日前,中國工程院院士、國家最高科學技術獎獲得者錢七虎接受新京報記者專訪時表示,此次作為服貿會建筑服務專題論壇主講嘉賓,他帶來的關鍵詞是“綠色發展”、“綠色建造”和“智慧建造”。
錢七虎指出,目前全球正面臨氣候變暖導致的生態環境惡化等多重挑戰,應對之策是要推進綠色發展和綠色建造。而在工程建設領域,實現綠色建造的必然選擇和最佳途徑是智慧建造。“信息技術要繼續深入地應用到建設工程中去,全面推廣數字工程和智慧工程,未來還要向少人化、無人化的方向發展。”
談綠色建造
工程建設應向“綠色建造”轉型
新京報:在上個世紀90年代我國“城市病”問題并不突出的時候,您就率先提出開發城市地下空間。當時為何會提出這一想法?
錢七虎:在上世紀90年代提出開發利用地下空間,可能對當時人均GDP剛超過1000美元的中國來說,是略為超前的,但在全世界范圍內就不是了。
我作為一名學者,參加了一些國際會議,也接觸到科學的前沿。當時我看了三本討論全球生態環境的著作,《寂靜的春天》、《增長的極限》和《只有一個地球》。《寂靜的春天》里講述了由于大規模采用DDT等劇毒殺蟲劑,造成了“沒有鳥兒歌唱的樹林”“死亡的河流”的典型案例,說明“向大自然宣戰”“征服大自然”的不科學,而應與之和諧相處。《增長的極限》講的是19世紀到20世紀全球生產力的發展、經濟社會的發展取得了巨大成就,但也帶來了嚴重的生態破壞、環境污染、“城市病”等問題。經濟社會的發展要有能夠適應資源和環境的客觀限制,人類不能一味追求增長,不應該去想著戰勝自然,要適應自然,與自然和諧相處。所有這些談到的其實都是一個可持續發展的問題。
1992年,為了履行聯合國環境與發展大會通過的《21世紀議程》,中國承諾將可持續發展納入國家戰略,建設可持續發展的城市和社會。雖然當時中國因為城市化水平和經濟發展程度相對其他國家滯后,但是發達國家面臨的那些問題在中國也將很快顯露出來。
當時我們向中國工程院提出了咨詢課題《21世紀中國地下空間開發利用的戰略和對策》。充分利用地下空間,特別是大力發展以地鐵為骨架的軌道交通系統和集約可持續的城市基礎設施,從而節省土地資源,提高土地利用效率,釋放出大批地上空間用作綠色植被和生態空間,建設可持續城市。
可持續發展是一個長久的問題,現在進一步發展到綠色發展。在這次服貿會上,我也要講到綠色發展、綠色建造的問題。
新京報:在當下的經濟社會發展背景下,為何需要呼吁“綠色建造”?
錢七虎:現在可持續發展、綠色發展已經成為我們全社會包括國家領導人、科學家和大眾的普遍共識。在上個世紀,很多人還沒有意識到氣候變化、碳排放等可能引發的全球災難。現在我們能夠切身感受到了,比如,全球氣溫上升,洪水、風暴潮、臺風、颶風等自然災害增加。
在這次服貿會上,我也要給大家講一講在我們的工程建設領域,應該怎么樣去應對未來全球氣候變化的挑戰。
為了適應綠色發展的要求,工程建設應該向“綠色建造”轉型。建筑業是全球最大的原材料和能源消耗產業。目前,全球建筑運營能耗已占到總能耗的30%以上,加上建設過程中的能耗,這一指標接近50%。我國傳統的粗放建造資源消耗量大、浪費現象嚴重。許多老舊工程拆除數量規模巨大,許多遠未達到使用壽命期限的道路、橋梁、大樓被提前拆除,城市建筑垃圾和建筑物貢獻的溫室氣體,與建筑有關的空氣污染、光污染等,都在呼吁“綠色建造”。
談智慧建造
“智慧建造是實現綠色建造的必然選擇和最佳途徑”
新京報:工程建設應該如何往“綠色建造”的方向發展?
