基于RFID技术的重大建筑工程关键部位的全生命周期的信息管理研究

谭晓宇　程钧谟　贾春光

【摘 要】建筑物从建设到维护的整个阶段，信息都在不断产生但缺乏一个完整的部门或者系统用以收集信息.通过对传统建筑行业中信息管理方式进行分析，利用RFID技术，以重大建筑工程关键部位为研究对象，对建筑工程的全生命周期中产生的各种信息进行分类、汇总，构建起一个涉及建筑物全方位信息的管理系统.该系统具有信息全面、易编辑、物理损害少等优点，可达到随时获取且更易储存的目的.

【关键词】RFID技术；建筑工程信息管理；建筑全生命周期

中图分类号：TU18 文献标识码： A 文章编号： 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发展，从BIM（Building Information Model）的提出及应用，到智慧城市建设所带来的新一代的信息技术的融入，都给建筑业带来了巨大变化.将RFID （Radio Frequency Identification）技术用于建筑工程信息管理领域已有20多年，但在我国起步较晚，早期仅香港及台湾地区有少数学者做过相关研究[1].近年来在大陆地区才逐渐得到重视.姚彬锋等尝试着将RFID技术与传统的建设项目相结合，提出了将RFID用于数据采集并于BIM结合构建一个信息集成平台，对整个生命周期的信息进行统一管理[2]；王延魁等将两者结合用于建筑工程完成之后的建筑设备运行维护阶段的管理[3]；目前的研究都只是提出了研究框架和研究思路，对于如何具体的应用RFID技术，在实际应用中的会面临的技术推广的难点以及与传统方法的统一融合等问题并没有深入研究.本次研究将在明确研究对象以及范围下，对RFID技术在建筑工程中的实际应用进行进一步的描述.

1 传统的建筑行业信息管理

1.1 信息的来源

按照建设管理对象，信息主要来自建设单位、施工单位、设计单位、监理单位、材料供应单位、政府相关部门等[4].建筑工程的全生命周期分为决策阶段、实施阶段（设计前准备阶段、设计阶段、施工阶段、动工前准备阶段、动工阶段）、保修阶段三个阶段[5].决策阶段，信息主要来源于项目决策小组以及有关政府部门，是设计图纸、施工的具体方案、各种预算方案等.这一阶段会形成许多的具有法律效力的项目建设方面的文件，对于后期施工中事故的处理方式等，都会有非常明确的说明；实施阶段，信息则来源于各个方面，是信息最多、最为复杂的时期，也是信息管理的重点.建设过程中的信息包括项目部的施工计划、施工进度、财务情况，施工队的施工信息、设计图的变更情况、索赔情况等；保修阶段，周期长且会用到之前的部分信息，信息来源于业主和建设方，信息的内容也相对单一，主要为维修信息.但由于保修阶段是业主的使用时期，直接影响业主对建设方的施工质量的评价.

1.2 目前信息管理的主要做法

在决策阶段，也就是项目正式开始实施前，只有项目规划小组对准备建设的项目进行管理；实施阶段，会成立专门的项目部用于对建设项目进行全方位的管理；在保修阶段，建筑一旦交付使用，项目部就会解散，相关的维修管理责任便直接落到建设公司以及物业公司，并没有专门的管理机构。

具体做法：

（1）纸质文档记录信息的修正方法：按照信息的来源及种类，编制一组能反应其特征的代码，用以表征信息的试题及属性等，以便利用计算机和网络对信息进行进一步的管理；

（2）开发或购买专业的建设项目信息管理系统：安排专业的人员根据项目的不同，有针对性的建设项目管理系统，或者雇佣专业的技术人员完成；

（3）使用各类项目管理软件：避免了开发系统所需要的大量时间、人力以及金钱。商品化的软件可以适用于各类复杂不同的系统，但相对第二种方法缺乏针对性.

1.3 传统信息管理存在的问题

（1）针对性问题.在建筑工程的全生命周期中，缺乏一个自始至终都对信息进行管理的机构，这就会导致信息在流通的过程中存在丢失、错误的情况；

（2）保存的问题.传统纸质的文本资料在流通过程中极易丢失和损坏，而且一旦发现错误，想要改正很难找到源头.对于特殊格式的资料也不宜于与纸质资料混合放置，信息对称较难；

（3）存储量问题.因为纸质文档记录方法的有限性，在以往的记录中，会采用相对简略的方法进行记录，这会导致一定量信息的丢失和对内容理解的偏差；

（4）技术性问题.目前比较流行的信息管理方式是应用BIM相关软件对信息进行管理.将软件用于信息管理，可使信息贯穿于整个项目建设过程，也可对信息进行智能化的管理.但是有关信息管理的软件有很多，而且各不相同，相应的技术人才更是稀少，对信息管理人员的要求也很高.

2 基于RFID技术的改进

2.1 RFID技术应用现状

RFID技术是一种无限自动识别技术，又称电子标签技术.通常包括前端的射频部分和后台的计算机信息管理系统.射频部分由电子标签和读写器构成，电子标签中有芯片，标签和读写器通过特定频率的电磁波进行信息的传输和交换[6].RFID起源于商品零售企业中的应用，被用于自动检测缺货情况，以方便及时补货调货.而现在RFID技术已广泛应用于各行各业之中，深入到我们的生活之中.第二代居民身份证就是利用RFID技术将电子标签嵌入到身份证之中使之成为非接触式IC卡.即无需把卡片放入读卡机中，只需在机器上方一扫即可读出数据，从而减少了磨损，也提高了识别速度，安全上也更加有了保障.

