專利名稱：一種基于WebGIS的綠色建筑智能化節(jié)能評估管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于綠色建筑評價技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種綠色建筑節(jié)能評價方法，特別涉及到一種基于WebGIS的綠色建筑智能化節(jié)能評估管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近20年來，我國建筑規(guī)模迅速擴大，但與此相對應(yīng)的是，我國建筑耗能問題也日益突出。目前，在我國每年的新建房屋中，約80%以上為高耗能建筑；在既有房屋中，約 95%以上為高耗能建筑，我國單位建筑面積的能耗是發(fā)達國家的2 3倍以上。無論從整個國際經(jīng)濟氣候還是中國宏觀經(jīng)濟大勢來看，中國資源能源問題已經(jīng)日趨嚴峻，節(jié)約能耗勢在必行，因此我國在面臨巨大的資源約束瓶頸和環(huán)境惡化壓力下，走可持續(xù)發(fā)展道路，發(fā)展節(jié)能建筑刻不容緩。我國政府為了加強建筑節(jié)能工作的開展，制定和頒布了一系列新標(biāo)準(zhǔn)和新規(guī)范。 雖然已經(jīng)取得一些初步成效，但由于如下三點問題1)缺乏有效的評價指標(biāo)體系和評估方法；2)節(jié)能水平綜合評價難以實施；幻對節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行情況缺乏有效監(jiān)督；成為建筑節(jié)能理論和技術(shù)進一步發(fā)展的瓶頸。目前，國際上發(fā)展較為成熟的評估體系主要有英國BREEAM，美國LEED，多國GBC， 日本CASBEE等，它們?yōu)楦鲊⑦m合本國特點的綠色建筑評估體系提供了重要參考。1990 年英國“建筑研究中心”(Building Research Establishment, BRE)提出的《建筑研究中心環(huán)境評估法》(Building Research Establishment EnvironmentalAssessment Method, BREEAM)是世界上第一個綠色建筑綜合評估系統(tǒng)，也是國際上第一套實際應(yīng)用于市場和管理之中的綠色建筑評價方法，旨在為綠色建筑實踐提供指導(dǎo)，以減少建筑對全球和地區(qū)環(huán)境的負面影響。1995年，美國綠色建筑協(xié)會(USGBC)編寫的《能源與環(huán)境設(shè)計先導(dǎo)》(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)問世。LEED圍繞設(shè)計方案組織其結(jié)構(gòu)并提供推薦措施，引導(dǎo)設(shè)計功能強大。同時，參評者自己選擇條款，自備文件，透明性強，大大方便了資料的收集，LEED沒有采用權(quán)重系數(shù)，而是采用直接累加得分的評分方式。1998年10月，在加拿大溫哥華召開了由加拿大自然資源部發(fā)起，以加拿大、美國、英國等14個西方主要工業(yè)國家共同參與的綠色建筑國際會議——“綠色建筑挑戰(zhàn) 98"(Green Building Challenge 98)。會議的中心議題是通過廣泛交流此前各參與國的相關(guān)研究資料，發(fā)展一個能得到國際廣泛認可的通用綠色建筑評估框架，以便能對現(xiàn)有的不同建筑環(huán)境性能評價方法進行比較。同時考慮地區(qū)差異，允許各國專家小組根據(jù)各地區(qū)實際情況自定義具體的評價內(nèi)容、評價基準(zhǔn)和權(quán)重系數(shù)。通過靈活調(diào)節(jié)，各國可通過改編而擁有自己國家或地區(qū)版的GBTool。2001年，日本開始實施關(guān)于建筑物綜合環(huán)境評價方法開發(fā)的研究調(diào)查工作， 力求形成一套與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)和評價方法。