數字化轉型在綠色建筑施工中的應用

趙洪斌

（中國建筑第四工程局有限公司，廣州 510000）

1 前言

在當今快速發展的數字時代，各行各業都在尋求數字化的轉型和升級，工程建設行業也不例外。綠色施工作為一種新型的施工理念和方法，其目標是在保障工程質量的同時，盡可能減少對環境的影響，實現施工過程的節能、低碳和可持續發展。然而，綠色施工的實現需要依賴于先進的技術支持。數字化技術的引入正是實現這一目標的重要途徑之一。如何將數字化技術融入綠色施工，提高施工效率，降低環境污染，成為當前亟須解決的問題。

2 數字化轉型的背景及重要性

2.1 數字化轉型的定義

數字化轉型是指企業或組織利用數字技術的力量，通過改變運營方式、提升工作流程的效率和創新商業模式，以更好地適應市場變化和滿足消費者需求的一種戰略轉變。在數字化轉型的過程中，企業將傳統的線下業務轉變為數字化的業務形式，將數據資源轉變為能夠驅動決策和創新的重要資產。同時，數字化轉型還涉及到組織文化的改變，要求企業形成一種開放的文化氛圍，鼓勵員工擁抱變化，不斷學習和創新。

2.2 數字化轉型在工程建設行業的重要性

在工程建設行業，數字化轉型的意義尤為重要。工程建設是一個復雜的過程，涉及到設計、施工、管理和維護等多個環節。過去，這些環節通常依靠人工進行，不僅效率低，而且容易出錯。隨著數字化技術的引入，工程建設行業開始進行全面的數字化轉型，通過利用建筑信息模型（BIM）、無人機、傳感器等先進的技術，實現對工程項目的精準管理和實時監控。這樣不僅可以提高工程項目的質量和效率，還可以有效降低成本，提升企業的競爭力。此外，數字化轉型還有助于實現綠色施工，通過對工程項目的精細管理，減少對環境的影響，實現工程建設的可持續發展。

3 數字化轉型在綠色施工中的應用

3.1 信息技術在綠色施工中的應用

3.1.1 建筑信息模型（BIM）的應用

在現代建筑工程領域，建筑信息模型（BIM）的應用日益普及，其對于提升工程項目的質量和效率，降低成本具有重要意義。BIM是一種基于數字技術的建筑工程信息模型，通過對建筑物的幾何形狀、材料屬性、時間信息、成本等進行模擬，實現對工程項目的精確管理和可視化展示。基于BIM技術的三維可視化功能，使得工程設計、施工和管理等環節更加協同，避免了傳統工程中常見的設計變更和工程返工等問題。

表1 BIM技術在工程項目中的應用效果

3.1.2 無人機和傳感器技術的應用

無人機和傳感器技術在建筑施工領域的應用也日益廣泛，其通過實時監控和數據分析，有效提升了施工安全和工程質量。無人機通過拍攝高清圖片和視頻，實現對施工現場的實時監控，及時發現和處理安全隱患，提升施工安全水平。傳感器技術通過收集施工現場的各種數據，如溫度、濕度、振動等，實現對工程質量的實時監控，確保工程項目的質量合格。

表2 無人機和傳感器技術在工程項目中的應用效果

3.1.3 云計算與大數據的應用

在現代建筑施工領域，云計算與大數據的應用也發揮著重要作用。云計算提供了一個強大的計算平臺，使得建筑企業可以通過網絡獲得所需的計算資源，無需投入巨大的硬件設備，降低了成本。大數據則通過分析大量的數據，為工程項目的決策提供科學的依據，優化工程設計、施工和管理等環節。

3.2 人工智能在綠色施工中的應用

3.2.1 人工智能在施工管理中的應用

隨著人工智能技術的不斷發展，其在施工管理領域的應用也逐漸普及，為工程項目的成功實施提供了有力支持。人工智能在施工管理中的應用體現在對工程項目的計劃、進度、成本等方面的智能分析和優化。例如，通過使用人工智能算法，可以分析工程項目的進度數據，從而實現對工程項目進度的智能預測。具體的模型公式如下：

其中，Pi為第i 個工程項目的進度預測值，Wij為第i個工程項目對第j 個因素的權重，Dj為第j 個因素的數據值，Bi為第i 個工程項目的基準進度值。通過對上述公式的計算，可以得到工程項目的進度預測值，從而為工程項目的計劃和調整提供科學依據。此外，人工智能在施工管理中的應用還體現在對工程項目成本的智能預測和優化。通過使用人工智能算法，可以分析工程項目的成本數據，從而實現對工程項目成本的智能預測。

