1 上海东方雨虹防水技术有限责任公司；2上海东方雨虹防水工程有限公司
摘要:数字化防水运用超前操作、虚拟实现、动态反馈等核心技术，把系统、实用、环保的传统理念融合到现代建筑工程防水中。解决防水设计、施工、管理滞后和现实环境脱节问题，提供高效、便捷、动态的数字化防水环境，为防水公司操作单化、管理智能化、施工机械化、控制远程化抢占战略制高点。
关键词:数字化防水 超前操作 虚拟实现 动态反馈
1 前言
建筑工程渗漏原因源于其施工环境复杂、结构设计不合理、施工工艺不规范、机具使用不当、混凝土、防水材料等材料本身缺陷原因。自上世纪中期，我国建筑防水技术受外来因素的影响，发展迅速。目前防水产品种类繁多，高性能、高技术、绿化环保产品也随着国民经济技术的发展，不断研发出来。防水材料、施工工艺、工具等因素得到基本解决，防水设计、施工、管理滞后和现实环境脱节、防水环境复杂、难以控制成为日益突出问题，制约行业的发展，当前防水模式急需改革。随着我国信息工程技术的快速发展，虚拟实现技术、云计算、云存储、卫星定位图像技术、网络技术等先进技术迅速发展和应用普及，也为防水技术、模式带来突破口。
2 数字防水的概念和系统理论
2.1数字化防水概念
数字化防水是以计算机信息工程技术为基础，通过虚拟实现技术、云计算、云存储、卫星定位图像技术、宽带卫星通讯技术、网络技术等先进技术模拟现实建筑工程防水，并直接参与防水工程设计、管理和服务，提供高效、便捷、动态的数字化防水环境，寻求简单、实用、环保建筑工程防水理念。它采用理论分析、数值计算、实测数据及室内模型试验、电脑仿真模拟等手段，研究一种适合于防水工程设计理论、计算方法及模拟方法。
2.2数字化防水设计理论与方法
(1)采用利用初步设计图建立3D虚拟模型，通过测试施工实体结果反馈作用在建筑防水工程防水效果，结合现有计算理论，研究适合不同建筑形式的虚拟模拟方法；
(2)利用数值模型与预测方法研究，在经验法公式预测中，将建筑防水工程虚拟理论与概念、数值模拟方法结合起来，形成一种考虑冗余数值计算方法，使模拟结果与经验公式、历史数据的预测结果趋于一致；
(3)结合经验公式、数值模拟方法、虚拟模拟与现场实测数据经行对比分析，形成一种修正理论预测方法
2.3数字化防水系统构成
该系统中，防水公司、建设方和第三方公司作为重要参与方，第三方根据建设方提供的设计图纸和数据负责建立虚拟建筑工程环境，动态更新虚拟环境，并提供对外数据接口。防水公司根据第三方建立的防水模拟环境，结合公司技术、财务、施工条件，对该建筑工程成本、工期、质量要求、潜在风险分析，向建设方和第三方反馈分析的结果。云系统的引入是利用现在成熟的技术，减少系统建立的投入和风险，从而解决企业投入成本高融资难问题。卫星系统能主要是解决动态更新和实施反馈问题。虚拟建筑工程阶段，可以动态、实时的更新设计变更反馈到客户端；实际施工阶段，提供施工各参与方全时段现场的施工情况，为施工决策提供可靠依据，即时发送、接收操作指令，为解决机械化施工和无人化施工提供了有利技术支撑。
终端设备:简易设备（电脑、电视、手机）和专用设备
内部客户对象:防水公司管理人员、设计人员、财务人员、施工人员、材料人员等系统内部用户对象
外部对象:业主（甲方、投资方）、总包、监理方、项目使用方、公众和特殊客户等系统外部用户对象
2.4数字化防水系统层结构
2.4.1用户层:代表了不同时段（防水施工前、施工中、施工后）用户的所有请求及活动行为，包括用户实体和用户行为。用户实体是用户基本信息和权限的集合。用户行为主要是权限范围的建筑工程实体防水超前操作和建筑工程实体的防水项目管理行为。
2.4.2应用层:首先包括各种各样的产品与功能，包括防水辅助设计、工程财务管理、风险控制等，通过各种核心服务，访问下层数据，为上层用户提供各种需求
