郭朝君　陶雨航

摘 要：文章利用RFID技術(shù)與BIM模型，建筑構(gòu)件和管理系統(tǒng)相結(jié)合，形成智慧工地系統(tǒng)信息與建筑物實(shí)時(shí)信息聯(lián)動(dòng)，施工設(shè)備及人員信息動(dòng)態(tài)反饋等，使BIM模型數(shù)據(jù)庫(kù)中實(shí)時(shí)反應(yīng)構(gòu)件全生命周期的信息等。從而實(shí)現(xiàn)智慧工地中的建筑構(gòu)件信息與人員設(shè)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(guān)鍵詞：RFID技術(shù);BIM技術(shù);智慧工地;裝配式建筑

1 傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)人員管理和機(jī)械設(shè)備管理中存在的問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)的建筑業(yè)現(xiàn)狀

大規(guī)模的施工場(chǎng)地內(nèi)部生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境極其復(fù)雜，然而大多數(shù)施工單位不善于運(yùn)用智慧工地管理系統(tǒng)，從而導(dǎo)致作業(yè)時(shí)間碰撞、機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間怠工、施工材料的浪費(fèi)等問(wèn)題。而部分大型企業(yè)雖然引進(jìn)了智慧工地系統(tǒng)，但多數(shù)只是一個(gè)附屬品，整個(gè)工程項(xiàng)目不是以智慧工地系統(tǒng)為主干去建設(shè)的。

1.2 施工人員管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場(chǎng)有眾多的管理人員、施工人員、運(yùn)輸人員，且具有很大的隨機(jī)流動(dòng)性。而一些傳統(tǒng)施工企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)人員調(diào)度不到位就可能出現(xiàn)多工種交叉作業(yè)時(shí)的人員怠工問(wèn)題，或者管理不善而導(dǎo)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(shí)記錄錯(cuò)誤導(dǎo)致產(chǎn)生勞動(dòng)報(bào)酬糾紛。

1.3 機(jī)械設(shè)備管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場(chǎng)可能需要使用到各類大型機(jī)械，例如塔吊、攪拌機(jī)、泵車、大型運(yùn)輸車輛等。如果只依靠幾個(gè)人員就想要全方位地管理這類大型設(shè)備的調(diào)度及進(jìn)出場(chǎng)管理等，會(huì)導(dǎo)致施工場(chǎng)地的交通堵塞、多部塔吊工作區(qū)域碰撞、運(yùn)輸車輛傷害到施工人員、機(jī)械設(shè)備的維修護(hù)養(yǎng)不周等諸多問(wèn)題。

1.4 建筑材料管理

大規(guī)模的施工現(xiàn)場(chǎng)會(huì)涉及種類繁多、數(shù)量龐大、存儲(chǔ)環(huán)境復(fù)雜的建筑材料，傳統(tǒng)建筑施工場(chǎng)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(yùn)輸及采購(gòu)。然而和上級(jí)管理交流不及時(shí)以及材料使用記錄不周會(huì)導(dǎo)致材料的浪費(fèi)、調(diào)度緩慢延誤工期等問(wèn)題。

2 RFID技術(shù)和BIM技術(shù)的結(jié)合

2.1 現(xiàn)有BIM技術(shù)的應(yīng)用

近些年來(lái)全國(guó)范圍內(nèi)都在大力推廣BIM技術(shù)，部分省份的大型公共建筑在建設(shè)時(shí)必須要使用BIM技術(shù)作為支撐。BIM技術(shù)最終成效應(yīng)該是對(duì)各類工程全生命周期的應(yīng)用，然而目前來(lái)看，BIM技術(shù)應(yīng)用最多的是在大型綜合類建筑設(shè)計(jì)階段，用來(lái)檢測(cè)各種管道的碰撞，以及樓梯、防火簾等構(gòu)件與梁柱的沖突，總的來(lái)說(shuō)就是沒(méi)有深入挖掘BIM技術(shù)在其他階段的優(yōu)勢(shì)，而最重要的建筑信息被忽略，導(dǎo)致BIM技術(shù)發(fā)展成為阻礙。

2.2? RFID技術(shù)

