CN116703673A - 基于bim技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质 - Google Patents

基于bim技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质，方法包括计算碳排放预测量；计算施工现场实际碳排放量；对碳排放预测量和施工现场实际碳排放量进行对比分析，并得出对比分析结果；根据对比分析结果优化施工过程中的施工因素。本发明中通过碳排放预测量和施工现场实际碳排放量的对比分析以得出对比分析结构，根据对比分析结果优化施工过程中的因素。从而实现在施工过程中对于碳排放量的一个实时计算，以及通过计算反馈对施工过程中碳排放量的一个调控，以达到对施工工艺的控制和调整，实现对施工现场碳排放的双控管理。最终实现在施工过程中的低碳管理，以获得在碳交易市场中一定量多余的碳排放配额。

Description

基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质
技术领域
本发明涉及领域，特别地涉及一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质。
背景技术
目前，绿色低碳发展逐渐成为全球发展趋势，我国也正在由能耗“双控”向碳排放量和强度“双控”转变，加快建筑施工企业绿色低碳转型发展，这需要相关企业对于建筑建造过程中的碳排放量和强度进行前期估算、现场监测和过程控制。对于建筑建造阶段尚缺乏碳排放量和强度“双控”的有效管理方法；并且，对于建造阶段碳排放量估算采用的是施工工序能耗估算法，即根据各分部分项工程和措施项目的工程量、单位工程的机械台班消耗量和单位台班机械的能源用量逐一计算，汇总得到建造阶段能源总用量，该方法的运用需要建造阶段详细、全面的活动数据；同时，对于施工现场实际碳排放量计算采用的是施工能耗清单统计法，即通过现场电表、汽油和柴油的计量进行统计，汇总得到建造阶段的实测总能耗，该方法要求现场进行数据统计汇总，对专业要求高，若采用人工统计则会提高劳动力成本且易造成安全事故。
以上也就是说，相关技术中采用人工统计施工现场实际碳排放量容易导致劳动力成本高且易造成安全事故的问题。
发明内容
本发明提供一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法、系统和存储介质，用于解决施工过程中劳动力成本高且易造成安全事故的问题。
本发明提供一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，包括：
步骤一，计算碳排放预测量；
步骤二，计算施工现场实际碳排放量；
步骤三，对碳排放预测量和施工现场实际碳排放量进行对比分析，并得出对比分析结果；
步骤四，根据对比分析结果优化施工过程中的施工因素。
在一个实施方式中，在步骤一中，利用BIM模型计算碳排放预测量。
在一个实施方式中，利用BIM模型计算碳排放预测量具体包括以下步骤：
第一步，建立BIM模型；
第二步，提取用于施工过程碳排放的静态数据；
第三步，依据静态数据计算碳排放预测量；
第四步，判断碳排放预测量是否达到设计排放量标准；
其中，若碳排放预测量达到设计排放量标准，则输出碳排放预测量。
在一个实施方式中，静态数据包括分部分项工程能源使用量数据和措施项目能源使用量数据。
在一个实施方式中，若碳排放预测量未达到设计排放量标准，则调整BIM模型，并返回第二步。
在一个实施方式中，步骤二具体包括以下步骤：
第一步，以施工现场中智慧施工管理平台为基础，通过信息化技术对施工现场的实际消耗数据进行采集；
第二步，结合施工现场中的材料管理系统获取施工现场的实际消耗量；
第三步，对采集到的实际消耗量进行对比分析和补充；
第四步，通过碳排放量估算公式计算得到施工现场在一定时间范围内的最终实际消耗量。
在一个实施方式中，碳排放量估算公式为：
其中，
CJZ—建筑施工阶段单位建筑面积的碳排放量；
Qfx，i、Qcs，i—分部分项工程和措施项目中第i个项目的工程量；
Ti，jRj—通过建筑工程计价定额和工程量计算出来的第i个项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量；
