RFID（射频识别）技术在智慧工地中的创新运用

郭朝君　陶雨航

摘 要：文章利用RFID技术与BIM模型，建筑构件和管理系统相结合，形成智慧工地系统信息与建筑物实时信息联动，施工设备及人员信息动态反馈等，使BIM模型数据库中实时反应构件全生命周期的信息等。从而实现智慧工地中的建筑构件信息与人员设备信息的智慧管理，可以提高施工效率且能保证信息的透明度及可查性。

关键词：RFID技术;BIM技术;智慧工地;装配式建筑

1 传统施工现场人员管理和机械设备管理中存在的问题

1.1 传统的建筑业现状

大规模的施工场地内部生产作业环境极其复杂，然而大多数施工单位不善于运用智慧工地管理系统，从而导致作业时间碰撞、机械设备长时间怠工、施工材料的浪费等问题。而部分大型企业虽然引进了智慧工地系统，但多数只是一个附属品，整个工程项目不是以智慧工地系统为主干去建设的。

1.2 施工人员管理

大规模的施工现场有众多的管理人员、施工人员、运输人员，且具有很大的随机流动性。而一些传统施工企业的现场人员调度不到位就可能出现多工种交叉作业时的人员怠工问题，或者管理不善而导致施工事故的发生，以及施工人员众多出现打卡记录出现偏差，影响各类施工人员工时记录错误导致产生劳动报酬纠纷。

1.3 机械设备管理

大规模的施工现场可能需要使用到各类大型机械，例如塔吊、搅拌机、泵车、大型运输车辆等。如果只依靠几个人员就想要全方位地管理这类大型设备的调度及进出场管理等，会导致施工场地的交通堵塞、多部塔吊工作区域碰撞、运输车辆伤害到施工人员、机械设备的维修护养不周等诸多问题。

1.4 建筑材料管理

大规模的施工现场会涉及种类繁多、数量庞大、存储环境复杂的建筑材料，传统建筑施工场地都是使用大量的管理人员去分门别类的管理这些建筑材料的堆放、运输及采购。然而和上级管理交流不及时以及材料使用记录不周会导致材料的浪费、调度缓慢延误工期等问题。

2 RFID技术和BIM技术的结合

2.1 现有BIM技术的应用

近些年来全国范围内都在大力推广BIM技术，部分省份的大型公共建筑在建设时必须要使用BIM技术作为支撑。BIM技术最终成效应该是对各类工程全生命周期的应用，然而目前来看，BIM技术应用最多的是在大型综合类建筑设计阶段，用来检测各种管道的碰撞，以及楼梯、防火帘等构件与梁柱的冲突，总的来说就是没有深入挖掘BIM技术在其他阶段的优势，而最重要的建筑信息被忽略，导致BIM技术发展成为阻碍。

2.2  RFID技术

RFID技术，可通过无线电讯号耦合识别的方式隔空无接触的自我识别并进行双向数据通信，它的组成一般有两部分，PCD（RFID应答器）和PICC（RFID阅读器）[1-2]。RFID大致可分为3类：无源RFID、有源RFID以及半有源RFID，三者的区别体现在是否需要能量源，正因如此，三者产生的效果也不同，主要体现在隔空识别的距离、体积大小、造价成本上，有源RFID应答距离最远、体积较大、成本较高，半有源RFID在应答距离、体积、成本3方面都是比较适中的，而无源距离较近、体积极小、成本非常低，但使用最广泛。

2.3  以装配式建筑为例将 RFID技术与BIM模型结合

传统建筑业的发展必将进入工业化，开工建设一座大型建筑时会临时占用周边公共土地影响交通，现场浇筑混凝土对周边环境造成污染等。而装配式建筑可以很好地解决此类问题，在远离市区的工厂中像造机器零部件一样造出建筑物的梁板柱楼梯等主要构件，再通过车辆运送至施工现场进行拼装。装配式建筑目前遇到的一些问题是，当施工规模特别大时就会有非常多的构件需要组织运输、堆放、起吊到指定位置安装等操作，如果只让管理人员来组织就免不了会发生错乱，所以应该使用BIM技术来协同整个周期，并将RFID技术引入其中。

首先建立建筑物构件详细的信息库，包括构建基本的尺寸信息、材料信息，还要记录生产时间负责人信息以及建筑安装的位置信息等。每一个建筑构件详细信息分别写入 RFID应答器，再将RFID应答器都附在建筑物构件上，后期不同部门的管理人员只需用RFID阅读器识别建筑构件就可以获得他们所需要的信息，如引导人员可获取建筑构件堆放点，安装人员可以查看安装注意事项，后期监理人员查询对照构件信息等。

