CN106779447A - 一种融合bim的rfid的建筑工人智能管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种融合建筑信息模型和无线射频识别的建筑工人智能管理系统及方法，该系统包括贴有RFID标签的安全帽、RFID阅读器、计算机、LED显示器以及声光报警器。该系统能够通过RFID阅读器读取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID标签中的信息，并汇总至后台，进行分析和处理，从而实现建筑工人的身份识别、区域准入权限管理、工时计量、智能定位、安全提示功能，还可将数据在BIM模型中进行汇总和可视化展示。该系统集多种功能于一体，成本较低且使用方便，能够有效地提高建筑工人管理效率和效果，具有很好的市场推广价值。

Description

一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统及方法
技术领域
本发明涉及一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，属于建筑工人管理技术领域。
背景技术
现代工程趋于大型化、复杂化，建筑工地安全事故频发、工人组织管理混乱的现象日益严重。目前，对于建筑工人的管理主要依靠管理人员的监督、排查等方式，但受管理人员经验和精力有限、施工现场情况复杂以及人员流动性大等因素影响，传统管理方式的管理效率不高，且效果有限。因此，在建筑工人管理领域，亟需一套主动、高效、智能的建筑工人管理系统及方法。同时，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）和无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术迅速发展并逐渐走向成熟。其中，利用BIM技术进行高层建筑疏散规则检查、施工现场协同管理、建筑安全的自动识别、工人不安全行为预警的可行性已得到证实。另一方面，无线射频识别技术已经被用于进行建筑工人定位、危险源监控、施工活动权限管理、施工人员与机械的碰撞事故预防、施工现场管理、室内导航等。并且，BIM与RFID在建筑工人安全管理中的运用可行性已经被证实，基于BIM与RFID建筑工人高处坠落预警系统已经构建，为本研究的开展提供了参考。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一个融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统及方法, 该技术方案旨在提高建筑工人管理的效率和效果，从而实现建筑工人的身份识别、工时计量、智能定位、安全提示等功能。
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的技术方案如下：一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述管理系统包括安全帽、RFID阅读器、声光报警器、LED显示器以及计算机，其中安全帽内贴有RFID标签，
所述RFID阅读器以有线方式与计算机相连；
所述RFID阅读器以有线方式与声光报警器相连；
所述RFID阅读器以有线方式与LED显示器相连；
所述管理系统能够通过RFID阅读器读取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID标签中的信息，从而实现建筑工人的身份识别、区域准入权限管理、工时计量、智能定位、安全提示功能，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。
作为本发明的一种改进，所述RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能。
作为本发明的一种改进，所述RFID标签置于安全帽内侧顶部，预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域等基本信息；预先将RFID阅读器和声光报警器设置于施工现场中各楼层和电梯出入口、电焊作业区域以及钢筋加工区域等特种工作区域出入口，并在RFID 阅读器中预设允许进入相应区域的人员名单；在计算机数据平台中，依据建筑物的几何和结构信息预先建立建筑物的BIM模型，为系统提供数据汇总和可视化平台；根据主要工程事故的易发区域，预先划分事故安全提示区域，并根据易发事故类型及相应区域设置安全提示。
作为本发明的一种改进，所述声光报警器用于当不具有区域准入权限的工人进入特定区域时的警报提示以及工人进入安全提示区域时的语音提示。
作为本发明的一种改进，所述LED显示器用于显示RFID阅读器读取的RFID标签信息，包括建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域。
作为本发明的一种改进，所述计算机用于统计RFID阅读器读取的建筑工人的名单、计算建筑工人的工作时间、识别建筑工人的区域准入权限、在BIM模型中可视化展示建筑工人的区域位置和劳动力分布情况。
作为本发明的一种改进，所述RFID标签采用无源被动式抗金属RFID标签；所述RFID阅读器采用固定分体式RFID阅读器。
作为本发明的一种改进，所述RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能。
一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理方法，其特征在于，所述方法如下：建筑工人进入施工现场，RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能；当RFID阅读器读取到该名建筑工人具有该区域的准入权限或者RFID阅读器预设的准入名单中存在该名工人的准入信息时，允许该名工人进入施工区域；反之，声光报警器发出警报，计算机后台记录该名工人的信息，并进行数据汇总，从而实现建筑工人区域准入权限管理功能；位于施工现场中各楼层和电梯出入口、电焊作业区域以及钢筋加工区域等特种工作区域出入口的RFID阅读器读取到建筑工人的信息后，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，据此进行该名建筑工人所处作业面的判定，并将工人数目和工种信息汇总至计算机后台，在BIM模型中从而实现劳动力分布情况的可视化展现，从而实现建筑工人的智能定位功能；
