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智能建筑興建于20世紀80年代,是社會信息化與經濟國際化的需要,對他的定義很多,概括起來為:智能建筑在建筑物內使用計算機集成系統,利用綜合布線系統為通道來控制系統實現高度信息化、自動化及舒適化的現代建筑物。
智能建筑的建筑環境對于一棟公共建筑的大樓,給業主的定位及建筑的特點及功能要求,確定應做些什么。在規劃和設計的過程中,當有幾種方案,它有什么優點和特點,當一些智能系統的借口須和外界相連接時,必須要有明確的分界,哪部分由誰來做,什么時候做,在什么地方做。上述問題提出后,接著就是怎么來解決這些問題,例如一棟公共建筑樓,從建筑功能來定義是什么性質的大樓,是純辦公樓,還是有一些其它功能的綜合樓,不同性質的有不同的功能。在規劃和設計之初,將這些功能了解清楚,根據功能要求來設置相關的智能化系統,并考慮這些系統之間有什么樣的內在聯系或聯動關系。在解決和協調這些系統之間的關系時,可統籌考慮系統的集成,這就達到了按需集成,避免貪大求全而不考慮實際需要的盲目性。
在一座綜合樓的規劃和設計過程中,根據其功能和當前建筑發展趨勢,業主會提出一系列的要求,智能化系統設置如:辦公自動化系統、樓宇自動化設置、火災自動報警系統、公共廣播系統、通信網絡系統等。對于這棟究竟應該設置哪些系統,應根據時間需要定方案。
智能化建筑的設計,并不是由一個人或一個專業就可以完成,他是一個系統工程,因此,存在界面劃分的問題,在建筑、設備和智能化系統的銜接下,應該明確分工,既不能各專業都管,也不要出現都不管的情況。要做好各專業間的配合,需提出在什么時候進行以及配合哪些內容。智能化系統從設計方案到施工圖,從施工圖到現場安裝和調試,這期間有多次專業間的配合以及與承包商的配合。它既要保證建造師為滿足智能化系統的功能而給出的建筑平臺,如各機房、設備間等,又要保證各設備專業間的暢通,不互相打架,管道線槽的敷設還必須滿足建造師設計的層高要求,保證有足夠的空間凈高。在施工過程中,各專業管線的施工安裝順序將直接影響到系統的質量。在工程實施的全過程中,無論是規劃、設計、施工、承包商進場,甚至某些零部件的在外加工,均應在一條主線的引導下進行控制。實施過程中,有任何改動,應及時給相應的施工方輸出信息,使之適應變化的步伐。在整個過程的每個環節,若將質量、進度、成本的一系列人流、物質流信息化,將其轉換成計算機應用系統中的信息流,則能夠非常方便、快捷地進行控制,真實的反應出建筑過程中的每一個環節。從而達到各環節緊密相銜接,以最經濟的投入獲得最好的效益。
1.計算機系統是智能化建筑的平臺
計算機集成制造系統時基于計算機技術、信息技術的發展而產生的。我國在863計劃中也提出了制造系統過程。此項技術在建筑領域的應用才剛剛起步,但從其理念和哲理上看,它比我們以往所做的工作更完善、更有條理性,并不是所有的做法都是全新的,智能建筑系統集成不是多種多樣產品設備的簡單集合,而是指一種能力。它能夠把現有的高新技術,巧妙靈活的運用在現有的智能建筑系統中,充分發揮其作用和潛力。
2.技術發展存在的關鍵問題
(1)由于智能化建筑不是單一技術、單一設備產品,而是多學科多專業綜合運用的整體建筑物產品。如何能夠把這些產品和技術有機的融為一體植入建筑物,便成為解決的問題,智能化建筑系統集成技術是借助于樓宇設備自控系統、通信網絡系統、辦公自動化系統,把現有分離的設備、功能、信息等綜合集成一個相互關聯、統一、協調的系統之中,由于綜合建筑物的各個環境,它的技術發展必須要多個專業、多個部門綜合協調同步發展,需要統一計劃、統一協調、統一對策,不能各部門、各行業、各環節“各個為政”“互不協調”,更不可分封割據打亂仗。
(2)智能化建筑技術不同于傳統技術,智能化建筑屬新興的高新技術領域,技術發展還不成熟完善正處在變化之中。因此,技術發展政策急需要有遠見卓識的前瞻性,更需要深思熟慮嚴謹準確性。智能化建筑技術發展要實現技術發展要實現產業化而不是僅看作一項應用技術,目前國內智能化建筑市場仍由國外技術系統產品設備占主導。要大力扶持鼓勵發展國產化的技術產品與系統,技術發展才可能形成國產化產業。
3.智能化建筑的系統配置
3.1系統構成
現代化辦公大樓,多功能大廈的智能化是通過綜合線作為傳輸通道,采用3A系統;通信網絡系統CSA并對各種設備以及各種子系統進行監控和管理來實現的。在這三大系統下,每個系統中需要配置許多不同的子系統,如樓宇設備自控系統中包括:火災自動報警與消防聯動控制系統,公共安全管理系統等。辦公自動化從廣義上講即計算機協助進行辦公業務處理,辦公自動化的具體內容因工作性質的不同而不同。一般而言,即采用計算機網絡技術,承擔一般常規的辦公業務活動,如一般文字處理、文檔資料管理、電子郵件、統計數據處理等。經營管理系統則有建設單位根據自身需要自主開發應用軟件。通信網絡系統內容繁多,實際上包含各種語音、文字、圖像、信息系統、傳真服務系統、數據處理系統、可視圖文定位、可視電話定位、會議電視系統、數字無繩電話系統、衛星電視接收系統,有線電視系統、公共廣播系統、音響系統、同聲傳譯系統、多媒體教學系統等。
建筑智能化系統工程設計涵蓋了弱電系統的所有范圍,涉及專業面廣,是一項龐大的系統工程。具有智能化系統的建筑物對建造師的建筑設計要求也高了,智能建筑的設計需要智能化設計人員與建筑、暖通、電氣(強電)、給排水、結構等各工種設計人員的密切配合。
3.2智能建筑的系統配置原則
建筑環境適應變化的原則,智能化建筑物向人們提供一個高效、舒適、便利、安全的工作、學習、生活環境。建設智能建筑在其界面劃分時,需要考慮使用性質,要和人們正在改變的工作和生活模式變化相匹配。隨著高新技術的運用,先進設備和系統的運用,建筑進入人性化時代。
子系統服從大系統的原則,各種不同的設備,在建筑物內發揮不同的作用,智能建筑與傳統建筑最大的區別在于,建筑物的功能是統一體,不同的子系統建立在大系統之大,為大系統服務。經濟適用、資源優化原則,各種不同的設備,在建筑物內發揮不同的作用,進場建筑設計時,要考慮到功能實用性和造價的關系,考慮需要和技術的可能性。各種設備、產品、工程技術的使用經濟適用又要與整個系統有機地融為一體,借助樓宇設備自控系統、通信網絡系統、辦公自動化系統的集成,把分離的設備、功能、信息等綜合集成為一個相互關聯、統一、協調的系統之中,才能使所有的設備和系統發揮其優勢,達到資源共享。
關鍵詞:智能船舶;頂層規劃;體系架構;標準化接口;集成展示
1背景分析
1.1依據與標準2015年5月19日,國務院印發了《中國制造2025》。這是我國部署實施和全面推進“制造強國”戰略第一個十年的行動綱領,把“海洋工程裝備和高科技船舶”作為需要聚集資源并實現突破發展的十大重點領域之一,并將集成化、智能化、模塊化的重點配套設備及關鍵造船技術作為所需掌握的核心技術。2016年3月1日,中國船級社(CCS)編制的《智能船舶規范(2015)》[1]正式開始生效,該規范主要從智能船舶的定義描述以及主體功能(智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺等六個方面的功能),進行具體細化明確。
1.2基礎與條件智能船舶的提出順應了船舶裝備發展與物聯網技術應用的新潮流。首先,隨著船舶裝備數字化、智能化、信息化技術的持續發展與廣泛應用,越來越多的設備具有可接入其領域局域網或船舶互聯網的可能。其次,隨著物聯網概念的提出與相應技術的發展,基于現場總線、領域局域網、互聯網等形式的數據采集、數據分析、應用開發、系統集成、集中監控、分析預警、輔助決策等信息技術得到充分發展并進而推廣和應用。再者,隨著減員增效及人性化需求的不斷發展,無人機艙、中央集控系統、數字化橋樓系統等平臺化的應用實現也獲得逐步推廣。
1.3現實的痛點物聯網軟硬件架構體系及實現技術現已基本成熟并得到充分驗證和發展,但其相關標準及其應用還主要局限于分領域范圍內,整個體系的標準化、平臺化、融合化的向基礎設施方向的發展進程較為緩慢。現階段,船舶領域裝備系統的智能化為有限智能(初級),其有效范圍也僅限于各裝備系統自身,船舶裝備的物聯網化發展進程較為緩慢,信息化水平較低,主要表現為以下幾個方面:(1)信息孤島效應明顯。表現為主機、輔機、冷水機組等既有智能裝備的信息接口開放度不夠,信息的第三方應用集成與二次開發相對困難。(2)重復建設成本較高。表現為各類型裝備硬件形式的應用終端在特定區域平臺上的集中布置與應用實現、信號采集、通訊接口、資源部署、應用終端等的實現基本上都是相互獨立的,系統建設的復雜度、重復性等其他成本較高,系統調整變更的實現成本較高。(3)數據接口的等級較低。表現為以硬點信號線為承載的報警點信號量偏多,以串口通訊、寬帶通訊、光纖通訊等標準化接口及通訊協議為承載的應用開發還不夠廣泛。(4)智能化信息化應用的體系度還不夠。比如:主推進系統中的主機、齒輪箱、可調螺距槳等的智能化監測與控制,與其輔助系統中的燃油駁運及分油系統、滑油駁運及分油系統、中央冷卻水系統等的管理與控制,主、輔兩類系統間的數字化智能化信息化的能力水平差距較大,基于相互間信息融合的應用不足。(5)信息化應用的層級水平還較低。應用范圍僅限于現場總線級具有互操作能力的應用終端以及有限智能的軟件交付,其故障預警與自診斷能力、故障處置的決策支持能力、維修保養的計劃性管理與實時監測能力、備品件管理能力等智能化的應用實現還不足。(6)信息有效應用的形式較少。表現為用于支持復雜業務場景的信息融合與應用開發還非常欠缺,用于評價裝備可靠性與體系能力貢獻率的模型、框架及相互間邏輯關系的應用還沒有。(7)平臺化集成的實現等級還較低。集成方式仍主要體現為對各類型終端設備在統一物理平臺上的布置位置的空間規劃、優化與調整等,基于信息集成、應用集成、服務集成、網絡集成的標準化客戶端及網絡服務的信息化數字平臺還稀少。
1.4指導方法智能船舶的提出、研究與建設,就是要在既有數字化、智能化裝備基礎上,以及無人機艙、中央集控系統、數字化橋樓系統等平臺化的應用實現上,借鑒物聯網軟硬件架構體系及其實現方式,借助成熟的計算機網絡技術及其資源配置管理方法,適用性地提出船舶裝備物聯網及信息化應用的軟硬件體系架構,定義相應的接口標準,并據此規劃與部署相應的網絡資源、進行相應的應用開發,突出對用戶需求的調研、分析、挖掘、發現與實現,最終以網絡平臺環境下的基礎資源及應用服務向廣泛的用戶提供權屬范圍內的業務支撐,促進裝備信息的有效流動、科學管理、高效應用,使數字化智能化的船舶分裝備向船舶裝備物聯網及信息化智能化協同化的應用體系轉變。
2概念分析