3.2.2 人工智能在施工質量控制中的應用

控制施工質量不僅關乎工程的成功，還涉及到項目的長期可靠性和持續性。近年來，人工智能的應用正賦予施工質量控制前所未有的動力。其中，支持向量機（SVM）成為施工質量預測和分類的一種流行方法。考慮到線性SVM，其目標函數可以描述為：

在此約束下：

其中，Xi是輸入的特征向量，yi是類標簽，ξi是松弛變量。使用SVM可以幫助區分質量達標與未達標的工程部分，為項目管理者提供強有力的決策支持。

3.2.3 人工智能在施工安全管理中的應用

施工安全管理是建筑行業中的核心議題之一。為確保工人安全，人工智能方法被用于預測潛在的安全隱患。常用于此的是決策樹算法，特別是隨機森林。隨機森林是建立在決策樹基礎上的集成方法，通過結合多個決策樹的預測來提高預測的準確性。其中，特征選擇可以描述為：

IG 是信息增益，Dp是父節點的數據集，Dj是第j個子節點的數據集，I 是不純度函數。隨機森林可以幫助分析工地上的各種數據，識別可能的危險因素，并為管理者提供關于如何減少這些風險的建議。

3.3 物聯網在綠色施工中的應用

3.3.1 物聯網在材料管理中的應用

在工程建設領域，材料管理是一個重要的環節，它涉及到材料的采購、運輸、存儲等多個環節。物聯網通過將各個設備和系統連接在一起，實現信息的實時傳輸和共享。在材料管理方面，物聯網技術可以實現對材料的實時監控和追蹤，從而提高材料管理的效率和準確性。如圖1 所示，通過使用RFID 技術，可以實現對材料的實時追蹤，從而確保材料能夠按時到達工程現場。此外，物聯網技術還能夠通過分析材料的使用情況，實現對材料的優化調配，從而降低材料的浪費。

圖1 RFID 應用架構圖

圖2 施工現場空氣監測

3.3.2 物聯網在環境監測中的應用

環境監測涉及空氣質量、噪音、溫度等多個因素的監測，而傳統的環境監測主要依靠人工進行，不僅效率低，而且容易出錯。隨著物聯網技術的發展，其在環境監測領域的應用日益成為可能。物聯網通過將各個設備和系統連接在一起，實現信息的實時傳輸和共享。在環境監測方面，物聯網技術可以實現對環境因素的實時監控，從而提高環境監測的效率和準確性。例如，通過使用傳感器技術，可以實現對空氣質量的實時監測，從而確保工程現場的空氣質量達標。此外，物聯網技術還能夠通過分析環境數據，找出環境問題的根源，從而采取相應的措施來改善環境。

4 數字化轉型在綠色施工中的未來趨勢

在未來，技術創新將主要集中在施工材料、施工工藝和施工設備等方面。其中，施工材料將朝著環保、高效、可循環利用的方向發展，減少對環境的影響，降低材料消耗；施工工藝將更加注重節能減排，減少施工過程中的能源消耗和污染物排放，提高施工效率；施工設備將利用先進的技術，提升設備性能，降低設備對環境的影響。

在未來，管理模式的變革將主要體現在以下幾個方面：首先，綠色施工的管理將更加注重可持續發展的理念，通過優化施工方案，提高施工效率，減少施工過程中的能源消耗和污染物排放，實現環保和經濟的雙重效益；其次，綠色施工的管理將更加注重協同合作的理念，通過提升團隊的協作能力，優化資源的配置，提升施工效果；最后，綠色施工的管理將更加注重創新的理念，通過引入新的技術和方法，不斷提升施工質量和效率。此外，數字化技術的應用將成為綠色施工管理模式變革的重要推手，為管理者提供科學的決策依據，提升管理效果。

5 結論

綜上所述，數字化轉型為建筑行業帶來了前所未有的變革機遇，新的技術如人工智能、物聯網等為施工流程提供了更加智能、高效和環保的解決方案。技術創新不斷地推動施工材料、工藝和設備的升級，而新的管理模式則確保了施工過程中的持續性、協同性和創新性。這一轉型并非簡單地采用新技術，而是深入理解并將其與建筑行業的核心需求相結合，進一步推動行業朝著可持續、高效和綠色的方向發展。為了實現這一目標，各方應持續關注技術進步，積極參與和推動數字化轉型的進程，確保建筑行業在未來能夠為社會和環境帶來更大的價值。