Rj—第i个项目第j种施工机械单位台班的能源用量，为第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量；
Ejj,i—第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量；
TA-i,j—第i个措施项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量；
i，j—为分部分项工程和措施项目中的项目序号和施工机械序号；
EFi—第i类能源的碳排放因子；
A—建筑面积。
在一个实施方式中，在步骤四中的施工因素包括施工过程中的施工措施、采购运输方案和施工组织方案的至少之一。
本发明还提供了一种基于BIM技术的碳排放控制系统，包括：
排放预测量计算模块，用于计算碳排放预测量；
实际碳排放量计算模块，用于计算施工现场实际碳排放量；
智能对比分析与决策模块，与排放预测量计算模块和实际碳排放量计算模块电连接，用于对碳排放预测量和施工现场实际碳排放量进行对比分析得出对比分析结果，并制定施工现场措施调控方法；
碳排放反馈调整模块，与智能对比分析与决策模块电连接，碳排放反馈调整模块能够依据施工现场措施调控方法优化施工过程中的施工因素。
本发明还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被计算机执行时，实现如上述的碳排放控制方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于，通过碳排放预测量和施工现场实际碳排放量的对比分析以得出对比分析结构，根据对比分析结果优化施工过程中的因素。从而实现在施工过程中对于碳排放量的一个实时计算，以及通过计算反馈对施工过程中碳排放量的一个调控，以达到对施工工艺的控制和调整，实现对施工现场碳排放的双控管理。最终实现在施工过程中的低碳管理，以获得在碳交易市场中一定量多余的碳排放配额。同时避免了相关技术中采用人工统计施工现场实际碳排放量所导致的劳动力成本高且易造成安全事故的问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。
图1是本发明的实施例一中基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法的方法流程图；
图2是本发明的实施例二中按照BIM模型建模标准和规则对BIM模型、族进行统一的命名和分类的示意图；
图3是本发明的实施例二中BIM模型多建立的材料明细表示意图；
图4是本发明的实施例二中基于BIM技术的碳排放控制系统的模块组成示意图。
附图标记：
10、排放预测量计算模块；20、实际碳排放量计算模块；30、智能对比分析与决策模块；40、碳排放反馈调整模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其包括：
步骤一，计算碳排放预测量；
步骤二，计算施工现场实际碳排放量；
步骤三，对碳排放预测量和施工现场实际碳排放量进行对比分析，并得出对比分析结果。其中，将实际碳排放量和计划碳排放量进行对比分析，通过人工智能大数据技术对施工过程中影响碳排放的因素进行智能分析，并给与相应的指导意见。
步骤四，根据对比分析结果优化施工过程中的施工因素。其中，根据智能对比和分析的结果对施工过程进行反馈指导和调整以达到碳排放双控的目的。
根据上述步骤，通过碳排放预测量和施工现场实际碳排放量的对比分析以得出对比分析结构，根据对比分析结果优化施工过程中的因素。从而实现在施工过程中对于碳排放量的一个实时计算，以及通过计算反馈对施工过程中碳排放量的一个调控，以达到对施工工艺的控制和调整，实现对施工现场碳排放的双控管理。最终实现在施工过程中的低碳管理，以获得在碳交易市场中一定量多余的碳排放配额。同时避免了相关技术中采用人工统计施工现场实际碳排放量所导致的劳动力成本高且易造成安全事故的问题。
具体地，在一个实施例中，在步骤四中的施工因素包括施工过程中的施工措施、采购运输方案和施工组织方案。
具体地，在一个实施例中，在步骤一中，利用BIM模型计算碳排放预测量。
具体地，在一个实施例中，在步骤一中，利用BIM模型计算碳排放预测量具体包括以下步骤：
第一步，建立BIM模型；
第二步，提取用于施工过程碳排放的静态数据；