2.1基本定義目前,英國勞氏船級社(LR)和中國船級社(CCS)都有針對智能船舶的描述。英國勞氏船級社智能船舶入級指導文件,定義了船舶自動化的程度,從AL1-AL6,分為六個等級,從設計到營運,針對每個等級的特征進行定義。相比之下,CCS的定義相對更具體。智能船舶系指利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段,自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面的信息和數據,并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理、分析技術,在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行的船舶,使船舶運行更加安全、環保、經濟、可靠[2]。中國船級社(CCS)《智能船舶規范》,針對常規的軸系柴油機推進的運輸商船提出有關智能的六大基本符號,概括為:i-ship(N)智能航行/Navigationi-ship(H)智能船體/Hulli-ship(M)智能機艙/Machineryi-ship(E)智能能效/Energyi-ship(C)智能貨控/Cargoi-ship(I)智能集成平臺/Integration智能船舶與常規船的技術差異主要是在常規船的基礎上增設以下功能:(1)增加船端統一集成平臺,實現船端各系統的互聯互通,通過數據的綜合分析和評估,提供輔助決策功能,同時通過船岸通訊實現遠程監測。(2)船舶實現自主學習能力,并可完成部分的自主操作,通過加強岸端系統的建設實現對船舶的遠程控制。(3)通過船岸港的一體智能化建設,船舶實現最終的無人駕駛,自主航行、自主靠港。基于以上定義以及相關功能組成,智能船舶是以用戶需求及關鍵業務內容為牽引,將人性化、智能化的應用實現,貫穿于船舶平臺設計、建造、運用、管理、維修等全壽命周期的所屬產品、環境及體驗的船舶系統的總稱,包含物聯網體系中的感知層、傳輸層、應用層等各層級領域內容[3],并需要選用較為經濟、高效、便捷、可靠的計算機網絡及其資源為支撐,采用合理的接入、控制、承載、疊加、部署、認證和協同形式等,目的是以人性化智能化網絡服務的形式實現對船舶系統及其裝備的體系性信息描述及高效合理的信息使用。
2.2內涵分析智能船舶實現的物理平臺是船舶,這是由其領域特性及服務對象所決定的,其人性化、智能化應用的首要目的是支持船舶系統所屬功能性能的發揮。其實現形式及主要內容必然是圍繞船舶系統領域范圍內的相關業務內容而展開;其次才是對船舶系統輔助功能及相關應用的拓展。所交付的產品也是支持船舶系統相關業務需求的終端產品、應用環境、交互體驗等。
2.3外延分析(1)智能船舶實現的基礎條件是數字化智能化裝備、物聯網技術、計算機網絡技術等,其相關技術與實現方式亦具有通用性、多樣性等特點,在多領域、多系統的數據集成中需要做好“云與海”體系規劃,在大系統的應用集成中需要做好分布式應用部署與虛擬化集中部署的體系規劃,在多鏡像系統中需做好數據的同步、緩存、更新等。(組成要素及硬件體系)(2)智能船舶實現的核心是以用戶需求及關鍵業務內容為牽引,及以此為目的的對相關人性化智能化應用的技術實現及條件創造。簡單便捷、智能高效、安全可靠的人性化交互界面、業務內容、應用環境的保障是用戶體驗的首要關注點,相關技術、設施、設備的應用是實現手段。(用戶關注點及其輸入條件)(3)智能船舶實現的關鍵是可用于指導智能船舶設計、建造的高可用性的開發框架及標準化的接口體系,包括硬件體系架構及其網絡拓撲形式、軟件體系架構及其業務邏輯關系、交互信息及通訊協議等。按照該框架、體系,總體負責單位就可以對分系統設備商和分系統開發團隊形成有效的規定約束并開展相應的分工、協同,從而實現智能船舶設計建設過程的敏捷化和高效化。(系統框架及標準化接口)(4)智能船舶實現的工質是船舶系統及其裝備的描述信息。通過對智能裝備及其信息接口的開放和補充,對裝備信息的數據采集、分析、管理、控制、消費等的應用開發,以及所需元數據庫建設、數據中心建設、數據消費方式實現、軟件開發平臺建設、應用部署環境建設、人員身份信息及信息訪問權限管理等,實現對船舶系統及其裝備信息的科學、高效、合理使用。
(信息流是智能船舶的血液)(5)智能船舶實現的難點是基于業務邏輯的數據分析、數據挖掘、知識表示、知識完善、知識應用的底層領域應用開發。數據分析時,主要以基于既有知識及相關業務邏輯的特征提取,通過對數據的向上鉆取,實現對系統狀態空間數據在時間序列上的最大程度的降維與性能評價,并用以支持系統監控與運維管理等;當發生異常狀態評價時,可基于特定的知識及業務邏輯,對數據進行向下鉆取,實現對系統狀態空間數據在時間序列上的最大程度的增維,通過對系統狀態空間的可觀性來支持輔助決策。數據挖掘時,主要以基于時間序列的統計分析、回歸分析、關聯分析、分類分析、聚類分析等方法為主,并且需要對所發現的知識特征以及奇異點等進行基于業務邏輯的分析解釋,并采用計算機邏輯語言的形式為知識表示,進而將其補充到可供分析應用的知識策略庫中。(中間產品及資源消耗)(6)智能船舶實現的亮點是基于用戶需求及業務內容的人性化交互接口、信息聚合方式、消息推送服務等頂層應用開發,包括基于人員身份信息的單點登錄、訪問權限控制等。面向用戶的頂層應用開發及其終端設備、平臺環境等是支持用戶完成特定業務內容的信息化交互接口,是智能船舶的外在表現形式,是用戶體驗獲取與應用評價的直接對象,也是底層應用實現及數據產品消費并表現相應價值的承載主體。(終端產品及價值體現)(7)智能船舶實現的特點是基于接口的通用性、實現上的多樣性、建設上的經濟性,以及功能性能上的安全性、可靠性、穩定性,還有規模、內容、空間、時間上的擴展、延伸、變更、遷移、異構、演進等。其中,功能、性能的安全性是依靠相對獨立的有限開放來實現,尤其是要求快速響應的領域系統或智能化裝備,如船舶主機、發電機等的控制主要依靠于本地化的智能模塊及控制器;建設上的經濟性是通過接口上的通用性和實現上的多樣性來保證,并構成為可擴展、變更的基礎;空間上的延伸性包括感知層面有效節點的擴展、異構網絡接入方式的擴展、傳輸層面信息隧道的應用與端到端信息鏡像的管理等。(一般性特點、要求、關系等)
3頂層規劃
3.1概念智能船舶實現的顯著特征是智能,是在船舶設計、建造、運用、管理、維修等全壽命周期中將人性化智能化的應用需求實現;并將其集成到相應的終端產品、應用環境、系統平臺中;具有友好的交互體驗,對船舶系統相關業務的開展具有良好支撐作用。3.2頂層規劃體系智能船舶實現的內在本質是對船舶系統及其所屬裝備相關信息體系的科學規劃、正確描述、安全管理、高效使用的應用實現方式。在規劃這套信息體系時,需要充分考慮現有的船舶系統,包括總體、船體、輪機、電氣以及舾裝等特征,能夠對船舶系統及其所屬裝備的相關功能、性能、狀態進行準確全面的描述和反映,并以網絡服務的形式給出相應的評價分析、趨勢分析、診斷分析、決策分析、管理分析或信息支持等。
4體系架構
4.1硬件體系架構與物聯網體系的硬件實現相類似,在技術實現上,智能船舶的硬件體系也可切分為多個邏輯平面,可分為現場感知層、異構接入層、基礎網絡層、平臺疊加層、用戶接口層、平臺環境層。其中,現場感知層主要由開放接口的智能裝備及基于現場總線的感知網絡、基于光纖的傳感網絡等組成,如用于船體健康監測的分布式光纖傳感網絡及其設備終端等;異構接入層主要是指實現對現場感知網絡的協議轉換并將其接入TCP/IP網絡環境的設施設備,包括光纖、以太網、總線和無線接入的各種形式。基礎網絡層是船舶系統通訊實現的最基本方式,實現形式如以太網、光纖等;平臺疊加層主要用于部署數據中心、基礎應用服務器、Web應用服務器、加解密服務器、CDN服務器等;用戶接口層主要為人性化智能化應用的終端設備,包括計算機工作站、桌面、移動終端等;平臺環境層主要是指用以集成或支持終端設備的臺體、電源、接入網及其他人性化的設計實現等。其網絡拓撲形式可以概括為基于TCP/IP基礎網絡的泛在接入與無限擴展,包括處于網絡前端的現場感知網絡、處于網絡中端的平臺疊加層、處于網絡后端的客戶終端等。另外,對于岸船協同系統,其還包括數據中心相關內容的鏡像遷移與管理等,以及所需的通訊隧道技術的應用。
4.2軟件體系架構與計算機網絡的應用實現相類似,智能船舶在技術實現上其軟件體系可以分為數據采集層、數據分析層、數據管理層、應用層等。其中,數據采集層主要部署于異構網絡接入節點并實現相關通訊協議的轉換;數據分析層主要部署于專業化的數據分析、處理工作站,其配置有豐富的數據分析策略及相關應用,并可以向數據中心訂閱相應的有待分析的數據源;數據管理層主要由數據中心或數據庫及其管理工具來實現,實現對有效數據的存儲管理、訪問控制、消息推送等;應用層主要由分布式應用服務器、Web應用服務器等來提供應用服務,用戶可以采用基于富客戶端的網絡服務或基于瘦客戶端的Web服務來獲取應用服務。其業務邏輯關系可以簡述為:數據采集層主要用以支持底層業務數據的匯聚;數據分析層主要用以專業化的數據分析及領域范圍內的數據邏輯解讀,其產品輸出是可供消費的有效數據、評價、決策等;數據管理層是數據存儲、管理、訪問、推送的中間層,可以隔離底層應用開發與上層應用開發之間的接口耦合關系,并且簡化對海量數據的精準管理與有效控制;應用層是面向用戶的網絡服務實現,是對有效數據、評價、決策等信息的消費接口,也是網絡服務與用戶間的交互接口,并可以分為服務端和客戶端,其表現層的實現方式還可以細分為MVC開發框架。
4.3標準化接口體系標準化接口體系的基礎是模型語言與功能屬性描述,表現形式是元數據及其資源庫,模型對象庫,以及模型對象間發生相互作用時所需的消息應用協議。其中,模型表述所需的元數據是有粒度的,具有自描述、自包含的特點,以及格式化、結構化的特點。模型對象之間的關系必須是面向對象(OO)的和具有實體關系(ER)的。采用元數據,通過可編配、可擴展的方式來結構化地定義各種信息模型的數據類型、組成結構、屬性特點、數據格式、單位度量等,能使各種數據類型在其相應組成、屬性、格式、度量等的描述與定義方式上高度一致,從而為跨系統集成與信息融合等提供有利條件,并降低數據分析、數據挖掘等的實現成本與運算復雜度,也為數據的存儲、查詢與使用等管理提供有效的技術手段。元數據信息模型的設計與生成,按照面向復用的原則,在中心數據庫及其數據字典的統一環境下,采用自頂向下的細化設計,以及自底向上的編配組合。區別于傳統的ER數據庫信息模型的設計方法,元數據信息模型通常采用星形模型或雪花模型。這種基于細粒度的元數據信息模型的編配與組合方式,能夠在特定的領域主題范圍內實現數據庫或數據倉庫的范式要求,且體現了ER數據庫信息模型設計的基本思想。由于領域范圍內相應主題關注點的部分交叉,不同主題應用間的多個大粒度的元數據信息模型,會存在一定程度的信息冗余。由于采用在統一環境下的元數據信息模型的設計與生成方法,該部分冗余并不會導致信息在表述上的不一致。相反,其更有助于發現各分系統間的信息關聯,有效促進信息融合與系統融合。且能使大粒度的元數據信息模型可以基于此逐漸生成并不斷完善。面向對象的實體關系,即對象間接口關系,包括數據接口和功能接口兩個部分,并可采用技術元數據與業務元數據分別描述。其在應用實現上可以采用SOAP、JOSN、XML等語言形式來表述。
5主要內容
