方卓禎，徐 照

(東南大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 南京 211189)

0 引言

在可持續(xù)發(fā)展背景下，以預(yù)制混凝土裝配式建筑為代表的建筑工業(yè)化成為建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排的關(guān)鍵途徑。結(jié)合裝配式建筑在構(gòu)件生產(chǎn)集約化、運輸物流化、安裝機(jī)械化上的特點，對其展開碳排放量化核算工作，能有效支撐當(dāng)前我國建筑碳排放研究。在研究傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑碳排放的基礎(chǔ)上，許多學(xué)者開展了對裝配式建筑碳排放的定量研究。如結(jié)合BIM技術(shù)，開發(fā)針對裝配式住宅建筑的碳排放預(yù)測系統(tǒng)[1]；基于過程分析法提出預(yù)制住宅碳排放計算模型并估算碳排放[2]；通過樣本研究對比裝配式建筑和現(xiàn)澆建筑施工模式對碳排放的影響[3]；基于層次模糊綜合評價法制定裝配式建筑碳排放評價指標(biāo)體系[4]；基于建筑不同階段資源能耗數(shù)據(jù)核算碳排放并識別各階段碳排放影響因素[5]。但這些定量研究多聚焦于項目建設(shè)前對裝配式建筑進(jìn)行碳排放估算與預(yù)測，或項目完成后的碳排放核算與評價，目前較缺乏針對裝配式建筑的碳排放實時計算研究。

碳排放實時計算能為裝配式建筑碳排放的跟蹤與監(jiān)測提供數(shù)據(jù)支撐，從而使項目參與者更好地把握碳排放動態(tài)變化規(guī)律。而預(yù)制構(gòu)件作為裝配式建筑模塊化單元，原材料使用相對明確，生產(chǎn)范式相對標(biāo)準(zhǔn)[6]，能通過其在物化階段的空間信息反饋裝配式建筑在建造過程中的實際進(jìn)度，適合作為碳排放實時計算的基礎(chǔ)研究對象。

因此，本文結(jié)合預(yù)制混凝土構(gòu)件特點，建立了構(gòu)件物化階段碳排放定量跟蹤計算公式?；趯FID標(biāo)簽系統(tǒng)功能的利用和開發(fā)，設(shè)計了構(gòu)件實況信息采集和處理的方法，從而實現(xiàn)碳排放跟蹤計算關(guān)鍵參數(shù)的獲取。在確定計算參數(shù)來源的基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建參數(shù)數(shù)據(jù)庫，并通過參數(shù)調(diào)用，最終完善預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段碳排放跟蹤計算流程。

1 物化階段碳排放跟蹤計算邏輯

1.1 計算目標(biāo)確定

1)計算對象(預(yù)制混凝土構(gòu)件) 預(yù)制混凝土構(gòu)件是指以混凝土、鋼筋等為基本材料，在裝配式預(yù)制構(gòu)件廠以標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)化的生產(chǎn)方式制成的建筑構(gòu)件，涵蓋預(yù)制墻、預(yù)制梁、預(yù)制柱、預(yù)制板、預(yù)制樓梯等。預(yù)制混凝土構(gòu)件在工廠以集中批量式的組織生產(chǎn)，使用機(jī)械自動、半自動化形式完成生產(chǎn)工藝流程，最后經(jīng)驗收合格后再出廠供施工現(xiàn)場使用，具有生產(chǎn)效率高、規(guī)格質(zhì)量可控、產(chǎn)品獨立完整的特點，能作為碳排放計算的基本單元。

2)計算范圍(物化階段) 結(jié)合產(chǎn)品預(yù)制特點，將預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段定義為從原材料獲取到構(gòu)件完成施工裝配的全過程[7]，并進(jìn)一步細(xì)分為生產(chǎn)、運輸、裝配3個階段。生產(chǎn)階段核心為預(yù)制混凝土構(gòu)件在預(yù)制構(gòu)件廠從生產(chǎn)加工到檢驗出廠的全過程，但也將前端原材料開采獲取及運輸部分納入該階段碳排放計算范疇。運輸階段主要指預(yù)制混凝土構(gòu)件成品從預(yù)制構(gòu)件廠運送至項目施工現(xiàn)場的過程。裝配階段一般包括構(gòu)件吊裝和連接2個環(huán)節(jié)。其中，對于建筑體中的非組合型預(yù)制構(gòu)件僅考慮吊裝環(huán)節(jié)，即由施工現(xiàn)場堆放場地被吊裝至指定位置的過程，而對于組合型預(yù)制構(gòu)件(如墻-板連接構(gòu)件等)則包含吊裝后的連接固定過程。