第三步，依据静态数据计算碳排放预测量；
第四步，判断碳排放预测量是否达到设计排放量标准；
其中，若碳排放预测量达到设计排放量标准，则输出碳排放预测量。若碳排放预测量未达到设计排放量标准，则调整BIM模型，并返回第二步。
根据上述步骤，基于BIM数据进行碳排放预测量和设计碳排放量的自我校核，同时对能源消耗数据的提取、采集和计算，从而能够判断在一定时间范围内施工过程中碳排放量的设计排放量和实际排放量，对施工过程中碳排放量有了量化的管理，进而通过数据的反馈和对施工过程中各种碳排放影响因素的分析来对施工过程中施工措施进行调整，达到对碳排放的有效管理。同时本发明以BIM数据为基础，以BIM模型的可分解性进行了设计碳排放量的自我反馈调整，并结合BIM技术可视化等优势为下一阶段中项目运维阶段的碳排放管理提供模型基础和数据基础。
具体地，在一个实施例中，静态数据包括分部分项工程能源使用量数据和措施项目能源使用量数据。
具体地，在一个实施例中，步骤二具体包括以下步骤：
第一步，以施工现场中智慧施工管理平台为基础，通过信息化技术对施工现场的实际消耗数据进行采集。其中，以施工现场中智慧施工管理平台为基础，通过物联网技术、智能传感器技术、视频监控技术等信息化技术对施工现场的材料消耗、人员消耗、机械台班、水电等能源进行实时采集。
第二步，结合施工现场中的材料管理系统获取施工现场的实际消耗量；其中，针对施工现场实际数据，通过与施工现场中的材料管理系统管理相配合，通过系统的实时统计或现场施工材料消耗单获取施工现场中一定范围内的现场施工材料、人员、机械等其他能源的实际消耗量数据。
第三步，对采集到的实际消耗量进行对比分析和补充；
第四步，通过碳排放量估算公式计算得到施工现场在一定时间范围内的最终实际消耗量。
具体地，在一个实施例中，
碳排放量估算公式为：
其中，
CJZ—建筑施工阶段单位建筑面积的碳排放量，kgCO2/m2；
Qfx，i、Qcs，i—分部分项工程和措施项目中第i个项目的工程量；
Ti，jRj—通过建筑工程计价定额和工程量计算出来的第i个项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量(台班)；
Rj—第i个项目第j种施工机械单位台班的能源用量，单位：kWh/台班，为第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量，单位：kWh；
Ejj,i—第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量；
TA-i,j—第i个措施项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量；
i，j—为分部分项工程和措施项目中的项目序号和施工机械序号；
EFi—第i类能源的碳排放因子；
A—建筑面积，单位：㎡。
实施例二
如图4所示，本发明还提供了一种基于BIM技术的碳排放控制系统，包括排放预测量计算模块10、实际碳排放量计算模块20、智能对比分析与决策模块30和碳排放反馈调整模块40。其中，排放预测量计算模块10用于计算碳排放预测量；实际碳排放量计算模块20用于计算施工现场实际碳排放量；智能对比分析与决策模块30与排放预测量计算模块10和实际碳排放量计算模块20电连接，用于对碳排放预测量和施工现场实际碳排放量进行对比分析得出对比分析结果，并制定施工现场措施调控方法；碳排放反馈调整模块40与智能对比分析与决策模块30电连接，碳排放反馈调整模块40能够依据施工现场措施调控方法优化施工过程中的施工因素。
需要说明的是，上述模块基于BIM数据进行碳排放预测量和设计碳排放量的自我校核，同时对能源消耗数据的提取、采集和计算，从而能够判断在一定时间范围内施工过程中碳排放量的设计排放量和实际排放量，对施工过程中碳排放量有了量化的管理，进而通过数据的反馈和对施工过程中各种碳排放影响因素的分析来对施工过程中施工措施进行调整，达到对碳排放的有效管理。同时本发明以BIM数据为基础，以BIM模型的可分解性进行了设计碳排放量的自我反馈调整，并结合BIM技术可视化等优势为下一阶段中项目运维阶段的碳排放管理提供模型基础和数据基础。
