施工安全管理中BIM和RFID的集成應(yīng)用研究

周祥國

摘要：BIM與RFID是近年來比較常見的技術(shù)形式，對提升施工安全性具有十分重要的作用。以當(dāng)前項(xiàng)目施工安全管理工作開展過程中BIM與RFID集成應(yīng)用的發(fā)展情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對BIM與RFID集成應(yīng)用方式加以闡述。

Abstract： BIM and RFID are the most common forms of technology in recent years， which is very important to enhance construction safety. Based on the development of BIM and RFID integration application in the process of construction safety management， the application means of BIM and RFID integration is described in combination with recent years' work experience.

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目施工；安全管理；BIM；RFID；集成應(yīng)用

Key words： project construction；safety management；BIM；RFID；integrated application

中圖分類號：TU714 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）20-0027-02

0 引言

雖然我國建筑行業(yè)發(fā)展速度比較快，但是在高速發(fā)展的背后，隱藏著許多安全問題。建筑行業(yè)是目前全球危險(xiǎn)性最高的行業(yè)之一，經(jīng)常會出現(xiàn)各種項(xiàng)目施工事故，不但會影響到項(xiàng)目施工效率，同時(shí)還有可能會發(fā)生負(fù)面效應(yīng)，所以需要通過各種方式來提升建筑安全管理工作質(zhì)量。所有的安全管理體系及方法都要落實(shí)到項(xiàng)目施工現(xiàn)場，但是因?yàn)轫?xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜，而且施工現(xiàn)場動態(tài)性比較強(qiáng)，這些因素都會影響到項(xiàng)目施工現(xiàn)場安全性，下文將對相關(guān)問題進(jìn)行闡述。

1 BIM安全管理工作體系的應(yīng)用

為了全面提升項(xiàng)目施工安全性，工作人員在施工之前，必須要從根本上認(rèn)識到工作過程中可能會出現(xiàn)的各種安全事故以及相應(yīng)的危險(xiǎn)因素，并根據(jù)事故的內(nèi)容提出與之相對應(yīng)的解決方式。BIM技術(shù)具有數(shù)字化特點(diǎn)、空間化特點(diǎn)以及定量化特點(diǎn)等[1]，工作人員可以按照相關(guān)信息技術(shù)內(nèi)容，對項(xiàng)目進(jìn)行處理。在施工之前，利用三維交互的方式，對工程項(xiàng)目建設(shè)全過程可能會遇到的問題進(jìn)行模擬分析，讓結(jié)構(gòu)更加清晰合理。在通用信息平臺、項(xiàng)目特有信息平臺模擬方面，也可以很大程度上減少安全隱患，辨別出潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，提升項(xiàng)目現(xiàn)場施工條件分析準(zhǔn)確性以及項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)控制質(zhì)量[2]，全面提升項(xiàng)目決策工作水平。通過BIM技術(shù)來控制項(xiàng)目施工過程中可能會出現(xiàn)的安全隱患，適時(shí)對項(xiàng)目施工方案內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。

1.1 危險(xiǎn)因素識別系統(tǒng)

危險(xiǎn)因素識別系統(tǒng)包含的內(nèi)容較多，不僅囊括了建筑物不同構(gòu)建信息情況以及項(xiàng)目施工管理工作計(jì)劃，同時(shí)還包含了各種不同的活動信息，全面模擬了4D模型，并利用4D模型來識別項(xiàng)目施工現(xiàn)場中存在的各種危險(xiǎn)性因素。將BIM技術(shù)與RFID技術(shù)相互融合，組成全新的項(xiàng)目施工危險(xiǎn)識別系統(tǒng)，可以更好地對項(xiàng)目施工可能會出現(xiàn)的安全管理問題、項(xiàng)目施工事故等進(jìn)行規(guī)避。

1.2 危險(xiǎn)區(qū)域劃分系統(tǒng)

