CN106779448A - 施工设备智能管理装置及设置该装置的智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，所述智能管理系统包括RFID标签、RFID阅读器、计算机、LED显示器和声光报警器，该系统能够通过置于施工现场和施工设备上的RFID阅读器读取包括施工设备和施工设备操作者的信息，并汇总至计算机后台，进行分析和处理，从而实现施工设备操作权限控制、工作面定位、施工设备状态管理、运行时间统计、工作面碰撞管理、调度管理、违规操作记录，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。该技术方案克服传统设备管理方式管理效率不高且效果有限的不足，提高施工设备管理的效率和效果，从而实现施工设备权限管理、工作面定位、工作时间统计、调度管理和违规操作记录功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，属于施工设备管理技术领域。
背景技术
现代工程趋于大型化、复杂化，施工设备的使用也越来越频繁，因操作工人的违规操作和施工设备的管理不当导致的安全事故频发。目前，对于操作工人和施工设备的管理主要依靠管理人员的监督与安排，但因为管理人员的经验与精力有限，施工现场情况复杂以及施工器械繁多，管理效率不高且效果有限。因此，在施工设备管理领域，亟需一套主动、高效、智能的施工设备管理系统及方法。同时，BIM和RFID技术迅速发展并走向成熟。其中，利用BIM技术进行设备维护的管理、设备信息的管理、施工现场的协同管理的可行性已经得到证实。另一方面，无线射频技术已经被用于设备信息采集、设备定位、身份权限识别、施工现场管理等，并且，BIM与RFID在施工管理中运用的可行性已经被证实，基于BIM和RFID的建筑工人智能管理系统已经被构建，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, 该技术方案克服传统设备管理方式管理效率不高且效果有限的不足，提高施工设备管理的效率和效果，从而实现施工设备权限的识别与管理、工作面定位、工作时间统计、调度管理和违规操作记录功能。
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：一种施工设备权限智能管理装置,其特征在于，所述管理装置包括设备端和工人端，其中，设备端包括电源、RFID阅读器、单片机单元和声光报警器，设备端安装于所需管理的施工设备上，且设备端的单片机单元与施工设备的启动装置相连，工人端为RFID标签，所述电源用于为RFID阅读器、单片机单元、声光报警器提供能源，所述RFID阅读器用于读取RFID标签的信息，所述单片机单元用于控制设备启动，所述声光报警器用于权限不符时报警提示。
作为本发明的一种改进，所述RFID阅读器以无线方式与RFID标签相连；所述RFID阅读器以有线方式与单片机单元相连；所述单片机单元以有线方式与设备启动装置相连；所述单片机单元以有线方式与声光报警器相连。
设置有智能管理装置且融合BIM和RFID的智能管理系统，其特征在于，所述智能管理系统还包括计算机和LED显示器，该系统能够通过置于施工现场和施工设备上的RFID阅读器读取包括施工设备和施工设备操作者的信息，并汇总至计算机后台，进行分析和处理，从而实现施工设备操作权限控制、定位追踪、状态管理、运行时间统计、工作面碰撞管理、调度管理、违规操作记录，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。
将无源RFID标签置于施工设备外侧和工人工作证中或安全帽内侧顶部，在施工设备的RFID标签中预先写入施工设备的名称、来源、工作区域等信息，在工人的RFID标签中预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、设备操作权限等基本信息。
将RFID阅读器、LED显示器、声光报警器安置在施工现场中的施工设备、工作面出入口处等关键位置，用于读取和显示RFID标签中的信息，并在施工设备的RFID阅读器中预设具有该设备相关权限的人员名单。
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，并导入系统后台，为系统提供数据和可视化平台。
根据施工进度计划设置各个工作面内每天具有权限的施工设备。
当施工设备操作工人携带工作证或佩戴贴有RFID标签的安全帽进入施工设备时，施工设备上的RFID阅读器读取RFID标签中工人的基本信息，同时，系统根据当前时间与施工进度计划判断设备处于“闲置”状态或“待维护”状态，并与系统预设的工人名单作对比，判断该名工人具有该设备的何种操作权限；若该名工人具有相应权限，则机器可被使用；反之，机器不可启动，声光报警器发出“非法操作”警报，红色警示灯持续闪烁，处于“待维护”状态的设备维护完毕后，其状态将转变为“待工作”状态，从而实现施工设备的权限管理功能。
