BIM—RFID技术在建筑施工安全控制中的应用研究

摘要：随着经济和社会快速发展，人们对于住房的需求也越来越大，从而拉动建筑业的蓬勃发展。但是在建筑施工过程中却同样存在诸多的安全隐患和问题，如何对建筑施工过程中的安全问题进行有效的规避，显然是众多企业多年来力求解决的问题。通过利用BIM与RFID技术在建筑施工中的应用，可以有效地对施工安全问题进行控制和处理，达到加快施工进度、降低施工成本和提高施工安全性，实现建筑施工现场高效率、高安全、高智能的目标。

Abstract： With the rapid development of economy and society， people"s demand for housing is also growing， which will promote the vigorous development of the construction industry. However， there are also many safety hazards and problems in the construction process. How to effectively avoid the safety problems in the construction process is obviously a problem that many enterprises have been trying to solve for many years. By the application of BIM and RFID technology in building construction， it is possible to effectively control and handle construction safety problems， speed up construction progress， reduce construction cost and improve construction safety， and achieve high efficiency， high safety and high intelligence of construction site.

关键词：施工安全；BIM和RFID技术；高效率；智能化

Key words： construction safety；BIM and RFID technology；high efficiency；intelligent

中图分类号：0TU714 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0215-03

0 引言

在建筑行业下，施工安全问题一直困扰着各大施工企业。在过去的几十年中，也出现过各种各样的预防措施以及安全处理对策，但是都无法有效地规避施工安全问题，从而安全事故和纠纷仍然频频发生。近年来，BIM与RFID技术的兴起与发展并被初步应用到建筑施工中，为减少或避免施工过程中出现的安全问题。常春光等研究了BIM和RFID技术在装配式建筑施工过程管理中的应用，探讨了集成的BIM-RFID系统在施工中相关安全应用的过程[1]。张家昌等探讨了BIM和RFID技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用，促进了建筑项目全寿命周期管理的合理化和科学化，有效减少了施工过程中的安全事故的发生[2]。在信息化时代的大背景下，BIM-RFID技术与建筑施工安全控制相结合不仅是一种规避安全事故的创新方法，也是建筑行业未来发展的必然趋势。

1 BIM与RFID技术的工作原理

BIM技术就是把建设工程项目的各相关信息数据作为模型的基础，建立建筑模型，然后运用数字信息仿真模拟建筑物所包含的全部信息[2]。BIM技术经过发展逐渐应用于建筑施工作业以及其他各方面，为建筑业带来新一轮的技术革命。经过不断的探索与实践，BIM技术在建筑施工安全中的工作原理是通过BIM施工模拟，将整个施工过程预先在计算机上采用5D模型进行模拟实际施工操作，在模拟过程中对于易发生或可能发生危险的点或工序进行标记，然后将此信息集合到BIM信息中心进行储存，当实际进行施工时，BIM信息中心将会把信息传递过去，与其他数字技术相结合，发出预警规避危险。

RFID技术是一种与生活息息相关的无线电波通信技术，不需要识别系统与特定目标之间建立光学或者机械接触就能通过无线电波识别特定目标并显示其所包含的相关信息[2]。近年来，RFID技术作为物联网的关键核心技术被大家所关注，并逐渐被发展运用到建筑行业的各个领域。Yang等人曾在文章中提出一个基于RFID技术的危险识别系统，用来规避施工现场的安全事故以及进行现场施工安全管理[3]。

