基于BIM-RFID的建筑工地人员管理系统研究

赵静 赵金煜 张硕凯

摘要：在研究建筑工地人员管理落后现状后，结合BIM与RFID技术在相关领域的应用优势，总结当前建筑工地人员管理问题与控制要点，进行建筑工地人员管理系统研发。首先构建人员管理体系，然后设计基于“BIM-RFID” 技术的人员管理系统，实现建筑施工阶段人员智能化管理、保障人员安全等功能，推进智慧工地建设。

Abstract： After studying the backward situation of construction site personnel management， combining the application advantages of BIM and RFID technology in related fields， this paper summarizes the current management problems and control points of construction site personnel， and carries out the research and development of construction site personnel management system. Firstly， the personnel management system is constructed， and then the personnel management system based on BIM-RFID technology is designed to realize the functions of intelligent personnel management and personnel safety in the construction stage， so as to promote the construction of intelligent sites.

关键词：BIM技术;RFID技术;人员管理系统;智慧工地

Key words： BIM;RFID;personnel management system;smart site

中图分类号：TU721+.2                                   文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）08-0012-03

0  引言

建筑业内一直缺少成熟的、在项目建设期内进行人员信息（人员工种与在岗情况）实时记录、现场管理、事后存储的人员信息管理与人员安全管理系统。基于建筑从业人员具有流动性大、人员素质较低等特征，建筑工地人员管理存在一系列的人员管理问题。

随着“BIM”渗透建筑行业的各模块，集成化的数据思想为管理人员管理现场施工人员提供新的技术思路;在此基础上的“BIM-RFID”理論也引发了大量学者思考。周盛世等通过具体案例提出BIM 和 RFID 技术的结合，可以实现施工现场人员实时管控，对建筑施工现场各种信息的收集与处理起到积极作用[1]。姚彬峰等提出在越来越复杂的现代建筑营造环境中，将RFID与 BIM 结合，有助于建筑工地资料传送、信息管理[2]。王廷魁等通过建立基于BIM与RFID技术的建筑设备运行维护管理系统，证明了两者的结合有助于管理人员信息处理能力、帮助项目节约资源[3]。

当前学者的研究重点主要集中在“BIM-RFID”信息传播、学术讨论等方面，对于建筑工地人员信息与人员安全管理的研究较少，文章就建筑工地人员安全管理与信息管理的特点结合建筑工地具体要求，运用“BIM-RFID”技术实现人员信息与安全管理无纸化、数据化、结构化，提高人员管理质量与管理效率。

1  基本概念

1.1 BIM基本概念

BIM（Building Information Modeling）是建筑信息化模型，随着近几年各地政策的推动，BIM概念在建筑业内已经不再新鲜，大部分建筑公司成立了“BIM中心”等部门支持本公司BIM技术发展，在不断推进的同时，业内人员也逐渐对BIM有了新的认识。许多学者提倡BIM不能局限于“建筑三维模型”，应该将BIM看作是一个动态管理过程，着眼于建筑的各方面，为项目带来真正的价值。其中，侯宇在建筑工地危险源识别过程中引进了BIM技术，通过BIM技术强大的数据整合能力，使得建筑工地管理人员在进行危险源安全管理的过程中得心应手[4]。

1.2 RFID技术

RFID（Radio Frequency Identification）技术起源于第二次世界大战期间，该技术是利用空间耦合原理，基于射频技术进行无线信息传输（图1）。

近些年伴随着第四次工业革命与装配式建筑的浪潮，该技术在国内外建筑构件智能识别领域得到了长足的发展，为建筑智能化、数据化起到了积极推动作用。建筑业构件RFID技术的快速发展衬托出建筑业人员RFID技术发展的欠缺，为填补行业内空白，文章运用RFID技术研发建筑工地人员管理系统，旨在实现工地人员管理数字化，高效化。

1.3 RFID+BIM技术

“RFID+”技术已经在煤矿业、物体运输业、安全产品操作间等领域有了较多应用，形成了一系列产业。“RFID+”巨大的应用潜力吸引了大量学者进行研究：李成学等在研究煤矿井下人员管理方面时，通过运用“RFID+”技术研制煤矿井下人员管理系统，有效解决了井下实时人员统计难的技术难题[5];曹新颖等在分析装配式构建生产流程与质量影响因素后，构建基于“RFID+BIM”技术的建筑构件质量管理流程体系，极大的保障了建筑构件质量，改善了以往的建筑构件粗放式管理模式[6]。李天华通过相关案例证实了 BIM-RFID 融合技术在建筑全寿命周期各阶段中存在着交流共享信息效率提升的效果[7]。已有的成功案例，使得“RFID+”的实用性逐渐为人所知，文章基于当前建筑工地人员管理的特点，基于“BIM+RFID”技术，构建建筑工地人员管理系统。

2  基于“BIM-RFID”的建筑工地人员管理系统

建筑工地人员管理与信息采集工作由于工作所处环境的特点，管理过程存在人员变动大、工种繁多、人员进出频繁等特征，要求在设计建筑工地在进行人员智能管理系统时，引进的技术必须支持身份感知、后台运行、数据更新等功能。而近些年被广泛使用的“BIM”与“RFID”技术在该方面具有独特优势，通过搭建具有人员稳定识别、数据交互存储等功能的建筑工地人员管理系统，实现建筑工地人员实时管理。