2.4.3数据层:上层核心服务发出业务数据经公司核心参数运算处理后，直接返回或从基础历史数据、云存储数据中处理返回
2.4.4基础层:模型的最底层，层包括了各种信息的存储、传输和超复杂的运算。
2.4.5数据调用运算与数据传输:不同用户操作行为下，通过系统优化算法，进行的数据查询运算与数据传输。
2.4.6应用平台：设计应用平台、（进度、成本、安全）预警应用平台、公共服务应用平台
2.5数字化防水系统构成要素
2.5.1时间轴向的虚拟工程和建筑实体工程:自项目立项开始，到项目交付使用，随着时间的推移，模拟建筑向实体建筑的转变。数字模型建立于技术设计后，施工图设计前，主要经历了模型准备阶段（建筑工程决策阶段、设计准备阶段、初步设计阶段）、模型建立阶段、模型使用阶段（施工图设计阶段、施工阶段、竣工验收、交付使用阶段和保修期）。虚拟模型与实体建筑时间轴向上互相影响，虚拟模型行为为实体建筑用户提供决策支持，实体建筑实时数据反馈并影响模拟模型。从长远时间轴看，由于反馈机制和系统评价决策机制，防水质量螺旋上升趋势。
2.5.2任务:包含了不同时间不同服务对象的项目辅助管理任务以及历史数据环境和实时动态数据环境中的优化行为、反馈机制。项目辅助管理任务主要包括辅助安全管理、成本（投资）管理、进度管理、质量管理、施工现场管理、合同管理、信息管理和各用户之间的协调。利用基础历史数据库和专家数据库集合现场实际情况，辅助编制工程（进度、安全、质量、成本）计划，通过信息反馈技术，对进度进行监测，同时和计划进行比较，给出偏差产生的原因以及对后续工程产生的影响，并给出修正措施。
2.5.3对象:包括和不同类型的用户以及用户行为。用户行为主要是建筑工程实体防水超前操作(即对虚拟环境的操作)和建筑工程实体的防水项目计划、控制、实施、管理行为。
2.5.4模拟建筑和工程实体:模拟建筑是对工程实体的数字模拟，是数字化防水的前提，包括参数、建模和环境模拟。工程实体是模拟建筑的行为实现，是用户对象操作行为的计划目标。
2.5.5历史数据环境与实时动态数字防水环境:历史数据环境是实时动态数据环境的反馈与总结，通过历史数据对现在的环境提出优化建议。实时动态数字防水环境是现实防水环境的模拟。
2.6虚拟实现、超前操作、实施行为与动态反馈核心技术
2.6.1虚拟实现技术:第三方公司根据历史数据与业主方提供设计图纸，通过建立数字模型，对待建工程及防水施工环境模拟仿真，给用户提供辅助设计、成本分析、风险分析与不确定因素分析等模拟环境，为投标、报价、选材提供依据，为公司高层提供决策支持，降低后期施工风险系数。根据数字化模型，对建筑工程卫星定位，实现精细化、标准化施工、机器化施工，减少人为因素带来防水施工缺陷；把风尽量险确定在设计阶段，施工中控制风险，施工后总结。
2.6.2超前操作技术：虚拟模型建立后，各用户可通过网络终端，对数字模型操作，这种操作行为，是对未来实体建筑的防水操作的预演。超前操作可以减少因技术因素、设计因素、建筑环境因素等不良因素造成资源浪费，提高了设计、施工环节容错率，实现可持续优化防水，为防水精细化施工打下良好的基础。
2.6.3实施行为技术：是虚拟模型对建筑实体的影响行为，包括不同参与方的管理行为与操作行为，是虚拟转成实现的重要一步。实施行为从开始至结束始终受动态反馈结果的影响。
2.6.4动态反馈技术：数字化防水各参与方应对实体防水环节监控，并提出修改优化措施，当被系统采纳后，可修改当前实体防水工程实施行为，并新的实施行为后果反馈。这种防水行为优化-防水实施-结果评价-动态反馈的技术，实现了数字防水环境的动态优化上升。
