基于RFID技術(shù)的重大建筑工程關(guān)鍵部位的全生命周期的信息管理研究

譚曉宇　程鈞謨　賈春光

【摘 要】建筑物從建設(shè)到維護(hù)的整個(gè)階段，信息都在不斷產(chǎn)生但缺乏一個(gè)完整的部門或者系統(tǒng)用以收集信息.通過對(duì)傳統(tǒng)建筑行業(yè)中信息管理方式進(jìn)行分析，利用RFID技術(shù)，以重大建筑工程關(guān)鍵部位為研究對(duì)象，對(duì)建筑工程的全生命周期中產(chǎn)生的各種信息進(jìn)行分類、匯總，構(gòu)建起一個(gè)涉及建筑物全方位信息的管理系統(tǒng).該系統(tǒng)具有信息全面、易編輯、物理損害少等優(yōu)點(diǎn)，可達(dá)到隨時(shí)獲取且更易儲(chǔ)存的目的.

【關(guān)鍵詞】RFID技術(shù)；建筑工程信息管理；建筑全生命周期

中圖分類號(hào)：TU18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 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發(fā)展，從BIM（Building Information Model）的提出及應(yīng)用，到智慧城市建設(shè)所帶來的新一代的信息技術(shù)的融入，都給建筑業(yè)帶來了巨大變化.將RFID （Radio Frequency Identification）技術(shù)用于建筑工程信息管理領(lǐng)域已有20多年，但在我國起步較晚，早期僅香港及臺(tái)灣地區(qū)有少數(shù)學(xué)者做過相關(guān)研究[1].近年來在大陸地區(qū)才逐漸得到重視.姚彬鋒等嘗試著將RFID技術(shù)與傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目相結(jié)合，提出了將RFID用于數(shù)據(jù)采集并于BIM結(jié)合構(gòu)建一個(gè)信息集成平臺(tái)，對(duì)整個(gè)生命周期的信息進(jìn)行統(tǒng)一管理[2]；王延魁等將兩者結(jié)合用于建筑工程完成之后的建筑設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段的管理[3]；目前的研究都只是提出了研究框架和研究思路，對(duì)于如何具體的應(yīng)用RFID技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中的會(huì)面臨的技術(shù)推廣的難點(diǎn)以及與傳統(tǒng)方法的統(tǒng)一融合等問題并沒有深入研究.本次研究將在明確研究對(duì)象以及范圍下，對(duì)RFID技術(shù)在建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的描述.

1 傳統(tǒng)的建筑行業(yè)信息管理

1.1 信息的來源

按照建設(shè)管理對(duì)象，信息主要來自建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)單位、政府相關(guān)部門等[4].建筑工程的全生命周期分為決策階段、實(shí)施階段（設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段、動(dòng)工前準(zhǔn)備階段、動(dòng)工階段）、保修階段三個(gè)階段[5].決策階段，信息主要來源于項(xiàng)目決策小組以及有關(guān)政府部門，是設(shè)計(jì)圖紙、施工的具體方案、各種預(yù)算方案等.這一階段會(huì)形成許多的具有法律效力的項(xiàng)目建設(shè)方面的文件，對(duì)于后期施工中事故的處理方式等，都會(huì)有非常明確的說明；實(shí)施階段，信息則來源于各個(gè)方面，是信息最多、最為復(fù)雜的時(shí)期，也是信息管理的重點(diǎn).建設(shè)過程中的信息包括項(xiàng)目部的施工計(jì)劃、施工進(jìn)度、財(cái)務(wù)情況，施工隊(duì)的施工信息、設(shè)計(jì)圖的變更情況、索賠情況等；保修階段，周期長(zhǎng)且會(huì)用到之前的部分信息，信息來源于業(yè)主和建設(shè)方，信息的內(nèi)容也相對(duì)單一，主要為維修信息.但由于保修階段是業(yè)主的使用時(shí)期，直接影響業(yè)主對(duì)建設(shè)方的施工質(zhì)量的評(píng)價(jià).

1.2 目前信息管理的主要做法

在決策階段，也就是項(xiàng)目正式開始實(shí)施前，只有項(xiàng)目規(guī)劃小組對(duì)準(zhǔn)備建設(shè)的項(xiàng)目進(jìn)行管理；實(shí)施階段，會(huì)成立專門的項(xiàng)目部用于對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全方位的管理；在保修階段，建筑一旦交付使用，項(xiàng)目部就會(huì)解散，相關(guān)的維修管理責(zé)任便直接落到建設(shè)公司以及物業(yè)公司，并沒有專門的管理機(jī)構(gòu)。

具體做法：

（1）紙質(zhì)文檔記錄信息的修正方法：按照信息的來源及種類，編制一組能反應(yīng)其特征的代碼，用以表征信息的試題及屬性等，以便利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行進(jìn)一步的管理；

（2）開發(fā)或購買專業(yè)的建設(shè)項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)：安排專業(yè)的人員根據(jù)項(xiàng)目的不同，有針對(duì)性的建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)，或者雇傭?qū)I(yè)的技術(shù)人員完成；

（3）使用各類項(xiàng)目管理軟件：避免了開發(fā)系統(tǒng)所需要的大量時(shí)間、人力以及金錢。商品化的軟件可以適用于各類復(fù)雜不同的系統(tǒng)，但相對(duì)第二種方法缺乏針對(duì)性.