其開發(fā)的建筑物綜合環(huán)境評價方法稱為 CASBEE(Comprehensive Assessment System forBuilding EnvironmentalEfficiency)。CASBEE的評分基準(zhǔn)是以評價當(dāng)時的社會與技術(shù)發(fā)展水平為基準(zhǔn)。場合不同時，要考慮地域差別，根據(jù)勘查結(jié)果確定參考建筑，設(shè)定多個評分基準(zhǔn)。采用5級評分方式，基準(zhǔn)值為水平3 (3分)；滿足最低條件(法律規(guī)定)時評定為水平1 (1分)，達到一般水平時為水平3。 CASBEE也采用權(quán)重系統(tǒng)，各細目的權(quán)重系數(shù)需根據(jù)不同用途進行討論確定。2005年，我國出臺《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》用于評價住宅建筑和辦公建筑、商場、賓館等公共建筑。該標(biāo)準(zhǔn)的評價指標(biāo)體系包括以下六大指標(biāo)節(jié)地與室外環(huán)境；節(jié)能與能源利用；節(jié)水與水資源利用；節(jié)材與材料資源利用；室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量；運營管理(住宅建筑)、全生命周期綜合性能(公共建筑)。各大指標(biāo)中的具體指標(biāo)分為控制項、一般項和優(yōu)選項3類。 其中，控制項為評為綠色建筑的必備條款；優(yōu)選項主要指實現(xiàn)難度較大、指標(biāo)要求較高的項目。對同一對象，可根據(jù)需要和可能分別提出對應(yīng)于控制項、一般項和優(yōu)選項的指標(biāo)要求。上述所有的綠色建筑評估體系都是為了降低建筑的環(huán)境負荷而設(shè)計的，但是對于權(quán)重問題，如何運用權(quán)重于綠色建筑評估這一特殊的評估系統(tǒng)，即權(quán)重在這一領(lǐng)域的應(yīng)用策略和方法論，則一直缺乏系統(tǒng)的研究，另外綠色性能改進建議及網(wǎng)絡(luò)可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)問題等各方面仍然存在一系列不確定性。如何確定并優(yōu)化權(quán)重值，如何將綠色建筑評估體系的全過程整合成為直觀可視實用的信息系統(tǒng)，是目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于WebGIS的綠色建筑智能化節(jié)能評估管理系統(tǒng)，解決了綠色建筑節(jié)能評估指標(biāo)權(quán)重的確定、優(yōu)化問題及網(wǎng)絡(luò)可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提出一種適合主流綠色建筑評估體系的動態(tài)運行框架。該框架是在對LEED，BREEAM, CASBEE, GBTool等世界范圍內(nèi)影響深遠的評估體系以及我國《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的研究基礎(chǔ)之上，引入數(shù)據(jù)挖掘分析方法及一些改進的傳統(tǒng)算法，對綠色建筑進行適合國情的智能化評價，并將智能化過程整合成基于B/S架構(gòu)的綠色建筑可視化評估系統(tǒng)。我國《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》將一級指標(biāo)設(shè)為節(jié)地與室外環(huán)境，節(jié)能與能源利用，節(jié)水與水資源利用，節(jié)材與材料資源利用，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量及運營管理等六項。