2 BIM与RFID技术在施工安全中的评价分析

2.1 BIM与RFID技术下施工安全控制模式运行机制

BIM与RFID技术的结合并应用到建筑施工过程中，对施工过程中的人员和建筑质量的安全起到非常重要的作用。将BIM与RFID进行集成，构建施工现场安全监控预警系统，用于解决目前施工现场安全监控预警系统空白或者手工录入纸质传递、施工方一方主导、凭经验管理、信息传递不及时和沟通不顺畅等問题，以实现施工安全的自动化、信息化、可视化、全程性的高效预警监控[4]。BIM通过施工前的虚拟施工，对将要进行施工的建筑建造过程进行全尺寸、全方位、全过程的五维数字化模拟，并把属性、时间、技术参数、管理要求等信息、维度附加到数字化模型中，形成完整的多维施工模型，真实的展现建筑施工过程[5]。RFID技术主要是通过建立应答器（芯片）、阅读器、软件系统之间的无线联系，阅读器利用无线电波进行芯片信息的有效识别，然后将识别的信息传回软件系统进行分析处理，若发现危险源或者靠近危险物将会把信息传递到BIM信息中心，BIM信息中心将根据危险类别向软件系统传达出不同等级的预警信息，软件系统再将预警信息向带有警报装置（警报装置可安装于安全帽上）的施工人员进行信息传递，从而可以使施工人员能够采取有效的措施去避免危险的发生。相比较陈永锋等提出的基于RFID -WSN在建筑施工安全管理中的利用RFID进行跟踪射频识别并通过WSN进行预警[6]，BIM-RFID技术组成的安全预警系统装置，整个过程通过无线网络和无线电波进行信息传递，能够更加迅速地应对所出现的危险，从而达到规避危险的目的。

2.2 BIM-RFID预警系统评价指标体系的建立

BIM与RFID技术是新型的信息传递和储存手段，能够利用计算机网络系统进行大量数据的运行、储存、分析、计算处理。并且利用无线射频识别技术进行建筑工人定位、危险源监控和施工活动管理[7]。该系统与其他安全预警系统相比，拥有其独特的特点，并且因为采用BIM和RFID技术相结合，所以具有一系列其他系统装置所不具备的优点。通过将BIM-RFID技术与建筑施工安全相结合，能够在施工安全控制中发挥重要的作用，是建筑行业目前的一大技术革新，也是对于施工安全的一大重要保障。

BIM-RFID预警系统装置使得施工安全控制有以下特点：①非接触式信息读取，不受遮挡物影响；②能够同时识别多个储存信息的芯片，信息读取便捷；③可以重复循环使用，不受污染；④全过程、全方位无线信息传递，方便快捷；⑤预警以及处理过程智能化。

BIM-RFID预警系统对于建筑施工中的安全控制有着以下优点：①能够提前预判危险源的存在并进行标记，储存相应的信息于芯片中；②系统装置简单，使用方便可持续利用；③信息收集以及传递不闭塞，能够精确到具体位置，对于避免危险提供更加详细的信息；④能够降低施工成本和施工风险；⑤提高施工效率，加快施工进度，缩短工期。

2.3 BIM与RFID技术下施工安全控制存在問题及建议

对于目前施工现场安全系统自动化和信息化的水平不高，参与建设的各方介入施工安全问题的程度较低，信息的传递不够顺畅且信息可利用率较低等问题，虽然BIM-RFID技术用于施工安全控制带来诸多的益处，但是就目前应用实际情况来说，仍然有着较多的问题存在，使得施工中仍有安全事故的发生。存在的问题主要有以下几个方面：

