RFID（射頻識別）技術在智慧工地中的創(chuàng)新運用

郭朝君　陶雨航

摘 要：文章利用RFID技術與BIM模型，建筑構件和管理系統(tǒng)相結合，形成智慧工地系統(tǒng)信息與建筑物實時信息聯(lián)動，施工設備及人員信息動態(tài)反饋等，使BIM模型數(shù)據(jù)庫中實時反應構件全生命周期的信息等。從而實現(xiàn)智慧工地中的建筑構件信息與人員設備信息的智慧管理，可以提高施工效率且能保證信息的透明度及可查性。

關鍵詞：RFID技術;BIM技術;智慧工地;裝配式建筑

1 傳統(tǒng)施工現(xiàn)場人員管理和機械設備管理中存在的問題

1.1 傳統(tǒng)的建筑業(yè)現(xiàn)狀

大規(guī)模的施工場地內部生產作業(yè)環(huán)境極其復雜，然而大多數(shù)施工單位不善于運用智慧工地管理系統(tǒng)，從而導致作業(yè)時間碰撞、機械設備長時間怠工、施工材料的浪費等問題。而部分大型企業(yè)雖然引進了智慧工地系統(tǒng)，但多數(shù)只是一個附屬品，整個工程項目不是以智慧工地系統(tǒng)為主干去建設的。

1.2 施工人員管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場有眾多的管理人員、施工人員、運輸人員，且具有很大的隨機流動性。而一些傳統(tǒng)施工企業(yè)的現(xiàn)場人員調度不到位就可能出現(xiàn)多工種交叉作業(yè)時的人員怠工問題，或者管理不善而導致施工事故的發(fā)生，以及施工人員眾多出現(xiàn)打卡記錄出現(xiàn)偏差，影響各類施工人員工時記錄錯誤導致產生勞動報酬糾紛。

1.3 機械設備管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場可能需要使用到各類大型機械，例如塔吊、攪拌機、泵車、大型運輸車輛等。如果只依靠幾個人員就想要全方位地管理這類大型設備的調度及進出場管理等，會導致施工場地的交通堵塞、多部塔吊工作區(qū)域碰撞、運輸車輛傷害到施工人員、機械設備的維修護養(yǎng)不周等諸多問題。

1.4 建筑材料管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場會涉及種類繁多、數(shù)量龐大、存儲環(huán)境復雜的建筑材料，傳統(tǒng)建筑施工場地都是使用大量的管理人員去分門別類的管理這些建筑材料的堆放、運輸及采購。然而和上級管理交流不及時以及材料使用記錄不周會導致材料的浪費、調度緩慢延誤工期等問題。

2 RFID技術和BIM技術的結合

2.1 現(xiàn)有BIM技術的應用

近些年來全國范圍內都在大力推廣BIM技術，部分省份的大型公共建筑在建設時必須要使用BIM技術作為支撐。BIM技術最終成效應該是對各類工程全生命周期的應用，然而目前來看，BIM技術應用最多的是在大型綜合類建筑設計階段，用來檢測各種管道的碰撞，以及樓梯、防火簾等構件與梁柱的沖突，總的來說就是沒有深入挖掘BIM技術在其他階段的優(yōu)勢，而最重要的建筑信息被忽略，導致BIM技術發(fā)展成為阻礙。

2.2? RFID技術

RFID技術，可通過無線電訊號耦合識別的方式隔空無接觸的自我識別并進行雙向數(shù)據(jù)通信，它的組成一般有兩部分，PCD（RFID應答器）和PICC（RFID閱讀器）[1-2]。RFID大致可分為3類：無源RFID、有源RFID以及半有源RFID，三者的區(qū)別體現(xiàn)在是否需要能量源，正因如此，三者產生的效果也不同，主要體現(xiàn)在隔空識別的距離、體積大小、造價成本上，有源RFID應答距離最遠、體積較大、成本較高，半有源RFID在應答距離、體積、成本3方面都是比較適中的，而無源距離較近、體積極小、成本非常低，但使用最廣泛。

