隨著科技的發(fā)展，建筑工程的進(jìn)步也是很顯著的，現(xiàn)如今，國家也在倡導(dǎo)者綠色建筑和綠色施工。在施工過程中減少對自然資源的消耗和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。本文是一篇城市規(guī)劃學(xué)刊投稿的論文范文，主要論述了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑工程綠色施工評價(jià)。

　　摘要： 通過對綠色施工理論的探討，構(gòu)建了建筑工程綠色施工評價(jià)的指標(biāo)體系。基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)方法構(gòu)建了建筑工程綠色施工評價(jià)模型，并運(yùn)用該模型對一實(shí)際工程項(xiàng)目的綠色施工進(jìn)行了模擬。

　　Abstract： This article discusses the green construction theory and builds a construction project green construction assessment index system. The construction project green construction assessment model is built based on BP artificial neural network， and the model is used to simulate the green construction of a practical project.

　　關(guān)鍵詞： BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),綠色施工,評價(jià)方法

　　Key words： BP artificial neural network;green construction;assessment method

　　0 引言

　　隨著我國建筑業(yè)的快速發(fā)展，建筑工程建設(shè)消耗自然資源和破壞生態(tài)環(huán)境的問題，已經(jīng)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，建筑生產(chǎn)活動(dòng)中的施工階段是大規(guī)模地改變自然生態(tài)環(huán)境、消耗自然資源的階段。針對該階段進(jìn)行控制和管理，實(shí)施綠色施工，可以有效改善建筑工程能耗大、破壞生態(tài)環(huán)境等的問題。近年來，綠色施工已經(jīng)成為建筑工程的施工的主要趨勢，我國已經(jīng)在綠色建筑的評價(jià)體系研究方面取得了很多富有價(jià)值的研究成果，如建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心制定的《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則》、《現(xiàn)代房地產(chǎn)綠色開發(fā)與評價(jià)》、《綠色奧運(yùn)建筑評估體系》等，建設(shè)部發(fā)布的《綠色施工導(dǎo)則》中給出了綠色施工的定義，指工程施工過程中，在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過科學(xué)管理和先進(jìn)技術(shù)，最大限度地節(jié)約資源與減少對環(huán)境負(fù)面影響的施工活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)[1]。以這些理論背景為基礎(chǔ)，構(gòu)建綠色施工評價(jià)指標(biāo)體系，研究適用于綠色施工的評價(jià)方法對于推動(dòng)綠色施工實(shí)踐具有十分重要的意義。

　　人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，是利用計(jì)算機(jī)來模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)的工作機(jī)理，來抽取其活動(dòng)過程中的可利用部分通過物理器件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，也就是將生物細(xì)胞進(jìn)行了數(shù)學(xué)化[2]。目前比較常用的是BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。是一種基于逆?zhèn)鞑ピ�理的算法，由于它�?yōu)秀的自學(xué)習(xí)、自聯(lián)想功能，使得BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)廣泛的應(yīng)用于非線性建模、函數(shù)逼近等方面。本文選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究建筑工程綠色施工評價(jià)問題，能夠模擬出專家對綠色施工評價(jià)的思維過程，大大提高工作效率，減少評價(jià)周期，避免評價(jià)過程中人為因素及模糊隨機(jī)性的影響。

　　1 建筑工程綠色施工評價(jià)指標(biāo)

　　建筑工程綠色施工是一個(gè)多種因素相互影響作用的綜合系統(tǒng)，建筑工程綠色施工評價(jià)工作的進(jìn)行依賴于綠色施工評價(jià)指標(biāo)的選取的有效性和準(zhǔn)確性。本文參考了各位專家學(xué)者對綠色施工定義、框架劃分及相關(guān)文獻(xiàn)的研究，并聽取了他們的意見建議，從建筑工程綠色施工的本質(zhì)要求出發(fā)，將建筑工程綠色施工評價(jià)的總體目標(biāo)分為施工技術(shù)、施工綜合管理、各類資源及能源的使用、環(huán)境控制這4個(gè)指標(biāo)。并結(jié)合對各類資源、能源的節(jié)約理念，環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展原則，以人為本的價(jià)值觀等將這4個(gè)一級指標(biāo)細(xì)分為26個(gè)二級指標(biāo)，從而建立了建筑工程評價(jià)指標(biāo)體系，見表1。