1.3 傳統(tǒng)信息管理存在的問題

（1）針對(duì)性問題.在建筑工程的全生命周期中，缺乏一個(gè)自始至終都對(duì)信息進(jìn)行管理的機(jī)構(gòu)，這就會(huì)導(dǎo)致信息在流通的過程中存在丟失、錯(cuò)誤的情況；

（2）保存的問題.傳統(tǒng)紙質(zhì)的文本資料在流通過程中極易丟失和損壞，而且一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，想要改正很難找到源頭.對(duì)于特殊格式的資料也不宜于與紙質(zhì)資料混合放置，信息對(duì)稱較難；

（3）存儲(chǔ)量問題.因?yàn)榧堎|(zhì)文檔記錄方法的有限性，在以往的記錄中，會(huì)采用相對(duì)簡(jiǎn)略的方法進(jìn)行記錄，這會(huì)導(dǎo)致一定量信息的丟失和對(duì)內(nèi)容理解的偏差；

（4）技術(shù)性問題.目前比較流行的信息管理方式是應(yīng)用BIM相關(guān)軟件對(duì)信息進(jìn)行管理.將軟件用于信息管理，可使信息貫穿于整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)過程，也可對(duì)信息進(jìn)行智能化的管理.但是有關(guān)信息管理的軟件有很多，而且各不相同，相應(yīng)的技術(shù)人才更是稀少，對(duì)信息管理人員的要求也很高.

2 基于RFID技術(shù)的改進(jìn)

2.1 RFID技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

RFID技術(shù)是一種無限自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽技術(shù).通常包括前端的射頻部分和后臺(tái)的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng).射頻部分由電子標(biāo)簽和讀寫器構(gòu)成，電子標(biāo)簽中有芯片，標(biāo)簽和讀寫器通過特定頻率的電磁波進(jìn)行信息的傳輸和交換[6].RFID起源于商品零售企業(yè)中的應(yīng)用，被用于自動(dòng)檢測(cè)缺貨情況，以方便及時(shí)補(bǔ)貨調(diào)貨.而現(xiàn)在RFID技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，深入到我們的生活之中.第二代居民身份證就是利用RFID技術(shù)將電子標(biāo)簽嵌入到身份證之中使之成為非接觸式IC卡.即無需把卡片放入讀卡機(jī)中，只需在機(jī)器上方一掃即可讀出數(shù)據(jù)，從而減少了磨損，也提高了識(shí)別速度，安全上也更加有了保障.

2.2 研究對(duì)象的確定

重大建筑工程是指那些具有重大影響力以及建設(shè)過程復(fù)雜、技術(shù)工藝難度大的建設(shè)項(xiàng)目.包括，例如北京的鳥巢、水平方等，具有重大社會(huì)影響和國家影響的建筑；三峽大壩等，對(duì)民眾生活具有深遠(yuǎn)影響的基礎(chǔ)設(shè)施；也包括一些地方性的大型建設(shè)項(xiàng)目，例如港珠澳大橋等.鑒于建設(shè)項(xiàng)目本身的重要性，使得在具體的建設(shè)過程中所產(chǎn)生的相關(guān)資料數(shù)目非常龐大.而重大建筑工程由于自身的復(fù)雜性，使其常具有區(qū)別于其他建設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)難點(diǎn)和復(fù)雜性，而這些復(fù)雜、重要的部位，也是產(chǎn)生信息最多的地方，稱為關(guān)鍵部位.關(guān)鍵部位的信息管理貫穿整個(gè)信息管理的全過程，是信息管理的主要對(duì)象，具有極大的代表性.并且，相對(duì)于整個(gè)建筑工程，關(guān)鍵部位的數(shù)量是有限的.將新技術(shù)首先應(yīng)用于關(guān)鍵部位不僅有利于技術(shù)更好的應(yīng)用于整個(gè)建筑工程，也可極大地節(jié)約成本.所以，選擇關(guān)鍵部位作為此次研究的主要對(duì)象.

鑒于電子標(biāo)簽容量有限以及處于實(shí)用的角度，目前所研究的電子標(biāo)簽主要用于存儲(chǔ)的信息，具體內(nèi)容包括：第一類材料信息，包括材料的來源、運(yùn)輸?shù)姆绞?、到?chǎng)時(shí)間、所用料的配比或尺寸以及制作的時(shí)間；第二類人員信息，關(guān)鍵部位的每一個(gè)環(huán)節(jié)的經(jīng)手人的信息以及制作方式和時(shí)間；第三類構(gòu)件信息，包括構(gòu)件的簡(jiǎn)易圖、驗(yàn)收情況、維修情況等.

將RFID的電子標(biāo)簽放置于重大建筑工程的關(guān)鍵部位，確保其在整個(gè)生命周期的存在，將有關(guān)這個(gè)部位的全部信息都存儲(chǔ)于標(biāo)簽中，并及時(shí)更新標(biāo)簽里面的信息.需要時(shí)，通過特定的讀寫器在其識(shí)別范圍內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的識(shí)別和修改.

