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摘要：随着我国建筑工业化和智能化的快速发展，装配式建筑因节能、高效、环保而备受关注。信息技术如BIM、互联网、物联网、云计算及大数据等正逐渐成为推动装配式建筑实现智能建造的关键工具。但在现有的智能管理方案中，BIM与RFID技术间缺乏有效协同，限制了其在大型复杂项目中的效能发挥。为克服这一瓶颈，开展BIM与RFID技术的集成应用研究显得尤为重要。通过深入探索并实现BIM与RFID技术的紧密融合，旨在构建一个集BIM可视化与RFID精确追踪能力于一体的预制构件智能管理平台。以实现可视化、精细化的全过程管理。

关键词：装配式建筑、BIM技术、RFID技术、智能建造

1 BIM和RFID技术概述

BIM技术是一种先进的数字化工具，专为建筑、工程等领域设计，能够呈现全面、动态、可视化且可转化为图纸的设计信息，显著增强了装配式建筑的设计精确度和项目规划的前瞻性。RFID技术则是一种非接触式的信息交互技术，它依赖于空间磁场或电磁场耦合原理实现对目标物体的精准识别与全程追踪管理。将BIM与RFID技术相结合，通过为每一个预制构件配置唯一的无源电子标签或电子芯片作为身份标识，并与BIM模型中的相应构件建立对应关系，利用RFID技术独特的识别能力、自动化追踪机制及多标签并发读取技术，实时捕获并传递构件的位置及状态等关键信息至只能系统。随后，管理平台运用BIM丰富的可视化手段，如动态着色等，将这些信息转化为直观易懂的图形化展示，同时整合记录整个流程中的详尽数据，实现了预制构件从生产到安装全生命周期的透明化、可视化管理，极大地提升了项目管理的精度与效率。

2 主要工艺流程

工艺流程主要包括：BIM模型创建、BIM模型轻量化设计、BIM模型加载构件非几何信息、模型绑定RFID芯片、BIM模型导入、构件加工、预埋芯片、自动读写设备及网络通讯设备安装、系统调试、识别管理、平台管理等。

3 工艺要点

3.1 BIM模型创建

用于预制构件智能管理的BIM模型应符合下列要求：

（1）数据完整性要求

BIM 模型集成和储存与预制构件相关的各种数据，包括设计图纸、构造分析、材料信息、制造工艺等，数据通过 BIM 统一管理和访问；

BIM 对预制构件进行可视化呈现，建立预制构件的整体结构，以 3D 形式展示构件的设计、位置、安装细节等信息；

BIM 中需要共享的数据应能在建设项目全过程各相关方、各个阶段及各项任务之间进行交换和应用；

BIM 提供标准化的数据交换格式，完成预制构件相关数据与信息追溯管理平台的无缝集成，确保构件的全过程追溯和质量追溯；

BIM 可以对预制构件的制造和安装工序进行管理和规划，对构件的生产进度、运输路径、安装顺序等进行模拟和优化；

交付的 BIM 应为所有权状态，包括 BIM 的创建者、审核者与更新者，BIM 创建、审核和更新的时间，以及所使用的软件及版本。

（2）数据准确性要求

建设项目应通过基于 BIM 技术建立的数据反映项目的实时状态，并确保 BIM 中的数据准确无误。BIM 在不同阶段的模型细度宜根据实际应用情况进行调整。

（3）质量和完整性要求

BIM 中的所有组件、部件和元素应完整，以反映项目的实际情况，并具有良好的可读性。

（4）可扩展性要求

BIM 应使用开放式数据格式，使其具备良好的可扩展性，以便于不同类型应用程序的共享和处理，满足不断变化的业务需求。BIM 应支持模板的预先定义，以便快速调整和修改。

（5）可访问性要求

BIM 中的信息应有规律的存放，以满足项目各参与方的访问需求，灵活设置 BIM 地图， 便于 BIM 数据的有效跳转与检索。

3.2 Bim模型的轻量化转换

由于RVT是Revit软件的专有格式，需要依赖Revit软件才能打开和读取。且Revit对设备的硬件配置要求较高，不利于实时读取。因此需借助一套专用于转换格式的Revit插件。将RVT格式文件转化为创新的JSON数据结构。通过深度算法解析、模型训练和精确提取，使预制构件的各种属性、几何信息得以完整、结构化地展现，并使用基于WebGL的3D引擎，将3D模型在前端进行渲染和交互，更直观、交互式的方式展示在前端网页界面上。

3.3 RFID芯片管理

RFID芯片应用于装配式建筑预制构件智能管理全过程应符合下列要求：

赋予每个预制构件唯一的标识码，并与BIM模型中对应构件进行绑定，实现构件的精确标识；

在构件流动的各环节，工作人员通过芯片的读取与写入获取与实时更新构件的相关信息，关联至智能管理平台，记录和跟踪构件的状态和位置信息。

同时RFID芯片应具有如下特征： a具有足够小的尺寸，以便于嵌入构件中而不影响其结构和功能； b具有通信功能、防伪篡改功能； c具有较低的整体成本效益； d具有开放性和可识别性； e具有足够存储容量，满足预制构件需要存储的信息量大小； f对于长期处于恶劣环境下的装配式构件，芯片应具备高可靠性和耐久性； g芯片内信息保存时间不应少于 10 年。