3)計算方式(碳排放跟蹤計算) 在現(xiàn)有與預(yù)制構(gòu)件碳排放相關(guān)研究中，一般將建筑體中所有預(yù)制構(gòu)件視為整體進(jìn)行碳排放計算。區(qū)別于此，本文提出的碳排放跟蹤計算具備階段跟蹤性和產(chǎn)品針對性2個特點。階段跟蹤性指隨著物化階段推進(jìn)計算構(gòu)件實時產(chǎn)生的碳排放量。產(chǎn)品針對性指以單一預(yù)制混凝土構(gòu)件作為計算單元，考慮實際情況下產(chǎn)品間的差異性，使碳排放計算結(jié)果更貼合實際。

1.2 計算邊界設(shè)置

通過繪制邊界過程圖，依照工藝流程順序，識別出各階段直接碳排放源和間接碳排放源，如圖1所示。直接碳排放源主要為在物化階段覆蓋的時間范圍內(nèi)使用的機(jī)械，其在工作中會伴隨電力、石油、柴油等能源消耗而直接產(chǎn)生碳排放。間接碳排放源主要為投入的建筑材料等資源，原材料碳排放來自其被消耗前的材料生產(chǎn)階段，并不在物化階段覆蓋的時間范圍內(nèi)產(chǎn)生。

圖1 預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段碳排放邊界過程

其中，裝配階段組合構(gòu)件連接一般可分為干式連接和濕式連接。干式連接指采用焊接、螺栓連接等方式固定組合構(gòu)件，濕式連接指在構(gòu)件間的連接節(jié)點或接縫處支設(shè)模板并現(xiàn)澆混凝土或砂漿。由于連接中的建筑材料使用量相對于生產(chǎn)階段原料投入量可忽略不計，因此，該工序僅考慮使用干式連接設(shè)備產(chǎn)生的直接碳排放。

1.3 計算方法建立

選用排放因子法作為預(yù)制混凝土構(gòu)件碳排放計算方法，如式(1)所示：

Em=AD·EF

(1)

式中：Em為溫室氣體排放量；AD為活動數(shù)據(jù)，即各種碳排放源所消耗的能量和資源；EF為排放因子，即能源和資源消耗量與碳排放相對應(yīng)的系數(shù)。

1.3.1定量計算公式

確定的碳排放跟蹤計算結(jié)果由2種形式表示：預(yù)制混凝土構(gòu)件在物化階段各關(guān)鍵工序下的實際碳排放值、隨物化階段推進(jìn)的實時碳排放累計值。關(guān)鍵工序指能被識別出碳排放源的工序。

1)生產(chǎn)階段關(guān)鍵工序碳排放計算

生產(chǎn)階段關(guān)鍵工序產(chǎn)生的碳排放由2部分構(gòu)成：完成該工序需投入的建筑材料帶來的間接碳排放和為完成該工序所使用的機(jī)械設(shè)備因消耗能源而產(chǎn)生的直接碳排放。計算如式(2)所示:

CSC,i=∑(MSC,i.jMFSC,i.j)+PSC,iTSC,iEFSC,i

(2)

式中：CSC,i為生產(chǎn)階段第i個關(guān)鍵工序?qū)嶋H碳排放(kgCO2e)；MSC,i.j為其中第j種建材投入量(m3，kg)；MFSC,i.j為建材碳排放因子(kgCO2e/m3，kgCO2e/kg)；PSC，i為機(jī)械額定功率(kW)或單位時間能源消耗量(kg/h)；TSC,i為機(jī)械實際使用時間(h)；EFSC,i為機(jī)械能源的碳排放因子(kgCO2e/(kW·h)，kgCO2e/kg)。

2)運輸階段關(guān)鍵工序碳排放計算

運輸階段關(guān)鍵工序碳排放指預(yù)制混凝土構(gòu)件從工廠構(gòu)件堆場到項目施工現(xiàn)場構(gòu)件堆放點的運輸途中已產(chǎn)生的直接碳排放。構(gòu)件運輸多采用公路運輸方式，包含開始運輸、正在運輸、完成運輸3個關(guān)鍵工序。由于構(gòu)件運輸時間較長，為獲取尚在運輸途中的構(gòu)件實時碳排放，規(guī)定正在運輸工序數(shù)量≥1。計算如式(3)所示:

(3)

式中：CYS,k為運輸階段完成第k個關(guān)鍵工序時的實際運輸碳排放(kgCO2e)；DYS,k為對應(yīng)的運輸距離(km)；VF為機(jī)械百公里滿載油耗(L/100km)；LF為機(jī)械額定載重(t)；mPC為預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量(t)。

3)裝配階段關(guān)鍵工序碳排放計算

裝配階段關(guān)鍵工序碳排放主要指完成吊裝和干式連接的機(jī)械設(shè)備耗能產(chǎn)生的直接碳排放。對于非組合型預(yù)制構(gòu)件，其在該階段關(guān)鍵工序僅有“成品構(gòu)件吊裝”。對于組合型預(yù)制構(gòu)件，在完成必要吊裝工序后，還需經(jīng)歷多個組合構(gòu)件連接工序，由于每次連接發(fā)生在構(gòu)件之間，因此，規(guī)定每個構(gòu)件各承擔(dān)50%由連接設(shè)備產(chǎn)生的碳排放。計算如式(4)～(5)所示：

CZP,1=PDZTDZEFDZ

(4)

(5)

式中：CZP,1為成品構(gòu)件吊裝工序的實際碳排放(kgCO2e)；CLJ,s為第s個組合構(gòu)件連接工序的實際碳排放量。

4)物化階段實時碳排放累計值計算

以單個預(yù)制混凝土構(gòu)件為研究對象，CP表示預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段實時碳排放累計值(kgCO2e)，n1，n2，n3分別為生產(chǎn)、運輸、裝配階段關(guān)鍵工序數(shù)量。計算步驟如下。

當(dāng)構(gòu)件處于生產(chǎn)階段的第i(1≤i≤n1)個關(guān)鍵工序時，按式(6)計算：

(6)

當(dāng)構(gòu)件處于運輸階段的第k(1≤k≤n2)個關(guān)鍵工序時，按式(7)計算：

(7)

當(dāng)構(gòu)件處于裝配階段的第r(1≤r≤n3)個關(guān)鍵工序時，按式(8)計算：

(8)

CTP為預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段的實際碳排放總量(kgCO2e)，按式(9)計算：

(9)

1.3.2碳排放因子

由于建材、能源的開采、加工、運輸?shù)确绞綍艿桨l(fā)展水平和政策環(huán)境不同的影響，不同國家或地區(qū)同種排放因子在計算結(jié)果上會存在差異。為使計算結(jié)果更貼合我國建筑工程實際情況，以 GB/T 51366—2019《建筑碳排放計算標(biāo)準(zhǔn)》中碳排放因子作為研究數(shù)據(jù)。結(jié)合研究需要，選用的能源碳排放因子及建材碳排放因子分別如表1，2所示。

表1 能源碳排放因子

2 基于RFID的構(gòu)件信息跟蹤方法

RFID技術(shù)指利用射頻信號在電磁場中的空間耦合實現(xiàn)射頻識別而獲取數(shù)據(jù)。以RFID技術(shù)為核心的標(biāo)簽系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)采集硬件和數(shù)據(jù)處理平臺組成，數(shù)據(jù)采集硬件包括RFID電子標(biāo)簽(Tag)與RFID閱讀器(Reader)。由于RFID標(biāo)簽系統(tǒng)在空間定位與標(biāo)記識讀上的特性，已在多領(lǐng)域追蹤管理方面得到成熟應(yīng)用[8]，可將其結(jié)合用于預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段，實現(xiàn)對構(gòu)件實況數(shù)據(jù)的采集和處理。該系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

表2 建材碳排放因子

圖2 RFID標(biāo)簽系統(tǒng)工作原理

2.1 構(gòu)件RFID標(biāo)簽編碼設(shè)計

常用的RFID標(biāo)簽存儲空間分為產(chǎn)品電子代碼(electronic product code, EPC)區(qū)、標(biāo)簽識別號(tag identifier, TID)區(qū)、用戶(User)區(qū)及保留(Reserved)區(qū)4個獨立區(qū)塊。EPC區(qū)為每個產(chǎn)品分配唯一產(chǎn)品編碼，該區(qū)數(shù)據(jù)可被識讀和編輯。TID區(qū)存儲標(biāo)簽生產(chǎn)商的唯一標(biāo)識號且在出廠時已被寫入，只可進(jìn)行信息讀取。User區(qū)供使用者寫入任何自定義數(shù)據(jù)。Reserved區(qū)用于存儲摧毀密碼和訪問密碼，用于保障標(biāo)簽數(shù)據(jù)的安全性。

