基于RFID技術的重大建筑工程關鍵部位的全生命周期的信息管理研究

譚曉宇　程鈞謨　賈春光

【摘 要】建筑物從建設到維護的整個階段，信息都在不斷產生但缺乏一個完整的部門或者系統用以收集信息.通過對傳統建筑行業中信息管理方式進行分析，利用RFID技術，以重大建筑工程關鍵部位為研究對象，對建筑工程的全生命周期中產生的各種信息進行分類、匯總，構建起一個涉及建筑物全方位信息的管理系統.該系統具有信息全面、易編輯、物理損害少等優點，可達到隨時獲取且更易儲存的目的.

【關鍵詞】RFID技術；建筑工程信息管理；建筑全生命周期

中圖分類號：TU18 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）26-0246-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.26.112

Information Management Research on the Whole Lifecycle of the Key Parts of Major Construction Based on RFID Technology

TAN Xiao-yu CHENG Jun-mo JIA Chun-guang

（School of Management， Shangdong University of Technology， Zibo Shandong 255022， China）

【Abstract】Throughout the building from construction to maintenance， information is constantly generated but lacks a complete department or system to collect.By the analysis of the traditional information management mode in the construction industry， with the use of RFID technology and the key parts of major construction as the research object， sort and summary all kinds of information of the whole lifecycle of construction projects to build up a building comprehensive information management system.The system has comprehensive information， easy to edit， less physical damage，which can achieve the purpose of acquisition and easier to store at any time.

【Key words】RFID technology； Information management of construction project； The whole lifecycle of construction

建筑工程的信息管理在最近幾十年有非常迅猛的發展，從BIM（Building Information Model）的提出及應用，到智慧城市建設所帶來的新一代的信息技術的融入，都給建筑業帶來了巨大變化.將RFID （Radio Frequency Identification）技術用于建筑工程信息管理領域已有20多年，但在我國起步較晚，早期僅香港及臺灣地區有少數學者做過相關研究[1].近年來在大陸地區才逐漸得到重視.姚彬鋒等嘗試著將RFID技術與傳統的建設項目相結合，提出了將RFID用于數據采集并于BIM結合構建一個信息集成平臺，對整個生命周期的信息進行統一管理[2]；王延魁等將兩者結合用于建筑工程完成之后的建筑設備運行維護階段的管理[3]；目前的研究都只是提出了研究框架和研究思路，對于如何具體的應用RFID技術，在實際應用中的會面臨的技術推廣的難點以及與傳統方法的統一融合等問題并沒有深入研究.本次研究將在明確研究對象以及范圍下，對RFID技術在建筑工程中的實際應用進行進一步的描述.

1 傳統的建筑行業信息管理

1.1 信息的來源

按照建設管理對象，信息主要來自建設單位、施工單位、設計單位、監理單位、材料供應單位、政府相關部門等[4].建筑工程的全生命周期分為決策階段、實施階段（設計前準備階段、設計階段、施工階段、動工前準備階段、動工階段）、保修階段三個階段[5].決策階段，信息主要來源于項目決策小組以及有關政府部門，是設計圖紙、施工的具體方案、各種預算方案等.這一階段會形成許多的具有法律效力的項目建設方面的文件，對于后期施工中事故的處理方式等，都會有非常明確的說明；實施階段，信息則來源于各個方面，是信息最多、最為復雜的時期，也是信息管理的重點.建設過程中的信息包括項目部的施工計劃、施工進度、財務情況，施工隊的施工信息、設計圖的變更情況、索賠情況等；保修階段，周期長且會用到之前的部分信息，信息來源于業主和建設方，信息的內容也相對單一，主要為維修信息.但由于保修階段是業主的使用時期，直接影響業主對建設方的施工質量的評價.

