BIM集成无线射频技术在医院建筑及设备管理中的应用

王咸锋++王朔

摘要：在研究整合BIM与RFID的系统架构基础上，创建集成的BIM和RFID环境，描述BIM模型新参数的增加、基于BIM模型数据库的开发，确认RFID标签上数据存储的内容，最后探讨应用软件系统交互过程的实现。

关键词：BIM；RFID；设备管理

中图分类号：TP393.03 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）18-4143-04

BIM Integrated Wireless RF Technology in the Management of Hospital Equipment

WANG Xian-feng1， WANG Shuo2

（1.Guangdong Construction Vocational Technology，Guangzhou 510470， China； 2.Institute South China University of Technology， Guangzhou 510641， China）

Abstract： In the system architecture based on the integration of BIM and RFID， creating an integrated BIM and RFID environment， increase， describing the new parameters based on BIM model BIM model database， to confirm the data storage RFID tags， achieve finally on the interaction process of application software.

Key words： BIM； RFID； equipment management

BIM集成无线射频技术是一项在计算机辅助建筑设计领域中诞生的新技术，主要的目的是建立一个高度集成的、完善的建筑工程信息化模型。所以，在建筑工程从设计、施工以和使用管理这整个周期内，不断的提升建筑工程的集成化程度和信息化程度，有利于提高建筑工程的工程质量和施工效率，可以有效的降低施工的风险。

建筑施工项目在竣工后的交付及运营管理阶段的信息化应用同样至关重要。建筑工程的整个活动周期内，占最长时间的就是建筑项目管理的运营阶段，这个阶段直接的关系到建筑工程的效益。所以，在建筑工程中不断的提高建筑工程设计和设施工作的效率，最大限度的的利用先进的信息处理技术，对建筑空间的扩展和设施施工进行运维管理和维修工作，以上都是非常重要的内容，需要受到建筑企业的重视。

大型医院建筑是建设项目中较为复杂的建筑类型之一，不仅空间流线、流程复杂，而且涉及到大量的综合管线、设备、医疗气体以及大量的医疗设施，因此，利用信息技术，特别是BIM以及物联网技术对医院建筑及设备进行信息化的运维管理具有重要的应用价值。

应用BIM集成无线射频技术，使得可视化的医疗管理成为可能。通过这项新技术可以将医院的内部环境、周围建筑、内部楼层结构、管线布置、设施安排、设备位置和病患、医护人员等事物显示为直观性的三维虚拟图像，同时还可以实现各个场所的实时定位监控、信息集成、三维仿真、视频联动等，这是整个场所信息自动化的核心平台。该文以设备定位跟踪为基础，从建设项目管理角度，探讨将RFID技术同BIM技术相协同，实现设备管理过程的优化方法。

1 BIM技术

建筑信息模型（BIM）是设施的物理和功能特性的数字化表示，它集成了项目信息，支持各阶段不同参与方之间信息交流和共享，实现建筑全生命周期管理。在建筑信息模型这个过程中，三维数字模型中将包括建筑物中的人和空调，电梯、管道等设备作为主要的显示对象。当然，设备和人是最基本的因素，还需要将思到拆除的所有信息集成到建筑信息模型的过程中去。建筑信息模型是一个在收集人和设备的的时候，为涉及到的所有项目参与者，给予这些参与者插入、提取、更新或修改数字数据的实时访问的有效平台。

实施BIM以后，在管理和维护阶段，能带来以下好处：减少设备停机时间；快速准确获得维修记录，安装和操作手册；减少返工和浪费；解决空间管理问题；便于紧急疏散。

2 RFID技术

RFID是一种自动识别技术，主要是经过无线射频的方法进行非接触式数据的双向通信，之后，就进行目标识别工作，得到相关的数据信息。RFID自动识别技术被广泛应用在城市管理业、金融业、交通业等多个领域，例如：图书管理系统、高速公路上的自助缴费系统，城市小区管理中的门禁系统等。RFID自动识别技术对信息的识别和读取是通过非接触的方法。RFID自动识别技术有着很多的优势，非常适合用于实现对设备进行定位管理。例如：耐久性好、穿透性强、通信距离长等。

