建筑物物化阶段施工优化方法、电子设备及存储介质技术

本发明专利技术提供一种建筑物物化阶段施工优化方法、电子设备及存储介质。该方法包括：获取目标建筑物的BIM模型；根据BIM模型，确定目标建筑物的材料数据和施工数据；获取材料数据中包括的每种备选材质的碳排放因子和施工数据中包括的每种能源的碳排放因子；根据目标建筑物的材料数据和施工数据、每种备选材质的碳排放因子和每种能源的碳排放因子，以总碳排放量最小为目标建立第一目标函数，以总成本最小为目标建立第二目标函数，得到多目标函数；求解多目标函数，得到至少一个最优建筑方案，最优建筑方案为每种材料的最优备选材质以及每项施工活动的最优备选施工方式。本发明专利技术能够同时保证建筑物物化阶段的低碳排放量和低成本。证建筑物物化阶段的低碳排放量和低成本。证建筑物物化阶段的低碳排放量和低成本。

【技术实现步骤摘要】
建筑物物化阶段施工优化方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及碳排放
，尤其涉及一种建筑物物化阶段施工优化方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着全球气候变暖加剧，环境质量越来越差，碳减排已成为各行各业的热点。建筑业也在研究如何合理有效地减少碳排放，建筑中使用的建筑材料在生产过程中也会产生碳排放，并且这种碳排放的排放量在建筑生命周期的碳排放量中占据较大的比例，因此，准确预测并优化建筑物物化阶段的碳排放量，对于减少建筑的碳排放是十分重要的。
[0003]当前建筑业中对建筑施工优化主要是预测并降低施工过程中的碳排放量，但是部分低碳材料造价高，现有技术中没有考虑建筑材料的成本，无法同时保证建筑物的低成本和低碳排放量。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种建筑物物化阶段施工优化方法、电子设备及存储介质，以解决现有技术中无法同时保证建筑物的低成本和低碳排放量的问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种建筑物物化阶段施工优化方法，包括：
[0006]获取目标建筑物的BIM模型；
[0007]根据BIM模型，确定目标建筑物的材料数据和施工数据；其中，材料数据包括需使用的多种材料以及每种材料的多种备选材质和每种备选材质的消耗量，施工数据包括多项施工活动、每项施工活动下的多种备选施工方式以及每种备选施工方式对应的施工机械的能源的消耗量；
[0008]获取每种备选材质的碳排放因子和每种能源的碳排放因子；
[0009]根据目标建筑物的材料数据和施工数据、每种备选材质的碳排放因子和每种能源的碳排放因子，以总碳排放量最小为目标建立第一目标函数，以总成本最小为目标建立第二目标函数，得到多目标函数；
[0010]求解多目标函数，得到至少一个最优建筑方案，最优建筑方案为每种材料的最优备选材质以及每项施工活动下的最优备选施工方式。
[0011]在一种可能的实现方式中，备选材质的碳排放因子包括：备选材质在建材生产阶段的材料碳排放因子和在建材运输阶段的运输碳排放因子。
[0012]在一种可能的实现方式中，多目标函数的计算公式为：
[0013][0014]其中，为第一目标函数的计算公式，为第二目标函数的计算公式，E
总
表示目标建筑物物化阶段的总碳排放量，E
mir
表示建材物化阶段的第i种材料的第r种备选材质的碳排放量，E
sjk
表示建筑施工阶段第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的碳排放量，C
总
表示目标建筑物物化阶段的总成本，M
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的消耗量，P
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的单位价格，Q
jk
表示第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下的第k种施工机械对应的能源的消耗量，P
jk
表示第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下的第k种施工机械对应的能源的单位价格，i表示材料的种类，r表示当前材料的备选材质的种类，j表示施工活动的项目，k表示当前施工活动和当前对应的备选施工方式下施工机械的种类，q表示当前施工活动和当前对应的备选施工方式下所有施工机械的种类的总数量，n表示所有材料的种类的总数量，p表示当前材料的所有备选材质的种类的总数量，m表示所有施工活动的项目的总数量。
[0015]在一种可能的实现方式中，建材物化阶段的第i种材料的第r种备选材质的碳排放量的计算公式为：
[0016]E
mir
＝M
ir
×
(F
ir
+D
ir
×
T
ir
)
[0017]建筑施工阶段的第j种施工活动和当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的碳排放量的计算公式为：
[0018]E
sjk
＝Q
qjk
×
EF
q
+Q
cjk
×
EF
c
+Q
djk
×
EF
d
[0019]其中，M
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的消耗量，F
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的材料碳排放因子，D
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的平均运输距离，T
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的单位用量运输距离的运输碳排放因子，Q
qjk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的汽油的消耗量，Q
cjk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的柴油的消耗量，Q
djk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的电力的消耗量，EF
q
表示汽油的碳排放因子，EF
c
