先进的管理模式等方式，最大程度地节约资源、有限的能源及现有的原材料等，在符合终端用户安全性及舒适性要求的前提下，使人类和自然环境和谐共存。所以，对于建筑工程整体生命周期之内所牵扯的绿色环保建筑原材料及相关装备，在供应链管控方面提出了更严格的技术要求[4]：1） 颁布统一的建筑原材材、相关装备绿色环保程度认证标准，从供应商着手对于建筑相关装备进行绿色环保认证，并且跟踪记录产销数量及库存数量等相关参数信息。2） 搭建共有的建筑原材料装备管控体系及参数信息管理平台，使工程项目重要参与者可以迅速根据规划设计的精准程度、施工作业品质及供货配货状况，跟踪管控建筑原材料相关装备的库存状态、需求量及使用成本，防止出现项目进度拖延、资金出现缺口以及质量问题等情况。3） 搭建封闭的数据信息交互式工作流程，相关工程技术人员从规划设计到施工作业再到后期无缝衔接运行维护工作平台，使相关物业管理人员掌握各个建筑原材料相关装备的维护保养及售后等重要信息。

4 区块链技术的特性及使用优点

区块链（Blockchain technology，BT）技术被视为继因特网以后，可以改变世界的新一代开创性核心科技，该技术最早体现在2009年的《比特币：一类点对点电子货币体系》。区块链技术指的是将数据信息存储在成为区块的区域，然后再依照时间排序、用链条的形式将这类区块组成特殊的参数数据框架，并且使用海量的密码科技相关知识来保证数据信息的安全稳定性，预防相关信息被改动及造假。所有区块包括了现阶段的真实交易清单以及针对前1个区块的加密使用。区块链技术具有去中心化分散式储存、数据信息透明公开、无法篡改及数据信息共享的功能及特性。日渐成熟的BIM技术为区块链技术在建筑工程领域的广泛推行过程中带来了科学合理的应用平台。知名的建筑工程企业Arup在《BIM技术区块链工作报告》中提出：“建筑物的交付使用、运行管理及物业服务组织受到比较分散、利润率较低及建筑工程能效无法预测的多层面难题。有关专家曾经测，区块链相关技术的应用——没有中间过度层的可信任网络系统，统一所有人根据唯一事实取得一致——就能够尽快完成显著的运营效果改善，进而提升项目工程的使用作业品质并且能够使总体成本显著降低。”在项目工程管控过程中使用区块链相关技术，对项目工程招标投标、安全隐患事故追责、工程项目合同管控、供应商管控及项目风险管理等都具有显著的实际应用价值[5]。区块链如图1所示。

图1 区块链

4.1 去信任化及中心化的特点

区块链相关技术是由许多网络节点（服务器）一同构成的一类端口至端口的互联网生态体系，无须依靠中心化的装备或者第三方管控部门进行担保，各个节点间借助数字化签字的解决方案就能够实现参数信息的互联互通。项目工程各个参与主体在参数信息共享及达成交易的过程中，不需要设立相应的信任系统就能够直接取得共识，达成点对点参数信息的交换的目的。

4.2 无法篡改及具备良好的可追溯能力

对于1个或者多个节点数据的修正，不能制约整体区块链上的节点的参数信息。因此已经确定时间的交易记录数据将会一直储存在区块链中，具有无法篡改的特性。并且根据时间排序，有关项目工程参与主体能够搜索所有节点上的完整参数信息，可以完成对于建筑原材料的生产加工及采购工作。

4.3 数据信息透明性及开放性的特点

区块链相关技术中除了个人隐私，其他信息都是公开透明的，进而确保了相关数据平台的透明度，这种情况有利于项目工程的监督审计工作。借助公共接口，各个项目工程参与主体能够掌握和查找交易状况及有关详细信息，把数据信息不对等而产生的经济损失降至最小的程度。

4.4 数据信息安全性及可靠性的特点

区块链相关技术所具备的特殊加密模式及链式存储方式，大幅度提升了相关系统的总体安全等级，防止参数信息的失窃（例如大数据中心服务器发生故障等）、失真、盗取以及泄密等状况，进而辅助项目工程参与主体在交易过程中，迅速构建防伪识别系统及信任机制。

5 区块链在BIM平台下绿色建筑管理的使用构造研究

区块链相关技术在BIM平台下绿色建筑管理的使用构造一共分为4层，交互层、区块链层、数据库层及模型层。绿色建筑相关框架体系如图2所示。

图2 绿色建筑相关框架体系图

5.1 交互层

交互层是项目工程各参与主体借助基于区块链相关技术与BIM的绿色建筑管理平台，针对绿色建筑原材料及绿色装备的规划预算、供货配货状况、施工使用原材料等方面，实现互信、保留凭证、可追溯以及有效沟通等需求。

5.2 区块链层

区块链层指的是将1套加盖时间的参数信息区块用链条模式进行连接。该类区块表示项目工程在施工作业进程中，项目工程参与主体间产生的任何1次交易记录。每种区块包括了现阶段的实际交易记录以及对于上一个区块的加密使用，存储在其中的参数信息不能伪造及篡改。

5.3 数据库层

数据库层指的是对于下层静态数据模型及动态监控参数信息等实施的收集与储存，并且经过标准的文件保存格式，例如IFC标准，确保相关参数信息可以在技术平台及数据模型之间快速进行转换并且使用，进而保证在相同的平台上对于BIM参数信息进行标准化管控及共享。

5.4 模型层

模型信息层指的是建筑工程整个生命周期的各个流程中阶段关口模型及最终的总体模型，并且在相关模型中增加了与项目密切相关的重要参数信息、与建筑原材料供应商有关的财务信息及物流信息等，这些重要参数信息均来自各个阶段的项目工程参与主体。

6 绿色建筑优势研究

绿色建筑指的是在项目工程整个生命周期内，能够节约能源、保护生态环境、减少污染为广大人民群众提供健康、舒适及高利用率的生活空间，最大程度地使人和大自然和谐共处的高品质建筑物。绿色建筑的屋内排布非常科学，最大限度地降低合成材料的使用，充分利用日光照射，节约能源，为居住者提供了1种无限接近大自然的良好感觉。以人、自然环境及建筑物的和谐为发展目标，尽量减少对自然环境的破坏，完全实现大自然的索取与回报间的完美平衡。

7 结语

综上所述，区块链相关技术是1类借助去信任化及中心化，借助集体一同维护的数据信息库技术模式，在各个行业内使用引起了非常多的关注。该文把区块链相关技术融入BIM平台，针对绿色建筑的管控框构及使用前景进行详细分析。区块链相关技术和BIM平台的有效结合，可以实现项目工程的更深层次的检测及校核。