虽然RFID技术在硬件方面已经成熟，但由于其在行业应用领域具体应用较少，一些电脑终端软件的配套开发问题对其在行业领域的推行具有一定的阻力。另外，企业信息系统配套不足，项目决策、设计、施工、运营各阶段分离管理，以及较高的成本投入都制约了RFID在行业领域的应用。根据2013年对全球RFID技术专利申请的一项统计，该技术应用的技术方向主要偏重于技术研究，而其应用与于行政、管理、商业、经营、监管或预测目的的数据处理系统方面仅占7.7%。

RFID在医疗行业的应用例如：病房管理系统，医疗资产管理系统。病房管理系统可以让用户在三维虚拟的环境中观察病房温度、湿度、含氧量和光照等感知环境变化，并实现高效低成本智能和人工控制。医疗资产管理系统可以将贵重的医疗设备贴上具有无线射频技术的电子标签，这样该设备的位置可以通过电子标签在三维的虚拟建筑体现，一旦电子标签位置出现在虚拟建筑范围之外，就可以通过警告来实现对重要设备和人员的随时控制。endprint

3 基于BIM和RFID的系统设计

在没有BIM技术之前，设备管理主要是利用RFID无线射频识别电子标签技术，这项技术在物流行业有较为成熟的管理经验及技术方案。将建筑物内部的各个设备构件都贴上RFID标签。这样有利于设备跟踪工作的开展。但是，RFID技术本身具有相应的局限性，主要表现在没有办法直接的、详细的获取设备的生产产家、生产日期、尺寸等数据信息。但是BIM 模型却能很好的解决这个问题，BIM 模型可以准确、详细的记录建筑物、构件和设备的所有相关的数据信息。

RFID技术对设备的管理信息系统具有很高的价值，对设备的过程信息具有非常好的数据库记录和管理功能。而BIM 模型是基于建筑物的多维度数据库，各种构件状态信息的记录并不是强项，BIM技术和RFID技术可以相互补充相互促进。可以有效的解决日益增长的设备跟踪造成的管理问题。

在BIM与RFID数据交换的基础上，在安装目标设备的时候置入RFID标签，之后进行扫描，扫描工作分别在几个点进行。扫描工作的过程中去读取和识别存储的数据信息，或者是在系统的具体要求下去修改数据信息。将扫描到的数据信息，转移到相应的软件应用程序去进行及时的、正确的处理，这样就可以及时、科学的管理设备工作的相关的情况。

图1 系统交互设计

上图主要表现出RFID标签与BIM数据库之间相互作用的概念设计原理。通过相应的应用软件，使API接口可以顺利的识读出BIM数据库和RFID标签之间交换的数据信息。

RFID标签的具体数据信息在设计阶段就当作产品信息内很重要的一部分被融入到BIM数据库中去了。在RFID系统中有一个设备运维管理系统数据库—RFID读写器—RFID标签信息存在一个交互的过程，经过相应的软件或者应用程序去实现PC端与移动设备（RFID）的数据信息连接，PC端负责接收RFID读写器的标签ID信息，这个ID信息非常的重要，可以通过这个ID信息去执行查询数据库等工作。之后再将查询的结果发送到BIM模型，显示出来。这类型的自动信息交互系统可以帮助用户去访问运营维护的详细信息。如图2所示。

4 系统的实现

根据上文所提出的基于BIM和RFID的系统设计。项目选用Alien Technology公司的RFID开发套件和欧特克公司的Revit Architecture 2014，BIM 数据库使用Microsoft SQL Server 2008。 RFID开发套件包括RFID阅读器，辅助天线，RS-232串行??电缆，网络交叉电缆和电子标签等，开发语言使用.Net 平台的C#语言。系统实现包括以下步骤：