在该系统中，BIM技术通过建筑前期建立的三维模型，为后续建筑场布安全区域划分提供依据，随着建筑进度的不断推进，依据三维模型实时更新安全区域，实现全过程人员安全管理。引入RFID技术将人员信息录入RFID芯片，运用RFID传感器进行识别，提高工作质量与效率，使后期信息追溯成为可能。两者的结合，可以实现人员信息管理与人员安全管理自动化。

2.1 人员管理系统架构

BIM+RFID技术下的建筑工地人员管理系统包括：RFID芯片系统、BIM安全区域系统、现场管理系统、智能存储系统、智慧闸机系统。五个子系统相互之间存在信息交互，依据设置的人员访问权限，管理人员分别对相应系统进行操作。（图2）

2.2 人员管理子系统

①RFID芯片系统：该子系统的工作内容主要是依据业主在人员管理方面的需求，结合Python语言进行RFID芯片编程，在已经编程好的界面进行人员信息录入（图3），制作建筑工地人员实名制卡贴，依据工地实际需要设计适宜波长的RFID读写器。

②BIM安全区域系统：该子系统的主要工作是基于已经建好BIM三维模型与场布模型，对施工场所进行动态安全区域划分，立足于BIM技术自身优势，紧随施工进度更新安全区域，做到全过程人员安全管理。

③现场管理系统：该子系统是在HPC高性能运算主机的支持下，进行现场系统管理，施工现场信息在计算机运算层与交互层之间转换，实现数据交互，智能化人员信息管理系统。

④数据管理中心：基于BIM平台理念建立的人员管理系统数据中心，智慧分类存储有该工地各工种人员每日进场时间与出场时间（图4）：实时显示在场人数与工种、智能统计日流量、准确记录人员进出场时间，项目工期管理（图5）。线下数据结合虚拟现实技术，运用Unreal引擎建造3D资料室。实现无纸化资料存储，为日后追责提供依据。

⑤智能闸机系统：该子系统主要工作是配合RFID传感器在人员进出施工安全通道时自动记录由配置在工人安全帽中的RFID芯片传输的信息，对于非本区域的闯入人员进行语音警告，并以短信方式通知管理人员。

3  人员管理系统功能

3.1 安全功能

①施工现场很大一部分人员安全事故的发生是由于非专业人员随意进入施工场所。该类人员缺乏在施工场所相应的安全与自我保护意识，对于施工现场安全区域的划分不熟悉，极易发生人员伤害，重则危及生命。为了避免该类安全事故的发生，施工人员在进入施工场所佩戴内置RFID芯片的安全帽，当位于通道上方的RFID芯片传感器感应到人员安全帽内的芯片时通道闸机才会落下使人员通过。可以有效防止该类人员安全事故的发生。（图6）

②佩戴有RFID安全帽的施工人员进入施工场所后，各工种在该工种施工区域内有较多的本工作经验，自我保护意識较高，不易发生安全事故。然而，由于施工人员本身素质等原因，部分员工会在施工期间内去往自己不熟悉的其他工种施工区域，管理人员也无法时刻监督该类施工人员，导致人员伤亡概率增大。基于以上因素，文章将施工场所按照工种等因素划分为四个区域，在各区域之间的人员通道布置RFID传感器，当有其他工种人员非该工作区域时，闸机进行语音提示，提醒人员，避免安全事故的发生。

3.2 人员管理功能

人员管理一直是建筑行业领导关注的重点，由于建筑工地人员流动性大，人员混杂等原因，对于工地施工人员与管理人员是否在工作时间处于自己的工作岗位，领导一直只能依靠下属人员的书本记录来确定。传统的建筑工地人员管理，是现场工作人员查询被记录人员相关的在位信息（包括工作时长、加班时长等），人员在岗信息多以纸质形式呈交、存放，在使用时不能及时的查询与更新，管理者需要花费大量的时间进行查询与验证，在这个过程中，不可避免的造成误差，导致部分工作人员加班时间或在位时间有误差、工资与期望不符，对于公司的未来发展及其不利。文章基于BIM-RFID技术建立的人员管理系统，在实名信息录制与RFID传感器的帮助下，很好的完成了该部分工作。

4  结语

本系统在研究制造业与建筑业市场已有的BIM-RFID应用后，结合本项目已有环境将该技术运用到建筑工地人员管理系统设计中，解决了传统的建筑工地人员管理效率低、数据更新不及时、安全管理松懈等问题，一方面，实现了人员信息从传统的人工采集到现在的自动采集的转变，人员数据智能分类与数字化存储。另一方面，将人员安全问题与人员信息管理相结合，时刻监督人员安全问题。基于BIM-RFID技术的人员管理系统具有信息交流智能化等特点，在提高建筑工地管理人员工作效率的同时，对工作人员安全保护方面有较大应用前景，为推动BIM-RFID技术应用落地起到积极推动作用。

参考文献：

[1]周盛世，宋谦，张宁，吴广奇，侯蕊.BIM-RFID技术在建筑施工安全控制中的应用研究[J].价值工程，2018，37（31）：215-217.

[2]姚彬峰，马小军.BIM和RFID技术在开放式建筑全生命周期信息管理中的应用[J].施工技术，2015，44（10）：92-95，104.

[3]王廷魁，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.

[4]侯宇，周建亮.基于BIM与SCL技术的建设工程危险源管理研究[J].施工技术，2015，44（12）：84-89.

[5]李成学，郭林霞.基于RFID技术的煤矿井下人员管理信息化的研究[J].中国矿业，2007（09）：70-72.

[6]曹新颖，鲁晓书，王钰.基于BIM-RFID的装配式建筑构件生产质量管理[J].土木工程与管理学报，2018，35（04）：102-106，111.

[7]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，2012，26（03）：28-32.