施工安全管理中BIM和RFID的集成應用研究

周祥國

摘要：BIM與RFID是近年來比較常見的技術(shù)形式，對提升施工安全性具有十分重要的作用。以當前項目施工安全管理工作開展過程中BIM與RFID集成應用的發(fā)展情況為基礎，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗，對BIM與RFID集成應用方式加以闡述。

Abstract： BIM and RFID are the most common forms of technology in recent years， which is very important to enhance construction safety. Based on the development of BIM and RFID integration application in the process of construction safety management， the application means of BIM and RFID integration is described in combination with recent years' work experience.

關鍵詞：項目施工；安全管理；BIM；RFID；集成應用

Key words： project construction；safety management；BIM；RFID；integrated application

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0027-02

0 引言

雖然我國建筑行業(yè)發(fā)展速度比較快，但是在高速發(fā)展的背后，隱藏著許多安全問題。建筑行業(yè)是目前全球危險性最高的行業(yè)之一，經(jīng)常會出現(xiàn)各種項目施工事故，不但會影響到項目施工效率，同時還有可能會發(fā)生負面效應，所以需要通過各種方式來提升建筑安全管理工作質(zhì)量。所有的安全管理體系及方法都要落實到項目施工現(xiàn)場，但是因為項目施工現(xiàn)場環(huán)境比較復雜，而且施工現(xiàn)場動態(tài)性比較強，這些因素都會影響到項目施工現(xiàn)場安全性，下文將對相關問題進行闡述。

1 BIM安全管理工作體系的應用

為了全面提升項目施工安全性，工作人員在施工之前，必須要從根本上認識到工作過程中可能會出現(xiàn)的各種安全事故以及相應的危險因素，并根據(jù)事故的內(nèi)容提出與之相對應的解決方式。BIM技術(shù)具有數(shù)字化特點、空間化特點以及定量化特點等[1]，工作人員可以按照相關信息技術(shù)內(nèi)容，對項目進行處理。在施工之前，利用三維交互的方式，對工程項目建設全過程可能會遇到的問題進行模擬分析，讓結(jié)構(gòu)更加清晰合理。在通用信息平臺、項目特有信息平臺模擬方面，也可以很大程度上減少安全隱患，辨別出潛在的安全風險，提升項目現(xiàn)場施工條件分析準確性以及項目施工風險控制質(zhì)量[2]，全面提升項目決策工作水平。通過BIM技術(shù)來控制項目施工過程中可能會出現(xiàn)的安全隱患，適時對項目施工方案內(nèi)容進行調(diào)整。

1.1 危險因素識別系統(tǒng)

危險因素識別系統(tǒng)包含的內(nèi)容較多，不僅囊括了建筑物不同構(gòu)建信息情況以及項目施工管理工作計劃，同時還包含了各種不同的活動信息，全面模擬了4D模型，并利用4D模型來識別項目施工現(xiàn)場中存在的各種危險性因素。將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相互融合，組成全新的項目施工危險識別系統(tǒng)，可以更好地對項目施工可能會出現(xiàn)的安全管理問題、項目施工事故等進行規(guī)避。

1.2 危險區(qū)域劃分系統(tǒng)

在對項目動態(tài)施工過程進行模擬時，工作人員可以按照項目危險源辨識的結(jié)果，分別在施工不同階段，利用可視化的模型對不同區(qū)域危險可能發(fā)生的程度進行深度劃分、管理等，并提供相對應的評價結(jié)果。這些評價結(jié)果可以用不同顏色來表示，不同顏色所代表的危險程度不同，工作人員可以按照顏色來對危險程度進行區(qū)分[3]。不同安全等級，對項目施工人員產(chǎn)生的影響不同，所以工作人員可以對不同安全等級下的活動內(nèi)容加以明確，減少因為項目施工而產(chǎn)生安全事故的風險性。比如項目施工過程中，每級挖土產(chǎn)生的影響不同，所以在挖土之前，需要先對相應位置的情況進行觀察，并提出與之相對應的項目施工禁止條件。一些施工區(qū)域不可以堆載、不可以停留、不可以停放各種機械。