借鑒GB/T 51269—2017《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》、T/CCIAT 0019—2020《工業(yè)化建筑構(gòu)件編碼標(biāo)準(zhǔn)》、DB33/T 1189—2020《裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件編碼標(biāo)準(zhǔn)》與預(yù)制構(gòu)件編碼相關(guān)的編碼體系，結(jié)合RFID標(biāo)簽空間存儲特點，對用于預(yù)制混凝土構(gòu)件的標(biāo)簽存儲內(nèi)容及構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，如圖3所示。

圖3 標(biāo)簽存儲內(nèi)容及構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)

1)在標(biāo)簽存儲內(nèi)容方面，規(guī)定EPC區(qū)存儲構(gòu)件編碼信息，User區(qū)存儲影響關(guān)鍵工序的建材投入與機(jī)械工作的偶然事件，且直接采用文字標(biāo)記。由于TID區(qū)與Reserved區(qū)具有數(shù)據(jù)限制，不做統(tǒng)一規(guī)定。

2)在構(gòu)件編碼結(jié)構(gòu)方面，結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點和預(yù)制混凝土構(gòu)件特點，采用四級編碼結(jié)構(gòu)，分別表達(dá)構(gòu)件類型信息和在建筑項目中對應(yīng)的位置信息。規(guī)定如下：① 構(gòu)件類型代碼 由4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，前2位數(shù)表示構(gòu)件大類，后2位數(shù)表示構(gòu)件小類，對應(yīng)關(guān)系如表3所示；② 樓(區(qū))號 由項目區(qū)域劃分規(guī)則確定，用2位數(shù)字或1位字母加1位數(shù)字表示；③ 構(gòu)件底部層號 考慮到部分豎向構(gòu)件可能連接多個樓層，選擇以底部層號表示構(gòu)件所在樓層，地上樓層由2位數(shù)字表示，地下樓層以字母B加1位數(shù)字表示；④ 順序號 為區(qū)分同樓層同類型不同構(gòu)件，依據(jù)各樓層平面圖，按從左至右、從上至下的規(guī)則確定順序號，用2位數(shù)字表示。

表3 預(yù)制混凝土構(gòu)件類型代碼

例如，編碼“0402-10-B1-03”表示位于項目10號樓地下1層的第3塊預(yù)制混凝土內(nèi)墻板。編碼“0601-A1-12-01”表示位于項目A1區(qū)12層的唯一預(yù)制混凝土陽臺。

2.2 構(gòu)件RFID標(biāo)簽功能開發(fā)

為降低預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段人工干預(yù)的影響，使信息跟蹤采集更便利且采集數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，基于Android Studio軟件開發(fā)平臺，以JAVA作為主要開發(fā)語言，對RFID閱讀器的標(biāo)簽識讀模塊進(jìn)行二次開發(fā)，使其具備以下功能：①對標(biāo)簽進(jìn)行識別的同時獲取標(biāo)簽中存儲信息；②對標(biāo)簽進(jìn)行識別的同時獲取當(dāng)前時間信息；③對標(biāo)簽進(jìn)行識別的同時獲取當(dāng)前閱讀器位置信息；④每次識讀到的標(biāo)簽存儲信息、時間信息、閱讀器位置信息能匹配記錄；⑤能對標(biāo)簽存儲信息進(jìn)行編輯。

標(biāo)簽中存儲的主要信息為EPC區(qū)構(gòu)件編碼及User區(qū)備注信息。選擇采用基于鄰近探測法的方式對預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行定位，即以閱讀器位置表示構(gòu)件位置。通過標(biāo)簽識讀自動跟蹤記錄的某原始數(shù)據(jù)條，其中，“id”表示構(gòu)件編碼，“l(fā)ocation”表示構(gòu)件位置(緯度, 經(jīng)度)，“remark”表示標(biāo)簽備注，“time”表示當(dāng)前時間(年-月-日 時:分:秒)。