具体地，在一个实施例中，排放预测量计算模块10具体包括：碳排放预测量计算模块和自我反馈调整模块。其中，碳排放量预测模块用于以BIM模型为基础将进行碳排放预测量的计算；自我反馈调整模块用于通过碳排放预测量和设计排放量的对比，反馈到施工组织或施工计划中进行相应的调整，使得碳排放预测量满足设计碳排放量的标准。
具体地，如图2所示，在一个实施例中，在进行建立BIM模型工程模块时应按照BIM模型建模标准和规则对BIM模型、族进行统一的命名和分类。
需要说明的是，图2为按照BIM模型建模标准对其族命名、族类型进行统一命名。在此实时例中对墙体、门窗等族进行统一命名和分类。具体的，图2中是Revit模型参照BIM模型建模标准对模型进行统一命名和分类，以门族为例，其中包括人防门、防火门、木门和入户门，参照命名规则，其人防门为HHM2023-尺寸，其它门族模型命名规则可以此为例。同理其它族模型的命名规则可参照图中所示进行命名和分类。
具体地，在一个实施例中，碳排放预测量计算模块应对BIM模型进行建筑、结构、机电分类，并对其进行统计，所统计的构件属性包括构件类型、构件尺寸、体积等。
具体地，如图3所示，最后照建筑碳排放计算标准，以分部分项工程和措施项目工程进行材料的分类，同时，按照施工经验或是定额对所消耗材料进行逆向推算，计算出对应消耗材料的施工过程中人员与机械台班的消耗量。
需要说明的是，图3为在此实施例中对项目中结构柱的混凝土体积总量、长度总量进行统计汇总。在此实施例中对项目中结构柱量的统计，其中包括柱的柱的类型，体积以及长度统计。通过对混凝土量的统计进行施工过程中人员与机械台班的消耗量。
具体地，自我反馈调整模块中设计碳排放量是针对工程项目设计阶段结合相关标准和要求对施工过程中的碳排放量的预设值。
具体地，在一个实施例中，实际碳排放量计算模块20具体包括：智慧工地管理平台数据监测模块和施工现场实际数据的获取模块。
具体地，实际碳排放量计算模块20的具体数据的采集包以下步骤：
以施工现场中智慧施工管理平台为基础，通过物联网技术、智能传感器技术、视频监控技术等信息化技术对施工现场的材料消耗、人员消耗、机械台班、水电等能源进行实时采集。
针对施工现场实际数据，通过与施工现场中的材料管理系统管理相配合，通过系统的实时统计或现场施工材料消耗单获取施工现场中一定范围内的现场施工材料、人员、机械等其他能源的实际消耗量数据。
最后将上述两步中所采集到的能源消耗量进行对比分析和补充，得出最终施工现场在一定时间范围内的能源消耗的实际用量。
具体地，在一个实施例中，智能对比分析与决策模块30具体包括智能分析模块和辅助决策模块，智能分析模块用于对碳排放核心计算模块计算出的碳排放的计划量和实际量进行智能对比分析，辅助决策模块用于将分析结果通过数据可视化显示，辅助施工现场中管理人员对施工现场措施调控做出相关决策。
具体地，在一个实施例中，将上述的辅助决策模块通过将智能分析模块计算出的碳排放量，将分析结果通过数据可视化方式显示出来，同时通过大数据和算法对施工过程中的设计因素、采购因素、施工工艺因素、人为因素等其他主客观因素进行分析。
例如，在一个实施例中，施工过程中，针对一周时间的碳排放量的控制，通过计划碳排放量和实际碳排放量以及控制指标的对比，如果实际碳排放量大于计划碳排放量，就通过大数据和算法对施工过程中的设计因素、采购因素、施工工艺因素、人为因素等其他主客观因素进行分析。例如，施工过程中，针对一周时间的碳排放量的控制，通过计划碳排放量和实际碳排放量以及控制指标的对比，如果实际碳排放量大于计划碳排放量，就通过大数据和算法对施工过程中的设计因素、采购因素、施工工艺因素、人为因素等其他主客观因素进行分析。
具体地，在一个实施例中，碳排放反馈调整模块40用于以智能对比分析与决策模块30中所得出的对比分析结果优化施工过程中的施工措施、采购运输方案、施工组织方案，以此来辅助现场中管理人员对施工现场措施调控做出相关决策，以此来调控施工过程中的碳排放量，达到施工过程中碳排放的双控目的。
实施例三
本发明还提供了一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被计算机执行时，实现上述的BIM技术的碳排放控制方法。
具体地，在一个实施例中，存储介质为智能终端设备，比如台式机或平板电脑或平板电脑。
具体地，在一个实施例中，虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，包括：
