數(shù)字化技術(shù)在推動(dòng)建筑施工行業(yè)綠色低碳發(fā)展中的作用分析

摘 要：本文旨在分析數(shù)字化技術(shù)在推動(dòng)建筑施工行業(yè)綠色低碳發(fā)展中的作用。研究采用對(duì)比分析法，對(duì)比數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用前后建筑施工行業(yè)在節(jié)能減排、施工效率、建筑材料使用和施工過程中環(huán)境影響方面的差異。研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化碳排管理、BIM施工管理和智能物料管理等技術(shù)顯著提高了施工效率，同時(shí)有效減少了能源消耗和材料浪費(fèi)，降低了對(duì)環(huán)境的影響。本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于系統(tǒng)地應(yīng)用對(duì)比分析法，明確展示數(shù)字化技術(shù)對(duì)建筑施工行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型的積極作用，并為行業(yè)內(nèi)部推廣數(shù)字化技術(shù)提供了實(shí)證支持。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化技術(shù)；建筑施工；綠色低碳；對(duì)比分析法

1 前言

隨著全球氣候變化和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，綠色低碳發(fā)展已成為全球各行各業(yè)的重要趨勢(shì)。建筑施工行業(yè)作為重要的能源消耗和碳排放源，面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。數(shù)字化技術(shù)，作為近年來(lái)快速發(fā)展的領(lǐng)域，其在建筑施工行業(yè)中的應(yīng)用不僅改變了傳統(tǒng)的施工方式，還為實(shí)現(xiàn)行業(yè)的綠色低碳目標(biāo)提供了新的可能性。本文將從對(duì)比分析的視角出發(fā)，探索數(shù)字化技術(shù)如何在節(jié)能減排、提高施工效率等方面發(fā)揮作用，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供新的思路和方向。

2" 數(shù)字化技術(shù)在建筑施工行業(yè)的應(yīng)用

2.1數(shù)字化碳排管理

在建筑施工行業(yè)中，數(shù)字化碳排管理是實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)的關(guān)鍵手段之一。通過采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，可以更有效地監(jiān)控、分析和控制建筑項(xiàng)目的碳排放，從而實(shí)現(xiàn)碳排放的減少和優(yōu)化。

首先，數(shù)字化碳排管理的核心是建立精確的碳排放計(jì)算模型。這一模型通常基于生命周期評(píng)估（Life Cycle Assessment， LCA）原理，考慮從原材料提取、運(yùn)輸、施工過程到建筑物使用和廢棄階段的全過程碳排放。具體的碳排放計(jì)算公式可以表示為：

其中，CO2 e 代表二氧化碳當(dāng)量總排放量，Qi是第i種活動(dòng)或材料的數(shù)量，而EFi代表相應(yīng)活動(dòng)或材料的碳排放因子。這種方法使得碳排放的計(jì)算更加系統(tǒng)和全面，有助于識(shí)別關(guān)鍵排放環(huán)節(jié)，從而制定有效的減排策略。

2.2 BIM施工管理

BIM用于創(chuàng)建建筑項(xiàng)目的三維數(shù)字模型，該模型不僅包含建筑的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，還整合了材料、成本和時(shí)間表的信息[1]。這使得項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠在建設(shè)開始之前，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面評(píng)估和優(yōu)化，識(shí)別潛在的問題并提前進(jìn)行調(diào)整。在施工階段，BIM技術(shù)的應(yīng)用成為協(xié)調(diào)各方工作的關(guān)鍵。實(shí)時(shí)更新的BIM模型，項(xiàng)目經(jīng)理可以準(zhǔn)確跟蹤施工進(jìn)度，及時(shí)調(diào)整資源分配和施工計(jì)劃。同時(shí)，BIM技術(shù)還支持高效的溝通和協(xié)作。團(tuán)隊(duì)成員可以通過共享的BIM模型實(shí)時(shí)訪問項(xiàng)目信息，確保所有參與方都基于最新數(shù)據(jù)作出決策[2]。BIM施工管理還在質(zhì)量控制和安全管理方面發(fā)揮著重要作用。利用BIM模型進(jìn)行模擬和分析，可以預(yù)測(cè)并防范施工過程中可能出現(xiàn)的安全問題。此外，BIM技術(shù)還可以用于監(jiān)控施工質(zhì)量，確保建筑物按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行建設(shè)。在項(xiàng)目完成后，BIM模型繼續(xù)發(fā)揮價(jià)值。

2.3智能物料管理

在建筑施工行業(yè)中，智能物料管理正在通過引入智能立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)重大變革。智能立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)化技術(shù)，優(yōu)化了物料的存儲(chǔ)、管理和調(diào)配，從而顯著提高了物料管理的效率和精度。

采用如圖1所示的智能立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)，其核心特點(diǎn)在于其高度的自動(dòng)化和空間利用效率。該系統(tǒng)通過自動(dòng)化的貨架和搬運(yùn)設(shè)備，如自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）和堆垛機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)物料的快速存取和精確搬運(yùn)。這種自動(dòng)化程度不僅減少了人工操作的錯(cuò)誤，也顯著提升了物料處理的速度。

2.4物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）環(huán)境監(jiān)測(cè)在建筑施工行業(yè)中發(fā)揮著日益重要的作用，特別是在控制和減少建筑施工對(duì)環(huán)境的影響方面。通過集成各種傳感器和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，IoT環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)收集、傳輸和分析施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境數(shù)據(jù)，如空氣質(zhì)量、噪音水平、水質(zhì)和揚(yáng)塵情況。

以揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)為例，使用圖2所示的微粒物質(zhì)傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的空氣中懸浮顆粒物（PM10和PM2.5）的濃度。這些傳感器不僅能夠提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還能夠記錄數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，幫助工程管理者及時(shí)了解施工活動(dòng)對(duì)周邊空氣質(zhì)量的影響。當(dāng)顆粒物濃度超過預(yù)設(shè)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)，提醒管理者采取必要的控制措施，如增加噴水降塵、調(diào)整工作時(shí)間或改變施工方法。

3" 對(duì)比分析法的應(yīng)用

3.1對(duì)比分析法的概念與步驟

對(duì)比分析法是一種在多個(gè)方面系統(tǒng)比較兩個(gè)或多個(gè)對(duì)象的研究方法。在建筑施工行業(yè)中，這種方法被用于比較數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用前后的各種影響和效果。對(duì)比分析法的主要目的是識(shí)別和理解在特定干預(yù)或變化之后發(fā)生的差異，從而得出有關(guān)該干預(yù)有效性和影響的結(jié)論[3]。該方法的第一步是確定研究對(duì)象和比較的維度；第二步是收集數(shù)據(jù)；第三步是執(zhí)行比較分析；最后一步是解釋結(jié)果并得出結(jié)論。

3.2確定分析的關(guān)鍵指標(biāo)

在進(jìn)行對(duì)比分析法的應(yīng)用過程中，確定分析的關(guān)鍵指標(biāo)是一個(gè)至關(guān)重要的步驟。這些指標(biāo)應(yīng)具體反映數(shù)字化技術(shù)在建筑施工行業(yè)中的應(yīng)用效果，以下幾個(gè)指標(biāo)被認(rèn)為是衡量數(shù)字化技術(shù)影響的關(guān)鍵：

（1）施工效率。這一指標(biāo)可通過比較項(xiàng)目完成時(shí)間、施工階段的持續(xù)時(shí)間或特定任務(wù)的完成速度來(lái)衡量。

（2）成本節(jié)約。這一指標(biāo)關(guān)注的是數(shù)字化技術(shù)在減少項(xiàng)目總成本方面的效果，包括材料成本、勞動(dòng)力成本和運(yùn)營(yíng)成本。

（3）能源和材料消耗。此指標(biāo)衡量的是項(xiàng)目在能源使用和材料消耗方面的效率。

（4）環(huán)境影響。這一指標(biāo)涉及施工活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響，如碳排放量、揚(yáng)塵水平和噪音污染。

（5）安全事故率。安全是建筑施工行業(yè)的重要考量。此指標(biāo)通過比較事故記錄和安全違規(guī)報(bào)告的數(shù)量，評(píng)估數(shù)字化技術(shù)在提高現(xiàn)場(chǎng)安全和減少事故方面的作用。

3.3數(shù)據(jù)收集與處理

數(shù)據(jù)收集和處理是對(duì)比分析法的核心環(huán)節(jié)，確保了分析的準(zhǔn)確性和可靠性[4]。本次對(duì)比的數(shù)據(jù)來(lái)源于所在單位某一房屋建筑施工階段，傳統(tǒng)施工和數(shù)字化施工在工作量、人員配比、人員學(xué)歷、人員年齡等各項(xiàng)指標(biāo)均誤差在3%以內(nèi)，表1是通過收集對(duì)比項(xiàng)目的項(xiàng)目日志、財(cái)務(wù)報(bào)告、能源賬單、材料記錄、環(huán)評(píng)報(bào)告和安全事故記錄等內(nèi)容，確保數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)處理分為幾個(gè)步驟。首先，對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理和清洗，排除任何不完整或錯(cuò)誤的記錄。然后，根據(jù)各關(guān)鍵指標(biāo)的定義，計(jì)算相應(yīng)的數(shù)值[5]。例如，計(jì)算施工效率時(shí)，比較項(xiàng)目完成的總天數(shù)；成本節(jié)約的計(jì)算，則是比較項(xiàng)目總成本的差異。處理結(jié)果如表2所示，直觀比較數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用前后的差異。

從表2中可以看出，數(shù)字化施工在所有關(guān)鍵指標(biāo)上都表現(xiàn)出了顯著的改善。項(xiàng)目完成時(shí)間縮短了約19.83%，表明數(shù)字化施工能顯著提高工程效率。經(jīng)費(fèi)支出減少了10.96%，說明數(shù)字化施工有助于降低項(xiàng)目總成本。電量消耗和鋼材消耗分別減少了30.57%和30.61%，這反映出數(shù)字化施工在資源使用和能源效率方面的優(yōu)勢(shì)。

環(huán)境影響方面，揚(yáng)塵報(bào)警次數(shù)減少了44.44%，顯示了數(shù)字化施工在減少環(huán)境污染方面的有效性。安全方面，安全事故減少了60%，這一顯著的改善表明數(shù)字化施工能有效提升施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

4結(jié)論

綜上所述，數(shù)字化技術(shù)在建筑施工行業(yè)的應(yīng)用展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)，從提高施工效率和經(jīng)濟(jì)效益到減少環(huán)境影響和提升工地安全，這些技術(shù)正逐步改變行業(yè)的面貌。雖然面臨成本、技術(shù)培訓(xùn)、行業(yè)文化和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面的挑戰(zhàn)，但其長(zhǎng)遠(yuǎn)的利益和不斷演進(jìn)的技術(shù)前景表明，數(shù)字化施工是未來(lái)建筑行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵方向。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和行業(yè)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的需求增加，數(shù)字化施工將成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為建筑施工行業(yè)帶來(lái)更高效、環(huán)保和安全的工作環(huán)境，為全社會(huì)創(chuàng)造更大的價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：趙洪斌（1972.04-），男，漢族，河北人，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用；環(huán)境科學(xué)與資源利用；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；建筑工程施工；工程管理。