錢七虎:首先是理念上的推動,大家要認識到綠色建造的重要性,它與人類命運共同體、與未來可能的全球災難是什么樣的關系,要重視并自覺地在實踐中貫徹執行綠色發展的理念。其次是政策驅動,比如政府部門對單位和家庭不同等量的用水、用電采取不同的收費價格,鼓勵大家節能;也可以通過標準驅動,例如制定綠色建筑標準等對建設項目進行準入,使得高耗能項目退出。
當然最重要的,還是要依靠科技的發展,發展大數據技術、人工智能技術、物聯網、5G技術等,有了這些科技基礎,建設才會更加高效節能、低碳排放,甚至零排放。這些技術應用到工程建設中,其實就是這次要談到的另一個主題——智慧建造。智慧建造是實現綠色建造的必然選擇和最佳途徑。
新京報:在工程建設中,“智慧建造”有哪些體現?
錢七虎:首先是全面的透徹感知系統。拿我熟悉的地下工程、隧道工程來講,地下工程是高風險的工程,因為地下存在很多不確定性,比如地下有沒有水、水量多大,地下巖體是破碎的還是堅固的,破碎的巖體有沒有可能導致塌方等。這些情況,人都是看不到感受不到的,要通過設備、傳感器、信息化的設備去全面感知,摸清情況。
第二是通過物聯網、互聯網的全面互聯實現感知信息(數據)的高速和實時傳輸。只能感知還不行,獲取的信息一定要快速傳輸出去,如果當下獲得的信息要過幾天才能看到,只能進行事后分析,工程建設就不能實時地反饋和服務。有了互聯網、物聯網、5G技術后,信息傳輸非常快。
另一個是智慧平臺的打造,技術人員要通過這個平臺對反饋來的海量數據進行綜合分析、處理、模擬,得出決策,從而及時發布安全預警和處理對策預案,這是非常有必要的。有了這些技術,工程建設的風險更低,施工人員更安全,同時也能最大限度地節省材料和減少環境破壞。
新京報:“智慧建造”中的“智慧”,和“智能”的區別是什么?
錢七虎:我認為,智能是相對于簡單的、局部的系統,是對某項技術、某個功能和某種設備單元而言的,比如智能手機、智能傳感器等。
智慧是對復雜的大系統和巨系統而言,包括感知、認知、傳輸、處理、服務等多功能的系統。例如城市是一個巨系統,包括人、自然和社會等的綜合體,所以有智慧城市。建設工程也是一個大系統,包括工程本體、工程環境、工程建設者和運營者的綜合體,所以有智慧工程。在工程建造里面,智慧也代表著最高水平、最高技術含量的產物。
談科技創新
“智慧工程未來要向無人化、少人化發展”
新京報:“智慧建造”以科技創新為基礎。我國工程建設領域的科技創新,經歷了怎樣的發展歷程?
錢七虎:我國工程領域的科技創新經歷了從低到高,從局部到全面的發展歷程。改革開放以來,工程建設經歷了機械化和信息化的發展,比如地下工程原來都是采取鉆爆法、人工打眼、人工放炮,后來可以大量應用機械臺鉆,多鉆臺車施工,現在可以采取數字化掘進。再如地鐵隧道施工目前大都采用盾構法,使用全斷面的TBM掘進機施工。我們已經成功研發生產了直徑15米的盾構掘進機,正在設計直徑18.2米的,這是機械化的巨大進步。
信息化的發展體現在地下工程的地質探測工作中。建地下工程,需要把地下的情況了解得很清楚,地下有沒有水,石頭有沒有節理、裂隙,有沒有斷層,如何防止地下安全事故發生,這都是靠信息化設備來提升安全性能的。
新京報:未來工程領域的創新方向是什么?
錢七虎:今后,工程領域的進步要通過數字化向智慧方向邁進,比如數字工程的BIM(Building Information Modeling)技術在建筑工程中的應用。原來我們做設計是用圖紙的,但圖紙和工程實體是分離的,比如不同圖紙上畫出來的線可能都是交叉的、矛盾的,到建設中就會出現很多問題。進入BIM時代后,技術人員可以在計算機里建立立體的可視化工程模型。另外怎么樣安裝、怎么樣開挖效率最高,通過這個模型都可以模擬得到結論。
當前科技創新最主要的標志,就是信息技術繼續深入地應用到建設工程中去,也就是全面地推廣數字工程和智慧工程。未來,數字工程和智慧工程還要向少人化、無人化的方向發展。