在對項(xiàng)目動態(tài)施工過程進(jìn)行模擬時(shí)，工作人員可以按照項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識的結(jié)果，分別在施工不同階段，利用可視化的模型對不同區(qū)域危險(xiǎn)可能發(fā)生的程度進(jìn)行深度劃分、管理等，并提供相對應(yīng)的評價(jià)結(jié)果。這些評價(jià)結(jié)果可以用不同顏色來表示，不同顏色所代表的危險(xiǎn)程度不同，工作人員可以按照顏色來對危險(xiǎn)程度進(jìn)行區(qū)分[3]。不同安全等級，對項(xiàng)目施工人員產(chǎn)生的影響不同，所以工作人員可以對不同安全等級下的活動內(nèi)容加以明確，減少因?yàn)轫?xiàng)目施工而產(chǎn)生安全事故的風(fēng)險(xiǎn)性。比如項(xiàng)目施工過程中，每級挖土產(chǎn)生的影響不同，所以在挖土之前，需要先對相應(yīng)位置的情況進(jìn)行觀察，并提出與之相對應(yīng)的項(xiàng)目施工禁止條件。一些施工區(qū)域不可以堆載、不可以停留、不可以停放各種機(jī)械。

項(xiàng)目施工空間沖突也是比較常見的問題，對項(xiàng)目施工空間沖突問題進(jìn)行管理，可以從根本上減少不必要的項(xiàng)目施工難題。通常情況下，項(xiàng)目施工現(xiàn)場的空間都比較有限，而且需要在這有限的空間內(nèi)高密度的停放許多大型的項(xiàng)目施工機(jī)械、項(xiàng)目施工材料。因?yàn)榻ㄖこ添?xiàng)目施工復(fù)雜性比較明顯，所以不同工種之間的差異比較大，經(jīng)常會出現(xiàn)施工方面的沖突，如果不能妥善解決這些問題，有可能會發(fā)生安全事故。所以施工人員需要提前對項(xiàng)目施工計(jì)劃可行性加以分析，合理分配各種項(xiàng)目施工活動空間，利用最少的項(xiàng)目施工資源以及項(xiàng)目施工空間來提升施工效率、減少施工成本，這對提升項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，減少項(xiàng)目安全事故具有推動作用。利用BIM技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)檢查設(shè)計(jì)，并減少項(xiàng)目設(shè)計(jì)沖突問題。動態(tài)模擬項(xiàng)目施工工序，會受到項(xiàng)目施工進(jìn)度空間層面需求以及項(xiàng)目施工進(jìn)度邊界的影響，如果可以妥善解決這些問題，則可以提升項(xiàng)目施工空間沖突管理工作強(qiáng)度，避免出現(xiàn)物體打擊或者出現(xiàn)機(jī)械傷害等問題。

1.3 擬定安全措施及評價(jià)

以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的項(xiàng)目集成化安全管理系統(tǒng)，可以提出與之相對應(yīng)的安全管理工作措施，并利用這些措施來規(guī)避危險(xiǎn)災(zāi)害。措施來源于SOPS系統(tǒng)，是一種BIM衍生出的安全管理平臺，可以按照不同項(xiàng)目施工現(xiàn)場變化情況，對系統(tǒng)進(jìn)行持續(xù)、動態(tài)化更新。安全評價(jià)，是一種虛擬施工辨識危害因素、擬定安全防護(hù)措施的一種工作方法，工作人員可以通過層次分析、蒙特卡洛等安全評價(jià)模式，對項(xiàng)目施工安全程度進(jìn)行高度評價(jià)[4]。如果評價(jià)結(jié)果顯示，項(xiàng)目施工計(jì)劃安全可靠，則可以執(zhí)行該計(jì)劃，如果評價(jià)的結(jié)果顯示，項(xiàng)目施工計(jì)劃超出了安全度要求，則要將其返回到項(xiàng)目施工安全層面的專項(xiàng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，并對項(xiàng)目施工計(jì)劃進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。調(diào)整項(xiàng)目BIM施工計(jì)劃模型，并按照之前使用的安全評價(jià)體系，對新的施工結(jié)構(gòu)進(jìn)行再次評價(jià)，直至其滿足施工基本要求才能正式投入使用。