计算机后台记录RFID阅读器读取建筑工人进入和离开工作区域的时间，通过两次时间的差值运算，作为该名工人的工作时间，并将个人信息与工时信息导入BIM模型，为建筑工人的工资结算和工程量计算提供依据，从而实现建筑工人的工时计量功能；当RFID阅读器读取到具有区域准入权限的建筑工人进入相应事故易发区域时，声光报警器语音提示该名工人已进入相应事故的易发区域，从而实现安全提示的功能。
相对于现有技术，该技术方案的优点如下：该技术方案提供一种融合BIM和RFID的建筑工人智能管理系统及方法，使用简单方便，可实现建筑工人的身份识别、区域准入权限管理、工时计量、智能定位、安全提示等功能。同时，使用智能化识别和提示方法代替了人工的监测，减少了因建筑工人安全意识薄弱、施工场地复杂等造成的高处坠落、物体打击、高空坠物等事故的发生，提高建筑工人管理的效率和效果。
附图说明
图1是本发明的建筑工人智能管理系统的架构图；
图2是本发明的系统流程图；
图3是本发明的准入区域划分示意图；
图4是本发明的身份识别示意图；
图5是本发明的事故易发区域划分示意图。
其中：1、安全帽，2、RFID阅读器，3、声光报警器，4、LED显示器，5、计算机。
具体实施方式
为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步介绍本发明。
实施例1：参见图1、图2，一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，所述管理系统包括安全帽1、RFID阅读器2、声光报警器3、LED显示器4以及计算机5，其中安全帽内贴有RFID标签，
所述RFID阅读器2以有线方式与计算机5相连；
所述RFID阅读器2以有线方式与声光报警器3相连；
所述RFID阅读器2以有线方式与LED显示器4相连；
所述管理系统能够通过RFID阅读器读取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID标签中的信息，从而实现建筑工人的身份识别、区域准入权限管理、工时计量、智能定位、安全提示功能，并将数据在BIM模型中进行汇总和可视化展示；
所述RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器4上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能；
所述RFID标签置于安全帽内侧顶部，预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域等基本信息；预先将RFID阅读器2和声光报警器3设置于施工现场中楼层的预先将RFID阅读器和声光报警器设置于施工现场中各楼层和电梯出入口、电焊作业区域以及钢筋加工区域等特种工作区域出入口，用于读取和显示安全帽中RFID标签中的工人信息，并在RFID 阅读器2中预设允许进入相应区域的人员名单，施工现场使用有线连接方式构建RFID阅读器网络。
在计算机数据平台中，依据施工图纸使用Autodesk Revit或其他BIM建模软件建立建筑物的土建3D-BIM模型，为系统提供数据汇总和可视化平台；根据主要工程事故的发区域，预先划分事故安全提示区域，并根据易发事故类型及相应区域设置安全提示；
所述RFID标签采用无源被动式抗金属RFID标签，可减少因施工现场钢筋、混凝土等造成的信息传递干扰问题；所述RFID阅读器采用固定分体式RFID阅读器，可根据RFID阅读器的位置来确定建筑工人所处的大致区域和位置。
所述RFID阅读器2读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能。
实施例2：参见图1-图5，一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理方法，所述方法如下：建筑工人进入施工现场，RFID阅读器2读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能；当RFID阅读器读取到该名建筑工人具有该区域的准入权限或者RFID阅读器预设的准入名单中存在该名工人的准入信息时，允许该名工人进入施工区域；反之，声光报警器发出警报，计算机后台记录该名工人的信息，并进行数据汇总，从而实现建筑工人区域准入权限管理功能；位于施工现场中各楼层和电梯出入口、电焊作业区域以及钢筋加工区域等特种工作区域出入口的RFID阅读器读取到建筑工人的信息后，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，据此进行该名建筑工人所处作业面的判定，并将工人数目和工种信息汇总至计算机后台，在BIM模型中从而实现劳动力分布情况的可视化展现，从而实现建筑工人的智能定位功能；计算机后台记录RFID阅读器读取建筑工人进入和离开工作区域的时间，通过两次时间的差值运算，作为该名工人的工作时间，并将个人信息与工时信息导入BIM模型，为建筑工人的工资结算和工程量计算提供依据，从而实现建筑工人的工时计量功能；当RFID阅读器读取到具有区域准入权限的建筑工人进入相应事故易发区域时，声光报警器语音提示该名工人已进入相应事故的易发区域，从而实现安全提示的功能。