同一工程项目中芯片的类型应一致且不应在使用过程中更改。

在预制构件的制造过程中，应将芯片嵌入到构件内部或表面并做好明显的位置标识，嵌入的位置需要考虑芯片与外界的物理接触以及读取芯片信息的便利性。

应根据芯片的类型、通信接口和支持的技术标准选择相应的编程设备对芯片进行信息写入，并保证信息写入的完整性、准确性。

使用专用读取设备读取芯片中的信息，读取设备应与智能管理平台集成，实现信息的自动化采集。读取方式为无接触读取，可基于近场通信（NFC）或射频识别（RFID）等。

3.4 集成管理平台

（1）平台技术要求

1）构件管理平台是一个集成的、统一的、实时的信息管理协作平台，通过实时更新的动态模型直观的展示构件加工、运输、施工、安装和运维等信息。

2）平台设计统筹规划、全面考虑，平台网络的安全性、信息更新的实时性、用户界面的友好性以及信息的共享性满足管理需要。

3）平台具备可操作性和扩展性，具备故障恢复、负载均衡、水平扩展等技术手段确保平台能够稳定运行。

4）平台设置网页端和移动设备端两种形式，以便于各使用人员对项目、构件的线上统一管理及操作。

5）平台采用规范对接端口，可接入其他施工管理或智慧工地类管理平台。

（2）平台框架

智能管理平台将信息集成管理与芯片技术相结合，将基于 BIM 的构件信息在系统中进行存储与分类，包括前端界面、后端服务、数据库和数据存储等组成部分。采用分布式微服务架构，满足平台的扩展性和灵活性要求。具体要求如下：

前端界面：根据交互规范，搭建平台的用户界面。通过网页浏览器，用户可访问平台进行构件信息管理，提供用户认证、权限管理、数据输入与查询等功能；

后端服务：主要功能模块包括项目管理、楼宇管理、构件管理、数据处理、权限管理、任务调度等；

数据库设计：构件的 BIM 数据和相关信息储存在后端数据库中。通过定义数据表结构和关系，实现构件信息的分类和组织；

数据通信和交换：平台与其他系统之间采用通用规范的数据通信方式和协议，确保数据的安全传输和互操作性。

安全与权限管理：制定平台的安全策略和权限管理机制，保护平台数据的安全性和私密性。包括用户身份认证、角色划分、访问控制、数据加密等措施；

扩展性和可维护性：考虑平台的扩展性和可维护性，采取模块化设计、规范代码和文档管理等措施、保证平台的功能扩展和系统更新。

（3）平台功能

平台基于项目对预制构件的管理要求设置以下功能： a）信息录入与管理：包括项目、地块、楼宇等信息的录入及BIM模型的加载，允许用户录入和管理构件全过程信息； b）数据管理与查询：提供方便的数据管理和查询功能，包括：构件生产加工、运输安装等数量信息，同时结合数据对构件加工安装的趋势进行分析，以便优化资源配置。 c）可视化和报表功能：数据信息与动态3D模型相结合直观清晰的反映项目的整体形象进度、同时数据表和趋势分析图，协助理解和分析数据； d）数据备份与恢复：平台具备数据备份和恢复机制，确保数据的安全性和可靠性，防止数据丢失或损坏； e）日志记录与审计：平台可记录用户的操作日志和系统的事件日志，并支持审计功能； f）权限管理：管理员可创建不同的用户角色，分配相应的权限，采用多级权限管理， 实现不同层级的用户对数据和功能的控制； g）BIM 集成与兼容：平台实现了 BIM 的集成和兼容，并内置三维图形引擎，更好的呈现 BIM 三维视图。

各参与方通过账号与密码登陆获取或录入相关信息； 通过门户网站实现实时信息传送与通信；经过授权实时共享或下载相关信息及资料数据，当一方信息更新时，其余各方均能接收到更新通知。

4 结束语

对BIM和RFID技术在装配式建筑中的集成运用研究符合住建部关于全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力的可持续发展的要求。践证明研究的成功运用不仅大大提高了装配式结构的施工效率，缩短了施工周期，减少了构件工厂内加工生产与现场吊装作业间的协调工作量，同时给各项目参建单位提供一个可实时后台查看项目进展的平台。各参建单位可通过平台统计数据和动态模型实时监测构件生产状态、进场数量和安装情况。

5 参考文献

[1]张生龙.基于BIM和RFID 技术的装配式建筑施工过程管理初探[J].科技风，2018（26）：138；

[2]赵后全.基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理[J].居舍，2018（21）：184；

[3]刘国涛.基于BIM和RFID技术的装配式建筑施工过程管理[J].江西建材2017（12）：284；

[4]吴素敏.BIM和RFID技术在装配式建筑施工过程管理中的应用[J].江西建材，2016（17）：104-111；

[5]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），2015，17（02）：170-174。