5.1基于框架體系的設計、采購、建造依托于高可用性的指導智能船舶設計建造的開發框架及標準化的接口體系,總體責任單位就可以對分系統設備商和分系統開發團隊形成有效的規約并開展相應的分工、協同,從而實現智能船舶在設計、建設、管理過程中的敏捷化和高效化,并且有效促進各類型裝備、設備、設施向該框架體系的靠攏與發展。智能船舶的實施是一項綜合性系統工程,在設計之初就應該根據船級社的入級要求從總體、船體、輪機、電氣和舾裝各專業綜合考慮。以智能機艙為例,設計者除了要考慮常規船機艙的設備、系統、布置以及安裝外,還應根據規范要求,綜合利用狀態監測系統所獲得的各種信息和數據,對機艙內機械設備的運行狀態、健康狀況進行分析和評估,用于機械設備操作決策和維護保養計劃的制定。對機艙內的主推進發動機、輔助發電用發動機、軸系的運行狀態進行監測;根據狀態監測系統收集的數據,對機械設備的運行狀態和健康狀況進行分析和評估;根據分析與評估結果,提出糾正建議,為船舶操作提供決策建議[2]。要實現這一目標,不但需要確定物聯網系統的軟、硬件框架,同時需要整理出數據采集和控制點的清單。為解決本文1.3節中列出現實的痛點,設計者需要和設備供應商進行充分的溝通和協商,整理出各個設備的數據接口格式、數據類型等。把有數據接口的設備數據利用采集終端轉換成標準數據格式上傳,設計者同時還應該對沒有數據接口的設備增加傳感器和采集終端。由于船用設備供應商多樣性,這需要采購部門和供應商共同努力,對于相關設備盡量采用標準的數據接口。從短期來看,這些確實是阻礙智能船舶發展的痛點,但從長期來看則是大勢所趨。另外,對于像主機遙控、監測報警、閥門遙控和液位遙測等本身就有控制臺的設備和系統,應考慮從標準數據接口拿數據,減少或取消控制臺,由應用層服務器統一顯示和控制,將來甚至可以取消集控室或貨控室,由數據監測和設備控制中心取代。
5.2能化感知系統的補充與完善隨著船舶安全監測及人居環境評價等相關業務需求的發展,可以建設用以船體健康監測的分布式光纖傳感網絡及其智能化的設備終端,可以建設用以船體、設備、平臺振動或噪聲監測的感知網絡。
5.3泛在接入的模塊化標準化實現對于現場感知層異構網絡,其數據定義格式、網絡實現形式等的差異性較大,需要采用接口及協議轉換模塊來實現由底層異構網絡向平臺性基礎網絡的接入。采用模塊化標準化的接口轉換模塊,并實現相應轉換協議的自定義配置,這將是高效便捷的實現方法及應用模式。
5.4基于策略集的數據分析與補充策略集是對裝備系統構成及其內部邏輯的計算機語言表述,這是由裝備系統的構成原理、分系統間關系、人員認知水平等先驗知識所決定的,對裝備功能性能的描述與評價具有非常積極的作用。由于認知水平的發展,以及分系統間關系的變更等,策略集需進行相應補充、完善或調整。
5.5基于相關屬性的數據挖掘與解釋實現數據挖掘是需要成本的,這就需要采用較為經濟高效的分析方法。而基于相關屬性的數據挖掘則相對較為容易,對于其所產生的知識特征也較為容易判讀和解釋,對于有用的知識特征可將其補充到數據分析的策略集中。
5.6頂層應用開發及其終端設備以面向用戶和需求拉動的方式來規劃設計頂層應用,并且按照人員的領域特性及視角特點來規劃信息實現,通過不同的信息聚合方式及上下鉆取方式、導航方式等來提供人性化智能化的信息消費及應用服務。
5.7遠程監控、診斷、托管等實現智能船舶實現所需的基礎設施、網絡資源、計算資源、存儲資源、軟件資源、應用資源等的訂購、開發、建設、部署、應用等相對受設計建設時的資金預算、布置空間分配、使用范圍及其體系性作用、可復用程度及其成本攤薄、智能化實現的軟件能力及等級水平等條件所限制。因此,即使最先進的智能化船舶,其單船智能化程度在實現上也是受限制的,更為專業而復雜的業務功能,如領域性故障分析診斷、路徑規劃決策、方案優化設計等,需采用服務租用的形式,交付給相應的岸基服務中心來獲取。通過相應的隧道通信技術、鏡像管理技術等保證岸船間的準實時性和近似同步;相應的監控、診斷、托管等技術實現也是柔性化的,相應物理系統間的關系是自主化的;岸基服務中心的軟硬件資源、知識庫資源、專家庫資源都是最優化的。
5.8特殊應用開發及其業務實現環境(1)船舶安全中心:火災報警、疏散指示、防火門及防火風閘控制、風機控制、速關閥控制、水噴淋控制、CO2釋放報警與控制、船體健康監測、艙室環境監測、船體振動監測等監控系統的開發與應用集成。(2)視情維修監測、決策、保障系統:基于裝備系統構成與業務邏輯的故障分析、預警、告警、診斷、評價、決策的裝備監控系統的開發與應用集成,以及基于設備維護保養規程的計劃性維修提醒、基于設備實時監控與狀態性能評價的視情性維修決策、備品件出入庫管理及申報管理等智能化的管理軟件。(3)完整性、安全性、可靠性能力評價系統:基于船舶系統間接口關系與業務邏輯的模型描述,以及對平臺體系內相關能力的評估和體系貢獻率的計算,并據此設計的評價推演軟件或仿真平臺。
5.9用戶端無線接入與桌面集成的平臺環境包括人性化的移動用戶端的無線接入與單點登錄方式,以及對工作站形式的桌面應用客戶端主機及其顯示器等的統一桌面集成,還有所需的網絡管控、正常電源、應急電源、接地系統等平臺條件、環境條件。這是智能船舶實現人機交互的宏觀接口,是增強或改善人機交互體驗的一個重要環節。
6集成展示環境
智能船舶集成展示環境的打造引領了未來船舶設計建造與裝備使用管理的新方向。船舶系統的設計建造具有典型的集約性,從設計到交付的時間周期相對較短,而所需集成的設備設施卻日益增多、日趨先進,以滿足不斷提高的功能性能要求。與此相比,智能船舶對于智能裝備及其標準化接口、通訊協議的要求更嚴,系統實現的難度和復雜度更高。這就需要有較為成熟、經濟、敏捷、高效的指導船舶系統進行裝備集成的設計開發框架、標準化接口體系和總體責任單位,并可以采用推的方式來促進智能裝備、智能船舶的應用實現。對于具體的船舶項目而言,其總體設計單位、總體施工單位基本具有唯一性,在此基礎上引入智能船舶系統集成的總體責任單位可以形成更為專業化、系統化、標準化的業務分工與協同合作,并形成為船舶系統設計建造過程中高效運行推進的一種新形式。基于高安全性、可靠性、穩定性、經濟性、可變更性、可擴展性、可演進性的軟硬件體系架構,構建人性化智能化的數據分析、消息推送、應用開發、軟件部署、配置管理、應用交互、輔助決策、監控管理的平臺化應用集成環境,這是滿足用戶關于設備智能化集約化平臺化管理、應對復雜業務場景、新功能新需求可以不斷植入、變更實現較為敏捷經濟高效的必然趨勢與有效途徑,并可以由該類型業務需求及其應用實現的不斷豐富、完善與發展來拉動智能裝備、智能船舶的不斷發展。對于需要新造船舶的用戶而言,智能船舶的集成展示環境實際上是用戶各類型潛在需求及其應用實現的范例性成果展示平臺。基于該平臺,用戶可以獲取相關應用實現的感互體驗,并對其作用、價值等作出合理評估,進而可用以指導自身的業務需求分析與選擇規劃,最終以菜單選項的方式完成對相關業務需求及其應用實現的快速配置。總體責任單位則可據此進行基于相關框架體系、標準接口、使用經驗、應用范例的項目定制,對內外部產品及其配套廠商等進行合理計劃、分配、跟進、管理等;可據此進行基于產品設計制造流程的資源配置、范例復制、軟件移植等工作。
7結論
本文以實現智能船舶的應用為關注點,突出了用戶需求及關鍵業務內容的牽引性作用,從頂層規劃層面分析其在功能實現上的基本內涵和在技術實現上的主要外延;提出符合智能船舶平臺化集成要求的軟硬件體系架構及標準化接口體系,該框架可以敏捷經濟高效地指導智能船舶相應規劃設計、設備訂購、船廠施工、分系統調試、大系統集成與信息融合等應用實現;指出用以支持智能船舶應用實現的關鍵技術及應用內容,確認智能船舶由概念走向實現的主要內容及基本方法;并論述了集成展示環境對于促進智能船舶推廣應用的意義及作用。
參考文獻:
[1]中國船級社.智能船舶規范[S].北京:中國船級社,2015:1-39.
[2]龔瑞良,吉雨冠.智能船舶技術和無人駕駛技術研究[J].船舶,2016(5):82-87.
關鍵詞:水廠建造 三維工廠設計系統 碰撞檢查 模擬
Application of 3D Plant Design System in Water Plant Construction
Hejinjia、Zhengwei、Cuicunjie、Gaoguoxin、Chenyi
Nuclear Industry Research And Engineering CO.,LTD BEIJING SHUNYI 101300
Summary:3D Plant Design System, as an advanced design tool which is universally used in various industries around the world, can effectively improve design quality, reduce the site modification, integrate project management information and reduce the construction cost. 3D Plant Design System has been widely used in petroleum, chemical, nuclear power and ship building projects. However, most of the water plant construction projects that concerned with people’s livelihood are still remaining in 2D design level. This thesis analyzes the actual application effectiveness of the features of 3D technology for Water Plant Construction in China with reference to the successful application cases of 3D Plant Design System in large projects like nuclear power projects, and affirms that 3D technology has been playing an active role in the development of construction technology for water plants. Meanwhile, the thesis also makes a preliminary exploration for the development of digital water plant construction technology in China.
Keyword :Water Plant Construction,3D Plant Design System, Collision Detection, Simulation.