1） RFID可识别数据与Revit的模型集成；

2）创建BIM数据库；

3）应用软件系统交互过程的实现。

4.1 RFID可识别数据与Revit的模型集成

在Revit的BIM模型中，各模型构件与预定义的参数有关，这些被归类为类型参数和实例参数。 类型参数控制该类型的模型属性，而实例参数控制实例的属性。 类型参数和实例参数被进一步分为不同的群体。参数的数据格式的类型为：文本，整数，数量，长度，面积， 体积等。在本系统中，一个新的共享参数“RFID标签”添加到模型构件中。 此参数填入相应的RFID标签值附加到该模型构件。 其他共享参数，如安装手册，操作手册，规格和类型，保修期也加入，方便链接操作和维护信息。填入模型构件的参数如图3所示：

4.2 BIM数据库的创建

按照BIM模型去建立的建筑设备运维管理系统数据库，主要的工作是让设备管理者去管理各种建筑设备的数据信息。维修队伍需要定期性的检查和扫描建筑设备管理的信息构件，按照准确的检查结果去及时的更新数据库系统中的数据信息。建立一个科学的BIM模型，在这个模型中去输入建筑设备维护工作的相关数据信息。将这些信息科学的分类，主要包括两个方面，第一个方面是运行维护的管理信息和建筑设备的基本信息。除此之外还需要考虑到供应商及维修员工等信息的科学整合。

建筑设备安装的时候，需要采取RFID读写器。按照数据库提供的数据信息，把设备的信息写入RFID标签。

在设备的运行维护期，维护人员对标签信息展开读取工作的时候，对设备进行维修保养工作时，维护人员对设备进行定期的保养之后，要对数据库和标签的信息进行及时的更新，将维修保养的次数详细的记录下来，方便下次做参考。将数据库内的信息及时的更新之后，交由数据库管理人员经过传人的设备进行编号作业，这样就可以深入的查询和检索设备的信息。

一定要充分的考虑RFID标签本身的特点，因为RFID标签的内存量非常的有限，所以，标签上的BIM中被存储数据就需要按照实际的需要去正确的选择其中的一部分。不同阶段的构件的生命周期的不断变化会直接的影响到构件标签上的数据，

种类不一样的应用软件会对相应权限的数据进行使用和修改，同时还要按照预定义的数据类型去划分标签内存的结构，分别是以下几种区域：

第一个结构部分是规格字段，规格字段部分的表征着制造阶段中所衍生的具体特征和生命周期的设计过程。例如：安全相关的信息、有害物质信息和规范等多个方面。

第二个结构部分是状态字段，这个部分的标识构件所处当前的生产制造阶段，运营维护阶段等主要阶段的生命周期，收集到的状态信息可以决定软件应用程序在对书籍进行修改是使用的过程中，数据字段中数据的权限。

第三个结构部分是编码字段，编码字段的主要工作是为每个构件设定一个唯一的标识符。

第四个是结构部分是历史数据字段，这个字段可以指定运营和维护阶段的维护次数、上次维修时间等相关的历史记录。第四个结构部分是空间数据，这个字段主要的工作是存储与构件空间位置有关的管道、阀门的空间位置、主要功能和规格等多方面的数据信息。

第五个结构部分是过程数据字段，这个字段的主要作用是存储构件生命周期的目前阶段的相关数据信息，目前标签上的存储信息会跟着生命周期的变化而不断改变的。

Revit模型是一种三维建筑模型，Revit模型可以生成二维图形。同时，Revit模型也可以去管理非图形的工程项目的数据信息。可以这么说， Revit模型的建筑信息模型是一个庞大的数据集合体。

表1 Revit 的BIM 模型

如表1所示。 Revit模型主要是提供进行导工作的ODBC数据库接口，通过这个数据库接口，就可以得到 Revit 实体中的所有相关的数据信息。因此，ODBC 数据库已经成为当前具有主流关系的数据库，它的技术水平已经相当的高。表现在功能强大的结构化查询语言（SQL），Java等编程语言对访问关系数据库的强大支持上。

