基于智慧建設(shè)的被動(dòng)式建筑集成管理研究

閆業(yè)仿

長(zhǎng)影粵海（海南）房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 海南 海口 570100

所謂的被動(dòng)式建筑，是指一種建筑，它不依賴于自身的能耗，但要考慮空間的形狀，結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，建筑材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及節(jié)能減排。與使用主動(dòng)供熱和制冷技術(shù)的建筑物相比，被動(dòng)式建筑使用絕緣體來(lái)維持適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)溫度。在節(jié)能、環(huán)境保護(hù)和環(huán)境可持續(xù)性方面，一些國(guó)家已經(jīng)研究成熟，并且已得到廣泛認(rèn)可和實(shí)踐。被動(dòng)式建筑已經(jīng)發(fā)展成為一種低碳綠色建筑模型，受到許多國(guó)家和城市的管理和推廣，并得到了各級(jí)政府的大力推動(dòng)和積極推廣。

1 信息技術(shù)在被動(dòng)式建筑中的應(yīng)用

1.1 BIM技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，被動(dòng)式建筑效率明顯優(yōu)于常規(guī)建筑，從而實(shí)現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)活力，節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的最終目標(biāo)。被動(dòng)式建筑單位建筑面積很小，空調(diào)和照明的一次能源總消耗不能超過(guò)45kWh /年，并且空氣電壓N50不超過(guò)0.6等，能耗方面大大低于常規(guī)建筑。在被動(dòng)式建筑項(xiàng)目的每個(gè)階段，都有許多特殊的設(shè)計(jì)要求，這些要求不可避免地需要更加復(fù)雜的建設(shè)活動(dòng)，例如增加巖棉帶，去除通風(fēng)和熱回收設(shè)備，以及使用可再生能源，這必然導(dǎo)致建設(shè)技術(shù)的優(yōu)化，提升建筑質(zhì)量。與使用現(xiàn)有管理概念和方法驅(qū)動(dòng)的一般建設(shè)項(xiàng)目相比，在被動(dòng)式建筑建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行節(jié)能Wi-Fi安裝，甚至是多條管道之間的建設(shè)都是不可避免的。作為對(duì)建筑物的各種業(yè)務(wù)參數(shù)進(jìn)行復(fù)雜建模的工具，BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)優(yōu)化的一種重要方法。 BIM技術(shù)可以收集，合并和顯示各種信息，在被動(dòng)式建筑建設(shè)過(guò)程中通過(guò)集成使用BIM技術(shù)，可以增加整個(gè)被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)過(guò)程的顯示，并在現(xiàn)有3D模型的基礎(chǔ)上添加時(shí)間軸，從而使被動(dòng)式建筑模型過(guò)程優(yōu)化和延長(zhǎng)建筑項(xiàng)目的生命壽命成為可能。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在被動(dòng)式建筑中的應(yīng)用

為了在施工過(guò)程中有效地使用項(xiàng)目信息，需要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持，來(lái)實(shí)時(shí)收集，處理和反饋信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要功能之一是交互式智能識(shí)別和控制， Internet被動(dòng)式建筑智慧建設(shè) Process技術(shù)是實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境和用戶的動(dòng)態(tài)管理以及實(shí)時(shí)了解建筑過(guò)程的必不可少的鏈接。 通過(guò)使用這個(gè)技術(shù)，建筑工作人員和用戶可以在整個(gè)項(xiàng)目施工周期中，了解相關(guān)信息和流程，并使用IoT技術(shù)實(shí)時(shí)搜索和分析信息。物聯(lián)網(wǎng)可以分為四個(gè)級(jí)別：感知識(shí)別層，網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建層，業(yè)務(wù)控制層和分析和集成應(yīng)用程序?qū)印８兄R(shí)別層的功能是使用傳感器和射頻識(shí)別（RFID）從被動(dòng)式建筑提取相關(guān)信息，并將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建層的功能是通過(guò)Internet下載和公開信息。業(yè)務(wù)控制層在內(nèi)存中運(yùn)行良好，可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)終端之間的數(shù)據(jù)傳輸。分析和集成應(yīng)用程序?qū)拥哪康氖琼憫?yīng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)挖掘功能，為信息增加價(jià)值，并向用戶提供信息和功能。在人與計(jì)算機(jī)之間的交互作用下，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜信息的收集，借助智能終端和軟件，用戶可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和及時(shí)的信息處理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用已導(dǎo)致被動(dòng)式建筑生命周期產(chǎn)生了顛覆性變化，尤其是在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中使用，會(huì)使監(jiān)視和控制施工過(guò)程很方便，這樣項(xiàng)目經(jīng)理就可以充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)的施工情況。借助智能終端和與項(xiàng)目管理相關(guān)的程序，管理者還可以有效地管理項(xiàng)目建設(shè)安全性，開發(fā)，質(zhì)量和其他施工目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以與基本系統(tǒng)相結(jié)合，例如室外安全系統(tǒng)，室外空氣備用系統(tǒng)和抽水式地板采暖系統(tǒng)，可以提供高質(zhì)量的技術(shù)支持。當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為被動(dòng)式建筑用戶提供了更好的用戶體驗(yàn)，用戶可以實(shí)時(shí)查看溫度和濕度，二氧化碳濃度和建筑總能耗實(shí)時(shí)監(jiān)控溫度，也可以通過(guò)移動(dòng)應(yīng)用程序等快速控制室內(nèi)照明和家用電器系統(tǒng)。當(dāng)今被動(dòng)式建筑的建設(shè)需要更加重視互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以求生存。