1.4 安全監(jiān)控工作模式

安全監(jiān)控工作模式，是一種以項(xiàng)目虛擬施工模型為核心的工作方法，利用了當(dāng)前比較常見的視頻智能化監(jiān)控工作技術(shù)，分別在項(xiàng)目施工單位、項(xiàng)目監(jiān)理環(huán)節(jié)以及項(xiàng)目建設(shè)單位等方面，對項(xiàng)目施工情況進(jìn)行全面、可視化的組織管理。在對項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)控的過程中，還可以按照項(xiàng)目安全活動開展的情況以及項(xiàng)目安全活動需求等，執(zhí)行安全工作計(jì)劃，提升項(xiàng)目建筑施工計(jì)劃的可行性，使其可以從根本上滿足項(xiàng)目施工安全層面的需求。BIM結(jié)構(gòu)所提供出的各種信息，不僅可以幫助項(xiàng)目施工人員解決日常工作中所存在的各種問題，還可以利用項(xiàng)目BIM特性來提升信息的可視化程度?？梢岳肂IM技術(shù)來構(gòu)建安全培訓(xùn)工作數(shù)據(jù)庫，保證項(xiàng)目施工人員可以在多維的環(huán)境中，不斷熟悉項(xiàng)目施工方法，合理利用各種項(xiàng)目施工機(jī)械。這種運(yùn)行模式和傳統(tǒng)觀的數(shù)字化培訓(xùn)方法差別較大，不但能從根本上提升項(xiàng)目培訓(xùn)質(zhì)量，還能提升項(xiàng)目施工安全性、提升項(xiàng)目培訓(xùn)效率、減少項(xiàng)目培訓(xùn)資金投入量，一舉多得。從近年來工作開展的情況來看，以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行安全培訓(xùn)效果比較理想，而且不會受到被培訓(xùn)人員個(gè)人技術(shù)素養(yǎng)以及教育背景的影響，使用范圍較廣。

2 BIM聯(lián)合RFID的應(yīng)用

2.1 更新項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境

項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境信息具有實(shí)時(shí)性特點(diǎn)，可以利用項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境信息的內(nèi)容來進(jìn)行危險(xiǎn)事件預(yù)警。BIM模塊可以有效解決項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境存在的問題，而且還能對各種危險(xiǎn)區(qū)域的情況隨時(shí)進(jìn)行更新。因?yàn)轫?xiàng)目施工不論是進(jìn)度計(jì)劃很難完完全全滿足項(xiàng)目施工現(xiàn)場情況的要求，所以需要不斷對BIM模型進(jìn)行更新，并融入相關(guān)的安全檢查信息內(nèi)容，為后續(xù)危險(xiǎn)識別做鋪墊。

一般情況下，RFID標(biāo)簽都被放在工人的安全帽上，不僅可以對工人的位置進(jìn)行定位，同時(shí)還能監(jiān)督工人時(shí)刻佩戴安全帽，提升項(xiàng)目施工安全性。可以將天線安裝到紅線的邊緣點(diǎn)位置，構(gòu)建專業(yè)化的場地定位模塊。而且在建筑物的內(nèi)部，工人需要對不同樓層樓板進(jìn)行架設(shè)，并且安裝不同層之間的天線，方便對所有層進(jìn)行定位[5]。每層都要安裝專業(yè)的讀寫器，利用讀寫器來收集不同層標(biāo)簽所在位置。因?yàn)槟壳耙呀?jīng)掌握的讀寫器技術(shù)只能獲取到標(biāo)簽與天線之間的距離信息，所以如果想要判定標(biāo)簽所在位置的平面情況，工作人員必須要配備三個(gè)或者三個(gè)以上的讀寫器，才能精準(zhǔn)定位?？梢酝ㄟ^處理器來為讀寫器配置相應(yīng)的身份標(biāo)簽，如果讀寫器將各種位置數(shù)據(jù)傳輸?shù)教幚砥鞫丝?，則位置數(shù)據(jù)自身就可以反映出相對應(yīng)樓層的定位信息情況。

