基于智能技术的绿色建筑质量监管系统设计

钟 欣

(吉林建筑科技学院 管理工程学院,吉林 长春 130000)

0 引言

现阶段,建筑行业在市场经济中占据了大比例份额,但随着建筑业发展,能源消耗和环境污染问题日益突出,建筑施工过程中,其使用的机械设备和生产材料,都消耗了大量资源。 随着节能环保理念的宣传,绿色建筑在建筑行业取得广泛应用。 相比普通建筑,绿色建筑选择无污染的材料,在图纸、施工、入住等阶段,都体现了能源节省这一特点,严格把控施工过程产生的垃圾,保护施工环境不受污染[1]。 此次研究绿色建筑质量监管系统设计,旨在全面提高绿色建筑质量管理水平,在施工源头消除绿色建筑常见的质量问题。

1 系统硬件设计

本文选用Autodesk Forge 软件进行建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)的搭建,并且充分结合软件即服务(Software-as-a-Service,SaaS)的服务模式,支持RVT,NWC 等多种主流模型文件转换和SVF格式的BIM 数据存储与管理,自动下载并部署至质监站私有云服务器,实现BIM 轻量化管理[2]。 该监管系统的构架如图1 所示。

图1 绿色建筑质量监管系统构架

由图1 可知,可将该系统分为数据层、服务层、API Gateway 和表现层4 部分。

数据层主要用来存储系统中的相关数据[3],工作人员可通过调取存储数据获取信息,了解该项目建造的实际情况。

服务层主要作用就是向用户端提供多种功能服务的模块[3]。 本系统对绿色建筑功能的实现也主要体现在这一层,该系统的业务服务层包括系统管理服务、注册登记服务、质量监督服务、安全监督服务、报告联动服务、报表统计服务、文档处理服务及辅助监管服务。通过系统提供的这些服务就可实现对绿色建筑项目质量的监督管理。 在质量监督模块中,与传统质量监督相比,本系统的模块还添加了智能技术建筑的监管功能,即对建筑的智能化进行监督管理。 在绿色建筑施工过程中需要引用智能控制系统,使建筑项目可照明、消防、给排水等系统实现智能化,真正实现节能减排、科学环保。

API Gateway 是微服务器的网关,可为系统提供高性能、高可用的代码托管服务,可连接系统前端与后端,为系统提供负载均衡和请求过滤等服务[4]。

表现层主要是坚持电脑端和手持终端均适用的原则,让建筑施工的场地与办公场所可实现实时的信息联动[5]。 本文系统构建的硬件设备参数如表1 所示。

表1 系统硬件设备参数

2 系统软件设计

2.1 系统登录模块设计

由于绿色建筑项目是一个周期性较长、工程比较大的项目,涉及多个利益方,所以需要登录应用该系统的职工不计其数,应该做好系统的登录设计,避免无关人员登录系统调取资料[6]。 在运行界面中会出示登录的窗口,便于员工输入信息登录系统,其主要流程如图2 所示。 即员工在登录窗口中输入登录信息,系统会自动完成数据对比,检验用户名与密码是否正确,如果用户名与密码均输入正确,则可进入系统主页,根据自身的权限完成数据调用;如果用户名与密码有一项数据错误,会进行报错,并让其重新输入信息,再进行数据对比。

图2 系统登录流程

2.2 数据管理模块设计

在建筑项目整个过程会出现各种各样的数据,工程的状态变更、施工进度更新等操作都会在系统中形成数据,所以应该加强系统数据管理模块的设计,方便项目相关的工作人员技术调取数据,对建筑项目的施工情况和质量管控情况进行调查,了解工程的推进情况[7]。 在系统中对于数据的管理主要包括添加、删除、替换、查询等操作。 除此之外,对用户添加、权限管理、密码修改等操作进行设计,构建用户管理模块。 在该系统中,除用户自身可完成自身信息查询外,管理人员也可查看用户信息。 关于数据安全维护的设计主要依靠数据库的备份、还原功能实现。

2.3 质量监督模块设计

对建筑项目进行质量监督主要针对施工技术应用及采用建材质量两方面进行管控。 为实现对建筑项目全过程进行监控,并且能实现回溯功能,本模块依照IDEF 标准进行构建,该标准可对建筑项目的全过程进行记录,包括施工活动和采用建材情况。 在IDEF 标准之中,将每个活动都分为4 部分,分别为输入、输出、机制和控制。 针对遵循IDEF 标准的质量控制情况如表2所示。

表2 基于IDEF 标准的质量控制信息

3 实验论证分析

将此次设计的绿色建筑质量监管控制系统与常规质量监管控制系统进行对比试验,比较两种系统作用下,绿色建筑施工运营后的室内污染物含量。

选取具有初步设计图纸的绿色建筑施工项目,作为两种方案的监管控制对象,该建筑面积为219 m2,楼高为4 层。 在设计系统监管控制下,建筑外墙选择水泥砂浆和加气砌块,屋顶采用种植植物的平屋顶,施工材料为砂浆和聚乙烯排水板,建筑地面施工材料为水泥砂浆和塑料膜,能够隔热防潮,围护结构采用加气混凝土,窗户为中空玻璃,安装了可调式外遮阳系统。 通过PKPM 软件,模拟绿色建筑每个运营周期中,两种方案下的绿色建筑室内污染物含量,挥发性有机物含量如表3 所示。

表3 室内挥发性有机物含量对比结果(单位:Bq/m3)

由上表可知,本文设计系统挥发性有机物减少了1.908 Bq/m3。 两种方案作用下,绿色建筑室内氡含量如表4 所示。

表4 绿色建筑室内氡含量对比结果(单位:Bq/m3)

由上表可知,针对多个运营周期,设计系统作用下绿色建筑物室内平均氡含量为6 944.80 Bq/m3,常规系统绿色建筑物室内平均氡含量为8 463.46 Bq/m3,相比常规系统,设计系统室内平均氡含量减少了1 698.66 Bq/m3。 综上所述,此次设计系统对绿色建筑施工进行监管控制,减少了建筑室内污染物含量,建筑环境对人体更加健康。

两种方案作用下,绿色建筑用电量对比如表5 所示。 由表5 可知,本文设计系统的用电量平均值为5.29 W/m2,最低用量为4.89 W/m2,最高用电量为5.60 W/m2,常规系统的用电量平均值为6.39 W/m2, 最高值为6.87 W/m2,最低值为6.09 W/m2,两者相比明显看出,本设计系统远远低于常规系统。 因此,本系统有效降低了电量消耗,达到了节电的目的,实现绿色建筑。

表5 用电量对比结果 (单位:W/m2)

4 结语

此次研究针对绿色建筑施工质量问题,提出一种融合智能技术的监管控制系统设计,对施工准备、施工阶段、验收阶段进行质量监督,降低了建筑运营时的室内污染物含量,减少了用电量,达到了绿色建筑管理水平。 但此次研究仍存在一定不足,在今后的研究中,会对绿色建筑寿命进行周期评价,进一步跟进追踪工程质量问题。