①施工人员缺乏安全意识，忽视安全预警，违规进行施工作业。安全装置佩戴不齐，无法接收预警信息。

②项目部安全投入不足，不具备完整的预警系统，有诸多的缺陷存在。

③BIM与RFID技术应用成本较高，诸多企业资金投入以及管理不到位，造成安装拖延。

④安全系统传递预警信息，管理人员以及施工人员采取措施不当或不采取任何措施继续进行施工作业。

对于BIM-RFID安全系统在实际施工安全中应用所存在的问题，应该积极采取相应的措施或对策进行消除或避免问题的发生并影响施工。有如下几点建议：

①对施工人员进行培训教育，系统介绍BIM-RFID安全预警系统的知识，了解该系统的作用以及运行机制。

②定期对每个项目部的安全预警系统进行检查，发现损坏或者缺少的部分立即进行更换补全，以保证系统能够正常运行。

③企业加大对于施工安全的资金投入，设立专项人员进行落实和不定期对项目上的系统的安装情况进行巡查。

④管理以及施工人员发现预警信息，应立即采取正确的应对措施进行危险的规避，避免无措施施工作业。

3 BIM与RFID技术在施工安全中的应用前景

建筑业是伤亡率仅次于煤矿业的高危行业，施工作业中存在露天作业量大、时间长，加之受气候条件的影响，主要表现为施工流动性大，环境变化频繁等特点[8]。正是由于施工项目自身原因导致危险源种类众多，从而引发各类工程施工安全事故，进而长期成为各大企业众所担忧的焦点问题。与此同时，随着新的科学创新技术应用于建筑施工方面，施工安全问题有所缓解。BIM与RFID技术的结合在建筑施工安全问题中的运用，不仅是一种技术上的革新，更是施工安全控制的一种更新换代的伟大革命。张泾杰等人基于建筑信息模型和无线传感网络技术，建立了建筑工人高处坠落事故智能预警系统，该系统可实现建筑工人实时定位和高处坠落事故智能预警[9]，从而减少了建筑工人出现安全事故的几率，很大程度上避免了不必要的伤亡。从另一个角度也可以看出BIM与RFID技术在安全事故应用中的作用和优势愈加明显，在未来建筑施工安全控制中的应用前景非常可观，主要可体现在以下几个方面：

①BIM和RFID技术相结合，能够更好地实现建筑施工现场各种信息的收集、传递、处理以及反馈和控制。

②BIM和RFID技术相结合，构建可靠的安全预警系统，可以更加智能、全方位、实时的管控施工现场作业，最大程度地规避建筑安全事故带来的风险。

③BIM和RFID技术与建筑安全控制相结合，是信息技术在建筑行业的又一次成功应用，不仅给建筑行业带来诸多益处，还为接下来更多信息技术应用于建筑业提供了宝贵的经验。

④BIM和RFID技术在安全预警系统中，信息进行实时交互传递，可对建筑施工作业工人进行准确实时的覆盖式定位，更加智能、安全。

当BIM和RFID技术全面应用于建筑施工安全中，建筑安全事故将不再是困扰国家和施工企业的问题，施工作业将会迎来更加高效率、高安全的模式。

4 结论

基于BIM与RFID技术下构建的施工安全预警系统，集合了建筑信息模型和无线传感技术诸多优势，解决了建筑施工作业中安全事故频发的问题，打破了施工现场安全系统空白和信息传递不顺畅、安全管理不当的现状，创造出更加文明、更加高效、更加安全、更加智能化的施工现场。

BIM和RFID技术与建筑施工安全的相结合，不仅给国家和企业消除了安全隐患，还从另一个角度折射出以BIM和RFID技术为基础，与施工其他方面相结合，更全面的服务应用于建筑业，为建筑行业带来更多的益处。随着信息技术时代的不断创新发展，BIM技术与RFID技术将更加完善，运行机理也将面临新一代的革新，同时将会为建筑业的施工作业、施工安全、施工运输、材料储存等各方面带来更大作用。

参考文献：

[1]常春光，吴飞飞.基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理[J].沈阳建筑大学学报（社会科学版），2015，04.

[2]张家昌，马从权，刘文山.BIM和RFID技术在装配式建筑全寿命周期管理中的应用探讨[J].辽宁工业大学学报（社会科学版），2015，04.

[3]Yang huajia，chew David A S，Wu weiwei，et al.Design and implementation of an identification system in construction site.Safety for proactive accident prevention[J]. Accident Analysis and Prevention.2010（8）：193-203.

[4]仲青，苏振民，余小颉.基于RFID和BIM集成的施工现场安全监控系统构建[J].建筑经济，2014，10.

[5]翟越，李楠，艾小芹，何微.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用研究[J].施工技术，2015，06.

[6]陈永锋，齐乐乐.RFID-WSN在建筑施工人员安全管理中的应用[J].学术前沿.

[7]Montaser A，Moselhi O.RFID indoor location identification for construction projects[J].Automation in construction.2014（39）：167-179.

[8]张静，徐进.建筑施工企业安全氛围与建筑工人安全行为的关系探讨[J].安全与环境工程，2013，05.

[9]张泾杰，韩豫，马国鑫，韩诗纯.基于BIM和RFID的建筑工人高处坠落事故智能预警系统研究[J].工程管理学报，2015，12.

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