項目施工空間沖突也是比較常見的問題，對項目施工空間沖突問題進行管理，可以從根本上減少不必要的項目施工難題。通常情況下，項目施工現(xiàn)場的空間都比較有限，而且需要在這有限的空間內(nèi)高密度的停放許多大型的項目施工機械、項目施工材料。因為建筑工程項目施工復雜性比較明顯，所以不同工種之間的差異比較大，經(jīng)常會出現(xiàn)施工方面的沖突，如果不能妥善解決這些問題，有可能會發(fā)生安全事故。所以施工人員需要提前對項目施工計劃可行性加以分析，合理分配各種項目施工活動空間，利用最少的項目施工資源以及項目施工空間來提升施工效率、減少施工成本，這對提升項目經(jīng)濟效益，減少項目安全事故具有推動作用。利用BIM技術(shù)進行靜態(tài)檢查設計，并減少項目設計沖突問題。動態(tài)模擬項目施工工序，會受到項目施工進度空間層面需求以及項目施工進度邊界的影響，如果可以妥善解決這些問題，則可以提升項目施工空間沖突管理工作強度，避免出現(xiàn)物體打擊或者出現(xiàn)機械傷害等問題。

1.3 擬定安全措施及評價

以BIM技術(shù)為基礎的項目集成化安全管理系統(tǒng)，可以提出與之相對應的安全管理工作措施，并利用這些措施來規(guī)避危險災害。措施來源于SOPS系統(tǒng)，是一種BIM衍生出的安全管理平臺，可以按照不同項目施工現(xiàn)場變化情況，對系統(tǒng)進行持續(xù)、動態(tài)化更新。安全評價，是一種虛擬施工辨識危害因素、擬定安全防護措施的一種工作方法，工作人員可以通過層次分析、蒙特卡洛等安全評價模式，對項目施工安全程度進行高度評價[4]。如果評價結(jié)果顯示，項目施工計劃安全可靠，則可以執(zhí)行該計劃，如果評價的結(jié)果顯示，項目施工計劃超出了安全度要求，則要將其返回到項目施工安全層面的專項設計當中，并對項目施工計劃進行二次設計。調(diào)整項目BIM施工計劃模型，并按照之前使用的安全評價體系，對新的施工結(jié)構(gòu)進行再次評價，直至其滿足施工基本要求才能正式投入使用。

1.4 安全監(jiān)控工作模式

安全監(jiān)控工作模式，是一種以項目虛擬施工模型為核心的工作方法，利用了當前比較常見的視頻智能化監(jiān)控工作技術(shù)，分別在項目施工單位、項目監(jiān)理環(huán)節(jié)以及項目建設單位等方面，對項目施工情況進行全面、可視化的組織管理。在對項目進行監(jiān)控的過程中，還可以按照項目安全活動開展的情況以及項目安全活動需求等，執(zhí)行安全工作計劃，提升項目建筑施工計劃的可行性，使其可以從根本上滿足項目施工安全層面的需求。BIM結(jié)構(gòu)所提供出的各種信息，不僅可以幫助項目施工人員解決日常工作中所存在的各種問題，還可以利用項目BIM特性來提升信息的可視化程度。可以利用BIM技術(shù)來構(gòu)建安全培訓工作數(shù)據(jù)庫，保證項目施工人員可以在多維的環(huán)境中，不斷熟悉項目施工方法，合理利用各種項目施工機械。這種運行模式和傳統(tǒng)觀的數(shù)字化培訓方法差別較大，不但能從根本上提升項目培訓質(zhì)量，還能提升項目施工安全性、提升項目培訓效率、減少項目培訓資金投入量，一舉多得。從近年來工作開展的情況來看，以BIM技術(shù)為基礎，進行安全培訓效果比較理想，而且不會受到被培訓人員個人技術(shù)素養(yǎng)以及教育背景的影響，使用范圍較廣。

2 BIM聯(lián)合RFID的應用

2.1 更新項目施工現(xiàn)場環(huán)境

項目施工現(xiàn)場環(huán)境信息具有實時性特點，可以利用項目施工現(xiàn)場環(huán)境信息的內(nèi)容來進行危險事件預警。BIM模塊可以有效解決項目施工現(xiàn)場環(huán)境存在的問題，而且還能對各種危險區(qū)域的情況隨時進行更新。因為項目施工不論是進度計劃很難完完全全滿足項目施工現(xiàn)場情況的要求，所以需要不斷對BIM模型進行更新，并融入相關的安全檢查信息內(nèi)容，為后續(xù)危險識別做鋪墊。