工人操作使用中的施工设备进入施工现场后，当其通过各工作面关键出入口处时，位于施工现场各工作面关键出入口处的RFID阅读器读取到经过与此的施工设备的信息后，并传输至计算机后台，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，根据此进行该设备所处作业面的判定，并将此工作面施工设备数据汇总至计算机后台，在BIM模型中将施工设备的分布情况进行可视化展示，从而实现施工设备的工作面定位功能。
计算机后台根据数据汇总，自动统计各个工作面设备的种类和数目，生成实时的统计图表，并在BIM模型中将施工设备的分布情况进行可视化展示，从而实现施工设备工作面分布实时监测功能。
作为本发明的一种改进，计算机后台根据各个工作面可容纳该种类的设备数目进行拥挤判断，当位于施工现场的RFID阅读器读取到某施工设备将进入后台判定为拥挤的工作面时，声光报警器将黄光持续闪烁并发出“当前工作面施工设备过多，请于入口处等候”的提示音，并通知后台管理人员对其进行调度安排，从而达到提升工作效率的目的。当施工设备使用完毕时，操作工人需将施工设备移动至规定停放地点，方可结束设备的使用；若操作工人未于指定地点停放设备便离开设备，声光报警器将发出警告，提示其正确停放施工设备，否则将记录违规操作；如果10分钟内该设备仍然未被移动至正确位置，则后台记录当前工人违规操作，从而实现施工设备调度管理和违规操作记录功能。
当操作工人正确停放并离开施工设备后，计算机后台记录RFID阅读器读取施工设备开始和结束使用的时间，通过两次时间的差值运算，算出该设备的工作时间，并将数据汇总至BIM模型，为施工单位进行设备租赁费用结算提供依据，从而实现施工设备工时统计功能。
作为本发明的一种改进，计算机后台根据BIM模型中的施工进度管理数据规定各施工设备的工作面，当工人操作施工设备进入非法工作面时，声光报警器将发出警告，提示其回到规定工作面；若5分钟内未回到其规定工作面，将记录该工人违规操作，从而实现施工设备违规操作记录功能。
相对于现有技术，该技术方案的优点如下：本发明提供的一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统及方法，使用简单方便，可实现施工设备权限的识别与管理、施工设备定位与追踪、施工设备状态管理、施工设备工作时间统计、施工设备工作面碰撞管理、施工设备使用调度管理和施工设备违规操作记录功能，还可将数据在BIM中进行汇总和可视化展示，具有一定的实际意义。
附图说明
图1是管理装置框架示意图；
图2为本智能管理系统框架示意图；
图3是本发明系统运行流程图。
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1，一种施工设备权限智能管理装置,所述管理装置包括设备端和工人端，其中，设备端包括电源、RFID阅读器、单片机单元和声光报警器，设备端安装于所需管理的施工设备上，且设备端的单片机单元与施工设备的启动装置相连，工人端为RFID标签，所述电源用于为RFID阅读器、单片机单元、声光报警器提供能源，所述RFID阅读器用于读取RFID标签的信息，所述单片机单元用于控制设备启动，所述声光报警器用于权限不符时报警提示；所述RFID阅读器以无线方式与RFID标签相连；所述RFID阅读器以有线方式与单片机单元相连；所述单片机单元以有线方式与设备启动装置相连；所述单片机单元以有线方式与声光报警器相连。
实施例2：参见图1，设置有实施例1中所述智能管理装置且融合BIM和RFID的智能管理系统，所述智能管理系统还包括计算机和LED显示器，该系统能够通过置于施工现场和施工设备上的RFID阅读器读取包括施工设备和施工设备操作者的信息，并汇总至计算机后台，进行分析和处理，从而实现施工设备操作权限控制、工作面定位、运行时间统计、调度管理、违规操作记录，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。将无源RFID标签置于施工设备外侧和工人工作证中或安全帽内侧顶部，在施工设备的RFID标签中预先写入施工设备的名称、来源、工作区域等信息，在工人的RFID标签中预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、设备操作权限等基本信息。将RFID阅读器、LED显示器、声光报警器安置在施工现场中的施工设备、工作面出入口处等关键位置，用于读取和显示RFID标签中的信息，并在施工设备的RFID阅读器中预设具有该设备相关权限的人员名单。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，并导入系统后台，为系统提供数据和可视化平台。
根据施工进度计划设置各个工作面内每天具有权限的施工设备。当施工设备操作工人携带工作证或佩戴贴有RFID标签的安全帽进入施工设备时，施工设备上的RFID阅读器读取RFID标签中工人的基本信息，同时，系统根据当前时间与施工进度计划判断设备处于“闲置”状态或“待维护”状态，并与系统预设的工人名单作对比，判断该名工人具有该设备的何种操作权限；若该名工人具有相应权限，则机器可被使用；反之，机器不可启动，声光报警器发出“非法操作”警报，红色警示灯持续闪烁，处于“待维护”状态的设备维护完毕后，其状态将转变为“待工作”状态，从而实现施工设备的权限管理功能。