数字化防水是一种动态、持续改进、不断提升的防水理念，防水工程施工前提供辅助设计、模拟分析和决策支持；施工中提供指导，成本控制、风险控制；
施工后数据汇总（协助竣工资料、工程量汇总）、总结分析模拟和现实差异，并反馈历史数据库，为未来新的施工环境提供历史优化数据。
2.7 第三方的行为与作用
第三方是数字化模型与环境的独立建立方，为虚拟网络环境防水施工环境提供服务和技术支持，它独立于实体建筑的经济利益之外（投资方、总包、施工、供料、供机）。
在整个建筑工程防水环节其主要任务为：
(1)代理招标 (2)第三方交易 (3)第三方工程质量监管(施工质量他人监管原则)(4)投资企业和防水企业信用评价
2.8数字化防水环境影响因素
一般来说，产生模型和实体偏差的因数有以下几种
(1)技术原因：模拟模型的建立的公式与参数在模拟过程中存在一定偏差，模型所依赖的软件和硬件网络资源也会造成偏差
(2)设计因素：模型建立所依据的设计资料存在错误、漏项；设计所依据的标准发生变化
(3)管理因素：业主增、减工程内容；建设工程管理系统不健全，实体工程计划、指挥、协调、检查和监督不统一。
(4)客观原因：自然因素、社会原因、法规变化等
对上述各种因素系统的分析，对比历史数据，查找其规律，辨别可控因素和不可控因素，采取经济、组织、管理、技术等措施，尽量做到趋利去弊。
3 数字化防水系统特点与核心技术
以期通过依托大型复杂环境防水工程背景，利用理论分析和模拟仿真试验检验方法，建立具有自主知识产权的核心技术，形成如下主要技术特点和创新点的应用系统。
3.1数字化防水系统特点
数字化防水模式大大提升了发现、处置、解决问题的能力，有效推动了防水工程问题的解决，使动态、持续、长效管理成为一种可能，防水模式上，实现由“复杂化”向“简单化”转变，并逐步向“自动化”转变。
(1)利用信息技术，对防水环境进行有限开环模拟运算设计，解决多因素控制问题；
(2)结合智能预测与控制理论，建立具有机械化、自动化和高精度的建筑防水工程设计、施工、管理（维修）和公用服务一体化平台；
(3)利用全景式图像处理技术，研发全程拟合、拼接等模拟仿真技术，提高模拟数据高精度、全景式显示以及实时、动态、快速的更新技术；
(4)利用数字化工况环境，设计动态、高效、全自动化施工设备及智能化辅助终端设备；
(5)逐步探索建筑工程渗漏水规律与模拟预测方法。
3.2数字化防水系统核心技术
(1)选择了合理模型计算方法，并使之与实测、模拟结果相吻合；
(2)确定模型关键参数，是数字化系统的核心技术；
(3)多因素共同影响的综合概念，在数值模型中，合理引入损失值与实际施工工况，多种因素调整；
(4)结合嵌入式软件开发系统解决数据除噪、拼接和处理以及全全景漫游展示难题，解决终端设备软件不兼容问题；
(5)实现数据库远程控制、管理、共享及预警报体系。
4结束语
数字化防水利用现代化信息工程技术，依托大型复杂环境防水工程背景，努力寻找、呈现简单实用、实时动态、环保的防水技术，融合古人传承下来的传统智慧，改变现实防水环境、理念、流程和方法，提高防水水平，改善目前防水产品质量问题，动态解决防水设计缺陷，施工安全问题、施工管理质量问题，控制防水工程风险，维护建筑工程的根本利益，完善售后服务体系，具有重要积极意义。
参考文献：
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[4] 曹聪.操作系统原理与分析.科学出版社，2003年
论文作者:倪健1,杨德亮2
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/25
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