2.3 基于RFID的信息采集流程

將經(jīng)開發(fā)后的RFID標(biāo)簽運用在預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段，通過標(biāo)簽識讀能實現(xiàn)對時刻、構(gòu)件位置等信息的同步采集，從而間接反饋構(gòu)件所處階段和工序及機(jī)械設(shè)備實際使用情況與建筑材料投入狀態(tài)。RFID閱讀器主要有手持式和固定式兩種類型，根據(jù)構(gòu)件所處環(huán)境不同，選擇對應(yīng)形式的閱讀器完成標(biāo)簽讀寫。

2.3.1生產(chǎn)階段

根據(jù)生產(chǎn)階段各工藝作業(yè)工位不同，參照平模流水式構(gòu)件生產(chǎn)線的工藝布置原則[9]，將預(yù)制構(gòu)件廠混凝土構(gòu)件生產(chǎn)車間劃分為4個生產(chǎn)區(qū)域，構(gòu)件信息采集流程如圖4所示。

圖4 預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)階段信息采集流程

生產(chǎn)1區(qū)的模具組裝工序是該階段起點。模具組裝完成后，將制作合格并已完成構(gòu)件編碼的標(biāo)簽固定于模具表面。在模具拆卸前，構(gòu)件為尚未有完整固定形態(tài)的半成品，但由于其與模具在生產(chǎn)線上同步移動，二者具有相同位置信息，因此，以模具作為前期標(biāo)簽附著對象。當(dāng)模具拆卸工序結(jié)束，再將標(biāo)簽從模具轉(zhuǎn)移至對應(yīng)預(yù)制構(gòu)件上永久固定。

每個預(yù)制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)過程均需依序經(jīng)歷從生產(chǎn)1區(qū)至生產(chǎn)4區(qū)的工序，最終吊裝至構(gòu)件堆場進(jìn)行存放。同一個生產(chǎn)區(qū)內(nèi)的所有工序作業(yè)位置基本相同，但由于每個工序關(guān)聯(lián)的碳排放源不同，需采集的信息量不同，因此，需同一區(qū)域進(jìn)行多次標(biāo)簽識讀。根據(jù)對生產(chǎn)階段碳排放源的識別，以單個預(yù)制混凝土構(gòu)件為研究對象，搭建的采集流程中包含了9次標(biāo)簽識讀，在圖4中以Rn(n=1,2,…，9)表示，如R3指在混凝土澆筑開始時識讀；R4指在混凝土澆筑結(jié)束且振搗開始時識讀，表示當(dāng)前新增混凝土澆筑工序產(chǎn)生的碳排放。

目前，預(yù)制混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)一般采用半自動化半機(jī)械模式，在實際生產(chǎn)過程中，可能出現(xiàn)因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致的建材過度消耗或因能源供應(yīng)障礙導(dǎo)致的機(jī)械停工或運作不佳等問題，在這些問題影響下各工序產(chǎn)生的實際碳排放量相比正常情況下會有所增減。為能及時反饋這些偶然因素，管理人員可在當(dāng)前工序作業(yè)過程中，通過手持式RFID閱讀器在標(biāo)簽User區(qū)寫入對應(yīng)影響事件(圖4中以W表示)，下一次識讀時，這些備注信息能及時反饋給數(shù)據(jù)處理平臺，從而在后續(xù)對碳排放計算值進(jìn)行修正。

2.3.2運輸階段

運輸階段預(yù)制混凝土構(gòu)件信息采集流程如圖5所示。R1指在成品構(gòu)件裝載完畢并離開預(yù)制構(gòu)件廠堆放點時識讀標(biāo)簽，R2指在成品構(gòu)件到達(dá)項目施工現(xiàn)場指定堆放點并卸載完畢時識讀標(biāo)簽。

圖5 預(yù)制混凝土構(gòu)件運輸階段信息采集流程

在構(gòu)件運輸工具上安裝兼具讀寫功能的移動式RFID閱讀器。一方面，通過識讀功能，獲取運輸途中任意時刻構(gòu)件位置信息(以R表示)，并結(jié)合R1起點標(biāo)記，更新運輸階段當(dāng)前碳排放量。另一方面，管理人員可借助寫入功能(以W表示)，及時記錄可能出現(xiàn)的異常情況。