2.2 研究对象的确定

重大建筑工程是指那些具有重大影响力以及建设过程复杂、技术工艺难度大的建设项目.包括，例如北京的鸟巢、水平方等，具有重大社会影响和国家影响的建筑；三峡大坝等，对民众生活具有深远影响的基础设施；也包括一些地方性的大型建设项目，例如港珠澳大桥等.鉴于建设项目本身的重要性，使得在具体的建设过程中所产生的相关资料数目非常庞大.而重大建筑工程由于自身的复杂性，使其常具有区别于其他建设项目的技术难点和复杂性，而这些复杂、重要的部位，也是产生信息最多的地方，称为关键部位.关键部位的信息管理贯穿整个信息管理的全过程，是信息管理的主要对象，具有极大的代表性.并且，相对于整个建筑工程，关键部位的数量是有限的.将新技术首先应用于关键部位不仅有利于技术更好的应用于整个建筑工程，也可极大地节约成本.所以，选择关键部位作为此次研究的主要对象.

鉴于电子标签容量有限以及处于实用的角度，目前所研究的电子标签主要用于存储的信息，具体内容包括：第一类材料信息，包括材料的来源、运输的方式、到场时间、所用料的配比或尺寸以及制作的时间；第二类人员信息，关键部位的每一个环节的经手人的信息以及制作方式和时间；第三类构件信息，包括构件的简易图、验收情况、维修情况等.

将RFID的电子标签放置于重大建筑工程的关键部位，确保其在整个生命周期的存在，将有关这个部位的全部信息都存储于标签中，并及时更新标签里面的信息.需要时，通过特定的读写器在其识别范围内就可实现对信息的识别和修改.

2.3 建筑专用的RFID电子标签

RFID电子标签包含电子芯片和天线，电子芯片用来存储数据，天线用于传递射频信号.电子标签按供电方式分为有源电子标签、半有源电子标签和无源电子标签三种。此次研究的对象为重大建筑工程的关键部位，通常位于建筑物内部，环境变化小.考虑到美观性等因素，应优先选择无源电子标签.目前，已有研究学者发明了专门用于钢筋混凝土构件之上的电子标签.但由于研究对象的不一致性以及研究范围的不同，在此次研究中仅作为参考。

2.4 用于建筑物关键部位的电子标签的要求：

（1）使用寿命长.建筑物通常使用寿命在50年以上，为了降低更换标签所带来的不必要的影响，电子标签的使用寿命应越长越好.但受限于现在的技术，最长也只能做到十几年；

（2）工作频率的选择.由于传输距离不宜过小，至少1m左右，而高频率的电子标签一般抗金属性较差.在读写器进行识别时，容易产生信号反射，造成信号错误.所以应选择介于高频和超高频之间的频率作为电子标签的工作频率；

（3）美观性.由于标签应安置在易于读写器进行检测的位置，所以一般会安置于肉眼可见的位置.这就要求电子标签对于建筑物使用者在建筑物内活动时，不会因为电子标签的存在而产生不适感；

（4）一致性.对于同一幢建筑物的同一种构件应将电子标签安置在同一位置.这样方便安装的同时，也易于查找；

（5）安全问题.因为电子标签中存储着包括质检信息、责任人信息等，具有重要作用的安全管理信息.所以，采用非开放式的RFID系统.非开放式RFID系统仅仅在同一局域网内统一定义标识对象、编码格式、数据结构和代码赋值，RFID代码具有该局域网唯一性，RFID数据可以在同一局域网内的子系统间实现数据交换和信息共享；

（6）安装问题.关键部位一般位于建筑物内部，受外界环境影响小，但多存在于高空或地下.由于需要对电子标签进行更换，所以不宜选择植入式的电子标签，应选择标签类电子标签.安裝时应注意合理控制电子标签之间的距离，避免电子标签之间的信号混乱，造成数据读取错误。

3 总结

目前RFID技术正处于迅速成熟期，在我国的智慧城市建设中，RFID技术是非常重要的新一代信息技术，具有先进性和革命性.它与传统行业的结合都带来了巨大的活力.对于重大建设工程的信息管理来说，融于RFID技术的可极大地提高我国建筑工程信息管理的水平，也为智慧建筑的进一步开展铺路.

【参考文献】

[1]石东升，刘强等.无线射频识别技术管理建筑工程信息研究[J].建筑技术，2017，48（3）：305-307.

[2]姚彬锋，马晓军.BIM和RFID技术在开放式建筑全生命周期信息管理中的应用[J].施工技术，2015，44（10）；92-94.

[3]王延魁，赵一洁等.基于BIM与RFID的建筑设备运行维护管理系统研究[J].建筑经济，2013，（11）113-116.

[4]吕虹云.大型建筑项目信息管理系统的设计和优化[J].现代电子技术，2017，40（8）：46-48.

[5]宁焕生等著.RFID重大工程与国家物联网[M].北京：机械工业出版社，2010.

[6]高建良，贺建飚著.物联网RFID原理与技术[M].北京； 电子工业出版社，2017.

[7]侯杰，苏振民等.建筑施工项目质量管理信息协同系统构建[J].土木工程与管理学报，2017，34（4）：148-153.