步骤一，计算碳排放预测量；
步骤二，计算施工现场实际碳排放量；
步骤三，对所述碳排放预测量和所述施工现场实际碳排放量进行对比分析，并得出对比分析结果；
步骤四，根据所述对比分析结果优化施工过程中的施工因素。
2.根据权利要求1中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，在步骤一中，利用BIM模型计算碳排放预测量。
3.根据权利要求2中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，利用BIM模型计算碳排放预测量具体包括以下步骤：
第一步，建立BIM模型；
第二步，提取用于施工过程碳排放的静态数据；
第三步，依据所述静态数据计算所述碳排放预测量；
第四步，判断所述碳排放预测量是否达到设计排放量标准；
其中，若所述碳排放预测量达到所述设计排放量标准，则输出所述碳排放预测量。
4.根据权利要求3中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，所述静态数据包括分部分项工程能源使用量数据和措施项目能源使用量数据。
5.根据权利要求3中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，若所述碳排放预测量未达到所述设计排放量标准，则调整所述BIM模型，并返回所述第二步。
6.根据权利要求1中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下步骤：
第一步，以施工现场中智慧施工管理平台为基础，通过信息化技术对施工现场的实际消耗数据进行采集；
第二步，结合施工现场中的材料管理系统获取所述施工现场的实际消耗量；
第三步，对采集到的所述实际消耗量进行对比分析和补充；
第四步，通过碳排放量估算公式计算得到施工现场在一定时间范围内的最终实际消耗量。
7.根据权利要求6中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，所述碳排放量估算公式为：
其中，
CJZ—建筑施工阶段单位建筑面积的碳排放量；
Qfx，i、Qcs，i—分部分项工程和措施项目中第i个项目的工程量；
Ti，jRj—通过建筑工程计价定额和工程量计算出来的第i个项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量；
Rj—第i个项目第j种施工机械单位台班的能源用量，为第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量；
Ejj,i—第i个项目中，小型施工机具不列入机械台班消耗量，但其消耗的能源列入材料的部分能源用量；
TA-i,j—第i个措施项目单位工程量第j种施工机械台班消耗量；
i，j—为分部分项工程和措施项目中的项目序号和施工机械序号；
EFi—第i类能源的碳排放因子；
A—建筑面积。
8.根据权利要求1中所述的基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制方法，其特征在于，在所述步骤四中的施工因素包括施工过程中的施工措施、采购运输方案和施工组织方案的至少之一。
9.一种基于BIM技术与智慧工地的碳排放控制系统，其特征在于，包括：
排放预测量计算模块(10)，用于计算碳排放预测量；
实际碳排放量计算模块(20)，用于计算施工现场实际碳排放量；
智能对比分析与决策模块(30)，与所述排放预测量计算模块(10)和所述实际碳排放量计算模块(20)电连接，用于对所述碳排放预测量和所述施工现场实际碳排放量进行对比分析得出对比分析结果，并制定施工现场措施调控方法；
碳排放反馈调整模块(40)，与所述智能对比分析与决策模块(30)电连接，碳排放反馈调整模块(40)能够依据所述施工现场措施调控方法优化施工过程中的施工因素。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被计算机执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的岩心数据扩展方法。
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