　　2 基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑工程綠色施工評價(jià)模型

　　2.1 BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理

　　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程是由正向傳播和反向傳播兩個(gè)階段構(gòu)成的，若給定一組樣本的輸入值和期望輸出值，通過正向傳播過程計(jì)算各節(jié)點(diǎn)之間的權(quán)值和閾值，然后通過將誤差通過反向傳播計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對權(quán)值和閾值的調(diào)節(jié)，反復(fù)以上過程直到使輸出值落到最終滿意的誤差范圍內(nèi)，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目的。其具體的計(jì)算過程這里以一個(gè)分別包含一個(gè)輸入層、隱含層和輸出層的三層的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加以說明，如圖1所示。

　　令wir表示輸入層節(jié)點(diǎn)xi到隱含層節(jié)點(diǎn)yr間的連接權(quán)值，wrj表示隱含層節(jié)點(diǎn)yr到輸出層節(jié)點(diǎn)zj間的連接權(quán)值，θr表示為隱含層節(jié)點(diǎn)的閾值，θj為輸出層節(jié)點(diǎn)的閾值：

　　①給wir、θr、wrj、θj隨機(jī)賦一個(gè)較小的值，其值一般在0到1之間。

　　②輸入樣本，設(shè)樣本個(gè)數(shù)為P，樣本模式為(A(k)C(k))(K=1，2，…，P)，即由給定樣本的輸入值和期望輸出值組成的矩陣。將A(k)的值x■■作為輸入層節(jié)點(diǎn)的值，逐層按公式(1)、(2)所示依次進(jìn)行正向的計(jì)算：

　　此處的EAV表示的是網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的目標(biāo)誤差函數(shù)(j=l，2，…，n;k=1，2，…，p)。

　　基于上述計(jì)算，就能把擬解決問題的特征值反應(yīng)在權(quán)值和閾值上，然后就可以利用這組特定的值來求解實(shí)際問題的結(jié)果。

　　2.2 面向MATLAB的BP網(wǎng)絡(luò)評價(jià)模型設(shè)計(jì)

　　利用計(jì)算機(jī)軟件―MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱中所具有的函數(shù)功能，可以將上訴神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算過程，通過調(diào)用函數(shù)來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

　　2.2.1 樣本數(shù)據(jù)的選取

　　以表1所示的建筑工程綠色施工評價(jià)指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，對各定性指標(biāo)采用專家評判法進(jìn)行量化，將綠色施工水平從低到高依次劃分為五個(gè)等級：低(0，0.2);較低(0.2，0.4);一般(0.4，0.6);較高(0.6，0.8);高(0.8，1)。通過組織專家對國內(nèi)的15個(gè)項(xiàng)目的綠色施工水平進(jìn)行評定，得到了這15個(gè)項(xiàng)目的綠色施工評價(jià)指標(biāo)值，見表2。 　　對表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，征求各位專家的意見，得到建筑工程項(xiàng)目的綠色施工評價(jià)綜合評分表，見表3。

　　2.2.2 模型算法的實(shí)現(xiàn)

　　①確定BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)各層神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)數(shù)。采用圖1所示3層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，輸入層為各評價(jià)指標(biāo)的評價(jià)值，共26個(gè)神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)，輸出層表示對一個(gè)建筑工程綠色施工評價(jià)的綜合結(jié)果，即只有一個(gè)神經(jīng)元數(shù)值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式和反復(fù)的迭代試驗(yàn)缺點(diǎn)隱含層神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)數(shù)目為19個(gè)。即本文研究問題的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評價(jià)模型結(jié)構(gòu)為28×12×1。

　　②對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練。將表2中前12組數(shù)據(jù)的專家打分值作為網(wǎng)絡(luò)的輸入節(jié)點(diǎn)值輸入網(wǎng)絡(luò)，將表3中的綜合評定值作為這12組數(shù)據(jù)的期望輸出值，使用MATLAB軟件編程，MATLAB中的語言為：

　　MATLAB程序語言具體如下：

　　P=[]';

　　T=[];

　　( 輸入向量P和目標(biāo)向量T的矩陣值)

　　threshold=[];