一般情況下，RFID標簽都被放在工人的安全帽上，不僅可以對工人的位置進行定位，同時還能監(jiān)督工人時刻佩戴安全帽，提升項目施工安全性。可以將天線安裝到紅線的邊緣點位置，構(gòu)建專業(yè)化的場地定位模塊。而且在建筑物的內(nèi)部，工人需要對不同樓層樓板進行架設，并且安裝不同層之間的天線，方便對所有層進行定位[5]。每層都要安裝專業(yè)的讀寫器，利用讀寫器來收集不同層標簽所在位置。因為目前已經(jīng)掌握的讀寫器技術(shù)只能獲取到標簽與天線之間的距離信息，所以如果想要判定標簽所在位置的平面情況，工作人員必須要配備三個或者三個以上的讀寫器，才能精準定位。可以通過處理器來為讀寫器配置相應的身份標簽，如果讀寫器將各種位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鞫丝冢瑒t位置數(shù)據(jù)自身就可以反映出相對應樓層的定位信息情況。

2.2 定位內(nèi)容

機械定位根本目標，就是用來掌握機械設備所在地點，以此來計算出相關機械所代表的危險性區(qū)域范圍。常見的機械打擊包含下述幾個方面，第一個方面是機械和機械之間產(chǎn)生的打擊，第二個方面是機械和人之間產(chǎn)生的打擊。機械之間的打擊可以詳細劃分成為可動機械之間的打擊和不可動機械之間的打擊。在處理自由移動機械設備的時候，可以利用RFID來解決相關問題。常見的不可自由移動機械包含塔吊等，工作人員可以利用四維時空模型的方式進行檢查。

機械與人之間的打擊也可以詳細劃分成為不同的模式，分別為活動性機械對人的打擊以及固定性機械對人的打擊。在處理活動機械時，可以按照上述方式，安裝RFID讀寫器，如果進入到識別范圍內(nèi)，會提供警報。在固定機械方面，可以根據(jù)危險區(qū)域識別方法進行處理。

2.3 危險識別及集成

綜合以往工作經(jīng)驗，結(jié)合安全事故發(fā)生原因，對項目施工現(xiàn)場危險區(qū)域進行劃分，分別為永久結(jié)構(gòu)區(qū)域以及臨時設施區(qū)域這兩種。在塔吊、電梯以及吊籃等位置，還要盡量避免出現(xiàn)高空墜物或者出現(xiàn)機械碰撞等問題。塔吊在運輸貨物的時候[6]，很容易產(chǎn)生機械碰撞，導致貨物墜落。利用BIM系統(tǒng)，根據(jù)安全范圍來形成機械中心點圓心，將安全距離作為半徑，結(jié)合RFID系統(tǒng)來解決不同機械之間相互碰撞的問題。

3 結(jié)束語

BIM與RFID技術(shù)的集成應用，可以有效提升項目施工安全管理工作質(zhì)量，減少建筑工程項目施工風險性，實際使用效果良好。上文從多個角度入手，分別闡述了BIM及BIM與RFID的集成應用方式，希望可以為后續(xù)工作的開展提供參考。

參考文獻：

[1]鄧鑫.基于BIM與RFID的集成施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與功能研究[J].自動化與儀器儀表，2017（01）：96-98.

[2]仲青，蘇振民，王先華.基于RFID與BIM的集成施工現(xiàn)場安全監(jiān)控關鍵技術(shù)研究[J].建筑科學，2015（04）：123-128，147.

[3]仲青，蘇振民，佘小頡.基于RFID與BIM集成的施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建[J].建筑經(jīng)濟，2014（10）：35-39.

[4]吳新兵.自我加壓搶占“制高點”——中建三局東北公司BIM技術(shù)應用進行時[J].城鄉(xiāng)建設，2016（03）：60-61.

[5]吳素敏.BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑施工過程管理中的應用[J].江西建材，2016（17）：104，111.

[6]黃道軍，顏斌，文江濤，樊冬冬，趙慶科，李曉亮.騰訊北京總部大樓項目基于BIM的工程施工綜合應用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016（02）：16-22.