表示柴油的碳排放因子，EF
d
表示电力的碳排放因子。
[0020]在一种可能的实现方式中，求解多目标函数，得到至少一个最优建筑方案，包括：
[0021]步骤一，设置遗传算法的相关参数，相关参数包括种群大小、淘汰阈值、迭代次数和最大迭代次数；
[0022]步骤二，根据种群大小，随机生成对应数量的备选材质、每项施工活动对应的备选施工方式和备选施工方式的多种施工机械的组合，每种备选材质、每项施工活动对应的备选施工方式和备选施工方式的多种施工机械的组合为一种建筑方案，对随机生成的每种建筑方案进行编码，得到对应数量的染色体，对应数量的染色体构成当前染色体群体；
[0023]步骤三，根据当前染色体群体中每条染色体对应的备选材质和所有施工机械对应的能源，计算每条染色体的当前适应度值；
[0024]步骤四，对当前染色体群体进行选择、复制、交叉和变异，得到遗传染色体群体；
[0025]步骤五，计算遗传染色体群体中每条染色体的当前适应度值；
[0026]步骤六，去除遗传染色体群体中当前适应度值大于淘汰阈值的染色体，得到新的当前染色体群体；
[0027]步骤七，检测当前迭代次数是否达到最大迭代次数；
[0028]步骤八，若当前迭代次数未达到最大迭代次数，则将当前迭代次数加1，跳转至步骤四；
[0029]步骤九，若当前迭代次数达到最大迭代次数，则确定当前染色体群体中每条染色体对应建筑方案，分别为目标建筑物的一个最优建筑方案。
[0030]在一种可能的实现方式中，当前适应度值的计算公式为：
[0031][0032]其中，F[x]表示当前染色体的当前适应度值，U
E
表示当前染色体对应的建筑方案的碳排放量的第一偏离程度，U
C
表示当前染色体对应的建筑方案的成本的第二偏离程度，θ
E
表示第一偏离程度的第一随机权重本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑物物化阶段施工优化方法，其特征在于，包括：获取目标建筑物的BIM模型；根据所述BIM模型，确定所述目标建筑物的材料数据和施工数据；其中，所述材料数据包括需使用的多种材料以及每种材料的多种备选材质和每种备选材质的消耗量，所述施工数据包括多项施工活动、每项施工活动下的多种备选施工方式以及每种备选施工方式对应的施工机械的能源的消耗量；获取每种备选材质的碳排放因子和每种能源的碳排放因子；根据所述目标建筑物的材料数据和施工数据、每种备选材质的碳排放因子和每种能源的碳排放因子，以总碳排放量最小为目标建立第一目标函数，以总成本最小为目标建立第二目标函数，得到多目标函数；求解所述多目标函数，得到至少一个最优建筑方案，所述最优建筑方案为每种材料的最优备选材质以及每项施工活动下的最优备选施工方式。2.根据权利要求1所述的建筑物物化阶段施工优化方法，其特征在于，所述备选材质的碳排放因子包括：备选材质在建材生产阶段的材料碳排放因子和在建材运输阶段的运输碳排放因子。3.根据权利要求2所述的建筑物物化阶段施工优化方法，其特征在于，所述多目标函数的计算公式为：其中，为所述第一目标函数的计算公式，为所述第二目标函数的计算公式，E
总
表示所述目标建筑物物化阶段的总碳排放量，E
mir
表示建材物化阶段的第i种材料的第r种备选材质的碳排放量，E
sjk
表示建筑施工阶段第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的碳排放量，C
总
表示所述目标建筑物物化阶段的总成本，M
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的消耗量，P
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的单位价格，Q
jk
表示第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下的第k种施工机械对应的能源的消耗量，P
jk
表示第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下的第k种施工机械对应的能源的单位价格，i表示材料的种类，r表示当前材料的备选材质的种类，j表示施工活动的项目，k表示当前施工活动和当前对应的备选施工方式下施工机械的种类，q表示当前施工活动和当前对应的备选施工方式下所有施工机械的种类的总数量，n表示所有材料的种类的总数量，p表示当前材料的所有备选材质的种类的总数量，m表示所有施工活动的项目的总数量。4.根据权利要求3所述的建筑物物化阶段施工优化方法，其特征在于，所述建材物化阶
段的第i种材料的第r种备选材质的碳排放量的计算公式为：E
mir
＝M
ir
×
(F
ir
+D
ir
×
T
ir
)所述建筑施工阶段的第j项施工活动和当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的碳排放量的计算公式为：E
sjk
＝Q
qjk
×
EF
q
+Q
cjk
×
EF
c
+Q
djk
×
EF
d
其中，M
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的消耗量，F
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的材料碳排放因子，D
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的平均运输距离，T
ir
表示第i种材料的第r种备选材质的单位用量运输距离的运输碳排放因子，Q
qjk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的汽油的消耗量，Q
cjk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的柴油的消耗量，Q
djk
表示第j项施工活动及当前对应的备选施工方式下第k种施工机械的电力的消耗量，EF
q
表示汽油的碳排放因子，EF
c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾玮，王美静，崔凯丽，张俊堂，刘江河，刘峰，乔文涛，孙亚男，柴静锐，田福太，李鑫，郭学会，
申请(专利权)人：中铁十二局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：