1.2 目前信息管理的主要做法

在決策階段，也就是項目正式開始實施前，只有項目規劃小組對準備建設的項目進行管理；實施階段，會成立專門的項目部用于對建設項目進行全方位的管理；在保修階段，建筑一旦交付使用，項目部就會解散，相關的維修管理責任便直接落到建設公司以及物業公司，并沒有專門的管理機構。

具體做法：

（1）紙質文檔記錄信息的修正方法：按照信息的來源及種類，編制一組能反應其特征的代碼，用以表征信息的試題及屬性等，以便利用計算機和網絡對信息進行進一步的管理；

（2）開發或購買專業的建設項目信息管理系統：安排專業的人員根據項目的不同，有針對性的建設項目管理系統，或者雇傭專業的技術人員完成；

（3）使用各類項目管理軟件：避免了開發系統所需要的大量時間、人力以及金錢。商品化的軟件可以適用于各類復雜不同的系統，但相對第二種方法缺乏針對性.

1.3 傳統信息管理存在的問題

（1）針對性問題.在建筑工程的全生命周期中，缺乏一個自始至終都對信息進行管理的機構，這就會導致信息在流通的過程中存在丟失、錯誤的情況；

（2）保存的問題.傳統紙質的文本資料在流通過程中極易丟失和損壞，而且一旦發現錯誤，想要改正很難找到源頭.對于特殊格式的資料也不宜于與紙質資料混合放置，信息對稱較難；

（3）存儲量問題.因為紙質文檔記錄方法的有限性，在以往的記錄中，會采用相對簡略的方法進行記錄，這會導致一定量信息的丟失和對內容理解的偏差；

（4）技術性問題.目前比較流行的信息管理方式是應用BIM相關軟件對信息進行管理.將軟件用于信息管理，可使信息貫穿于整個項目建設過程，也可對信息進行智能化的管理.但是有關信息管理的軟件有很多，而且各不相同，相應的技術人才更是稀少，對信息管理人員的要求也很高.

2 基于RFID技術的改進

2.1 RFID技術應用現狀

RFID技術是一種無限自動識別技術，又稱電子標簽技術.通常包括前端的射頻部分和后臺的計算機信息管理系統.射頻部分由電子標簽和讀寫器構成，電子標簽中有芯片，標簽和讀寫器通過特定頻率的電磁波進行信息的傳輸和交換[6].RFID起源于商品零售企業中的應用，被用于自動檢測缺貨情況，以方便及時補貨調貨.而現在RFID技術已廣泛應用于各行各業之中，深入到我們的生活之中.第二代居民身份證就是利用RFID技術將電子標簽嵌入到身份證之中使之成為非接觸式IC卡.即無需把卡片放入讀卡機中，只需在機器上方一掃即可讀出數據，從而減少了磨損，也提高了識別速度，安全上也更加有了保障.

2.2 研究對象的確定

重大建筑工程是指那些具有重大影響力以及建設過程復雜、技術工藝難度大的建設項目.包括，例如北京的鳥巢、水平方等，具有重大社會影響和國家影響的建筑；三峽大壩等，對民眾生活具有深遠影響的基礎設施；也包括一些地方性的大型建設項目，例如港珠澳大橋等.鑒于建設項目本身的重要性，使得在具體的建設過程中所產生的相關資料數目非常龐大.而重大建筑工程由于自身的復雜性，使其常具有區別于其他建設項目的技術難點和復雜性，而這些復雜、重要的部位，也是產生信息最多的地方，稱為關鍵部位.關鍵部位的信息管理貫穿整個信息管理的全過程，是信息管理的主要對象，具有極大的代表性.并且，相對于整個建筑工程，關鍵部位的數量是有限的.將新技術首先應用于關鍵部位不僅有利于技術更好的應用于整個建筑工程，也可極大地節約成本.所以，選擇關鍵部位作為此次研究的主要對象.

鑒于電子標簽容量有限以及處于實用的角度，目前所研究的電子標簽主要用于存儲的信息，具體內容包括：第一類材料信息，包括材料的來源、運輸的方式、到場時間、所用料的配比或尺寸以及制作的時間；第二類人員信息，關鍵部位的每一個環節的經手人的信息以及制作方式和時間；第三類構件信息，包括構件的簡易圖、驗收情況、維修情況等.

