基于RFID技術的大型建筑施工現(xiàn)場精細化管理

黃 璟，魏國民

(1.蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院電子與通信工程系，江蘇蘇州 215104;2.蘇州二建建筑集團有限公司園區(qū)分公司，江蘇蘇州 215131)

隨著科技的進步和社會的發(fā)展，建筑業(yè)朝著大型化和智能化的方向邁進。體積大、工種多、技術高、施工難度大的項目越來越多，因此對管理模式提出了更高的要求?；贏RM微處理器和射頻識別(RFID)技術的嵌入式系統(tǒng)廣泛應用于生產(chǎn)、交通、物流、運輸、跟蹤、資產(chǎn)管理等各種場合，將此技術應用于大型建筑施工現(xiàn)場管理，可實現(xiàn)電子化、網(wǎng)絡化、科技化的精細管理。

1 施工現(xiàn)場智能化管理系統(tǒng)整體結構

射頻識別技術(Radio Frequency Identification，RFID)，是20世紀90年代興起的一種非接觸式自動識別技術。其利用射頻信號進行非接觸雙向通信，以此來自動識別目標對象并獲取相關數(shù)據(jù)。無線射頻識別技術具有精度高、環(huán)境適應性與抗干擾能力強、操作便捷等優(yōu)點。

嵌入式系統(tǒng)即嵌入式計算機系統(tǒng)，其應用范圍可大致分為兩大類:一類是電子系統(tǒng)的智能化，如工業(yè)控制、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、家用電器、汽車電子、測控系統(tǒng)等;另一類是計算機應用的延伸，如MP4、手機、通信等［1］。

該大型施工現(xiàn)場智能化管理系統(tǒng)，是將32位ARM嵌入式處理器與射頻識別技術相結合的應用。系統(tǒng)主要由電子標簽以及讀卡系統(tǒng)、ARM開發(fā)板、計算機服務系統(tǒng)等組成。RFID技術用以實現(xiàn)針對每個個體的信息獲取。RFID系統(tǒng)由讀卡器、電子標簽和上層應用軟件組成。嵌入式系統(tǒng)利用ARM芯片的片上資源，實現(xiàn)讀卡、顯示、報警、監(jiān)控及通信等功能。ARM控制器可采用意法半導體的STM32系列、飛思卡爾的MCF5223x系列進行開發(fā)。射頻識別系統(tǒng)較多公司均有配套產(chǎn)品，例如國內(nèi)的深圳永道公司、德力森公司，以及國外的蓋博瑞爾公司等。

電子標簽有紙片型、卡片型等，形狀可根據(jù)要求設計。當貼有電子標簽的物體靠近讀卡器時，經(jīng)射頻識別系統(tǒng)讀出信息碼，由ARM控制器進行信息處理并作出相應的控制。通過網(wǎng)絡通信將信息傳至上位機，由上層管理軟件對數(shù)據(jù)進行存儲和管理。若連接互聯(lián)網(wǎng)還可追溯材料來源信息。智能化管理系統(tǒng)整體結構如圖1所示。

圖1 基于ARM和RFID的建筑施工現(xiàn)場管理

2 采用RFID智能安全管理系統(tǒng)

2.1 提升安全措施，加快建設速度

建筑工程通常分包項目較多，牽涉土建、機電安裝、裝修工程和鋼結構等。每項進出的相關人員較多，各類車輛運輸頻繁。RFID技術具有識別高速運動物體的能力。向施工人員和車輛分發(fā)RFID卡或鑰匙標簽供進出施工場地使用，人員和車輛出入無需停留，當其即將到達工地門口時，固定在門口處的讀卡器將立刻獲得信息并傳送給ARM控制中心，由上位機進行比對，確認無誤即自動放行。利用不停車出入管理，減輕了門衛(wèi)的工作量，并大幅縮短了運輸車輛的進出速度，加快了建設進程。由于RFID的智能安全系統(tǒng)可同時讀卡，且具有防撞能力，故不易出現(xiàn)差錯，只需配備一名門衛(wèi)統(tǒng)籌負責即可。同時使用RFID追蹤系統(tǒng)來記錄卡車到達和離開工地的情況。用戶可迅速地了解項目的進展及其效率。

基于ARM和RFID的智能安全系統(tǒng)，在要求較高的場合，可采用“射頻識別+指紋識別”、“射頻識別+攝像”、“射頻+指紋+攝像”等監(jiān)控模式［2］。當問題人員經(jīng)過時，即觸發(fā)報警。