2.3? 以裝配式建筑為例將 RFID技術與BIM模型結合

傳統(tǒng)建筑業(yè)的發(fā)展必將進入工業(yè)化，開工建設一座大型建筑時會臨時占用周邊公共土地影響交通，現(xiàn)場澆筑混凝土對周邊環(huán)境造成污染等。而裝配式建筑可以很好地解決此類問題，在遠離市區(qū)的工廠中像造機器零部件一樣造出建筑物的梁板柱樓梯等主要構件，再通過車輛運送至施工現(xiàn)場進行拼裝。裝配式建筑目前遇到的一些問題是，當施工規(guī)模特別大時就會有非常多的構件需要組織運輸、堆放、起吊到指定位置安裝等操作，如果只讓管理人員來組織就免不了會發(fā)生錯亂，所以應該使用BIM技術來協(xié)同整個周期，并將RFID技術引入其中。

首先建立建筑物構件詳細的信息庫，包括構建基本的尺寸信息、材料信息，還要記錄生產時間負責人信息以及建筑安裝的位置信息等。每一個建筑構件詳細信息分別寫入 RFID應答器，再將RFID應答器都附在建筑物構件上，后期不同部門的管理人員只需用RFID閱讀器識別建筑構件就可以獲得他們所需要的信息，如引導人員可獲取建筑構件堆放點，安裝人員可以查看安裝注意事項，后期監(jiān)理人員查詢對照構件信息等。

裝配式建筑的構件被運輸至施工場地時，RFID閱讀器便可讀取到建筑構件信息并實時上傳到BIM管理信息平臺中，同時與BIM模型中的建筑構件的位置信息、工程進度信息進行對比，防止建筑構件出現(xiàn)運輸錯誤。接著通過分析建筑構件的安裝位置，引導運輸車輛送至現(xiàn)場內最合理的堆放點，從而避免二次搬運產生的成本。建筑構件在吊裝階段是最容易出錯的，尤其是梁和柱，其外觀差距比較小，僅憑外觀難以區(qū)分，管理人員通過RFID技術與BIM模型相結合可保證每次吊裝準確。

RFID記錄還有后期記錄的功能，在建筑構件安裝完成時，監(jiān)理人員可將安裝的時間、負責安裝的人員信息都二次記錄寫入對應的建筑構件的RFID芯片，同時上傳到BIM模型信息庫，工程竣工驗收時方便查驗追責，真正做到對建筑全生命周期的管理維護。

RFID技術與BIM模型信息系統(tǒng)結合后，RFID技術可以更好地為BIM模型信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)時效性的支持。BIM模型信息系統(tǒng)不只是有一個三維模型，其主要優(yōu)勢在于可以對于數(shù)據(jù)實時分析來控制成本。如根據(jù)工程進度控制建筑構件從工廠運輸至施工場地的數(shù)量，以免場地內構件堆放過多，從而打亂整個項目節(jié)奏。在施工過程中如果某一位置構件發(fā)生問題，可快速將構件全部信息反饋至BIM模型信息系統(tǒng)，進行分析決策后讓工廠趕制新的構件來替換，同時協(xié)調施工現(xiàn)場，調度停工區(qū)域人員去其他區(qū)域作業(yè)，保證不影響總的施工進度。