　　(設(shè)定網(wǎng)絡(luò)輸入向量的取值范圍矩陣，一般單個(gè)輸入向量的取值范圍為[0，1])

　　net=newff(threshold，[15，1]，{‘tansig’，‘logsig’}，‘traingdx’);

　　(此語句創(chuàng)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練函數(shù)為traingdx函數(shù);權(quán)值調(diào)節(jié)規(guī)則函數(shù)為learngdm函數(shù);，各層激勵(lì)函數(shù)類型為{‘tansig’，‘logsig’})

　　net.trainParam.epochs=1000;

　　(設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的最大訓(xùn)練次數(shù))

　　net.trainParam.goal=0.00001;

　　(設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的期望誤差)

　　net=train(net，P，T);

　　(對創(chuàng)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練)

　　經(jīng)學(xué)習(xí)訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果見表4，它們與期望輸出非常接近，綠色評價(jià)等級一致。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)果如圖2。

　　③對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行檢測。將表2中后3組數(shù)據(jù)作為校驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，MATLAB中的程序語言為：

　　P_test=[]';

　　(輸入測試樣本的矩陣值)

　　Y=sim(net，P_test).

　　(對網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行仿真)

　　得到的綜合評價(jià)結(jié)果見表5。

　　由表5可見由訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到的檢測樣本的實(shí)際輸出值與期望值誤差很小，且綜合評價(jià)結(jié)果與專家評價(jià)結(jié)果一致。說明得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所反映的輸入與輸出之間的關(guān)系是正確的，可以有效地應(yīng)用于其他建筑工程項(xiàng)目的綠色施工評價(jià)。

　　3 案例分析

　　某地區(qū)稅務(wù)局的辦公樓工程，規(guī)劃用地約4300m2，地上九層、地下一層，建筑總高度34.5m，框架結(jié)構(gòu)，建筑面積約為8989.44m2。由于該工程建設(shè)初期，建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位對工程提出了一部分綠色施工要求，施工單位在建設(shè)過程中采用了大量的綠色施工新技術(shù)、新機(jī)械、新工藝。并針對保護(hù)環(huán)境采取了一定的技術(shù)措施，但由于施工工期安排較緊，人員培訓(xùn)不到位等因素的影響，在工程綠色施工方面還存在個(gè)別的問題，在對工程項(xiàng)目資料做了仔細(xì)研究和對工程項(xiàng)目相關(guān)人員進(jìn)行了了解的基礎(chǔ)上，給出了此工程項(xiàng)目綠色施工評價(jià)指標(biāo)的的分值，見表6。

　　將表6中的數(shù)據(jù)輸入已經(jīng)訓(xùn)練成功的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算，得到該項(xiàng)目綠色施工的綜合評價(jià)得分為0.6084，屬于綠色評價(jià)等級中的較高級別，此類工程項(xiàng)目可以在對施工人員進(jìn)行培訓(xùn)，控制噪聲和廢水、廢料，節(jié)約資源與能源方面做進(jìn)一步的優(yōu)化從而提高綠色施工水平。

　　4 結(jié)論

　　本文構(gòu)建了建筑工程綠色施工評價(jià)指標(biāo)體系，并通過BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，對建筑工程綠色施工進(jìn)行了定量化的評價(jià)，通過樣本的訓(xùn)練和檢測驗(yàn)證了模型的有效性，訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)可用于一般建筑工程項(xiàng)目的綠色評價(jià)中，可大大提高評價(jià)工作的效率，及其準(zhǔn)確性、針對性。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]熊燕.高等級公路綠色施工評價(jià)研究[D].長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.長沙：長沙理工大學(xué)，2013.

　　[2]施彥，韓力群，廉小親.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方法與實(shí)例分析[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.

　　[3]陳建國，閔洲源.基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的綠色施工評價(jià)方法研究[J].基建優(yōu)化，2007，10(28)：169-172.

　　[4]牛建強(qiáng).基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的超高層建筑綠色施工評價(jià)的研究[D].西安建筑科技大學(xué)碩士論文.西安：西安建筑科技大學(xué)，2011.

　　[5]李惠玲，李軍，鐘欽.基于灰色聚類法的綠色施工評價(jià)[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012(2)：18-22.

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