2.2 RFID技術進行材料追蹤和單件管理

RFID技術可實現(xiàn)無磨損非接觸式閱讀，電子標簽的使用壽命可長達約10年，讀寫次數(shù)約達10萬次。射頻電子標簽可根據(jù)用戶需求擴充到幾十kbit。且標簽內(nèi)數(shù)據(jù)可更新，而條形碼是只讀的，一經(jīng)打印生成便不可更改，因此RFID系統(tǒng)的電子標簽適合存儲大量數(shù)據(jù)或物品上所儲存的數(shù)據(jù)需經(jīng)常改變的情況下使用［3］。對于工地上的材料，可將整批同時通過閱讀器區(qū)域，對相關信息進行采集時，無需采用條形碼技術一樣進行拆分整理，再逐件錄入。同時也可在單個材料上貼入電子標簽，例如某根鋼筋上貼入電子標簽，經(jīng)讀卡器即可顯示此鋼筋的生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)批次、質檢情況，節(jié)省了人力資源。信息進入后臺服務器內(nèi)，可在信息庫中輸入該根鋼筋去向。

大型建筑工程涉及工程種類多，材料類型，材料批次均較多且資產(chǎn)管理、檔案管理繁瑣的特點。采用RFID技術對材料管理，可標記和監(jiān)測貴重物品，檢測篡改或未經(jīng)批準的行動，從而控制管理并降低成本。確保準確和及時地供貨，避免了不必要麻煩或額外工作量。同時加強供應與項目規(guī)劃保持一致，從而在整個項目過程中減少勞動力的成本并避免違規(guī)受處罰。減少工廠和施工現(xiàn)場的緩沖庫存量，及時處理貨物缺損和各項索賠款項。

2.3 RFID技術進行施工現(xiàn)場流程管理

建筑質量的優(yōu)劣關系到人身和財產(chǎn)安全。從物資采購再到工程建設到最終的質量檢查，整個過程都需要大量的信息管理，故數(shù)據(jù)存儲量大，而RFID技術符合該種需求。通過射頻識別進行海量數(shù)據(jù)采集，再由后臺計算機進行管理［4-5］。

RFID技術還可實現(xiàn)不成形材料的信息管理。如混凝土材料，其不僅對每批混合比例的具體數(shù)值有所記錄，建設者還可在混凝土中嵌入有源RFID標簽與溫度傳感器，以便輕松準確地監(jiān)測固化過程。凝固后，檢測人員通過手持讀卡器讀出信息碼，由后臺服務器獲得針對該信息碼的混凝土固化數(shù)據(jù)，其中包括:生產(chǎn)廠家、資質證書、安全證書、生產(chǎn)日期和生產(chǎn)質量等信息。與傳統(tǒng)的管理模式相比，該方法節(jié)約時間，并以每個RFID標簽編號的唯一性來識別，以創(chuàng)建報告和進行統(tǒng)計分析。

在建筑市場競爭日益激烈的環(huán)境下，由RFID技術支撐的管理系統(tǒng)，可通過數(shù)據(jù)說明建筑質量，淘汰不顧質量壓低造價的企業(yè)。同時采用該技術進行施工現(xiàn)場流程管理，能夠加強并提高建設項目參與者對供應鏈的可視性和透明度，以此獲得更準確的信息流。

2.4 采用RFID技術快速鑒定事故原因

采用RFID技術，在前期采購，中期建設，后期管理條理清晰，細化到位。龐大的數(shù)據(jù)資料都存儲在后臺服務器中，隨時可以調用。建筑物交付使用后，一旦發(fā)生坍塌或是滲漏現(xiàn)象，通過查找資料便可迅速判斷原因。對于電子標簽保留的建筑，由于電子標簽使用壽命長，通過手持帶有通訊功能和顯示屏的讀卡器，在現(xiàn)場即可獲得數(shù)據(jù)信息。

此外，RFID可實行資產(chǎn)跟蹤，確保貴重資產(chǎn)的安全性及其最大利用率，減少建筑商和承包商的風險。RFID還可實現(xiàn)調度服務，RFID標簽儲存的維修信息自動與相應的機器和設備匹配，從而保證每臺機器或設備均可得到相應的維護。

3 結束語

采用ARM的射頻設別系統(tǒng)具有器件少、功能強、可靠性高等特點。利用RFID技術管理大型工地，能最大限度地提高現(xiàn)場施工人員的工作效率和建筑資源的利用率，并對材料運輸過程中所需采集的基礎數(shù)據(jù)進行分析、分類和統(tǒng)計，大幅提高了工作效率，節(jié)省了人力和時間，是未來建筑業(yè)的發(fā)展方向。

［1］王宜懷，陳建明，蔣銀珍.基于32位Coldfire構建嵌入式系統(tǒng)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009.

［2］李珍香，李國，李德興.基于ARM的RFID只能安全管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)［J］.計算機工程與設計2010，31(12):2744-2748.

［3］姚漁衡.基于RFID的醫(yī)療治療系統(tǒng)的實現(xiàn)［D］.南京:南京大學，2012.

［4］儲百生.基于射頻技術的電廠檔案資料管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.成都:電子科技大學，2011.

［5］金永鎬，邵奎軍.基于射頻技術的倉庫火災監(jiān)控系統(tǒng)［J］.電子科技，2008(12):50-52.