物聯(lián)網(wǎng)（IoT，Internet of Things）是指通過(guò)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(guò)信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。

     “RFID技術(shù)”是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，為自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種，在實(shí)際應(yīng)用中又被稱為無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)。通過(guò)無(wú)線射頻技術(shù)進(jìn)行非接觸式的雙向通信對(duì)RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行識(shí)別讀寫(xiě)，從而達(dá)到數(shù)據(jù)交互的目的。識(shí)別過(guò)程無(wú)須人工干預(yù)即可完成物品信息的采集與傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)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)

了解更多

    RFID的歷史可算“老兵新姿”，RFID并不是一個(gè)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(shí)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(guó)政府通過(guò) Los Alamos 科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(guó)與歐洲的幾家公司開(kāi)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(gè)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(xiě)器之間通過(guò)天線架起空間電磁波的傳輸通道。射頻標(biāo)簽與讀寫(xiě)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(xiě)器的天線將讀寫(xiě)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(xiě)器的有效識(shí)別區(qū)域。位于讀寫(xiě)器有效識(shí)別區(qū)域中的射頻標(biāo)簽從讀寫(xiě)器天線發(fā)出的電磁場(chǎng)中提取工作能量，并通過(guò)射頻標(biāo)簽的內(nèi)部電路及標(biāo)簽天線將標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息傳送到讀寫(xiě)器。

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

圖2   射頻識(shí)別系統(tǒng)模型

03  建造應(yīng)用場(chǎng)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(gè)方面，可以有效解決傳統(tǒng)依賴人工巡檢及盤(pán)點(diǎn)的方式在“實(shí)時(shí)追蹤定位、多目標(biāo)識(shí)別、自動(dòng)檢測(cè)與監(jiān)控”等方面的不足，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效管理。下面，我們一起來(lái)看看都有哪些應(yīng)用場(chǎng)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(guò)自動(dòng)識(shí)別和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，建筑行業(yè)可以實(shí)現(xiàn)更精確的物資管理，減少人工操作錯(cuò)誤，提高項(xiàng)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(chǔ)著物資的相關(guān)信息。

    ②RFID讀寫(xiě)器：讀寫(xiě)器通過(guò)發(fā)射射頻信號(hào)來(lái)激活附近的 RFID標(biāo)簽，并讀取標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)。讀寫(xiě)器還可以寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)到標(biāo)簽中。

    ③中央數(shù)據(jù)庫(kù)：所有從RFID標(biāo)簽讀取的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在中央數(shù)據(jù)庫(kù)中。數(shù)據(jù)庫(kù)包含物資的信息、出入庫(kù)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(duì)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(chǔ)數(shù)據(jù)、更新數(shù)據(jù)、生成報(bào)告等。

(2)應(yīng)用實(shí)例

   項(xiàng)目背景：某大型基建公司負(fù)責(zé)多個(gè)工程項(xiàng)目的物資采購(gòu)、調(diào)度和使用。由于項(xiàng)目規(guī)模龐大，物資管理面臨混用、錯(cuò)誤等問(wèn)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(lái)優(yōu)化物資管理。每個(gè)物資都貼有RFID標(biāo)簽，通過(guò)在不同環(huán)節(jié)使用RFID讀寫(xiě)器，實(shí)現(xiàn)物資的自動(dòng)識(shí)別、實(shí)時(shí)更新和追蹤。

    對(duì)比物資盤(pán)點(diǎn)時(shí)間，傳統(tǒng)的人工盤(pán)點(diǎn)平均每次盤(pán)點(diǎn)需要花費(fèi)8h；而使用RFID技術(shù)，平均每次盤(pán)點(diǎn)僅需要花費(fèi)2h。通過(guò)比較盤(pán)點(diǎn)時(shí)間的變化便可以計(jì)算出RFID技術(shù)在盤(pán)點(diǎn)效率方面的提升比例。優(yōu)化效果見(jiàn)表2。

表2   優(yōu)化效果對(duì)比表

勞務(wù)管理上的應(yīng)用

圖3   勞務(wù)一體化管理平臺(tái)

    RFID技術(shù)使得勞務(wù)人員入場(chǎng)信息、工日統(tǒng)計(jì)清晰，勞務(wù)管理效率提高，入場(chǎng)只需錄入一次信息，在項(xiàng)目全過(guò)程共享；每日考勤采用自動(dòng)化手段，防范人為篡改；工資發(fā)放與考勤相對(duì)應(yīng)，避免勞務(wù)虛報(bào)；通過(guò)定位了解勞務(wù)人員施工動(dòng)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(kāi)發(fā)，運(yùn)用人臉識(shí)別、RFID、IC卡等技術(shù)，核驗(yàn)項(xiàng)目工地人員身份信息，打造集實(shí)名制、考勤、工資、教育等于一體的人員信息化管理平臺(tái)，如圖3所示。有效避免勞務(wù)糾紛，規(guī)范人員行為，落實(shí)工地教育，保障封閉施工。
(2)技術(shù)要求   主要設(shè)備：人臉識(shí)別設(shè)備、閘機(jī)設(shè)備，實(shí)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(jiǎn)要示意圖

    基于RFID技術(shù)的生產(chǎn)管理系統(tǒng)通過(guò)在預(yù)制混凝土構(gòu)件中植入RFID芯片，對(duì)預(yù)制混凝土構(gòu)件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵工序的數(shù)據(jù)，做到從原材料到生產(chǎn)過(guò)程，再到實(shí)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(duì)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(yàn)檢測(cè)報(bào)告、生產(chǎn)配合比檢驗(yàn)報(bào)告、生產(chǎn)計(jì)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(jì)劃即ERP (Enterprise Resource Planning)）。    ②生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集：將RFID標(biāo)簽固定在鋼模上，生產(chǎn)時(shí)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(shí)間；進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯后，開(kāi)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(guò)NFC讀寫(xiě)器（Near Field Communication，意為近距離無(wú)線通訊技術(shù)）寫(xiě)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(chǎng)。    ④構(gòu)件出堆場(chǎng)后，安裝至相應(yīng)建筑工程中，可使用NFC讀寫(xiě)器或帶有NFC功能的設(shè)備隨時(shí)讀取該構(gòu)件的生產(chǎn)信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
(2)應(yīng)用實(shí)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(jì)，每個(gè)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(shí)際信息采集過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集及時(shí)、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(guò)程各工位信息采集。    經(jīng)過(guò)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(duì)生產(chǎn)線的管理水平，由于本系統(tǒng)將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)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(duì)管片生產(chǎn)方進(jìn)行監(jiān)管；同時(shí)，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(duì)管片生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)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(guó)建筑工程施工管理向信息化、智能化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，RFID（無(wú)線射頻識(shí)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(chǔ)等特點(diǎn)，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(chǎng)景的持續(xù)挖掘，未來(lái)RFID技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用！