2.3.3裝配階段

裝配階段預(yù)制混凝土構(gòu)件信息采集流程如圖6所示。針對吊裝環(huán)節(jié)，R1指在構(gòu)件單品吊裝開始時識讀；R2指在構(gòu)件單品已達(dá)安裝位點并卸扣固定完畢時識讀，表示當(dāng)前新增吊裝工序產(chǎn)生的碳排放。由于每個構(gòu)件都有唯一的安裝位點，且大多數(shù)位于建筑內(nèi)部，不利于布置固定式閱讀器，因此吊裝完成時，由施工人員利用移動式RFID閱讀器進(jìn)行標(biāo)簽識讀。與前2個階段目的相同，管理人員可借助閱讀器的寫入功能(以W表示)，備注由現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境因素導(dǎo)致的起吊器械工作異常情況。針對連接環(huán)節(jié)，需在組合型預(yù)制構(gòu)件安裝位點上增加識讀次數(shù)(以Rn，R(n+1)表示)。

圖6 預(yù)制混凝土構(gòu)件裝配階段信息采集流程

3 物化階段碳排放跟蹤計算流程

3.1 RFID標(biāo)簽信息處理

如圖7所示，預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段標(biāo)簽信息處理流程主要包含數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)存儲3個環(huán)節(jié)，在RFID標(biāo)簽系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理平臺中完成。

圖7 構(gòu)件RFID標(biāo)簽信息處理流程

1)在數(shù)據(jù)獲取環(huán)節(jié)，平臺同步獲取信息采集中識讀得到構(gòu)件編碼信息、時間信息、構(gòu)件位置信息及可能被人工寫入的標(biāo)簽備注信息。

2)在數(shù)據(jù)加工環(huán)節(jié)，首先根據(jù)構(gòu)件位置判定其當(dāng)前所處工序，將地理空間信息與生產(chǎn)進(jìn)度信息關(guān)聯(lián)。再根據(jù)各工序中碳排放源特點，對生產(chǎn)階段與裝配階段時刻信息進(jìn)行加工，獲取與每個構(gòu)件相對應(yīng)的機(jī)械實際工作時間；對運輸階段位置信息進(jìn)行加工，獲取相對應(yīng)的實際運輸距離。得到有效數(shù)據(jù)后，再與構(gòu)件編碼、日期、階段名稱、工序名稱等信息同步輸出并存入標(biāo)簽動態(tài)信息庫。

3)在數(shù)據(jù)存儲環(huán)節(jié)，主要對標(biāo)簽動態(tài)信息庫中各構(gòu)件信息表單進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。在信息庫中，每個預(yù)制混凝土構(gòu)件都有獨立且唯一的信息表單，表單以構(gòu)件編碼進(jìn)行標(biāo)記與區(qū)分。當(dāng)輸出某段數(shù)據(jù)時，通過識別其中的編碼與表單匹配，完成表單中對應(yīng)信息的添加。信息表單中包含階段名稱、工序名稱、節(jié)點日期、機(jī)械使用時間、構(gòu)件運輸距離、特殊事件備注等條目，加工后的數(shù)據(jù)流僅錄入其包含的條目信息。

3.2 碳排放跟蹤計算參數(shù)庫建立

構(gòu)建預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段碳排放跟蹤計算參數(shù)庫的目的是為碳排放跟蹤計算提供基本數(shù)據(jù)，從而滿足公式運算需求。參數(shù)庫的建立能實現(xiàn)所有與碳排放計算相關(guān)的數(shù)據(jù)的集中控制和關(guān)聯(lián)管理，以構(gòu)件編碼作為篩選條件，可快速獲取滿足該構(gòu)件當(dāng)前階段跟蹤計算需求的參數(shù)信息。

本文設(shè)計的碳排放跟蹤計算參數(shù)庫屬于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)內(nèi)容及來源如圖8所示。數(shù)據(jù)內(nèi)容包括預(yù)制構(gòu)件屬性信息、碳排放因子數(shù)據(jù)、碳排放源參數(shù)信息及預(yù)制構(gòu)件實況信息，共建立7個數(shù)據(jù)表。其中，預(yù)制構(gòu)件屬性信息主要來自項目設(shè)計階段施工圖及相關(guān)文件，也可從設(shè)計階段BIM模型中導(dǎo)出預(yù)制混凝土構(gòu)件明細(xì)表來獲取。碳排放參數(shù)信息主要指項目在預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段需要投入的建材與機(jī)械設(shè)備具體類型及屬性信息，一般生產(chǎn)、運輸、裝配3個階段的碳排放源參數(shù)分別由構(gòu)件生產(chǎn)商、運輸商、裝配商或建設(shè)項目的施工單位提供。預(yù)制構(gòu)件實況信息主要指標(biāo)簽動態(tài)信息庫的每個構(gòu)件信息表單最新數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)反映了構(gòu)件當(dāng)前狀態(tài)。