1.3 普適計(jì)算技術(shù)在被動(dòng)式建筑中的應(yīng)用

在被動(dòng)式建筑建造過(guò)程中，每個(gè)終端收集的信息通常會(huì)被截?cái)唷Ｆ渲幸恍┬畔⒄谔幚碇校凰哂衅涡裕瑑H反映構(gòu)造對(duì)象的局部特征。因此，我們需要更多信息。盡管某些信息的價(jià)值是有限的，但豐富的信息需要更多的存儲(chǔ)資源和空間，這些缺點(diǎn)的存在大大降低了信息的可靠性。因此，在收集和處理信息時(shí)，需要及時(shí)分辨信息的有效性，這樣不僅可以提高效率，而且更重要的是，有必要對(duì)收集的不正確信息進(jìn)行分析，分類以及收集和處理。復(fù)雜的計(jì)算機(jī)技術(shù)是使之成為可能的重要技術(shù)，并且在被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)過(guò)程中，信息的高效處理起著重要作用。與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相比，侵入式計(jì)算不僅依賴于傳統(tǒng)意義上的計(jì)算設(shè)備，而且還依賴于更多的計(jì)算設(shè)備。當(dāng)智能設(shè)備被廣泛使用時(shí)，智能設(shè)備以及智能手機(jī)也成為計(jì)算的重要工具。作為全球計(jì)算機(jī)之父，馬克·韋瑟（Mark Weser）意識(shí)到尖端技術(shù)是無(wú)限的。在給定的時(shí)域內(nèi)，由各種智能終端開發(fā)的功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)造的物質(zhì)技術(shù)，使得可以實(shí)現(xiàn)由智能產(chǎn)品連接所形成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)須使用計(jì)算機(jī)上班和工作進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在被動(dòng)式建筑形建筑過(guò)程中，有效利用無(wú)處不在的計(jì)算機(jī)技術(shù)可以有效地實(shí)時(shí)識(shí)別建筑物整個(gè)建筑過(guò)程中的信息，并大大提高了項(xiàng)目數(shù)據(jù)的傳輸速度和處理精度。由于數(shù)據(jù)復(fù)雜性的限制，信息只能事先在特定的計(jì)算機(jī)或工作場(chǎng)所上進(jìn)行處理。如今，使用不同的智能設(shè)備就可以根據(jù)不同的需求檢查和處理信息，為被動(dòng)式建筑建設(shè)提供信息和技術(shù)支持[1]。

2 基于智慧建設(shè)的被動(dòng)式建筑信息技術(shù)集成框架

本文將介紹智慧建設(shè)為改善建筑技術(shù)而引入的最根本的變化。被動(dòng)式建筑的智慧建設(shè)專注于開發(fā)技術(shù)集成基礎(chǔ)架構(gòu)，以消除信息技術(shù)之間的障礙，實(shí)現(xiàn)多種技術(shù)的有效集成。在傳統(tǒng)的建筑物管理概念中，諸如BIM和計(jì)算之類的技術(shù)正在進(jìn)入建筑過(guò)程，并且作為獨(dú)立的中心元素來(lái)履行職責(zé)，但是卻沒(méi)有完整的集成系統(tǒng)。因此，本研究文章的目的是根據(jù)信息處理過(guò)程在被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)的基礎(chǔ)上構(gòu)建的，目的是提供一個(gè)集成智慧建設(shè)的需求和各種技術(shù)功能的集成框架系統(tǒng)。如圖所示，被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)技術(shù)集成結(jié)構(gòu)分為三個(gè)級(jí)別：交互層，核心層，基礎(chǔ)層，并通過(guò)集成各種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)結(jié)構(gòu)的功能。