RFID技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)耦合識(shí)別的方式隔空無(wú)接觸的自我識(shí)別并進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)通信，它的組成一般有兩部分，PCD（RFID應(yīng)答器）和PICC（RFID閱讀器）[1-2]。RFID大致可分為3類：無(wú)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(chǎn)生的效果也不同，主要體現(xiàn)在隔空識(shí)別的距離、體積大小、造價(jià)成本上，有源RFID應(yīng)答距離最遠(yuǎn)、體積較大、成本較高，半有源RFID在應(yīng)答距離、體積、成本3方面都是比較適中的，而無(wú)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(shù)與BIM模型結(jié)合

傳統(tǒng)建筑業(yè)的發(fā)展必將進(jìn)入工業(yè)化，開工建設(shè)一座大型建筑時(shí)會(huì)臨時(shí)占用周邊公共土地影響交通，現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土對(duì)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(wèn)題，在遠(yuǎn)離市區(qū)的工廠中像造機(jī)器零部件一樣造出建筑物的梁板柱樓梯等主要構(gòu)件，再通過(guò)車輛運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。裝配式建筑目前遇到的一些問(wèn)題是，當(dāng)施工規(guī)模特別大時(shí)就會(huì)有非常多的構(gòu)件需要組織運(yùn)輸、堆放、起吊到指定位置安裝等操作，如果只讓管理人員來(lái)組織就免不了會(huì)發(fā)生錯(cuò)亂，所以應(yīng)該使用BIM技術(shù)來(lái)協(xié)同整個(gè)周期，并將RFID技術(shù)引入其中。

首先建立建筑物構(gòu)件詳細(xì)的信息庫(kù)，包括構(gòu)建基本的尺寸信息、材料信息，還要記錄生產(chǎn)時(shí)間負(fù)責(zé)人信息以及建筑安裝的位置信息等。每一個(gè)建筑構(gòu)件詳細(xì)信息分別寫入 RFID應(yīng)答器，再將RFID應(yīng)答器都附在建筑物構(gòu)件上，后期不同部門的管理人員只需用RFID閱讀器識(shí)別建筑構(gòu)件就可以獲得他們所需要的信息，如引導(dǎo)人員可獲取建筑構(gòu)件堆放點(diǎn)，安裝人員可以查看安裝注意事項(xiàng)，后期監(jiān)理人員查詢對(duì)照構(gòu)件信息等。

裝配式建筑的構(gòu)件被運(yùn)輸至施工場(chǎng)地時(shí)，RFID閱讀器便可讀取到建筑構(gòu)件信息并實(shí)時(shí)上傳到BIM管理信息平臺(tái)中，同時(shí)與BIM模型中的建筑構(gòu)件的位置信息、工程進(jìn)度信息進(jìn)行對(duì)比，防止建筑構(gòu)件出現(xiàn)運(yùn)輸錯(cuò)誤。接著通過(guò)分析建筑構(gòu)件的安裝位置，引導(dǎo)運(yùn)輸車輛送至現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)最合理的堆放點(diǎn)，從而避免二次搬運(yùn)產(chǎn)生的成本。建筑構(gòu)件在吊裝階段是最容易出錯(cuò)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(guò)RFID技術(shù)與BIM模型相結(jié)合可保證每次吊裝準(zhǔn)確。

RFID記錄還有后期記錄的功能，在建筑構(gòu)件安裝完成時(shí)，監(jiān)理人員可將安裝的時(shí)間、負(fù)責(zé)安裝的人員信息都二次記錄寫入對(duì)應(yīng)的建筑構(gòu)件的RFID芯片，同時(shí)上傳到BIM模型信息庫(kù)，工程竣工驗(yàn)收時(shí)方便查驗(yàn)追責(zé)，真正做到對(duì)建筑全生命周期的管理維護(hù)。

RFID技術(shù)與BIM模型信息系統(tǒng)結(jié)合后，RFID技術(shù)可以更好地為BIM模型信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)時(shí)效性的支持。BIM模型信息系統(tǒng)不只是有一個(gè)三維模型，其主要優(yōu)勢(shì)在于可以對(duì)于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析來(lái)控制成本。如根據(jù)工程進(jìn)度控制建筑構(gòu)件從工廠運(yùn)輸至施工場(chǎng)地的數(shù)量，以免場(chǎng)地內(nèi)構(gòu)件堆放過(guò)多，從而打亂整個(gè)項(xiàng)目節(jié)奏。在施工過(guò)程中如果某一位置構(gòu)件發(fā)生問(wèn)題，可快速將構(gòu)件全部信息反饋至BIM模型信息系統(tǒng)，進(jìn)行分析決策后讓工廠趕制新的構(gòu)件來(lái)替換，同時(shí)協(xié)調(diào)施工現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)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(jìn)度。

