物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）是指通過信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。

     “RFID技術(shù)”是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，為自動識別技術(shù)的一種，在實際應(yīng)用中又被稱為無線射頻識別技術(shù)。通過無線射頻技術(shù)進(jìn)行非接觸式的雙向通信對RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行識別讀寫，從而達(dá)到數(shù)據(jù)交互的目的。識別過程無須人工干預(yù)即可完成物品信息的采集與傳輸，進(jìn)而實現(xiàn)對物品的透明化追蹤與管理。“RFID技術(shù)”被稱為 21 世紀(jì)最具發(fā)展前景的技術(shù)之一。

圖1   RFID系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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    RFID的歷史可算“老兵新姿”，RFID并不是一個嶄新的技術(shù)，RFID在歷史上的首次應(yīng)用可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)期間(20世紀(jì)40年代)，其當(dāng)時的功能是用于分辨敵方飛機(jī)與我方飛機(jī)。20世紀(jì)70年代末期，美國政府通過 Los Alamos 科學(xué)實驗室將RFID技術(shù)轉(zhuǎn)移到民間。RFID技術(shù)最早在商業(yè)上的應(yīng)用是在牲畜身上。20世紀(jì)80年代，美國與歐洲的幾家公司開始生產(chǎn)RFID標(biāo)簽。當(dāng)前，RFID技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。RFID技術(shù)發(fā)展歷程如表1所示。（以上敘述出自《RFID原理與應(yīng)用(第2版)》）

表1   RFID技術(shù)發(fā)展歷程

02  工作原理

    射頻標(biāo)簽與讀寫器之間通過天線架起空間電磁波的傳輸通道。射頻標(biāo)簽與讀寫器之間的電磁耦合包含兩種情況，即近距離的電感耦合與遠(yuǎn)距離的電磁耦合。

    在電磁耦合方式中，讀寫器的天線將讀寫器產(chǎn)生的能量以電磁波的方式發(fā)送到定向的空間范圍內(nèi)，形成讀寫器的有效識別區(qū)域。位于讀寫器有效識別區(qū)域中的射頻標(biāo)簽從讀寫器天線發(fā)出的電磁場中提取工作能量，并通過射頻標(biāo)簽的內(nèi)部電路及標(biāo)簽天線將標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)信息傳送到讀寫器。

    在射頻識別系統(tǒng)工作過程中，空間傳輸通道中發(fā)生的過程可歸結(jié)為3種事件模型：數(shù)據(jù)交換是目的，時序是數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)形式，能量是時序得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)。射頻識別系統(tǒng)模型如圖2所示。

圖2   射頻識別系統(tǒng)模型

03  建造應(yīng)用場景

    在工程建設(shè)行業(yè)中，“RFID技術(shù)”被廣泛應(yīng)用于物資管理、勞務(wù)管理和質(zhì)量控制等多個方面，可以有效解決傳統(tǒng)依賴人工巡檢及盤點的方式在“實時追蹤定位、多目標(biāo)識別、自動檢測與監(jiān)控”等方面的不足，進(jìn)而實現(xiàn)高效管理。下面，我們一起來看看都有哪些應(yīng)用場景吧！

物資管理上的應(yīng)用

    RFID系統(tǒng)的架構(gòu)和工作流程使得物資管理變得更加智能和高效。通過自動識別和實時數(shù)據(jù)傳輸，建筑行業(yè)可以實現(xiàn)更精確的物資管理，減少人工操作錯誤，提高項目進(jìn)度和成本控制的效率。

(1)系統(tǒng)架構(gòu)

   ①RFID標(biāo)簽：物資上附著的 RFID 標(biāo)簽，嵌入了微型芯片和天線。這些標(biāo)簽存儲著物資的相關(guān)信息。

    ②RFID讀寫器：讀寫器通過發(fā)射射頻信號來激活附近的 RFID標(biāo)簽，并讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。讀寫器還可以寫入新的數(shù)據(jù)到標(biāo)簽中。

    ③中央數(shù)據(jù)庫：所有從RFID標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)都存儲在中央數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫包含物資的信息、出入庫記錄、位置等。

    ④數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)對從標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。它可以根據(jù)需求存儲數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)、生成報告等。

(2)應(yīng)用實例

   項目背景：某大型基建公司負(fù)責(zé)多個工程項目的物資采購、調(diào)度和使用。由于項目規(guī)模龐大，物資管理面臨混用、錯誤等問題，影響了工程進(jìn)度和成本控制。

    解決方案：該公司引入RFID技術(shù)來優(yōu)化物資管理。每個物資都貼有RFID標(biāo)簽，通過在不同環(huán)節(jié)使用RFID讀寫器，實現(xiàn)物資的自動識別、實時更新和追蹤。

    對比物資盤點時間，傳統(tǒng)的人工盤點平均每次盤點需要花費(fèi)8h；而使用RFID技術(shù)，平均每次盤點僅需要花費(fèi)2h。通過比較盤點時間的變化便可以計算出RFID技術(shù)在盤點效率方面的提升比例。優(yōu)化效果見表2。