中圖分類號:TU2 文獻標識碼:A
一、概述
三維工廠設計系統是目前世界上通用的先進工廠設計工具,對工程項目而言,它不僅可以縮短工程設計時間,提高設計質量、減少設計差錯,而且能與工程采購,施工管理及水廠的運營維護形成一個整體。
國內石油、化工、核電、船舶等大型項目都選擇了具有三維虛擬現實特性的三維數字化工廠設計系統,如PDMS、PDS、SP3D等世界主流應用軟件,作為其工程設計的技術手段和設計管理手段進行項目的設計和項目開發。此項技術手段大大提高了設計及設計管理的效率,縮短了設計綜合時間,減少了現場設計變更,使工程設計技術和工程設計管理水平跨上了一個新的臺階。三維工廠設計技術,在這樣一個發展過程中起到非常重要的作用。在此基礎上,各行業又將三維設計的知識成果延伸到工程建設管理和生產運行管理的各個階段,特別是將三維工廠設計成果應用于業主工程管理階段,如物料和設備采購管理、工程接口控制、工程形象進度控制、工程質量控制點管理以及現場施工組織設計、模塊化設計、模塊化施工等,這些技術的廣泛應用大大地改善了業主和現場施工的工程管理水平,縮短了工程的建設周期,減少了現場工作的準備時間,協調現場各方的工作,獲得了顯著的經濟效益和市場效益。而在工程運行管理領域,上述知識的成果則被廣泛地應用于現場維修、現場隔離、維修空間的布置和規劃、維修過程動作規劃和路徑規劃、設備歷史記錄和管理、工程人員培訓等多方面。
圖1 某大型項目三維工程模型效果圖及從模型抽取的各專業施工圖
而我國的水廠建造大多還處于二維設計階段,從建造到后期運行維護仍以二維化的施工圖紙為依據,各類建造信息未能有效地集成,業主及施工方對項目建造進度控制能力較弱,項目建造過程中產生大量變更,導致水廠建造效率不高,成本增加。
水廠建造要提高安全性、經濟性和質量性,一個關鍵的解決方案是從設計階段就采用三維數字化技術進行設計,在三維設計數據基礎上實現水廠設計、施工、調試、運行、檢修整個生命周期的全過程管理,最大限度提高設計質量,降低設計、運行、管理、維修的各項成本,從而全面提高水廠的效益。
二、水廠三維設計系統的優勢
協調性:
這個方面是水廠建造中的重點內容,不管是施工單位還是業主及設計單位,無不在做著協調及相配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題,就要將各有關人士組織起來開協調會,找各施工問題發生的原因,及解決辦法,然后出變更,做相應補救措施等進行問題的解決。在設計時,往往由于各專業設計師之間的溝通不到位,而出現各種專業之間的碰撞問題,例如泵房的結構設計與設備、管道布置設計,由于施工圖紙是各自繪制在各自的施工圖紙上的,真正施工過程中,可能在布置管線時正好在此處有結構設計的梁等構件在此妨礙著管線的布置,這種就是施工中常遇到的碰撞問題,三維工廠設計系統的協調就可以幫助處理這種問題,利用碰撞檢查技術在水廠建造前期對各專業的碰撞問題進行協調,生成碰撞檢查報告,以便各專業間協調解決問題。
三維布置的模型能夠直接進行碰撞檢查,能夠進行硬碰撞(實體碰撞)和軟碰撞(考慮保溫層、服務空間及安全距離)檢查,能夠進行自動碰撞檢查和在線碰撞檢查,碰撞提示方式要包括三維實體顏色變化等,并且要自動生成碰撞檢查報告,報告內容包括碰撞類型、空間位置、碰撞對象的參數屬性等。通過三維技術可以實現水廠建造過程中的零碰撞,減少了水廠建造中的現場變更率,有效地降低建造成本 。
可出圖性:
目前市場上主流的三維工廠設計系統都具有用戶自定義出圖技術,能夠從三維模型直接生成管道ISO圖,管段下料圖、材料報表,在出圖時可以任意控制模型表達,如管道可以按管道系統或管徑大小等任意屬性直接表達為雙線帶中心線、或雙線不帶中心線、或單線等。能夠對模型進行任意剖切。能夠在高亮版本間差異。修改設計模型時圖紙標注只需更新,不需重新切圖、重新標準。能夠與CAD進行良好的集成以滿足所有出圖要求。
開放性:
三維設計工廠系統開放程度高,易客戶化,與其他軟件的數據轉換和接口也很方便,易于將各種格式元件庫和等級庫轉為三維設計元件庫及等表。
PID工藝及三維系統設計接口,PID能夠進行水廠工藝系統、儀控系統設計,工藝系統包括泵、閥門、容器、管線等,并包含有壓力、溫度、流量、管徑、壁厚及連接方式等諸多屬性,容易生成滿足要求的設備、閥門、管線等各種清單。
三維布置設計與PID工藝及儀控系統設計及電氣系統設計高度集成,對多種不同的設計方案能夠按需要生成多種不同的版本,并同時存在于數據庫中。數據庫要能夠自動生成設計過程文件和設計文件所需要的各種清單和報表,并能進行動態可視化的二三維校驗。
通過將三維工廠系統與計劃軟件的接口研究,可以將水廠施工建造計劃作為時間參數加入模型數據中形成4D模型,用于施工進度管理控制,加強水廠建造的調控能力。
通過將三維工廠系統與應力分析的接口研究,將三維數據轉化為應力分析計算命令流,避免人工編輯命令流的模式,形成先進的智能化應力分析模式,提高水廠應力分析工作效率。
易用性:
安裝方便,便于管理,易用易學,編輯及修改容易。三維布置設計的模塊為智能化特征,各工種能方便地根據本工種內不同的技術要求選取不同的部件。
軟件智能化程度高,操作簡單,使用方便,設計、修改功能強,包括具有圖形編輯功能。
元件庫和等級庫是一切三維設計軟件的基礎,并且易于維護并可以通過交互式建模方式直接生成復雜元件。
模擬性:
在設計階段,三維技術可以對設計中不確定的技術方案進行模擬實驗,例如:不同專業間的安裝順序,安裝方案,操作路徑模擬等;在招投標和施工階段可以進行4D模擬(三維模型加項目的發展時間),也就是根據施工的組織設計模擬實際施工,從而來確定合理的施工方案來指導施工。同時還可以進行5D模擬(基于3D模型的造價控制),從而來實現成本控制;后期運營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬等。
通過三維漫游技術對水廠整體進行動態瀏覽,在建造時期通過安裝狀態的不同設置異色顯示,便于管理方掌握水廠建造進度狀況。在水廠運行維護時期,可以利用三維技術提供虛擬現實空間,進行大型施工操作的模擬演示,為水廠的維修改造和人員培訓服務,記錄設備維修改造的信息,可以縮短水廠維修時間,延長水廠的運行時間,提高水廠的利用率。設備退役階段利用三維模擬設備的拆卸,這些優勢必將明顯降低工程造價。
協同性:
三維設計系統中的異地協同設計技術,可以實現水廠三維設計網絡并發多用戶協作,也可以進行遠距離數據共享和傳輸,遠距離設計協調及施工配合。系統提供包括系統設計和布置設計的異地協同設計及管理功能,使本部、現場及設計、設備、施工分包商的項目工程數據實現中央管理、異地動態實時更新及協同一致。可以把按權限將項目數據分配到任務位置,如現場及設計、設備、施工分包商。可以設置同步時間間隔,自動傳輸異地間項目數據的變化,保持設計一致性。可以根據項目數據位置需要而配置網絡地址,支持當地局域網連接和用戶組的管理。支持離線設計,并可以項目需要時將離線設計數據同中央數據。提供安全檢測,錯誤恢復,狀態信息報告等功能。提供網絡容錯功能在網絡中斷時各地仍能繼續工作,當網絡恢復時,數據重新自動更新。
普及性:
國內化工、石油、造船、核電已經普遍使用了三維工廠設計系統,三維軟件擁有廣大的用戶群和大量的實際項目應用經驗,水廠的設計密度相比上述各行業都較為小,三維技術的優勢可更好地發揮在水廠建造中。
長期性:
在水廠招投標時期,運用三維工廠設計系統便作為投標標準之一,在整個水廠建造過程中運用三維技術,并在建造完畢技術交底時將水廠的三維數據庫及模型作為交底文件之一。包含水廠完整建造信息的三維模型,在后期水廠運行、維護時將到充分運用。
三、結論
三維工廠設計系統在市場上已有著成熟的技術運用及成功的應用案例,推行數字化水廠建造,將縮短現場變更的處理時間和周期,也可以減少施工單位的工作準備時間,加快水廠的施工進度;可以為業主和施工單位提供準確的設備材料管理手段,縮短采購準備和招投標的周期;與進度控制相結合,可以準確及時地反映施工安裝進度,并可為投資控制提供準確的工程量計算;在質量控制上,可以提供準確的質量控制點清單和質量計劃,保證質保工作準確及時到位;在設計審查和設計管理領域,可以提供準確的接口管理和系統移交管理;為施工單位提供施工組織設計的虛擬現實空間,從而大大提高工程管理效率和工作準確性,降低整個現場工程管理和施工單位的勞動成本。水廠建設是關系我國民生的關鍵項目,將先進的三維技術應用于水廠建設,有利于降低水廠建造成本,提高建造質量,實現水廠整體三維數字技術化,保障水廠的建造、運行、維護。
參考文獻
王輝 鄭雷 淺談水廠工程建設質量管理城市建設理論研究 2012年第14期
陳享 淺談城市某水廠建設工程的施工及管理 《中國城市經濟》 2010年10期
戴一輝 劉強 核電站三維設計體系初探 《核工業自動化》2004年 第1期.
作者簡介
關鍵詞:船舶企業現狀;安全教育;分析與對策
與其他企業相比較,船舶企業85%以上的工程都采取外包的方式進行生產。船舶建造的從業人員除高級技工外,更多的是來自偏遠地區的農民工。在行業劃分方面,船舶建造屬于“高危”行業。其作業環境復雜,作業強度大、周期長,易發生事故。農民工在進入船舶建造行業后,因接受、學習新事物的能力相對較差,使得船舶安全建造培訓面臨巨大挑戰。為了保證船舶建造行業安全可持續發展,對農民工進行安全培訓工作勢在必行。
一、培訓重要性研究
(一)培訓是企業收益的保證安全培訓從表面看都是資金的投入,短期內沒有任何回報,但就長遠而言,是企業發展的重要保證之一。企業在發展過程中,違規操作引起的事故會導致企業資金損失,影響工期。進行安全培訓在有效地降低安全事故發生的同時,更能推動生產流程的智能化。
(二)思想層面的重視安全培訓首先要在領導階層引進重視,才能保證在企業內部有效開展。在進行安全培訓教育時,領導層要身先士卒。領導層接受教育,從更深層認識到教育的重要性,員工接受教育的經費等便有所保證。其次是管理層。管理層是培訓一般員工中的主力軍,接受教育培訓能夠提升其對事故的分析、把控能力。管理層從思想上認識到培訓的重要性,其培訓員工的積極性、主動性就會被調動起來。最后是員工培訓。員工培訓最為重要的是思想認知。思想上對培訓重視起來,他們學習就會主動、認真。
二、安全教育培訓的基本情況
(一)行業對安全培訓認識不足船舶建造中大部分企業的領導對安全教育培訓工作不重視,導致在整個行業領域中安全教育培訓無法達到應有的效果。員工培訓時間不足,相關經費不到位使得大多數情況下安全教育都流于形式。
(二)培訓走過場,缺乏實用性船舶建造行業安全培訓面對的人群是企業新員工,培訓內容為公司教育、車間教育和班組教育。培訓內容籠統單一,結構劃分不合理,人員覆蓋面小。大多企業在對從業人員進行培訓時采用的方式多為理論授課,沒有實操性。建造從業人員中的特殊工種缺少針對性的安全培訓導致整個安全培訓存在的意義不大。
(三)外包從業人員缺乏安全操作培訓船舶作業屬于“高危”作業,愿意從事這一工作的人員大多為農民工。農民工文化水平整體偏低,想要通過簡單的幾節安全教育課程使其掌握安全操作技能不現實。大多數企業對農民工安全操作不重視,往往為了趕工期,對農民工進行簡單的培訓后就讓他們單獨工作,使得違規事故多發,不安全系數進一步加大。
(四)安全教育機制設置不全面通常情況下,企業都有系統的安全教育工程、安全教育培訓計劃,卻往往忽略安全操作評價、考核機制的建立。實施培訓計劃可以使員工學到安全操作技能,考核機制不完善則導致員工的學習不扎實,對相關內容一知半解。建立完善的操作技能考核能夠調動員工對安全生產的熱情,使他們積極主動地去學習。
三、教育培訓改革
船舶業的迅速發展對相關從業人員的操作技能等提出了更高的要求,企業在安全操作培訓方面的投入也進一步加大。科技發展使得船舶制造相關設備更新換代,安全操作技術重要性進一步突顯。加大對技術操作培訓投入,在短時間內探索出一套行之有效的操作方法,是企業快速適應行業發展的必然要求。
(一)加大技能培訓投資科技進步使得相關生產設備更加智能化,技術人員的操作要求則進一步提升。面對接受能力較差的農民工,企業在技能投資方面的力度要進一步加大,培訓方式與內容要更具實用性。如:電焊工技能培訓可以分為崗前培訓與上崗后培訓。崗前培訓的要求是員工能夠取得三類焊工的從業資格證。上崗后培訓指他們步入工作崗位后繼續強化技能,由三類焊工向中高級焊工方向靠攏。船舶建造整個流程的工種非常多,不同工種的安全培訓方式各不相同,因此,安全培訓要分門別類,即針對不同的工種制定不同的培訓方法,不同教育層次的工人相關培訓內容與方法也應有所區分。
(二)采取多元化培訓方式船舶建造企業在安全培訓方面除自我經驗總結外,更要多學習國外的先進知識。企業可以聘請國外的專家對高級技師進行授課,或聘請他們在企業內部擔任技術指導等,以促進內部發展。內部培訓方面,可以多舉辦調動員工學習積極性的知識競賽等活動,也可以與同類型企業進行技能比拼,以求共同前進。
(三)培訓更具實用性安全教育培訓最忌理論豐富,實操為零。安全培訓課程可以在生產車間進行,以實際操作帶動理論講授,使整個授課清晰、直觀。檢驗員工學習成果方面,建立操作考核機制,考核通過則給予獎勵,考核不通過則扣除一定薪資。這樣能充分調動員工的主觀能動性,讓其從思想深處重視安全培訓,從而積極學習實踐。
四、結束語
船舶企業要適應社會發展,要使質量與數量都得到進一步提升,安全教育不可或缺。船舶企業安全教育培訓中存在著人員思想認識不足、培訓方法缺乏實用性等問題,只有這些問題得到解決,企業才能更好地發展,整個船舶行業的發展才會得到更大的提升。
參考資料:
關鍵詞:未來建筑, 藝術化,傳統化,智能化 , 綠色建筑
Abstract: along with the development of science and technology, the international cultural exchange between the building and the development of the cause, and international architecture aesthetics has also had the quite big changes, this makes the significance of building spirit got change, also more and more important. A lot of new architectural concept so has come to the design of the building of. This article from the nature of the subject construction, function and characteristics of the subject that people have a comprehensive understanding of the whole. Also analyzed in construction in our country faces problems such as population, land, water, pollution, energy and construction of mechanism and system, and so on. Our country is in today's economic transition, must pay much attention in urban planning, construction of the environment, energy conservation and emission reduction, low carbon, to form a green and sustainable development. The development of the discipline of to from the macroscopic and microscopic to analysis, from the natural environment to artificial environment, from people and the natural ecological relations to social ecology, city, agriculture, the integration of urban and rural integration, harmonious, scientific development and control. This is our direction and the future trend of the development of architectural design.