工人操作使用中的施工设备进入施工现场后，当其通过各工作面关键出入口处时，位于位于施工现场各工作面关键出入口处的RFID阅读器读取到经过与此的施工设备的信息后，并传输至计算机后台，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，根据此进行该设备所处作业面的判定，并将此工作面施工设备数据汇总至计算机后台，在BIM模型中将施工设备的分布情况进行可视化展示，从而实现施工设备的工作面定位功能。
计算机后台根据数据汇总，自动统计各个工作面设备的种类和数目，生成实时的统计图表，并在BIM模型中将施工设备的分布情况进行可视化展示，从而实现施工设备工作面分布实时监测功能。
计算机后台根据各个工作面可容纳该种类的设备数目进行拥挤判断，当位于施工现场的RFID阅读器读取到某施工设备将进入后台判定为拥挤的工作面时，声光报警器将黄光持续闪烁并发出“当前工作面施工设备过多，请于入口处等候”的提示音，并通知后台管理人员对其进行调度安排，从而达到提升工作效率的目的。当施工设备使用完毕时，操作工人需将施工设备移动至规定停放地点，方可结束设备的使用；若操作工人未于指定地点停放设备便离开设备，声光报警器将发出警告，提示其正确停放施工设备，否则将记录违规操作；如果10分钟内该设备仍然未被移动至正确位置，则后台记录当前工人违规操作，从而实现施工设备调度管理和违规操作记录功能。
当操作工人正确停放并离开施工设备后，计算机后台记录RFID阅读器读取施工设备开始和结束使用的时间，通过两次时间的差值运算，算出该设备的工作时间，并将数据汇总至BIM模型，为施工单位进行设备租赁费用结算提供依据，从而实现施工设备工时统计功能。
计算机后台根据BIM模型中的施工进度管理数据规定各施工设备的工作面，当工人操作施工设备进入非法工作面时，声光报警器将发出警告，提示其回到规定工作面；若5分钟内未回到其规定工作面，将记录该工人违规操作，从而实现施工设备违规操作记录功能。
工作原理：如附图1所示，将无源RFID标签置于施工设备外侧和工人工作证中或安全帽内侧顶部，在施工设备的RFID标签中预先写入施工设备的名称、来源、工作区域等信息，在工人的RFID标签中预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、设备操作权限等基本信息。
将RFID阅读器、LED显示器、声光报警器安置在施工现场中的施工设备、工作面出入口处等关键位置，用于读取和显示RFID标签中的信息，并在施工设备的RFID阅读器中预设具有该设备相关权限的人员名单。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，并导入系统后台，为系统提供数据和可视化平台。根据施工进度计划设置各个工作面内每天具有权限的施工设备。
如附图2所示，当施工设备操作工人携带工作证或佩戴贴有RFID标签的安全帽进入施工设备时，施工设备上的RFID阅读器读取RFID标签中工人的基本信息，同时，系统根据当前时间与施工进度计划判断设备处于“待工作”状态或“待维护”状态，并与系统预设的工人名单作对比，判断该名工人具有该设备的何种操作权限；若该名工人具有相应权限，则机器可被使用；反之，机器不可启动，声光报警器发出“非法操作”警报，红色警示灯持续闪烁，从而实现施工设备的权限管理功能。工人操作使用中的施工设备进入施工现场后，当其通过各工作面关键出入口处时，位于施工现场各工作面关键出入口处的RFID阅读器读取到经过与此的施工设备的信息，并传输至计算机后台，计算机后台判断当前工作面施工设备是否过多且是否为该设备的规定工作面，如果工作面拥挤，则声光报警器黄光持续闪烁并发出“当前工作面施工设备过多，请于入口处等候”的提示音，并通知后台管理人员对其进行调度安排；若非其规定工作面，则声光报警器发出“当前为非法工作面，请回到规定工作面”的提示音；如果可以正常施工，则允许其通过；然后通过识别RFID阅读器的位置信息，判断该设备所处作业面，并将数据汇总至计算机后台，从而实现施工设备的调度管理和工作面定位功能。
系统后台整合接收到的施工设备的信息，以及设备所处工作面等位置信息，导入BIM模型；从而在模型中任意工作面的施工设备信息都可以以可视化的形式展现。
当施工设备使用完毕时，操作工人需将施工设备移动至规定停放地点，方可结束设备的使用；若操作工人未于指定地点停放设备便离开设备，声光报警器将红光持续闪烁，并发出“请正确停放施工设备”的警告，提示其正确停放施工设备；如果10分钟内该设备仍然未被移动至正确位置，则后台记录当前工人违规操作。
当操作工人正确停放并离开施工设备后，计算机后台记录RFID阅读器读取施工设备开始和结束使用的时间，算出该设备的工作时间，并将数据汇总至BIM模型，从而实现施工设备工时统计功能。
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 (9)