2.2 定位內(nèi)容

機(jī)械定位根本目標(biāo)，就是用來掌握機(jī)械設(shè)備所在地點(diǎn)，以此來計(jì)算出相關(guān)機(jī)械所代表的危險(xiǎn)性區(qū)域范圍。常見的機(jī)械打擊包含下述幾個(gè)方面，第一個(gè)方面是機(jī)械和機(jī)械之間產(chǎn)生的打擊，第二個(gè)方面是機(jī)械和人之間產(chǎn)生的打擊。機(jī)械之間的打擊可以詳細(xì)劃分成為可動機(jī)械之間的打擊和不可動機(jī)械之間的打擊。在處理自由移動機(jī)械設(shè)備的時(shí)候，可以利用RFID來解決相關(guān)問題。常見的不可自由移動機(jī)械包含塔吊等，工作人員可以利用四維時(shí)空模型的方式進(jìn)行檢查。

機(jī)械與人之間的打擊也可以詳細(xì)劃分成為不同的模式，分別為活動性機(jī)械對人的打擊以及固定性機(jī)械對人的打擊。在處理活動機(jī)械時(shí)，可以按照上述方式，安裝RFID讀寫器，如果進(jìn)入到識別范圍內(nèi)，會提供警報(bào)。在固定機(jī)械方面，可以根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域識別方法進(jìn)行處理。

2.3 危險(xiǎn)識別及集成

綜合以往工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合安全事故發(fā)生原因，對項(xiàng)目施工現(xiàn)場危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行劃分，分別為永久結(jié)構(gòu)區(qū)域以及臨時(shí)設(shè)施區(qū)域這兩種。在塔吊、電梯以及吊籃等位置，還要盡量避免出現(xiàn)高空墜物或者出現(xiàn)機(jī)械碰撞等問題。塔吊在運(yùn)輸貨物的時(shí)候[6]，很容易產(chǎn)生機(jī)械碰撞，導(dǎo)致貨物墜落。利用BIM系統(tǒng)，根據(jù)安全范圍來形成機(jī)械中心點(diǎn)圓心，將安全距離作為半徑，結(jié)合RFID系統(tǒng)來解決不同機(jī)械之間相互碰撞的問題。

3 結(jié)束語

BIM與RFID技術(shù)的集成應(yīng)用，可以有效提升項(xiàng)目施工安全管理工作質(zhì)量，減少建筑工程項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)性，實(shí)際使用效果良好。上文從多個(gè)角度入手，分別闡述了BIM及BIM與RFID的集成應(yīng)用方式，希望可以為后續(xù)工作的開展提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧鑫.基于BIM與RFID的集成施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與功能研究[J].自動化與儀器儀表，2017（01）：96-98.

[2]仲青，蘇振民，王先華.基于RFID與BIM的集成施工現(xiàn)場安全監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑科學(xué)，2015（04）：123-128，147.

[3]仲青，蘇振民，佘小頡.基于RFID與BIM集成的施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2014（10）：35-39.

[4]吳新兵.自我加壓搶占“制高點(diǎn)”——中建三局東北公司BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行時(shí)[J].城鄉(xiāng)建設(shè)，2016（03）：60-61.

[5]吳素敏.BIM和RFID技術(shù)在裝配式建筑施工過程管理中的應(yīng)用[J].江西建材，2016（17）：104，111.

[6]黃道軍，顏斌，文江濤，樊冬冬，趙慶科，李曉亮.騰訊北京總部大樓項(xiàng)目基于BIM的工程施工綜合應(yīng)用[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2016（02）：16-22.