2.3 建筑專用的RFID電子標(biāo)簽

RFID電子標(biāo)簽包含電子芯片和天線，電子芯片用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，天線用于傳遞射頻信號(hào).電子標(biāo)簽按供電方式分為有源電子標(biāo)簽、半有源電子標(biāo)簽和無源電子標(biāo)簽三種。此次研究的對(duì)象為重大建筑工程的關(guān)鍵部位，通常位于建筑物內(nèi)部，環(huán)境變化小.考慮到美觀性等因素，應(yīng)優(yōu)先選擇無源電子標(biāo)簽.目前，已有研究學(xué)者發(fā)明了專門用于鋼筋混凝土構(gòu)件之上的電子標(biāo)簽.但由于研究對(duì)象的不一致性以及研究范圍的不同，在此次研究中僅作為參考。

2.4 用于建筑物關(guān)鍵部位的電子標(biāo)簽的要求：

（1）使用壽命長(zhǎng).建筑物通常使用壽命在50年以上，為了降低更換標(biāo)簽所帶來的不必要的影響，電子標(biāo)簽的使用壽命應(yīng)越長(zhǎng)越好.但受限于現(xiàn)在的技術(shù)，最長(zhǎng)也只能做到十幾年；

（2）工作頻率的選擇.由于傳輸距離不宜過小，至少1m左右，而高頻率的電子標(biāo)簽一般抗金屬性較差.在讀寫器進(jìn)行識(shí)別時(shí)，容易產(chǎn)生信號(hào)反射，造成信號(hào)錯(cuò)誤.所以應(yīng)選擇介于高頻和超高頻之間的頻率作為電子標(biāo)簽的工作頻率；

（3）美觀性.由于標(biāo)簽應(yīng)安置在易于讀寫器進(jìn)行檢測(cè)的位置，所以一般會(huì)安置于肉眼可見的位置.這就要求電子標(biāo)簽對(duì)于建筑物使用者在建筑物內(nèi)活動(dòng)時(shí)，不會(huì)因?yàn)殡娮訕?biāo)簽的存在而產(chǎn)生不適感；

（4）一致性.對(duì)于同一幢建筑物的同一種構(gòu)件應(yīng)將電子標(biāo)簽安置在同一位置.這樣方便安裝的同時(shí)，也易于查找；

（5）安全問題.因?yàn)殡娮訕?biāo)簽中存儲(chǔ)著包括質(zhì)檢信息、責(zé)任人信息等，具有重要作用的安全管理信息.所以，采用非開放式的RFID系統(tǒng).非開放式RFID系統(tǒng)僅僅在同一局域網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一定義標(biāo)識(shí)對(duì)象、編碼格式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和代碼賦值，RFID代碼具有該局域網(wǎng)唯一性，RFID數(shù)據(jù)可以在同一局域網(wǎng)內(nèi)的子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和信息共享；

（6）安裝問題.關(guān)鍵部位一般位于建筑物內(nèi)部，受外界環(huán)境影響小，但多存在于高空或地下.由于需要對(duì)電子標(biāo)簽進(jìn)行更換，所以不宜選擇植入式的電子標(biāo)簽，應(yīng)選擇標(biāo)簽類電子標(biāo)簽.安裝時(shí)應(yīng)注意合理控制電子標(biāo)簽之間的距離，避免電子標(biāo)簽之間的信號(hào)混亂，造成數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。

3 總結(jié)

目前RFID技術(shù)正處于迅速成熟期，在我國的智慧城市建設(shè)中，RFID技術(shù)是非常重要的新一代信息技術(shù)，具有先進(jìn)性和革命性.它與傳統(tǒng)行業(yè)的結(jié)合都帶來了巨大的活力.對(duì)于重大建設(shè)工程的信息管理來說，融于RFID技術(shù)的可極大地提高我國建筑工程信息管理的水平，也為智慧建筑的進(jìn)一步開展鋪路.

【參考文獻(xiàn)】

[1]石東升，劉強(qiáng)等.無線射頻識(shí)別技術(shù)管理建筑工程信息研究[J].建筑技術(shù)，2017，48（3）：305-307.

[2]姚彬鋒，馬曉軍.BIM和RFID技術(shù)在開放式建筑全生命周期信息管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2015，44（10）；92-94.

[3]王延魁，趙一潔等.基于BIM與RFID的建筑設(shè)備運(yùn)行維護(hù)管理系統(tǒng)研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2013，（11）113-116.

[4]呂虹云.大型建筑項(xiàng)目信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（8）：46-48.

[5]寧煥生等著.RFID重大工程與國家物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[6]高建良，賀建飚著.物聯(lián)網(wǎng)RFID原理與技術(shù)[M].北京； 電子工業(yè)出版社，2017.

[7]侯杰，蘇振民等.建筑施工項(xiàng)目質(zhì)量管理信息協(xié)同系統(tǒng)構(gòu)建[J].土木工程與管理學(xué)報(bào)，2017，34（4）：148-153.