1.一种施工设备权限智能管理装置,其特征在于，所述管理装置包括设备端和工人端，其中，设备端包括电源、RFID阅读器、单片机单元和声光报警器，设备端安装于所需管理的施工设备上，且设备端的单片机单元与施工设备的启动装置相连，工人端为RFID标签，所述电源用于为RFID阅读器、单片机单元、声光报警器提供能源，所述RFID阅读器用于读取RFID标签的信息，所述单片机单元用于控制设备启动，所述声光报警器用于权限不符时报警提示。
2.根据权利要求1所述的一种施工设备权限智能管理装置，其特征在于，所述RFID阅读器以无线方式与RFID标签相连；所述RFID阅读器以有线方式与单片机单元相连；所述单片机单元以有线方式与设备启动装置相连；所述单片机单元以有线方式与声光报警器相连。
3.设置有权利要求1或2所述的智能管理装置且融合BIM和RFID的智能管理系统，其特征在于，所述智能管理系统还包括计算机和LED显示器，该系统能够通过置于施工现场和施工设备上的RFID阅读器读取包括施工设备和施工设备操作者的信息，并汇总至计算机后台，进行分析和处理，从而实现施工设备操作权限控制、工作面定位、运行时间统计、工作面碰撞管理、调度管理、违规操作记录，并将数据在BIM中进行汇总和可视化展示。
4.根据权利要求3所述的融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，所述RFID标签置于施工设备和工人的工作证或安全帽中，在施工设备的RFID标签中预先写入施工设备的名称，来源，工作区域等信息，在工人的RFID 标签中预先写入建筑工人的姓名、年龄、工种、设备操作权限等基本信息；预先将RFID阅读器和声光报警器设置于施工设备中和施工现场各个工作面的关键出入口处，并在施工设备的RFID阅读器中预设具有该设备操作权限的人员名单；在计算机数据平台中，依据建筑物和施工现场的相关信息，使用BIM建模软件预先建立建筑物和施工现场的3D-BIM模型，为系统提供数据汇总和可视化平台，并根据施工场地的具体情况划分工作面和施工设备停放地点，并设置各个工作面最多可容纳的施工设备数量。
5.根据权利要求4所述的融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，定义施工设备有三种状态：闲置状态、工作状态和待维护状态,处于“待维护”状态的设备无法进入工作状态；若处于“待维护”状态的设备维护完毕后，其状态将转变为“待工作”状态,当工人使用施工设备时，需让置于设备上的RFID阅读器读取工人工作证或安全帽中RFID标签中的信息，系统根据当前时间与施工进度计划判断该设备处于“闲置”状态或“待维护”状态，并与系统预设的工人名单作对比，判断该名工人具有该设备的何种操作权限；若该名工人具有相应权限，则机器可被使用；反之，机器不可启动，声光报警器发出警报，从而实现施工设备的权限管理功能。
6.根据权利要求5所述的一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，位于施工现场各工作面关键出入口处的RFID阅读器读取到经过与此的施工设备的信息后，计算机后台识别RFID阅读器的位置信息，根据此进行该设备所处作业面的判定，并将此工作面施工设备数据汇总至计算机后台，在BIM模型中将施工设备的分布情况进行可视化展示，从而实现施工设备的工作面定位功能。
7.根据权利要求6所述的一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，计算机后台自动识别设备的种类和数目，并根据工作面可容纳设备的该种类的设备数目进行拥挤程度判断，当位于施工现场的RFID阅读器读取到某施工设备将进入拥挤的工作面时，声光报警器将闪烁并提示其当前工作面施工设备过多，请于入口处等候，并通知后台管理人员对其进行调度安排；当施工设备使用完毕时，操作工人需将施工设备移动至规定停放地点，方可结束设备的使用；若操作工人未于指定地点停放设备便离开设备，声光报警器将发出警告，提示其正确停放施工设备，否则将记录违规操作；如果10分钟内该设备仍然未被移动至正确位置，则后台记录当前工人违规操作，从而实现施工设备调度管理和违规操作记录功能。
8.根据权利要求7所述的一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，计算机后台记录RFID阅读器读取施工设备开始和结束使用的时间，通过两次时间的差值运算，算出该设备的工作时间，并将数据汇总至BIM模型，为施工单位进行设备租赁费用结算提供依据，从而实现施工设备工时统计功能。
9.根据权利要求8所述的一种融合BIM和RFID的施工设备智能管理系统，其特征在于，计算机后台根据BIM模型中的施工进度管理数据规定各施工设备的工作面，当工人操作施工设备进入非法工作面时，声光报警器将发出警告，提示其回到规定工作面；若5分钟内未回到其规定工作面，将记录该工人违规操作，从而实现施工设备违规操作记录功能。
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