3 發(fā)展前景與不足

3.1 發(fā)展前景

目前，國(guó)內(nèi)BIM模型與RFID技術(shù)集成應(yīng)用在實(shí)際項(xiàng)目施工中實(shí)際案例比較少，主要原因是技術(shù)的壁壘以及昂貴的成本。RFID技術(shù)是整個(gè)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(chǔ)同時(shí)也是前提。而傳統(tǒng)行業(yè)也在隨著智能時(shí)代的到來(lái)加速變革，RFID技術(shù)的需求量急速提升，國(guó)內(nèi)掌握了高頻芯片的設(shè)計(jì)技術(shù)，其產(chǎn)業(yè)鏈也在不斷發(fā)展完善。同時(shí)因?yàn)閭鞲屑夹g(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的不斷進(jìn)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(shù)的突破促使著建筑行業(yè)更多地使用RFID和BIM技術(shù)集成的解決方案，并將其運(yùn)用到實(shí)際項(xiàng)目的建設(shè)管理中。隨著5G技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的RFID技術(shù)將會(huì)為BIM信息模型提供更實(shí)時(shí)、更精確的施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。目前，智慧城市CIM的建設(shè)也逐漸進(jìn)入人們的視野，運(yùn)用BIM技術(shù)參與建設(shè)的建筑項(xiàng)目如何更好地接入CIM也是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。RFID技術(shù)與BIM在建設(shè)項(xiàng)目中的綜合應(yīng)用將會(huì)是建筑物參與到物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的重要機(jī)會(huì)，同時(shí)也會(huì)為更進(jìn)一步的智慧城市建設(shè)下堅(jiān)固的基石。

近些年來(lái)，政府在技術(shù)集成方面和BIM行業(yè)有著政策的引導(dǎo)，各種各樣信息技術(shù)的集成及引用和BIM的應(yīng)用將會(huì)是國(guó)家未來(lái)大力發(fā)展的方向。目前各個(gè)省市也在積極地響應(yīng)國(guó)家政策，出臺(tái)相關(guān)的規(guī)定，呼吁各建設(shè)單位采用BIM引領(lǐng)的新型建造、管理方式。

3.2? 不足

針對(duì)RFID系統(tǒng)的部分技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不夠明確，國(guó)際上目前難以統(tǒng)一RFID的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這就使RFID相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)與應(yīng)用定位相對(duì)來(lái)說(shuō)比較混亂。目前市面上缺少專門針對(duì)建筑領(lǐng)域所設(shè)計(jì)的RFID芯片和讀取器，導(dǎo)致RFID技術(shù)在建設(shè)領(lǐng)域“水土不服”。建設(shè)工地環(huán)境一般相對(duì)惡劣，而含有金屬或水分的物體和環(huán)境會(huì)對(duì)RFID造成或多或少的影響。其實(shí)，RFID技術(shù)讀寫的準(zhǔn)確率仍然需要提高。一旦RFID中寫入的信息發(fā)生錯(cuò)誤，可能會(huì)對(duì)整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目造成不可預(yù)計(jì)的影響。

對(duì)于建設(shè)企業(yè)而言，實(shí)施一個(gè)BIM項(xiàng)目全周期的建設(shè)，各個(gè)單位部門都需要比傳統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目投入更多的資金、人力成本等，然而目前為止還沒(méi)有任何準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)能表明BIM的投入與建設(shè)企業(yè)獲得的實(shí)際收益之間的關(guān)系。而目前BIM從業(yè)者的技能不過(guò)關(guān)，本土軟件達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求，施工或設(shè)計(jì)方出于利益關(guān)系對(duì)BIM的抵觸這幾個(gè)問(wèn)題都是BIM行業(yè)亟待解決的。

BIM與RFID技術(shù)在智慧工地中的運(yùn)用還缺少一個(gè)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(guó)內(nèi)還沒(méi)有達(dá)成使用兩者技術(shù)集成的成熟環(huán)境。但總的來(lái)說(shuō)，BIM與RFID在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用是利大于弊的，同時(shí)也會(huì)是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

[參考文獻(xiàn)]

[1]李世杰.RFID技術(shù)綜述及其應(yīng)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(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].無(wú)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(xiàng)目：2020年度大連民族大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃;項(xiàng)目名稱：RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)在智慧工地中的運(yùn)用;項(xiàng)目編號(hào)：202012026032。

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