本發(fā)明在指標(biāo)建立方面，先搜集現(xiàn)有綠色建筑的信息，在搜集到的定性定量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用聚類方法對具有不同特征的建筑進行分類，再用主成分分析法確定各類項目的主要指標(biāo)，并用WBS方法逐層分解建立相應(yīng)的二級指標(biāo)、三級指標(biāo)，保證以較少的指標(biāo)包含最大的信息量。保存每一類別對應(yīng)的主要指標(biāo)并建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有新項目申請評估時，根據(jù)待評估項目的個性特征，運用聚類方法確定其歸屬類別，進而確定該類的相關(guān)指標(biāo)，降低了計算復(fù)雜度，保證了結(jié)果的準(zhǔn)確性，為以后的權(quán)重確定及權(quán)重數(shù)據(jù)庫的建立奠下基石。權(quán)重策略是評價體系的重要環(huán)節(jié)。通過構(gòu)造判斷矩陣的模糊綜合評判法和層次分析法不但能夠最大限度減少專家的主觀偏好，而且適于利用計算機程序的實現(xiàn)和操作，但在結(jié)果修正和修正后的可信度方面仍然存在一些不足。本發(fā)明在傳統(tǒng)層次分析法基礎(chǔ)上進行可信度及相容度改進，建立權(quán)重優(yōu)化模型，使得該模型能夠保證結(jié)果修正的收斂速度，最大程度保留專家們的初始意見，增強結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信度。綜合評價指標(biāo)權(quán)重的確定層次分析法的關(guān)鍵步驟是要建立合理、一致的判斷矩陣。首先，判斷矩陣的排序權(quán)值問題已由特征向量排序法發(fā)展為優(yōu)化方法，當(dāng)判斷矩陣不滿足一致性條件時，為了改進判斷矩陣一致性，必須修正對判斷矩陣一致性影響較大的元素，而不是要求專家重新打分； 其次，當(dāng)專家無法通過交流形成統(tǒng)一意見時，僅對判斷矩陣一致性檢驗和改進無法滿足權(quán)重排序精度要求。因此，采用剔除或修正相容性不佳的判斷項，考慮群組決策相容性的檢驗和修正，是一種更為合理、可靠的選擇。本發(fā)明所提出的改進算法，能夠平衡矩陣相容性和結(jié)果可信度，重視多目標(biāo)規(guī)劃問題收斂速度和偏離度，保證判斷矩陣通過最少迭代次數(shù)獲得偏離度最小解。模型基本假設(shè):m個專家對η個評價指標(biāo)X = {Χ1; &，. . .，Xj打分，各專家權(quán)重為 λ ；群組決策I(n，m，λ)中，令k為迭代次數(shù)，ZZ為相容性指標(biāo)臨界值，A1為第L個專家的判斷矩陣，M^i = ( ...,wLJr為A1的排序向量，w = (wi; w2, ... , wn)τ為群組決策的綜合排序向量，算法步驟如下(1)令k = 0，AL(K) = ，若CR < 0. 1，初始矩陣一致性檢驗滿足要求，轉(zhuǎn)步
驟4，否則進行修正，即搜索判斷矩陣一致性影響較大的一對元素，逐步改進，直到達到CR < 0. 1。
Xk)
W -
^19]⑵計算妒、^、^^，其中w不全為1。設(shè)乂幻_maxα)}有
-⑴
令β為迭代參數(shù)，構(gòu)造滿足
Ak)、,-⑴
> 1，E= θυ，
ers = e(rk] - β > < β < I
-⑴ 1
=，構(gòu)造
Ors
e fj = e{f], U, j)本(r, s)
A - -w<f eiJ(3作=1^+1，返回步驟2重新計算，若0 <0. 1，轉(zhuǎn)步驟4，否則繼續(xù)迭代步驟2-3。
W
7-, ^ χχ—\ W χ—χ—τ ry i( 4 )禾Ij 用規(guī)劃問 題，minF )= Zi=1Z!=1ZJ=1K 一，
JWj
ΣΙ^ =1,^ >0,/ = 1,2,=^7^7^求出最小解，該規(guī)劃問題存在唯一極小點即綜合排序向量w(k)，w(k)是方程組Σ^(Σ:ι<)》=Σ". (ZL ^0 7' = 口，…，"，在
JWJW ■
‘J
~ =^l1K = 1A > 0，w e iH上的唯一解，同時計算綜合相容指標(biāo)。(5)若SI(n，m，A)(k) < SJ.，則轉(zhuǎn)第(9)步，否則執(zhí)行下一步。
w(k)
yy .