被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)各層次的作用如圖1所示。

圖1 被動(dòng)式建筑智慧建設(shè)技術(shù)集成框架

交互層結(jié)構(gòu)的功能是收集，存儲(chǔ)和分類被動(dòng)式建筑中的所有相關(guān)信息。其中，信息收集包括主動(dòng)和被動(dòng)收集。這里的主動(dòng)收集是指通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)感知收集信息，被動(dòng)收集是指創(chuàng)建BIM模型的設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建相關(guān)數(shù)據(jù)和信息。但是這些收集的信息對(duì)于數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)不容易理解，因此，需要將收集到的信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的語(yǔ)言。核心層使用信息編碼的IoT信息管理功能將根據(jù)特定規(guī)則對(duì)信息進(jìn)行分類和存儲(chǔ)，并為基礎(chǔ)層的后期使用準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。基礎(chǔ)層的功能是根據(jù)交互層的要求處理和合并基線數(shù)據(jù)。這意味著需要通過(guò)在交互指導(dǎo)下探索和分析來(lái)自原始層的信息，通過(guò)組合所有必要的信息來(lái)發(fā)現(xiàn)信息的可能價(jià)值。與基本數(shù)據(jù)處理相比，生成的信息相對(duì)重要，因?yàn)樗簧婕靶畔⒌暮?jiǎn)單標(biāo)識(shí)和分類，而是有關(guān)根據(jù)需要進(jìn)行的全局分析。

交互層的作用是提供一個(gè)用于顯示信息和人與計(jì)算機(jī)之間的交互的平臺(tái)。交互層帶來(lái)的最大變化是，通過(guò)改變傳統(tǒng)的建筑物管理概念，改變了無(wú)效的信息響應(yīng)方式，使其更易于理解。在被動(dòng)式建筑建設(shè)過(guò)程中，可以為建設(shè)的不同階段開發(fā)許多交互功能。例如，在施工階段中與被動(dòng)式建筑進(jìn)度管理相關(guān)的任何人都可以要求工程師實(shí)時(shí)顯示施工進(jìn)度。同時(shí)，它還可以基于對(duì)未來(lái)發(fā)展的推測(cè)，結(jié)合過(guò)去建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)比較來(lái)提供一些有效的信息。交互層可以通過(guò)人與計(jì)算機(jī)之間的各種交互應(yīng)用程序了解用戶的需求。通過(guò)將請(qǐng)求的命令放在主層上，主層接收并處理相關(guān)信息，并通過(guò)軟件和硬件將處理后的信息返回給用戶。物聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)展了人機(jī)交互的可能性，物聯(lián)網(wǎng)使用戶可以從任何智能設(shè)備實(shí)時(shí)操縱信息。通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)更容易理解信息，計(jì)算機(jī)可以通過(guò)智能控制來(lái)了解為用戶的需求，以提供更好的服務(wù)。基于BIM模型的系統(tǒng)提供了一個(gè)更加用戶友好的平臺(tái)，可以用于實(shí)時(shí)管理人機(jī)交互和被動(dòng)式建筑建設(shè)[2]。

3 結(jié)束語(yǔ)

由于使用更復(fù)雜的工藝和先進(jìn)的技術(shù)，因此，被動(dòng)式建筑之后的設(shè)計(jì)和維護(hù)要比傳統(tǒng)建筑更加困難，但是被動(dòng)式建筑可以節(jié)省能源，并且對(duì)環(huán)境友好，具有更大的可持續(xù)發(fā)展功能，可以在整個(gè)生命周期中最大化資源利用效率。通過(guò)對(duì)被動(dòng)式建筑集成管理的研究，發(fā)現(xiàn)有效利用智能建設(shè)技術(shù)可以支持建設(shè)被動(dòng)式建筑開發(fā)平臺(tái)，并支持在全國(guó)范圍內(nèi)應(yīng)用和推廣被動(dòng)式建筑。