圖8 碳排放跟蹤計算參數(shù)庫數(shù)據(jù)內(nèi)容及來源

3.3 碳排放跟蹤計算參數(shù)調(diào)用

3.3.1參數(shù)調(diào)用規(guī)則

在物化階段，預(yù)制混凝土構(gòu)件每經(jīng)歷1個關(guān)鍵工序，標(biāo)簽動態(tài)信息庫就會在對應(yīng)構(gòu)件信息表單中新增1次數(shù)據(jù)，碳排放跟蹤計算參數(shù)庫中的標(biāo)簽動態(tài)數(shù)據(jù)表也會完成與編碼對應(yīng)的數(shù)據(jù)更新。以單個預(yù)制混凝土構(gòu)件為研究對象，在進(jìn)行各階段關(guān)鍵工序碳排放計算時，先由碳排放跟蹤計算參數(shù)庫提供所需的相關(guān)參數(shù)及對應(yīng)值，再將必要參數(shù)值帶入公式中計算。

3.3.2碳排放跟蹤計算案例

以某裝配式綜合樓項目為例，選取項目A1區(qū)5號樓3層第1梯段為研究對象，計算該預(yù)制構(gòu)件在吊裝施工中的實際碳排放。

1)基于RFID的信息采集及處理

根據(jù)編碼規(guī)則，命名該預(yù)制混凝土樓梯為0501-A1-03-01，將編碼信息存入RFID標(biāo)簽中并對預(yù)制樓梯進(jìn)行標(biāo)記；采用已完成功能開發(fā)的RFID閱讀器分別在預(yù)制混凝土樓梯吊裝開始和吊裝結(jié)束時，各進(jìn)行1次原始數(shù)據(jù)的采集?；赗FID的構(gòu)件信息采集過程如圖9所示。

圖9 基于RFID的預(yù)制混凝土樓梯信息采集過程

對采集得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用Access設(shè)計參數(shù)庫，將處理后的構(gòu)件工序?qū)崨r信息導(dǎo)入?yún)?shù)庫，參數(shù)庫已預(yù)先完成對預(yù)制樓梯構(gòu)件屬性信息和吊裝階段碳排放源參數(shù)的信息錄入。

2)碳排放跟蹤計算參數(shù)調(diào)用

從參數(shù)庫中查詢獲取當(dāng)前工序碳排放計算參數(shù)，結(jié)果如圖10所示。將參數(shù)值帶入裝配階段對應(yīng)的公式中，從而計算得到該裝配式綜合樓項目中編碼為0501-A1-03-01的預(yù)制混凝土樓梯在裝配階段成品構(gòu)件吊裝工序的實際碳排放為45.27kgCO2e。

圖10 預(yù)制混凝土樓梯當(dāng)前工序計算參數(shù)查詢結(jié)果

4 結(jié)語

預(yù)制混凝土構(gòu)件是裝配式建筑的基本構(gòu)造單元，開展對預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段碳排放的跟蹤計算研究，對裝配式建筑碳排放實時監(jiān)測的實現(xiàn)和碳減排措施的制定具有一定意義。本文建立的定量計算公式，能用于計算預(yù)制混凝土構(gòu)件各階段關(guān)鍵工序?qū)嶋H碳排放量及實時碳排放累計值。對RFID標(biāo)簽系統(tǒng)功能的利用和開發(fā)，以及在此基礎(chǔ)上完成的數(shù)據(jù)采集和處理的方法設(shè)計，能用于獲取跟蹤計算公式中反映構(gòu)件實況信息的有效參數(shù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)源明確的碳排放跟蹤計算參數(shù)庫，能通過對參數(shù)的快速調(diào)用，得到預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段碳排放的跟蹤計算結(jié)果。

本文在物化階段各工序界定、碳排放源識別、碳排放因子的獲取方面主要根據(jù)常見應(yīng)用場景和既有認(rèn)知經(jīng)驗進(jìn)行推斷，在研究上存在一定局限性。由于構(gòu)建的碳排放跟蹤計算模型需覆蓋預(yù)制混凝土構(gòu)件物化階段，因此，在后續(xù)研究中將進(jìn)行更完整的試驗設(shè)計和案例研究，以對提出的方法進(jìn)行論證分析和改進(jìn)優(yōu)化。