(6)計算各專家的偏差矩陣E_ D，取(ε『Χφ，設(shè)
ε『,當(dāng)Z = r，i = sj =威L = r，i = t,j = s時其他
’ =maX(0，令爐” =
其中，θ e
為加權(quán)系數(shù)。為達到收斂速度快和保留原始信息的目的，本發(fā)明確定最優(yōu)θ ’的算法為每次調(diào)整過程中，θ以固定的步長開始，如0.1，依次從0變化至1 ；每次改變后計算改進矩陣的可能滿意度；最后選取可能滿意度最大的θ作為本次調(diào)整的最優(yōu)加權(quán)系數(shù)θ ’；此外，設(shè)置最大單詞修正幅度，令θ最小值為0.5，當(dāng)計算出的Θ’ 值小于0.5時，對其調(diào)整。(7)計算
權(quán)利要求
1. 一種基于WebGIS的綠色建筑智能化節(jié)能評估管理系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟步驟一搜集現(xiàn)有綠色建筑的信息，在搜集到的定性定量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用聚類方法對建筑按特征分類，再用主成分分析法確定項目主要指標(biāo)，并用WBS方法逐層分解建立相應(yīng)的二級指標(biāo)、三級指標(biāo)；步驟二 保存每一類別對應(yīng)的主要指標(biāo)并建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有新項目申請評估時，根據(jù)待評估項目的特征，運用聚類方法確定其歸屬類別，進而確定該類的相關(guān)指標(biāo)；步驟三確定各指標(biāo)權(quán)重；在傳統(tǒng)層次分析法基礎(chǔ)上進行可信度及相容度改進，建立權(quán)重優(yōu)化模型；所述指標(biāo)權(quán)重的確定包括以下子步驟①、計算Wim= )，若CR < 0. 1，初始矩陣一致性檢驗滿足要求，轉(zhuǎn)步驟2，否則進行修正，即搜索判斷矩陣一致性影響較大的一對元素，逐步改進，直到達到CR < 0. 1 ；②、對滿足精度要求的矩陣，利用公式(1)所述規(guī)劃問題求出最小解，同時計算綜合排序向量的相容指標(biāo)；③、若廣1^^，則轉(zhuǎn)子步驟4，否則利用公式(2)計算各專家的偏差矩陣，利用公式(3)迭代，并轉(zhuǎn)步驟2進行檢驗；④、輸出k，AL(k)，SI(n，m，λ )(k)及 w(k)；模型基本假設(shè):m個專家對η個評價指標(biāo)X = IX1, &，...，XJ打分，各專家權(quán)重為入； 群組決策I(n，m，λ)中，令k為迭代次數(shù)，ZZ為相容性指標(biāo)臨界值，A1為第L個專家的判斷矩陣，M^i = ( ...,wLJr為A1的排序向量，w = (wi; w2, ... , wn)τ為群組決策的綜合排序向量；所述公式(1)為
全文摘要
一種基于WebGIS的綠色建筑智能化節(jié)能評估管理系統(tǒng)，屬于綠色建筑評價技術(shù)領(lǐng)域。其特征是運用聚類方法對具有不同特征的建筑進行分類，用主成分分析法確定各類項目的主要指標(biāo)，用WBS方法逐層分解建立相應(yīng)的二級指標(biāo)、三級指標(biāo)，保存每一類別對應(yīng)的主要指標(biāo)并建立指標(biāo)數(shù)據(jù)庫，傳統(tǒng)層次分析法基礎(chǔ)上進行可信度及相容度改進，建立權(quán)重優(yōu)化模型，利用可變模糊評價方法建立節(jié)能性能綜合指標(biāo)的計算模型，引入權(quán)重數(shù)據(jù)庫作為不同水平下建筑物指標(biāo)體系和權(quán)重值的確定，在WebGIS平臺上開發(fā)一套基于Internet的綠色建筑評估系統(tǒng)。本發(fā)明的效果和益處是最大限度地保留了各專家的原始信息，操作便捷，信息共享，具有更好的通用性和實用性，強調(diào)以往經(jīng)驗對工程項目管理的重要性。
文檔編號G06Q10/00GK102324075SQ201110335839
公開日2012年1月18日 申請日期2011年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月29日
發(fā)明者雙晴, 張明媛, 李智蕓, 袁永博 申請人:大連理工大學(xué)