该技术方案中，依据项目施工图纸提供建筑物的几何和结构等参数信息，使用BIM三维建模软件预先建立拟建建筑物的BIM模型，并导入计算机后台，为系统提供数据汇总和可视化平台。当建筑工人佩戴贴有无源RFID标签进入施工现场，并通过安置有RFID阅读器的关键入口等位置时，RFID阅读器读取安全帽中RFID标签中建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域、主管领导等基本信息，将相关结果显示在LED显示器上，并通过光纤传输至计算机后台进行汇总，从而实现建筑工人身份识别功能。当RFID阅读器读取到不具有区域准入权限的建筑工人进入该区域或者RFID阅读器预设允许进入区域工人名单中不具有该名工人信息时，则声光报警器发出“非法闯入”的语音、红色警示灯持续闪烁，如图3，从而实现建筑工人区域准入权限管理。同时，计算机后台接收并记录非法闯入区域的工人信息，当该名工人被记录累计3次及以上时，计算机后台对该名工人进行标记，当该名工人再次通过装有RFID阅读器和LED显示器时，LED显示器显示该名工人信息时，附加重点关注标记。当建筑工人佩戴贴有无源RFID标签进入施工现场，并通过安置有RFID阅读器的关键入口等位置时，RFID阅读器读取安全帽中RFID标签中建筑工人的基本信息，记录该名工人进入和离开工作区域的时间，计算两次读取到同一名工人信息的时间差，为该名工人的工时计量提供依据，从而实现工时计量功能。依据项目施工图纸提供建筑物的几何和结构等参数信息，使用BIM三维建模软件预先建立拟建建筑物的BIM模型，并导入计算机后台，为系统提供可视化平台。计算机后台整合接收到的建筑工人的信息以及读取该信息的RFID阅读器的所属区域、楼层等位置信息，确定每一名工人所处的区域、楼层等位置，进而与导入的BIM模型相结合，如图4，图4为软件建立的真实BIM模型，在模型中各区域显示工人基本信息、各工种工人总数。同时，在计算机后台可通过在模型中点击单个工人的方式，查看工人所处的作业面；也可以通过点击模型内特点区域的方式，查看该区域内的劳动力分布情况，从而实现劳动力分布情况的可视化展现以及建筑工人的智能定位。根据高处坠落、高空坠物、物体打击等主要工程事故的易发区域，预先划分安全提示区域，如图5，并根据易发事故的类型设置安全语音提示和警示灯安全提示，当建筑工人佩戴贴有RFID标签的安全帽进入施工现场，安置在各区域关键位置的RFID阅读器读取到RFID标签信息后，按照表1，根据区域类型发出语音，警示灯闪烁预警，提示该名工人已进入特定事故的易发区域，从而实现安全提示的功能。
表1 危险区域安全提示
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (7)

1.一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述管理系统包括安全帽、RFID阅读器、声光报警器、LED显示器以及计算机，其中安全帽内贴有RFID标签，
所述RFID阅读器以有线方式与计算机相连；
所述RFID阅读器以有线方式与声光报警器相连；
所述RFID阅读器以有线方式与LED显示器相连；
所述管理系统能够通过RFID阅读器读取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID标签中的信息，从而实现建筑工人的身份识别、区域准入权限管理、工时计量、智能定位、安全提示功能，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。
2.根据权利要求1所述的融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述RFID标签置于安全帽内侧顶部，预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域等基本信息；预先将RFID阅读器和声光报警器设置于施工现场中各楼层和电梯出入口、电焊作业区域以及钢筋加工区域等特种工作区域出入口，并在RFID 阅读器中预设允许进入相应区域的人员名单；在计算机数据平台中，依据施工图纸使用Autodesk Revit或其他BIM建模软件建立建筑物的土建3D-BIM模型，为系统提供数据汇总和可视化平台；根据主要工程事故的易发区域，预先划分事故安全提示区域，并根据易发事故类型及相应区域设置安全提示。
3.根据权利要求2所述的融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述RFID标签采用无源被动式抗金属RFID标签；所述RFID阅读器采用固定分体式RFID阅读器。
4.根据权利要求3所述的融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能。
5.根据权利1或2所述的一种融合BIM和RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述LED显示器用于显示RFID阅读器读取的RFID标签信息，包括建筑工人的姓名、年龄、工种、准入区域等。
6.根据权利要求1或2所述的融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系统，其特征在于，所述计算机用于统计RFID阅读器读取的建筑工人的名单、计算建筑工人的工作时间、识别建筑工人的区域准入权限、在BIM模型中可视化展示建筑工人的区域位置和劳动力分布情况。
7.一种融合BIM的RFID的建筑工人智能管理方法，其特征在于，所述方法如下：建筑工人进入施工现场，RFID阅读器读取工人安全帽中RFID标签中的信息，将读取结果与系统预设的工人名单做对比，并显示在LED显示器上，再将数据汇总至计算机后台，从而实现对于建筑工人的身份识别和考勤功能；当RFID阅读器读取到该名建筑工人具有该区域的准入权限或者RFID阅读器预设的准入名单中存在该名工人的准入信息时，允许该名工人进入施工区域；反之，声光报警器发出警报，计算机后台记录该名工人的信息，并进行数据汇总，从而实现建筑工人区域准入权限管理功能；位于施工现场中楼层的关键出入口、特殊工种作业区域出入口等关键位置的RFID阅读器读取到建筑工人的信息后，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，据此进行该名建筑工人所处作业面的判定，并将工人数目和工种信息汇总至计算机后台，在BIM模型中从而实现劳动力分布情况的可视化展现，从而实现建筑工人的智能定位功能；
计算机后台记录RFID阅读器读取建筑工人进入和离开工作区域的时间，通过两次时间的差值运算，作为该名工人的工作时间，并将个人信息与工时信息导入BIM模型，为建筑工人的工资结算和工程量计算提供依据，从而实现建筑工人的工时计量功能；当RFID阅读器读取到具有区域准入权限的建筑工人进入相应事故易发区域时，声光报警器语音提示该名工人已进入相应事故的易发区域，从而实现安全提示的功能。
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