4.3 应用软件系统交互过程的实现

BIM模型的构件中，通过输入RFID识别码。来创建一个RFID标签和BIM数据库之间的交换信息的平台。通过应用程序去创建一个PC端和（RFID）的通信连接口，PC端主要负责接收来自RFID读写器的标签ID信息，这些ID信息主要的用途是去查询数据库，最后将查询的结果，发送到BIM模型中，进而显示结果情况。这种类型的自动信息交互系统可以帮助用户去访问运营维护的相关信息。

5 结论

目前集成BIM与RFID技术在设备管理中的运用尚处于摸索阶段，该文对BIM集成无线射频技术在医院建筑及设备管理中的应用进行分析师一种目的性明确的尝试与探索。我们需要你不断的去分析和认识BIM技术和RFID技术在医院设备管理中的应用价值以及它们的重要性。我们还有不断的总结经验，进一步的挖掘BIM技术和RFID技术的应用价值，尤其是想要结合云技术、建筑智能化技术、物联网技术等先进的技术的过程还需要很长的时间。但是，BIM技术和RFID技术在传统的医院设备管理运维系统中的应用越来越明显。希望通过这次的研究和分析，可以使BIM技术和RFID技术在医院设备运维管理方面的应用上实现自身的价值，并且树立自身的重要地位。

参考文献：

[1] 周晓光，王晓华.射频识别技术原理与应用实例（RFID）[M].北京：人民邮电出版社，2006.

[2] 姚德利.RFID在施工管理中的应用研究[J].施工技术，2012，41：326-327.

[3] 张杰，刘美佳，翟东升，黄鲁成，赵京.全球RFID技术专利计量分析[J].情报杂志，2013，32（1）：21-26.

[4] 韩维纲.基于信息技术进步及管理模式创新的BIM应用与发展方向[J].福建建材，2013（1）：17-19.

[5] 李天华，袁永博，张明媛.装配式建筑全寿命周期管理中BIM与RFID的应用[J].工程管理学报，2012（3）：26-33.

[6] 齐聪，苏鸿根.关于Revit平台工程量计算软件的若干问题的探讨[J].计算机工程与设计，2008（14）：3760-3762.

[7] 王延魁，赵一洁，张睿奕，李阳.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.

[8] Pavan Meadati，Javier Irizarry，Amin K. Akhnoukh.BIM and RFID integration：A pilot study[C].Advancing and Integrating Construction Education， Research & Practice. Cairo， Egypt： Proceedings of the Second International Conference on Construction in Developing Countries，2010，8：571-578.endprint

第五个结构部分是过程数据字段，这个字段的主要作用是存储构件生命周期的目前阶段的相关数据信息，目前标签上的存储信息会跟着生命周期的变化而不断改变的。

Revit模型是一种三维建筑模型，Revit模型可以生成二维图形。同时，Revit模型也可以去管理非图形的工程项目的数据信息。可以这么说， Revit模型的建筑信息模型是一个庞大的数据集合体。

表1 Revit 的BIM 模型

如表1所示。 Revit模型主要是提供进行导工作的ODBC数据库接口，通过这个数据库接口，就可以得到 Revit 实体中的所有相关的数据信息。因此，ODBC 数据库已经成为当前具有主流关系的数据库，它的技术水平已经相当的高。表现在功能强大的结构化查询语言（SQL），Java等编程语言对访问关系数据库的强大支持上。

4.3 应用软件系统交互过程的实现

BIM模型的构件中，通过输入RFID识别码。来创建一个RFID标签和BIM数据库之间的交换信息的平台。通过应用程序去创建一个PC端和（RFID）的通信连接口，PC端主要负责接收来自RFID读写器的标签ID信息，这些ID信息主要的用途是去查询数据库，最后将查询的结果，发送到BIM模型中，进而显示结果情况。这种类型的自动信息交互系统可以帮助用户去访问运营维护的相关信息。