3 發(fā)展前景與不足

3.1 發(fā)展前景

目前，國內BIM模型與RFID技術集成應用在實際項目施工中實際案例比較少，主要原因是技術的壁壘以及昂貴的成本。RFID技術是整個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中重要的組成部分，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎同時也是前提。而傳統(tǒng)行業(yè)也在隨著智能時代的到來加速變革，RFID技術的需求量急速提升，國內掌握了高頻芯片的設計技術，其產業(yè)鏈也在不斷發(fā)展完善。同時因為傳感技術、網(wǎng)絡傳輸技術的不斷進步也使得RFID芯片硬件方面的成本穩(wěn)步下降。芯片成本的下降和技術的突破促使著建筑行業(yè)更多地使用RFID和BIM技術集成的解決方案，并將其運用到實際項目的建設管理中。隨著5G技術的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術將會為BIM信息模型提供更實時、更精確的施工現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)。目前，智慧城市CIM的建設也逐漸進入人們的視野，運用BIM技術參與建設的建筑項目如何更好地接入CIM也是一個亟待解決的問題。RFID技術與BIM在建設項目中的綜合應用將會是建筑物參與到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要機會，同時也會為更進一步的智慧城市建設下堅固的基石。

近些年來，政府在技術集成方面和BIM行業(yè)有著政策的引導，各種各樣信息技術的集成及引用和BIM的應用將會是國家未來大力發(fā)展的方向。目前各個省市也在積極地響應國家政策，出臺相關的規(guī)定，呼吁各建設單位采用BIM引領的新型建造、管理方式。

3.2? 不足

針對RFID系統(tǒng)的部分技術標準還不夠明確，國際上目前難以統(tǒng)一RFID的技術標準，這就使RFID相關產品的開發(fā)與應用定位相對來說比較混亂。目前市面上缺少專門針對建筑領域所設計的RFID芯片和讀取器，導致RFID技術在建設領域“水土不服”。建設工地環(huán)境一般相對惡劣，而含有金屬或水分的物體和環(huán)境會對RFID造成或多或少的影響。其實，RFID技術讀寫的準確率仍然需要提高。一旦RFID中寫入的信息發(fā)生錯誤，可能會對整個建設項目造成不可預計的影響。

對于建設企業(yè)而言，實施一個BIM項目全周期的建設，各個單位部門都需要比傳統(tǒng)建設項目投入更多的資金、人力成本等，然而目前為止還沒有任何準確的數(shù)據(jù)能表明BIM的投入與建設企業(yè)獲得的實際收益之間的關系。而目前BIM從業(yè)者的技能不過關，本土軟件達不到實際應用的要求，施工或設計方出于利益關系對BIM的抵觸這幾個問題都是BIM行業(yè)亟待解決的。

BIM與RFID技術在智慧工地中的運用還缺少一個創(chuàng)新的管理方案和集成整合好的、可行的工作流程，因此國內還沒有達成使用兩者技術集成的成熟環(huán)境。但總的來說，BIM與RFID在建筑領域的應用是利大于弊的，同時也會是未來發(fā)展的趨勢。

[參考文獻]

[1]李世杰.RFID技術綜述及其應用現(xiàn)狀[J].電子世界，2013（24）：11.

[2]程澤，何啟睿，宋慶浩.基于ZigBee及RFID的智慧校園資產管理系統(tǒng)設計[J].無線互聯(lián)科技，2020（20）：63-65.

（編輯 何 琳）

Innovative application of RFID（Radio Frequency Identification）technology

in smart construction site

Guo Chaojun， Tao Yuhang

（College of civil engineering， Dalian University for nationalities， Dalian 116650， China）

Abstract：This paper combines RFID technology with BIM model， building components and management system to form the linkage between smart site system information and building real-time information， dynamic feedback of construction equipment and personnel information， so as to make the BIM model database reflect the information of the whole life cycle of components in real time. So as to realize the intelligent management of building component information and personnel and equipment information in the intelligent construction site， which can improve the construction efficiency and ensure the transparency and availability of information.

Key words：RFID technology; BIM technology; smart construction site; prefabricated building

基金項目：2020年度大連民族大學創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃;項目名稱：RFID（射頻識別）技術在智慧工地中的運用;項目編號：202012026032。

作者簡介：郭朝君（2000— ），男，甘肅甘南人，本科生;研究方向：建筑工程。