將RFID的電子標簽放置于重大建筑工程的關鍵部位，確保其在整個生命周期的存在，將有關這個部位的全部信息都存儲于標簽中，并及時更新標簽里面的信息.需要時，通過特定的讀寫器在其識別范圍內就可實現對信息的識別和修改.

2.3 建筑專用的RFID電子標簽

RFID電子標簽包含電子芯片和天線，電子芯片用來存儲數據，天線用于傳遞射頻信號.電子標簽按供電方式分為有源電子標簽、半有源電子標簽和無源電子標簽三種。此次研究的對象為重大建筑工程的關鍵部位，通常位于建筑物內部，環境變化小.考慮到美觀性等因素，應優先選擇無源電子標簽.目前，已有研究學者發明了專門用于鋼筋混凝土構件之上的電子標簽.但由于研究對象的不一致性以及研究范圍的不同，在此次研究中僅作為參考。

2.4 用于建筑物關鍵部位的電子標簽的要求：

（1）使用壽命長.建筑物通常使用壽命在50年以上，為了降低更換標簽所帶來的不必要的影響，電子標簽的使用壽命應越長越好.但受限于現在的技術，最長也只能做到十幾年；

（2）工作頻率的選擇.由于傳輸距離不宜過小，至少1m左右，而高頻率的電子標簽一般抗金屬性較差.在讀寫器進行識別時，容易產生信號反射，造成信號錯誤.所以應選擇介于高頻和超高頻之間的頻率作為電子標簽的工作頻率；

（3）美觀性.由于標簽應安置在易于讀寫器進行檢測的位置，所以一般會安置于肉眼可見的位置.這就要求電子標簽對于建筑物使用者在建筑物內活動時，不會因為電子標簽的存在而產生不適感；

（4）一致性.對于同一幢建筑物的同一種構件應將電子標簽安置在同一位置.這樣方便安裝的同時，也易于查找；

（5）安全問題.因為電子標簽中存儲著包括質檢信息、責任人信息等，具有重要作用的安全管理信息.所以，采用非開放式的RFID系統.非開放式RFID系統僅僅在同一局域網內統一定義標識對象、編碼格式、數據結構和代碼賦值，RFID代碼具有該局域網唯一性，RFID數據可以在同一局域網內的子系統間實現數據交換和信息共享；

（6）安裝問題.關鍵部位一般位于建筑物內部，受外界環境影響小，但多存在于高空或地下.由于需要對電子標簽進行更換，所以不宜選擇植入式的電子標簽，應選擇標簽類電子標簽.安裝時應注意合理控制電子標簽之間的距離，避免電子標簽之間的信號混亂，造成數據讀取錯誤。

3 總結

目前RFID技術正處于迅速成熟期，在我國的智慧城市建設中，RFID技術是非常重要的新一代信息技術，具有先進性和革命性.它與傳統行業的結合都帶來了巨大的活力.對于重大建設工程的信息管理來說，融于RFID技術的可極大地提高我國建筑工程信息管理的水平，也為智慧建筑的進一步開展鋪路.

【參考文獻】

[1]石東升，劉強等.無線射頻識別技術管理建筑工程信息研究[J].建筑技術，2017，48（3）：305-307.

[2]姚彬鋒，馬曉軍.BIM和RFID技術在開放式建筑全生命周期信息管理中的應用[J].施工技術，2015，44（10）；92-94.

[3]王延魁，趙一潔等.基于BIM與RFID的建筑設備運行維護管理系統研究[J].建筑經濟，2013，（11）113-116.

[4]呂虹云.大型建筑項目信息管理系統的設計和優化[J].現代電子技術，2017，40（8）：46-48.

[5]寧煥生等著.RFID重大工程與國家物聯網[M].北京：機械工業出版社，2010.

[6]高建良，賀建飚著.物聯網RFID原理與技術[M].北京； 電子工業出版社，2017.

[7]侯杰，蘇振民等.建筑施工項目質量管理信息協同系統構建[J].土木工程與管理學報，2017，34（4）：148-153.