装配式建筑的構件被运输至施工场地时，RFID阅读器便可读取到建筑构件信息并实时上传到BIM管理信息平台中，同时与BIM模型中的建筑构件的位置信息、工程进度信息进行对比，防止建筑构件出现运输错误。接着通过分析建筑构件的安装位置，引导运输车辆送至现场内最合理的堆放点，从而避免二次搬运产生的成本。建筑构件在吊装阶段是最容易出错的，尤其是梁和柱，其外观差距比较小，仅凭外观难以区分，管理人员通过RFID技术与BIM模型相结合可保证每次吊装准确。

RFID记录还有后期记录的功能，在建筑构件安装完成时，监理人员可将安装的时间、负责安装的人员信息都二次记录写入对应的建筑构件的RFID芯片，同时上传到BIM模型信息库，工程竣工验收时方便查验追责，真正做到对建筑全生命周期的管理维护。

RFID技术与BIM模型信息系统结合后，RFID技术可以更好地为BIM模型信息系统提供数据时效性的支持。BIM模型信息系统不只是有一个三维模型，其主要优势在于可以对于数据实时分析来控制成本。如根据工程进度控制建筑构件从工厂运输至施工场地的数量，以免场地内构件堆放过多，从而打乱整个项目节奏。在施工过程中如果某一位置构件发生问题，可快速将构件全部信息反馈至BIM模型信息系统，进行分析决策后让工厂赶制新的构件来替换，同时协调施工现场，调度停工区域人员去其他区域作业，保证不影响总的施工进度。

3 发展前景与不足

3.1 发展前景

目前，国内BIM模型与RFID技术集成应用在实际项目施工中实际案例比较少，主要原因是技术的壁垒以及昂贵的成本。RFID技术是整个物联网行业中重要的组成部分，是物联网发展的基础同时也是前提。而传统行业也在随着智能时代的到来加速变革，RFID技术的需求量急速提升，国内掌握了高频芯片的设计技术，其产业链也在不断发展完善。同时因为传感技术、网络传输技术的不断进步也使得RFID芯片硬件方面的成本稳步下降。芯片成本的下降和技术的突破促使着建筑行业更多地使用RFID和BIM技术集成的解决方案，并将其运用到实际项目的建设管理中。随着5G技术的发展，物联网的RFID技术将会为BIM信息模型提供更实时、更精确的施工现场动态数据。目前，智慧城市CIM的建设也逐渐进入人们的视野，运用BIM技术参与建设的建筑项目如何更好地接入CIM也是一个亟待解决的问题。RFID技术与BIM在建设项目中的综合应用将会是建筑物参与到物联网系统中的重要机会，同时也会为更进一步的智慧城市建设下坚固的基石。

近些年来，政府在技术集成方面和BIM行业有着政策的引导，各种各样信息技术的集成及引用和BIM的应用将会是国家未来大力发展的方向。目前各个省市也在积极地响应国家政策，出台相关的规定，呼吁各建设单位采用BIM引领的新型建造、管理方式。

3.2  不足

针对RFID系统的部分技术标准还不够明确，国际上目前难以统一RFID的技术标准，这就使RFID相关产品的开发与应用定位相对来说比较混乱。目前市面上缺少专门针对建筑领域所设计的RFID芯片和读取器，导致RFID技术在建设领域“水土不服”。建设工地环境一般相对恶劣，而含有金属或水分的物体和环境会对RFID造成或多或少的影响。其实，RFID技术读写的准确率仍然需要提高。一旦RFID中写入的信息发生错误，可能会对整个建设项目造成不可预计的影响。

对于建设企业而言，实施一个BIM项目全周期的建设，各个单位部门都需要比传统建设项目投入更多的资金、人力成本等，然而目前为止还没有任何准确的数据能表明BIM的投入与建设企业获得的实际收益之间的关系。而目前BIM从业者的技能不过关，本土软件达不到实际应用的要求，施工或设计方出于利益关系对BIM的抵触这几个问题都是BIM行业亟待解决的。

BIM与RFID技术在智慧工地中的运用还缺少一个创新的管理方案和集成整合好的、可行的工作流程，因此国内还没有达成使用两者技术集成的成熟环境。但总的来说，BIM与RFID在建筑领域的应用是利大于弊的，同时也会是未来发展的趋势。

[参考文献]

[1]李世杰.RFID技术综述及其应用现状[J].电子世界，2013（24）：11.

[2]程泽，何启睿，宋庆浩.基于ZigBee及RFID的智慧校园资产管理系统设计[J].无线互联科技，2020（20）：63-65.

（编辑 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年度大连民族大学创新创业训练计划;项目名称：RFID（射频识别）技术在智慧工地中的运用;项目编号：202012026032。

作者简介：郭朝君（2000— ），男，甘肃甘南人，本科生;研究方向：建筑工程。