5 结论

目前集成BIM与RFID技术在设备管理中的运用尚处于摸索阶段，该文对BIM集成无线射频技术在医院建筑及设备管理中的应用进行分析师一种目的性明确的尝试与探索。我们需要你不断的去分析和认识BIM技术和RFID技术在医院设备管理中的应用价值以及它们的重要性。我们还有不断的总结经验，进一步的挖掘BIM技术和RFID技术的应用价值，尤其是想要结合云技术、建筑智能化技术、物联网技术等先进的技术的过程还需要很长的时间。但是，BIM技术和RFID技术在传统的医院设备管理运维系统中的应用越来越明显。希望通过这次的研究和分析，可以使BIM技术和RFID技术在医院设备运维管理方面的应用上实现自身的价值，并且树立自身的重要地位。

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[7] 王延魁，赵一洁，张睿奕，李阳.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.

[8] Pavan Meadati，Javier Irizarry，Amin K. Akhnoukh.BIM and RFID integration：A pilot study[C].Advancing and Integrating Construction Education， Research & Practice. Cairo， Egypt： Proceedings of the Second International Conference on Construction in Developing Countries，2010，8：571-578.endprint

第五个结构部分是过程数据字段，这个字段的主要作用是存储构件生命周期的目前阶段的相关数据信息，目前标签上的存储信息会跟着生命周期的变化而不断改变的。

Revit模型是一种三维建筑模型，Revit模型可以生成二维图形。同时，Revit模型也可以去管理非图形的工程项目的数据信息。可以这么说， Revit模型的建筑信息模型是一个庞大的数据集合体。

表1 Revit 的BIM 模型

如表1所示。 Revit模型主要是提供进行导工作的ODBC数据库接口，通过这个数据库接口，就可以得到 Revit 实体中的所有相关的数据信息。因此，ODBC 数据库已经成为当前具有主流关系的数据库，它的技术水平已经相当的高。表现在功能强大的结构化查询语言（SQL），Java等编程语言对访问关系数据库的强大支持上。

4.3 应用软件系统交互过程的实现

BIM模型的构件中，通过输入RFID识别码。来创建一个RFID标签和BIM数据库之间的交换信息的平台。通过应用程序去创建一个PC端和（RFID）的通信连接口，PC端主要负责接收来自RFID读写器的标签ID信息，这些ID信息主要的用途是去查询数据库，最后将查询的结果，发送到BIM模型中，进而显示结果情况。这种类型的自动信息交互系统可以帮助用户去访问运营维护的相关信息。

5 结论

目前集成BIM与RFID技术在设备管理中的运用尚处于摸索阶段，该文对BIM集成无线射频技术在医院建筑及设备管理中的应用进行分析师一种目的性明确的尝试与探索。我们需要你不断的去分析和认识BIM技术和RFID技术在医院设备管理中的应用价值以及它们的重要性。我们还有不断的总结经验，进一步的挖掘BIM技术和RFID技术的应用价值，尤其是想要结合云技术、建筑智能化技术、物联网技术等先进的技术的过程还需要很长的时间。但是，BIM技术和RFID技术在传统的医院设备管理运维系统中的应用越来越明显。希望通过这次的研究和分析，可以使BIM技术和RFID技术在医院设备运维管理方面的应用上实现自身的价值，并且树立自身的重要地位。

参考文献：

[1] 周晓光，王晓华.射频识别技术原理与应用实例（RFID）[M].北京：人民邮电出版社，2006.

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[6] 齐聪，苏鸿根.关于Revit平台工程量计算软件的若干问题的探讨[J].计算机工程与设计，2008（14）：3760-3762.

[7] 王延魁，赵一洁，张睿奕，李阳.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.

[8] Pavan Meadati，Javier Irizarry，Amin K. Akhnoukh.BIM and RFID integration：A pilot study[C].Advancing and Integrating Construction Education， Research & Practice. Cairo， Egypt： Proceedings of the Second International Conference on Construction in Developing Countries，2010，8：571-578.endprint