Keywords: future architecture, art is changed, the traditional, intelligent, green building
中圖分類號:G267文獻標識碼:A 文章編號:
隨著建筑事業的快速發展,建筑學科越來越受到歡迎。建筑學即研究建筑物及其環境的科學,這一學科旨在總結人類建筑活動的經驗,運用先進的科學技術來指導規劃與建筑設計,創造某種形體環境,其內容包括技術和藝術兩個方面。隨著科技和社會的進步,人們對居住環境有了更高的要求,不僅要求建筑外表具有形式美,而且要求建筑要給人們提供一個安全、舒適、便捷的生活環境。建筑藝術是建筑師賦予建筑物的靈魂,現代建筑中優秀藝術作品不斷涌現,如澳大利亞的悉尼歌劇院、法國埃菲爾鐵塔和中國國家體育館鳥巢等,這些建筑都給人類留下了很高的文化價值和審美價值。而伴隨著人們對“綠色環境”的追求,倡導節約能源、可循環利用、回歸自然的設計理念的“綠色建筑”登上了建筑舞臺。盡管是新時代的建筑,融入一些傳統的中國元素似乎更能吸引人們的眼球。不斷進步的科技也將使建筑更加智能化,從而給人們提供更為舒適、便捷的生活環境。本文就建筑的藝術化、傳統化、智能化以及綠色生態化這四方面來展望一下未來建筑的發展趨勢,以便更好地發展建筑事業。
一、建筑要講究藝術性
雖然說建筑本身是要講究實用性的,但在實用性的基礎上再將其藝術化,這樣的建筑將會受到更大的歡迎。所謂建筑藝術,是指按照形式美的規律,運用獨特的藝術語言,使建筑具有文化價值和審美價值。它是通過建筑的形象表現出來的。隨著城市的發展和人們建筑審美的提升,建筑形象在建筑設計中的地位越來越重要。建筑形象包括客觀形象和審美形象。它的構成手法多樣,對人的感染力也是多種多樣的,不同特性的建筑要求具有與之相匹配的建筑形式。比如紀念性建筑或者其他需要表現莊嚴的公共建筑應使用對稱的建筑形式,因為這種形式給人端莊、雄偉、嚴肅的感覺。不僅建筑本身存在韻律,建筑之間也存在韻律。韻律是任何物體各要素重復出現所形成的一種特征,一個建筑物的大部分藝術效果就是依靠這些韻律關系的協調性、簡潔性來取得的。不同建筑物之間的韻律能夠賦予城市以音樂美、形象美,從而給城市的規劃注入了活力。信息時代的到來呼喚著新的空間和造型以體現其時代特征。因此,現代建筑師要突破傳統設計,從繪畫上吸收營養,使建筑在實用的基礎上更體現其藝術價值。
二、在建筑設計中融入中國傳統文化
社會的不斷發展和進步,使得現代建筑也得到了長足的發展,但也存在著弊病,而其中最大的弊病就是建筑設計與傳統文化的割裂。值得高興的是,隨著世界上文化多元性的發展和,建筑設計師們都已意識到把傳統文化融入到當代建筑設計中是十分必要的,只有將建筑理念、設計技術、傳統文化三者相結合,才能使所設計出來的建筑物充滿長久的生命力。在中國現代的建筑設計中融入傳統文化的方式有以下幾種:
一是在地區建筑或民居建筑中融入傳統文化。民居的建設是一個國家、民族在傳統生活習俗上的真實反映。例如香山飯店的設計創作就是與當地的民居、園林建筑相關聯的。中國是一個幅員遼闊的國家,民族眾多,各地的地理環境乃至人文環境都大相徑庭,形成的民居建筑特色也是各不相同的。設計師們在設計時就應該將各地的地域和文化特色融入其中。
二是在官式建筑中體現中國傳統文化。許多古建筑上的建筑設計都是中國傳統建筑藝術的體現,成為當代建筑師模仿的對象,從而設計了一批官式建筑。例如大屋頂、拱形設計、飛檐等中國傳統文化符號都被大量運用到建筑設計上。利用這些創作而成的建筑大多是成功的,其優勢就在于造價少卻能夠與周圍環境進行結合,繼承了中國的傳統文化。
三是模仿古代建筑,新興“歷史文化名城”。許多城市為了提高自身的知名度,會挖掘本地的歷史文化,一般是采用民間流傳的神話故事來附會歷史,從而建造有關歷史的人文景觀或者是流傳中的景觀。通過這些“歷史文化名城”,不僅提高了城市的知名度,同時也吸引更多的游客,帶動了當地的經濟發展。
三、當代建筑設計應追求綠色環保
當今社會,鑒于人類面臨著迫在眉睫的環境危機,世界性的生態觀念和共識已逐步形成,綠色建筑的概念也逐漸流行開來。所謂綠色建筑,指的是在建筑的規劃、設計、施工、運行、拆除、再利用的過程中,最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑。它是“可持續發展建筑”的形象代名詞,是實現“以人為本”中“人、建筑、自然三者和諧統一”的重要途徑。綠色建筑是發展低碳經濟、構建節約型社會的必然要求。
綠色建筑的設計建造首先要從能源入手,建筑師在設計建造時應融入以下設計理念:1.盡可能地節約能源。采用節能的建筑圍護結構以及節能的通風、采暖和空調設備。比如,利用自然通風的原理設置風冷系統,使建筑能夠有效地利用夏季的主導風向改善室內的溫、濕環境;采用適應當地氣候條件的平面布置形式及總體布局,以減少通風、采暖和空調設備的使用時間。2.推廣應用綠色能源。設計師在設計過程中應因地制宜,根據地域條件和用戶的功能使用特點,盡可能考慮使用太陽能、風能、潮汐能、地熱和地冷等綠色可再生能源,以減少對碳排放能源的使用和依賴。3.設計上應最大限度地節約資源。綠色建筑在設計、建造過程中應充分考慮建筑材料的選擇使用,盡量選用當地生產或天然可再生的建筑材料,減少不可再生資源的使用,節約資源,保護環境,減輕對環境的二次污染。如在規劃設計時同時考慮節約水資源的措施,在住宅小區內設置臟水收集處理系統,使水資源能合理循環利用。4.大力提倡回歸自然。綠色建筑外觀設計要盡可能與建筑周邊的環境相協調,建筑的形態、色彩、布局應與建筑所處環境相融合。盡量做到和諧一致、動靜互補,讓人們有回歸自然的感覺。總之,我國對于綠色建筑這一理念的認識日益完善,綠色意識已慢慢地從理想變成現實。
四、現代建筑不能缺少智能性
建筑的智能化是建筑設計師們一直追求的目標。今后的建筑設計必將是圍繞保護環境、節省資源、降低能耗而展開。建筑智能技術的發展要與生態建筑相結合,以實現建筑智能化。建筑智能技術是以建筑為平臺,兼備建筑設備、辦公自動化及通信網絡系統,集結構、系統、服務、管理及它們之間的最優組合,向人們提供一個安全、高效、舒適、便利的建筑環境的技術。比如日本開發成功的智能化主動質量阻尼技術,當地震發生時,建筑中的驅動器和控制系統會迅速改變建筑物內的阻尼物的質量,從而改變阻尼物的振動頻率,以此來抵消建筑物的震動。這就需要一些具有一種或數種功能的建筑材料——智能建材,如一些具有呼吸功能,可自動吸收和釋放熱量、水汽,能夠調節智能建筑的溫度和濕度的建材等。此外,光學纖維技術、納米技術、聲控技術和有效利用自然能源的技術等都是建設智能生態建筑的關鍵技術。隨著科技的進步,這些技術日趨成熟,相信在不久的將來,智能建筑將被廣泛修建,這樣的建筑必將會受到廣大人們的歡迎。
隨著社會的快速發展,人們的審美標準、對生活質量的要求越來越高。因此,對建筑的要求也不再局限在使用功能上,更重在一種享受和可持續發展。所以,崇尚藝術、追求綠色和建筑智能化也就成為了建筑師們設計的主流思想。這就要求建筑工作者要不斷的學習、更新自己的設計理念,以更好地切合現代人對建筑的高要求、高標準。
作者姓名:陳宗任
以其提供的服務功能多而日漸受到成為各地發展的重點項目。其建筑特點包括體量大,建筑
面積大,功能復雜,建筑高度大等特點。這種建筑形式對建筑智能化提出了挑戰,既要關注
項目建筑建造目標,又要兼顧商業物業的管理需求。
關鍵字:建筑智能化;建筑弱電;綜合布線及通信網絡;城市綜合體;樓宇自控
中圖分類號:TU984文獻標識碼:A
勒泰中心位于石家莊市中心區的商業繁華地段。西側為街;南側為東西向貫穿石家
莊的交通主干道中山東路,交通繁忙;北側為正東路;東臨栗康街。
勒泰中心商業廣場由6層的商業裙房和兩棟超高層寫字樓,一棟假日酒店、一棟五星
級酒店,共4棟高層超高層建筑組成。其中超高層1#loft29層,高度159米,用于商業
辦公;超高層2#寫字樓46層,高度190米,用于高端用戶的辦公;超高層假日酒店30
層,高度126米;超高層豪華酒店43層,高度164米。地下停車場4層,共有停車位
2700個左右。4棟超高層建筑錯落合圍布置,與形態自由、富于活力的商業裙房有機整合,
組成了極富特色的綜合建筑群落。總建筑面積為62.4萬平米。
該商業綜合體包含了大型超市、餐飲、健身、洗浴、電影院、劇場、游泳池、室內真冰
場、黃金首飾及服飾等商業業態。綜合體內商業業態多,每家的運行需求都有側重點。為此
根據需求規劃的情況,除按建筑特點配套有空調、給排水、強電等設備外,該商業綜合體配
置了完備完善建筑智能化系統:包括綜合布線系統和通信系統、安防系統、消防系統、樓宇
自控系統等。
1.綜合布線系統和通信系統以滿足用戶的語音和數據通信為目標,主干部分大量采用了
光纖系統,保障系統容量和帶寬,同時兼顧日后的通信系統升級。這部分設計和施工同電信
運營商密切溝通,保障進入項目的具備充足的接入預留。在地下室部分的負一層設有建筑群
的電信接入機房,作為項目的建筑群通信接入機房。各個單體塔樓在地下一層設有自己的建
筑物配線間。
2.整個地下室各單體建筑均有各自獨立的消防安保中心,其中商業地下一層的消防安保機
房(中央控制室)為總控制中心,面積400平米。其余單體的消防安保中心將各自的信號匯集
至此,總控分控模式就此建立。結構模式如下圖所示:
3.機房工程是弱電系統工程的一個重要組成部分,機房工程按相關國家標準及規范的技術
要求進行規劃和設計。在設計方案中,全面考慮弱電機房所應達到防塵、屏蔽、防雷接地、
供電、防靜電、空調系統、防漏水設施、隔熱、防火、安防等技術要求和標準。