表2   優(yōu)化效果對比表

勞務(wù)管理上的應(yīng)用

圖3   勞務(wù)一體化管理平臺

    RFID技術(shù)使得勞務(wù)人員入場信息、工日統(tǒng)計清晰，勞務(wù)管理效率提高，入場只需錄入一次信息，在項目全過程共享；每日考勤采用自動化手段，防范人為篡改；工資發(fā)放與考勤相對應(yīng)，避免勞務(wù)虛報；通過定位了解勞務(wù)人員施工動態(tài)，提升施工效率，保障施工安全。
(1)技術(shù)介紹   系統(tǒng)基于IoT開發(fā)，運(yùn)用人臉識別、RFID、IC卡等技術(shù)，核驗項目工地人員身份信息，打造集實名制、考勤、工資、教育等于一體的人員信息化管理平臺，如圖3所示。有效避免勞務(wù)糾紛，規(guī)范人員行為，落實工地教育，保障封閉施工。
(2)技術(shù)要求   主要設(shè)備：人臉識別設(shè)備、閘機(jī)設(shè)備，實名制管理軟件等。

質(zhì)量控制上的應(yīng)用

圖4   生產(chǎn)線的改裝簡要示意圖

    基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過在預(yù)制混凝土構(gòu)件中植入RFID芯片，對預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行實時監(jiān)控，記錄生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工序的數(shù)據(jù)，做到從原材料到生產(chǎn)過程，再到實際應(yīng)用全生命周期的監(jiān)控。
(1)技術(shù)介紹    利用RFID芯片對預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行全生命周期的監(jiān)控，具體流程如下：    ①基礎(chǔ)信息的輸入：資料員在生產(chǎn)前，將生產(chǎn)原料的檢驗檢測報告、生產(chǎn)配合比檢驗報告、生產(chǎn)計劃等基礎(chǔ)材料掃描成電子資料，上傳至ERP系統(tǒng)（企業(yè)資源計劃即ERP (Enterprise Resource Planning)）。    ②生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集：將RFID標(biāo)簽固定在鋼模上，生產(chǎn)時隨鋼模進(jìn)入各工位，各工位加裝的RFID讀取器感應(yīng)到相應(yīng)RFID標(biāo)簽記錄相應(yīng)的時間；進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯后，開始采集養(yǎng)護(hù)窯各階段的溫濕度，出窯后進(jìn)行脫模。    ③脫模后的預(yù)制混凝土構(gòu)件，在吊運(yùn)至養(yǎng)護(hù)池養(yǎng)護(hù)前，將該構(gòu)件的所有生產(chǎn)信息通過NFC讀寫器（Near Field Communication，意為近距離無線通訊技術(shù)）寫入芯片，芯片固定至構(gòu)件中隨構(gòu)件吊運(yùn)至養(yǎng)護(hù)池，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后吊運(yùn)至堆場。    ④構(gòu)件出堆場后，安裝至相應(yīng)建筑工程中，可使用NFC讀寫器或帶有NFC功能的設(shè)備隨時讀取該構(gòu)件的生產(chǎn)信息，進(jìn)行實時監(jiān)控。
(2)應(yīng)用實例   福州一家地鐵管片生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)線進(jìn)行了改造，在澆筑前、進(jìn)入坑道前、進(jìn)入蒸養(yǎng)窯前均加裝了RFID讀卡器，蒸養(yǎng)窯升溫、恒溫、降溫區(qū)均加裝溫濕度計，每個鋼模上固定了RFID標(biāo)簽。具體改造情況如圖5所示。

圖5   管片生產(chǎn)線改造示意圖

(3)應(yīng)用效果    基于RFID技術(shù)的芯片在實際信息采集過程中，數(shù)據(jù)采集及時、靈敏、準(zhǔn)確度高、耐久性強(qiáng)，可很好應(yīng)用于管片生產(chǎn)過程各工位信息采集。    經(jīng)過RFID技術(shù)管理系統(tǒng)的使用，福州地鐵3家管片生產(chǎn)廠商均提高了對生產(chǎn)線的管理水平，由于本系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)實時上傳至指定服務(wù)器，杜絕了管片生產(chǎn)廠商修改數(shù)據(jù)的可能性，方便了福州地鐵建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站對管片生產(chǎn)方進(jìn)行監(jiān)管；同時，由于各類資料電子化，生產(chǎn)線模擬化，方便了管片生產(chǎn)廠商對管片生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對故障進(jìn)行快速定位，大大提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品合格率。

    在我國建筑工程施工管理向信息化、智能化轉(zhuǎn)型的過程中，RFID（無線射頻識別）技術(shù)作為一種高效的數(shù)據(jù)采集與管理手段，以其獨(dú)特的非接觸式、遠(yuǎn)距離、快速讀取以及大容量數(shù)據(jù)存儲等特點，極大地提升了工程建設(shè)管理的效率和準(zhǔn)確性。相信隨著技術(shù)的不斷突破和應(yīng)用場景的持續(xù)挖掘，未來RFID技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用！