4.視頻監控系統:項目的建設始于2009年,常規的視頻監控系統是常規的模擬系統,攝
像機的各項指標與數字式比較起來要差一些,但模擬攝像機發展成熟,造價較低,而數字式
攝像機投放市場不久,應用案例不多,雖指標上有優勢,但造價相對較高,為此在考慮系統
擴展性、造價控制和集中管理的思路上,在設計規劃上采用了前端模擬攝像頭加編解碼的方
式進行設計,即圖像的模擬采集和數字式傳輸。雖然這種模式不是純數字視頻監控張,屬于
半混合模式系統,但在圖像集中網絡存儲和管理、系統擴展等方面體現出很大的優勢和便利。
5.智能網絡:考慮建筑的復雜程度,及各個單體的物業管理規劃要求,安防系統的末端
監控點位(諸如攝像頭、門禁等)按照分散布置及重點監控的原則進行布置,通常的安防系
統的各個子系統采用常規的銅線軟線纜,每個系統布置敷設一套獨立的線路,不能共用。出
現了設備重復購置、線纜重復施工等問題,不利于系統的擴展及維護。經過多次的專家論證
和技術可行性分析,在設計中組建了商業綜合體的支持TCP/IP協議的智能網系統。主干以
光纜為主要線路,輔以備份線路和設備構成,光纜穩定可靠,配以支持VLAN的網絡交換
機設備,實現了不同系統可共用一套網絡系統的目的,節省了施工、設備材料和后期維護。
目前在該智能網絡的系統上傳遞的數據信息包括語音通訊、商業數據流、客流計數數據、門
禁控制信息、視頻監控視頻流、樓宇設備控制數據、信息等系統。拓撲結構如下:
此方案(智能網絡系統)在實施后取得了巨大的成功,節省了大量的昂貴的銅纜線材,降低
了造價,采用光纜的智能網絡系統穩定可靠,只有支持TCP/IP網絡協議的設備都可以接入
該智能網絡,因該系統在建筑均中均勻分部,使得在商業綜合體正式投入使用后在物業管理
及維護中及系統擴展中體現出很大的優勢。主干交換機采用了華為型交換機,光纜采用多模
光纖。
機電配置概況:機電配套上,強電配套按照4用2備的方式接入,在負一層設置有獨
立為項目服務的開閉所和變配電所,分別為商業裙房、寫字樓、2個酒店服務。對于酒店配
置有柴油發動機組,用來保障對項目的第三路供電備份。綜合體設置有中央空調系統,分
為裙房冷凍機房、寫字樓冷凍機房、萬豪酒店冷凍機房進和假日酒店冷凍機房。高層塔樓采
用分區接力供水,在設備層設有中間水箱。
按照建筑規范、機電配置具體情況、高層建筑的物業維護要求,建設單位對機電設備
監視和控制,通過樓宇自控系統整體規劃和設計,包括對供配電、暖通空調、給排水、電梯、
照明、消防、安全防范系統等進行遠程監督控制,并預先編寫了物業設備的運行規范,設備
監視控制的內容包括:設備自動啟停控制、運轉狀態、溫濕度控制、風閥開度控制、自動倒
備、設備報警提醒、電氣火災報警、電梯運行狀態、水箱水位監視等;根據外部條件、環境
因素、負載變化情況自動調節各種設備,使之總處于最佳運行狀態,并檢測并及時處理各種
意外、突發事件,實現對大樓內各種設備的統一管理,協調控制。
結語:
綜上所述,建筑智能化系統在商業綜合體中的應用非常重要,涉及節能應用、綠色環
保、保障安全、提供有序舒適服務的建造目標。隨著電子設備產品的更新換代的飛速發展,
建筑智能化系統將越來越普及,功能越來越強大,成為不可或缺的建筑組成部分。
參考文獻:
[1]《智能建筑設計標準》(GB/T50314-2006),中華人民共和國建設部
[2]《綜合布線系統驗收規范》(GB50312-2007),中華人民共和國建設部
[3]《智能建筑工程質量驗收規范》(GB50339-2003),中華人民共和國建設部
[4]《安全防范工程技術規范》(GB50348-2004),中華人民共和國建設部
[5]吳斌:建筑智能化系統的運行和維護技術,中國電力出版社
【關鍵詞】智能建筑;弱電系統;集成技術
隨著我國計算機技術、網絡技術以及信息化技術的快速發展,以及人們對建筑物功能的要求越來越高,為了給人們建造舒適、高效、標準的建筑環境,適應信息化發展要求已經成為建筑行業急需解決的問題,智能建筑的出現極大的緩解了這一問題。智能建筑的發展也可以說是一個系統集成發展的過程,建筑弱電系統是智能建筑中機電設備的主要方面,目前也正在向集成化的方向發展,集成化的智能建筑必將成為建筑行業的主流。目前我國智能建筑建設過程中,真正符合智能集成化標準的并不多,這主要是沒有了解集成目的與內容,或者是選擇的集成方式不合理等原因造成的,下文提出弱電系統集成內容與方式,供有關人員參考。
1 智能建筑弱電系統集成目標
智能建筑的發展過程其實就是集成化的發展過程。在智能建筑領域,可以說智能化的實質就是集成化,就是將建筑相關信息資源以及主要任務與全局進行統一一體化的管理,并通過系統集成技術,實現資源的綜合共享,提升服務的質量以及智能建筑管理的效率。
智能建筑弱電系統集成技術的核心,主要體現在弱電系統功能、軟件、共享網絡等技術上,是一種新型的技術,其技術目標為信息化集成。系統集成具有以下幾點特征:(1)系統集成以網絡為基礎,建立一個監控平臺;(2)利用采集、處理為一體的數據軟件,并通過系統集成網絡進行,實現系統資源、信息的管理與共享;(3)系統集成具有操作簡單的界面,能夠滿足不同用戶的條件,并且本系統具有較強的兼容性,能夠適應多種應用環境。
2 智能建筑弱電系統集成的主要內容
智能建筑弱電集成的主要內容,就是將智能建筑弱電系統的各個子系統進行集成,實現功能、信息等的高度集成。其中智能建筑弱電系統中包括辦公自動化系統、樓宇自動化系統、通信系統、網絡系統以及安全防范系統等。
3 智能建筑弱電系統集成的方式
目前,智能建筑弱電系統集成方式的選擇,可以根據集成內容分布、管理需要等。針對目前智能建筑系統集成目的以及現狀,主要采取以BAS為中心的系統集成方式以及區域網-子系統集成方式。
3.1 以BAS為中心的系統集成方式
BAS是樓宇自動控制系統的簡稱,以樓宇自控系統為中心的集成,就是將樓宇自控系統的通信控制裝置與其他產品連接起來,采用串行通信的方式,實現數據在系統間的傳遞。
采用這種系統集成方式具有以下幾個方面的特點:(1)利用這一集成方式,能夠對建筑電氣設備參數進行采集與控制,并對其進行優化,實現了對智能建筑現場設備的實時監控;(2)目前智能建筑弱電系統中,采用這一集成方式,其軟件一般都是自成獨立的系統,在對外開放功能方面存在嚴重的缺陷。大部分的樓宇自控系統在網絡環境下與其他的應用程序實施數據交換存在局限性,并且與上級集成系統實施數據交換過程中會產生瓶頸,影響信息集成與共享的效果。(3)通常情況喜愛,樓宇自控系統不具備在網絡環境下的信息集成管理能力,不能提供較為透明的網絡信息數據源,并且也不具備開放的數據接口,不能像用戶提供分布式的使用環境與條件。(4)目前智能建筑弱電系統以樓宇自控系統為中心的集成產品,可供選擇的方面以及優化的空間都存在嚴重的局限性,這就說明這一集成系統向下的包容能力極差。
3.2 區域網-子系統集成方式
區域網-子系統集成方式,采用集成智能建筑管理系統。該系統結構包括集成管理層、系統管理層以及設備層。該集成方式下的系統硬件采用通信網關將各個子系統進行連接,并對各個子系統電氣設備相關數據進行實時采集。系統的網絡結構為以太網結構,瞎用智能技術,并采用C/S工作模式。
智能建筑弱電系統采用這一集成方式,其可行性主要體現在以下幾個方面:(1)隨著我國科技的發展,新一代支持集成技術的軟件已經趨于完善。如C/S工作模式、開放式的數據接口、支持代碼重用構件等,這一軟件的支持,使得區域網-子系統集成方式成為了可能,并可以提升集成系統運行的效果。(2)網絡操作系統運行的穩定性逐漸的提升,并且越來越普及,一些如WindowsNT4.0操作系統的出現,為區域網-子系統集成方式打下了堅實的基礎;(3)計算機性能逐漸加強,網絡器件的價格也不斷的降低,使得這一集成系統下的硬件體系成本降低;(4)區域網一子系統集成的投資一般占全部弱電系統總投資的十分之一以下,但可使智能建筑在智能化、信息化方面提高相當大的水平,具有質的飛躍。
4 智能建筑弱電系統集成技術實踐應用
智能建筑弱電系統集成技術主要體現在工程設計、工程施工、物業管理等幾個方面。
在工程設計階段,弱電系統集成化設計需要遵循以下幾個原則:(1)集成系統的設計要能夠滿足用戶的需求;(2)在集成系統內部同一層次上采用同一條通信通道作為公共通道;(3)集成系統操作界面要體現不同的操作層次要求。
在智能建筑工程施工方面,進行系統集成是保證施工質量、控制工程成本的有效手段,也是提高工程施工效率的有效方法。選擇合適的系統集成商,其必須具備工程承包商以及設備供應能力,在建筑主體設計的基礎上,要對集成系統產品進行審核與優化。
在物業管理方面,智能建筑的物業管理不同于普通的建筑物業管理,其管理屬于綜合管理范疇。智能建筑物業管理要以集成以及信息共享作為基礎,并用決策系統作為主要的輔助手段,對智能建筑中的相關事件、事務等進行綜合性的管理。
5 總結
隨著我國社會經濟的快速發展,特別是科技水平的提升,智能化技術逐漸的應用于建筑行業,為我國的智能化發展起到了良好的促進作用,智能建筑逐漸的得到了推廣與應用。住宅小區建筑中應用智能集成系統,能夠為小區居民、住戶提供更優質的服務,保證建筑、住戶等的安全,是現代化建筑的具體體現。集成智能建筑能夠適應現代居民對建筑功能的基本要求,能夠提升居民的生活品質,并推動現代化建筑行業發展,值得大力推廣與應用。智能建筑弱電系統集成技術具體體現在智能建筑工程設計、工程施工以及物業管理等方面,與傳統的建筑相比具有明顯的優勢,是我國建筑行業發展的主流趨勢。
【參考文獻】
[1]高素萍.關于智能建筑弱電系統集成的探討[J].低壓電器.2010,25(1):157-158.
[2]叢培勝,何亞峰.智能建筑弱電系統集成方式的探析[J].技術與工程,2011,31(15):21-22.
[3]張洪.論智能化弱電系統的設計[J].工藝與設備,2012,15(7):258-259.
[4]旦巴歐珠.信息網絡系統來電防護技術探討[J].科技,2010,26(5):101-102.
合同編號
G*-**
密級
集團公司 2018 年度科技發展計劃課題合同
課 題 名 稱:
承 擔 單 位:
課題負責人 :
起 止 年 限: 2018年 月 至 年 月
填 寫 說 明
1. 1、本合同由集團公司科技管理部與課題承擔單位簽訂,甲方為集團公司科技管理部,乙方為課題承擔單位。
2. 2、本合同一式六份,甲方三份,乙方兩份,課題負責人一份;
3. 3、合同采用A4紙打印上報,填寫內容采用小4號宋體。
4. 4、合同編號以“集團公司年度科技發展計劃”中合同號為準。
5. 5、合同密級由課題承擔單位提出建議,集團公司科技管理部審定。
一、國內外現狀及簡要說明
我國幅員遼闊,有70%的國土面積為山區,地質條件十分復雜,是世界上喀斯特地貌分布面積最廣的國家之一。我國境內可溶巖分布面積達3400000km2,約占我國國土面積的1/3。其中,裸露于地表的碳酸鹽巖面積為910000km2,接近我國國土面積的1/lO。如此廣闊的巖溶面積,嚴重影響著我國交通基礎設施的建設和發展。喀斯特地貌不良地質條件給隧道的施工和運營造成了嚴重的威脅。
喀斯特地貌巖溶隧道問題的研究可以追溯到上世紀30年代的前蘇聯,當時召開了第一屆全蘇喀斯特會議,此會議由舍維亞科夫院士發起。在70年代,德國也首次舉行了主題為“與可溶巖有關的工程地質問題”的國際研討會。
當前巖溶隧道施工技術在溶洞施工處治工藝和施工方法的研究方面比較豐富。但由于問題的復雜性,喀斯特地貌高速鐵路隧道系統研究還不足夠,距解決隧道施工中出現的復雜問題尚有差距。
二、主要研究內容、關鍵技術及研究方法
1、 復雜艱險重山區大臨便道施工(1)研究內容
在復雜艱險重山區進行大臨便道建設,不僅要面臨喀斯特地貌重山區帶來的多種建設難題,還要在規劃選線之初將所有自然環境因素考慮進去,盡可能規避自然災害對基礎設施的負面影響,如暴雨、颶風、滑坡、泥石流、滾石等。施工難度有多高,可想而知。
(2)關鍵技術與研究方法
①施工便道規劃選線
施工便道規劃選線應在充分調查工程所在地自然環境、地質狀況、社會風俗、既有房屋利用條件等的基礎上,根據工程規模、特點和施工組織要求等進行規劃選線,確定施工便道標準。
②施工便道安全風險預控
施工便道無論在施工期還是運營期都應當以人為本,堅持安全發展,堅持“安全第一、預防為主、綜合治理”的方針。同時應建立應急管理制度、成立組織機構、明確人員職責,根據現場可能發生的緊急情況,編制應急預案。
2、加工場智能建造(1)研究內容
加工場使用大量的智能機械達到高度的自動化加工,減少人工操作;提高工作效率和生產效率;使整個工藝的加工流程穩定,提高產品的質量與標準。
(2)關鍵技術與研究方法
設備選型根據工程規模及加工場至各工點運距主要設備配置按照專業化、自動化流水作業配置。
主要設備包括雙柱臥式金屬帶鋸床、小導管箭頭成型機、多功能聯合沖剪機、數控彎拱機、數控龍門式等離子切割機、智能鋼筋彎箍機器人、8字筋對焊機、8字筋液壓成型機、數控小導管打孔機、智能鋼筋焊網機、數控全自動調直切斷機等。通過智能機械生產,對比傳統加工方法,研究其經濟價值。
3、拌和站管理系統(1)研究內容
拌和站是現場施工最重要的基礎保證,通過拌和站管理系統達到“提高效率、節省成本、保障安全、輕松管理”的精細化管理目標,減輕各個崗位人員的負荷,減少各種錯誤率,提升生產效率。
(2)關鍵技術與研究方法
根據工程規模,合理配置拌和站管理系統中生產管理、實驗室管理、原材料管理、設備監控、手機APP等各功能模塊,對接拌和站廠家的工控系統,保證數據準確,傳輸穩定,流程化管理,圖形化操作。
4、信息化系統(1)研究內容
依托鐵路工程管理平臺,實現信息資源共享、各單位及時溝通、管理模式及業務流程的優化,達到優化管理過程,提升高速鐵路建造品質的目的。
(2)關鍵技術與研究方法
根據工程規模,合理配置鐵路工程管理平臺各模塊的應用,在原有工作的基礎上,實現各種數據的自動抓取、自動分析、自動形成各種直觀的圖形化報表,便于各方了解項目有關信息,第一有利于提升工作速度,第二有利于提升管理質量。讓工程的透明度提升,使大家可以更準確、深入掌握工程建設情況。利用共享的信息平臺為有效的建設項目管理提供了基礎數據信息。
主要使用模塊有資料管理系統、勞務工管理系統、基于BIM技術的征拆進度現場管理系統、施工日志(包含檢驗批)系統、沉降觀測系統、超前地質預報系統、圍巖量測系統、視頻監控系統、樁基檢測系統、物資設備系統、驗工計價系統等。
5、巖溶隧道體外排水系統(1)研究內容
隧道圍巖范圍內巖溶水的存在使得隧道工程地質和水文地質條件發生變化,造成圍巖強度降低,滲透水壓力增加;而巖溶水的滲透、結晶問題將導致隧道運營病害,同時又具有侵蝕性,對隧道結構、防排水工程等的侵蝕作用不可忽視。所以隧道排水非常重要,本研究就是為了研究巖溶隧道的體外排水系統,減少水害。
(2)關鍵技術與研究方法
配合中鐵二院對復雜巖溶新型襯砌結構體系研究的科研成果,隧道排水采用雙側溝+中心水溝排水;拱墻襯砌背后設φ50環向盲管,兩側邊墻角附近鋪設φ80縱向盲管,隧底設置φ50環向盲管,圍巖集中出水點設置專管引排至中心水溝;側溝壁與道床板間設縱向排水槽,排水槽與中心水溝間設置橫向水溝;邊墻設置泄水孔,孔徑φ110;可溶巖地段中心水溝兩側交錯設置豎向泄壓孔,并設彎管引入中心水溝。仰拱及填充澆筑時預留φ110PVC管。
6、大型機械化配套施工(1)研究內容
目前,我國鐵路隧道在建設配套技術水平、施工裝備以及國產化還處于隧道施工機械化初期,該項主要為鐵路隧道施工Ⅰ、Ⅱ級機械化配套方案的實施與優化,達到“自動化減人,機械化省人”的目的,同時,減少安全隱患,滿足安全目標。
(2)關鍵技術與研究方法
以開挖鉆孔作業線(全電腦三臂鑿巖臺車)、加強支護作業線(多功能拱架安裝臺車)、噴混凝土作業線(濕噴機械手)、仰拱作業線(移動式仰拱棧橋、自行式弧形模板)、二次襯砌作業線(防水板鋪掛臺架、輕型二襯臺車、蒸汽養護臺架)、水溝電纜槽作業線(水溝電纜槽臺車)6條生產作業線為主,對作業線所需工裝、配套設備進行優化調整,形成鐵路隧道施工Ⅰ、Ⅱ級機械化配套方案。
7、復雜地質隧道超前地質預報系統(1)研究內容
隧道超前的目的是為了進一步查清隧道開挖工作面前方的工程地質與水文地質條件,指導工程施工順利進行;降低地質災害發生的幾率和危害程度;為優化工程設計提供地質依據;為編制竣工文件提供地質依據。超前地質預報的要內容為地層巖性、地質構造、不良地質、地下水進行預測預報。
(2)關鍵技術與研究方法
鐵路隧道超前地質預報采用地質調查法、超前鉆探法和物探法,做到地質調查與勘探相結合、物探與鉆探相結合、長距離與短距離相結合、地面與地下相結合、超前導坑與主洞探測想結合,并對各種方法預報結果綜合分析,相互驗證,提高預報準確性。
8、艱險山區長大隧道精密控制網測量技術(1)研究內容
隧道工程測量是在隧道工程的規劃、勘測設計、施工建造和運營管理的各個階段進行的測量。為保證隧道能按規定的精度正確貫通及相關的建筑物與構筑物的位置正確,從而要求:規劃階段,提供隧道選線用的地形圖和地質填圖所需的測繪資料;勘測設計階段,在隧道沿線布測測圖控制網,測繪帶狀地形圖,實地進行隧道的洞口點、中線控制樁和中線轉折點的測設,繪制隧道線路平面圖、縱斷面圖、洞身工程地質橫斷面圖、正洞口和輔助洞口的縱斷面圖等工程設計圖;施工建造階段,根據隧道施工要求的精度和施工順序進行相應的測量,首先根據隧道線路的形狀和主洞口、輔助洞口、轉折點的位置進行洞外施工控制網和洞口控制網的布沒及施測,再進行中線進洞關系的計算及測量,隨隧道向前延伸而階段性地將洞內基本控制網向前延伸,并不斷進行施工控制導線的布測和中線的施工放樣,指導并保證不同工作面之間以預定的精度貫通,貫通后進行實際貫通誤差的測定和線路中線的調整,施工過程中進行隧道縱橫斷面測量和相關建筑物的放樣,以及進行竣工測量;在施工建造和運營管理階段,定期進行地表、隧道洞身各部位及其相關建筑物的沉降觀測和位移觀測。
(2)關鍵技術與研究方法
①隧道平面控制測量應結合隧道長度、平面形狀、輔助坑道位置以及線路通過地區的地形和環境條件等,采用GPS測量、導線測量、三角形網測量及其綜合測量方法。
②隧道高程控制測量采用水準測量、光電測距三角高程測量。
③隧道變形測量在隧道主體工程完工后進行,變形觀測期不少于3個月。
④運營及養護維修階段,對各級控制網的復測、構筑物變形監測、區域沉降地段變形監測、軌道幾何狀態檢測等。
9、復雜巖溶隧道綜合施工技術(1)研究內容
復雜巖溶地區的隧道工程施工具有危害大、預防難的特點,是目前隧道工程中尚未很好解決的難題。若冒然施工,極有可能會產生突泥涌水,造成重大安全事故。從超前預報指導施工,到揭示后溶洞處理措施,最后保證施工安全、運營安全為主要研究內容。
(2)關鍵技術與研究方法
復雜巖溶隧道的關鍵技術在于準確的超前地質預報、安全的掘進方法、合理的處理措施。
三、課題預期目標、經濟技術指標和成果形式
1、預期目標(1)編制復雜艱險重山區大臨便道施工圖;
(2)編制智能加工場實施標準指導手冊;
(3)編制信息化拌和站實施標準指導手冊;
(4)編制高速鐵路建設期信息化系統指導手冊;
(5)巖溶隧道體外排水技術專利;
(6)高速鐵路大型機械化配套施工指導手冊;
(7)復雜地質高速鐵路隧道超前地質預報施工指導手冊;
2、經濟技術指標(1)目前高速鐵路建設期人工費約占20%,設備費約占15%,而且隨著我國經濟的快速發展,施工建設期較中標時的人工費、設備費、材料費等增長迅速,若不能采取措施則會造成巨額虧損。從規劃開始,結合工程實際情況,使用信息化手段,大量采用智能化機械、設備,規范化管理、集約化生產、標準化控制,做到源頭能控制,過程可追溯,質量有保證,降低人工費占比,增加設備的利用率,減少材料浪費,提高經濟效益。
(2)復雜艱險重山區,尤其是巖溶發育地段的高速鐵路隧道施工安全風險高,不可預見因素多,以“預防為主、防治結合、綜合治理”為原則,降低建設期與運營期的安全風險,創造經濟效益。
(3)復雜巖溶隧道體外排水系統為新型襯砌結構體系,具有巨大的發展空間與經濟價值,在室內實驗、理論分析及數值計算的基礎上,本項目通過對各個問題的分析,擬建立最優化的隧道體外排水系統,為以后的類似工程提供寶貴的參考依據。
3、成果形式(1)施工技術總結及指導手冊;
(2)發明專利及著作權;
(3)科研論文。
四、課題的年度計劃及年度目標
年度
計劃及目標
2018
2019
2020
2021
2022
1、
2023
1、整理、分析試驗數據,撰寫試驗報告;
2、形成復雜巖溶隧道綜合施工技術的科研成果;
五、課題參加單位及主要研究人員
參加單位
研究任務及分工
中鐵十八局集團有限公司貴南高鐵項目經理部
制定總體研究方案,并具體實施,負責成果總結。
課題
負責人
性
別
年
齡
職務
職稱
研究任務
及分工
全時率
所在單位
(全時率取100%、75%、50%、20%)
六、經費預算 單位:萬元
經費來源預算
經費支出預算
科目
預算數
科目
預算數
來源預算合計
4545
支出預算合計
一、集團公司計劃撥款
一、人員費
二、國家撥款
二、設備費
三、省市撥款
1、購置費
四、單位自籌款
4545
2、試制費
五、銀行貸款
3、租賃費
六、其他來源款
三、相關業務費
1、材料費
2、燃料及動力費
3、測試及化驗費
4、會議差旅費
5、資料費、咨詢費
6、國際合作與交流費
7、文整費
四、課題管理費
五、其他費用
說明:全部課題經費由項目自籌解決,課題所發生費用計入項目研發經費。
七、撥款計劃 單位:萬元
計劃撥款總額
首次撥款
( 年)
中間撥款
( 年)
結題撥款
-
-
-
-
八、合同簽定雙方意見
集團公司科技管理部(甲方) (章)
負責人(簽字) 年 月 日
課題承擔單位(乙方) (章)
課題負責人(簽字)
開戶銀行:
帳戶名稱:
帳 號:
九、共同條款
1、合同雙方共同遵守《集團公司科研發展計劃合同管理辦法》,《集團公司科研費用管理辦法》,若有爭議時,按辦法中有關規定處理。
2、乙方必須按要求編報年度計劃執行情況及時上報甲方,逾期不報,甲方有權終止撥款。
3、合同執行過程中,乙方如需變更合同,應根據“辦法”中有關規定,向甲方提出變更內容及理由的申請報告,經甲方審核批準后實施。甲方提出變更合同書有關內容時,要與乙方協商達成書面協議后實施。在變更合同未經雙方確認前,雙方仍應履行原合同書內容。
4、乙方課題經費開支應符合財務管理有關規定和《集團公司科研費用管理辦法》經費開支范圍要求。
5、甲方根據“辦法”的規定,及時向乙方撥付經費,并監督經費使用情況。對不符合規定的開支,甲方有權提出調整意見。
6、遇下列情況之一,甲方可通知乙方終止合同:
(1)課題所需自籌資金等條件長期不落實的;
(2)經論證,課題所選技術路線、方案已無實用價值,或依托的工程項目發生較大變化致課題無法進行的;
(3)參加研究開發的合作單位或課題人員發生較大變化,致課題無法進展的。
(4)乙方違反財經紀律弄虛作假、截留、挪用、擠占課題經費情節嚴重的。
隨著現代城市化的發展,人們對于居住環境的關注日趨細致化,越來越多的市民開始考慮自己的生活質量,考慮自己小區的各種配套設施,生態小區也是在此種背景下產生的新鮮事物。生態小區是通過調整人居環境生態系統內生態因子和生態關系,使小區成為具有自然生態和人類生態、自然環境和人工環境、物質文明和精神文明高度統一、可持續發展的理想城市住宅區。本文試圖對現代城市生態小區的規劃與設計作相關探討。
關鍵詞:生態小區;規劃;設計
一、生態小區內涵、特點、類型
(一)生態小區的內涵、特點
生態小區基礎設施完善,空間結構合理,生態智能建筑都廣泛應用,人工環境與自然環境實現了巧妙的融合。它符合城市規劃以及區域規劃發展的需要,與區域城市融洽,是生態城市的一部分,體現了所在城市的風貌和特質。
與傳統小區相比,生態小區有著本質的區別,主要有以下特點:和諧生態小區內人與自然共生,人類回歸自然,自然融于小區,小區融于自然;同時,能營造滿足人類自身發展需求的環境,富有人情味,充滿濃厚的文化氣息,擁有強有力的互幫互助的群體,呈現出有別于傳統小區的繁榮、生機和活力。
可持續性生態小區是以可持續發展理念為指導的,它倡導既要滿足當代人的需要,又不對子孫后代的需求造成威脅,因而它能實現小區內經濟、社會、環境的發展,能夠實現社會效益和經濟效益的統一,實現經濟又好又快發展,能把小區自然環境作為小區公共資源得到持久利用。生態小區并不是狹隘地單單追求環境的優美和自身的繁榮,而是兼顧經濟、社會、環境三者的整體協調發展,小區生態化也不僅局限于某一方面的生態化,而是小區整體上的生態化。因此,生態小區的建設將會推動我國城市建設中治理環境污染,保護小區環境的進程,實現節能、節地、節水、低污染以及物業等的有效管理,為城市小區的健康發展帶來強大的動力。
(二)生態小區的類型
主要分為兩類:
1、生態住宅類:該類型的生態小區提倡以藝術為源頭,最大限度地開發生態住宅的藝術功能, 把生態住宅當成藝術品去創造,使此類住宅無論從外或者從內看起來都是一件藝術品。
2、生態智能類:該類型小區以突出各種生態智能為特征,極力發揮住宅的智能性。凡是能對人的居住提供智能服務的裝置,都在適當的部分被置入,使主人可以憑借想象和簡單的操作就可以達到一種特殊的享受。
二、生態小區規劃的內容
(一)生態小區規劃的目標
生態規劃就是要從自然生態和社會心理兩個方面去創造一種融合技術和自然的人類活動的最優環境,誘發人的創造精神和生產力,以提高物質和文化生活水平。我們可把生態小區規劃目標理解為:以生態學相關原則為指導,通過生態設計方法提高人居環境質量,促進人與自然和諧、協調人工設施與自然環境,實現小區社會―經濟―自然復合系統整體協調從而達到一種穩定、平衡、有序的狀態。
(二)生態小區規劃的方法
充分運用生態規律,以小區的可持續發展為目標,以工程和技術手段為支撐,對傳統意義上的小區進行規劃設計,使小區成為真正的生態小區,以推動城市化發展。
(三)生態小區規劃的內容
包括小區自然生態規劃、經濟生態規劃和社會生態規劃。
1、自然生態規劃
綠化指標:該指標是衡量生態小區規劃建設水平最重要的指標之一。根據生態小區的標準,綠地率(包括景區和水面)須達50%以上,人均公共綠地應在28平方米以上。地面保水指標:本指標旨在強調建筑基地滲水保水能力,盡量減少混凝土覆蓋面積,采用自然排水系統,以利于雨水的滲透,理想指標是小區80%的地具有透水性能。
節水指標:此指標是為了節約水資源,在小區建筑設計中導入雨水利用或凈水系統的設計,把雨水、生活廢水匯集處理后,達到規定的用水水質標準、重復使用于非飲用水及非與身體接觸的雜用水。
節能指標:生態小區應該是節能小區,小區的設計使用需要通過空調系統、照明、白晝光利用、太陽能利用等途徑節約能源。
二氧化碳與廢物減量指標:此指標鼓勵應用輕量化的建筑結構,如使用鋼構造建筑來減少砂石、磚等建材的使用;提倡居家簡樸的裝潢設計、建材的回收利用。
污水垃圾處理指標:前者要求建設雨水、生活污水分流管道系統,一方面有利于雨水的回收利用,另一方面可減少污水的處理量。后者指垃圾的分類收集和資源的回收利用。
綠色交通指標:采用低污染、適合都市環境、對健康有益的運輸工具來完成社會經濟交往活動。
2、社會生態規劃
建立標志性建筑、具有中心性的廣場和對居民有魅力的開敞空間以增強小區的歸屬感;建立配套齊全、布局合理的生態基礎設施,創造便利于各個年齡層次人群的生活環境;小區應提供多樣性、個性化住宅,以保證各種經濟收入的人與各種年齡層次人們的需求;小區應成為有商業活動、市民服務、文化活動、娛樂活動等集中的中心地區。
綜上所述,生態小區既是一種小區規劃的新理念,又是未來城市規劃所追求的目標,將成為城市可持續發展理想休憩樂園和未來住宅小區發展的必然趨勢。它的建設是一項宏偉的綜合工程,需要我們長期不懈的努力。
三、生態住宅的設計及建設
改革開放以來,我國的經濟發展取得了舉世矚目的成就,伴隨著城市化水平的快速發展,資源的浪費和環境的污染也在不斷加速。由于生產技術和觀念的落后,我國平均建筑能耗是發達國家的2到3倍,造成的污染也相當嚴重,我國有若干城市被世界衛生組織列為“嚴重污染”城市,這是對我國經濟社會繁榮發展澆的一盆冷水,需要引起我們的重視。房地產開發和使用是一種消耗大量資源,產生大量廢棄物的產業。為了人們衛生、健康、舒適地生活,必須將環境保護放在重要位置。由此衍生的生態小區的設計和建設需要做到以下幾個方面:
(一)充分利用太陽能
太陽能是綠色能源中最重要的能源,是取之不盡、用之不竭、可永續利用并且廣泛存在的天然能源。太陽能的優點是豐富、潔凈、安全、廉價。目前,在住宅區中太陽能的利用主要有3個方面:太陽能熱水器、太陽能空調和太陽能電池。
我國的太陽能資源十分豐富,年日照時數為2500h的地區占國土面積的2/3 以上,有的地區高達3000h。這為我國太陽能的開發利用提供了良好的條件。隨著科學技術的進步,太陽能利用的范圍將會更廣,能量轉換效率將會更高。
(二) 合理規劃用地
我國是一個地少人多的國家,近年來,隨著經濟的發展,越來越多的土地被工廠和住宅所替代,我國的土地資源日趨減少,尤其是房地產產業的發展,嚴重制約著我國經濟的可持續性發展。住宅小區的規劃用地應該從以下幾個方面著手:
1、容積率控制在合理的水平,并非越低越好;
2、停車場架空或入地,即建造立體化的多層停車場或地下、半地下停車場;
3、從節地與節能兩個因素綜合考慮,宜建造多層和小高層萬方數據公寓,控制建設單門獨戶的別墅,尤其是依山傍水、景觀優美的“風水寶地”更不應建造高檔別墅和私家花園供極少數人享用,而應建造小區公園等公共設施,供大眾
使用。
(三)高度重視環保
房屋的建設和使用都存在著對環境污染的問題。環境被污染,直接危害人類健康,這是眾所周知的。關于環境污染問題,過去只提“三廢”(廢水、廢氣、廢渣)污染,現在增加了防治聲污染和光污染的內容。這是切合現實情況的。此外有個經常被人們所忽視的問題,就是電磁的污染。隨著人們生活水平的提高,家用電器的普及率和使用率也在日益提高,電磁污染已經出現,并有不斷增長之勢。提議把這方面的內容納入治污計劃和措施之內。