本實(shí)用新型涉及一種融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系統(tǒng)，屬于建筑工人管理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代工程趨于大型化、復(fù)雜化，建筑工地安全事故頻發(fā)、工人組織管理混亂的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。目前，對(duì)于建筑工人的管理主要依靠管理人員的監(jiān)督、排查等方式，但受管理人員經(jīng)驗(yàn)和精力有限、施工現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜以及人員流動(dòng)性大等因素影響，傳統(tǒng)管理方式的管理效率不高，且效果有限。因此，在建筑工人管理領(lǐng)域，亟需一套主動(dòng)、高效、智能的建筑工人管理系統(tǒng)及方法。同時(shí)，建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）和無(wú)線射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)迅速發(fā)展并逐漸走向成熟。其中，利用BIM技術(shù)進(jìn)行高層建筑疏散規(guī)則檢查、施工現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同管理、建筑安全的自動(dòng)識(shí)別、工人不安全行為預(yù)警的可行性已得到證實(shí)。另一方面，無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)已經(jīng)被用于進(jìn)行建筑工人定位、危險(xiǎn)源監(jiān)控、施工活動(dòng)權(quán)限管理、施工人員與機(jī)械的碰撞事故預(yù)防、施工現(xiàn)場(chǎng)管理、室內(nèi)導(dǎo)航等。并且，BIM與RFID在建筑工人安全管理中的運(yùn)用可行性已經(jīng)被證實(shí)，基于BIM與RFID建筑工人高處墜落預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)構(gòu)建，為本研究的開(kāi)展提供了參考。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一個(gè)融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系統(tǒng), 該技術(shù)方案旨在提高建筑工人管理的效率和效果，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的身份識(shí)別、工時(shí)計(jì)量、智能定位、安全提示等功能。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系統(tǒng)，其特征在于，所述管理系統(tǒng)包括安全帽、RFID閱讀器、聲光報(bào)警器、LED顯示器以及計(jì)算機(jī)，其中安全帽內(nèi)貼有RFID標(biāo)簽，

所述RFID閱讀器以有線方式與計(jì)算機(jī)相連；

所述RFID閱讀器以有線方式與聲光報(bào)警器相連；

所述RFID閱讀器以有線方式與LED顯示器相連；

所述管理系統(tǒng)能夠通過(guò)RFID閱讀器讀取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的身份識(shí)別、區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理、工時(shí)計(jì)量、智能定位、安全提示功能，并將數(shù)據(jù)在BIM中進(jìn)行匯總和可視化展示。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述RFID閱讀器讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述RFID標(biāo)簽置于安全帽內(nèi)側(cè)頂部，預(yù)先寫(xiě)入建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域等基本信息；預(yù)先將RFID閱讀器和聲光報(bào)警器設(shè)置于施工現(xiàn)場(chǎng)中各樓層和電梯出入口、電焊作業(yè)區(qū)域以及鋼筋加工區(qū)域等特種工作區(qū)域出入口，，并在RFID 閱讀器中預(yù)設(shè)允許進(jìn)入相應(yīng)區(qū)域的人員名單；在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)平臺(tái)中，依據(jù)施工圖紙使用Autodesk Revit或其他BIM建模軟件建立建筑物的土建3D-BIM模型，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)匯總和可視化平臺(tái)；根據(jù)主要工程事故的發(fā)區(qū)域，預(yù)先劃分事故安全提示區(qū)域，并根據(jù)易發(fā)事故類型及相應(yīng)區(qū)域設(shè)置安全提示。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述聲光報(bào)警器用于當(dāng)不具有區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限的工人進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)的警報(bào)提示以及工人進(jìn)入安全提示區(qū)域時(shí)的語(yǔ)音提示。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述LED顯示器用于顯示RFID閱讀器讀取的RFID標(biāo)簽信息，包括建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述計(jì)算機(jī)用于統(tǒng)計(jì)RFID閱讀器讀取的建筑工人的名單、計(jì)算建筑工人的工作時(shí)間、識(shí)別建筑工人的區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限、在BIM模型中可視化展示建筑工人的區(qū)域位置和勞動(dòng)力分布情況。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述RFID標(biāo)簽采用無(wú)源被動(dòng)式抗金屬RFID標(biāo)簽；所述RFID閱讀器采用固定分體式RFID閱讀器。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述RFID閱讀器讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述LED顯示器用于顯示RFID閱讀器讀取的RFID標(biāo)簽信息，包括建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域等。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述計(jì)算機(jī)用于統(tǒng)計(jì)RFID閱讀器讀取的建筑工人的名單、計(jì)算建筑工人的工作時(shí)間、識(shí)別建筑工人的區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限、在BIM模型中可視化展示建筑工人的區(qū)域位置和勞動(dòng)力分布情況。

一種融合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：建筑工人進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，RFID閱讀器讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能；當(dāng)RFID閱讀器讀取到該名建筑工人具有該區(qū)域的準(zhǔn)入權(quán)限或者RFID閱讀器預(yù)設(shè)的準(zhǔn)入名單中存在該名工人的準(zhǔn)入信息時(shí)，允許該名工人進(jìn)入施工區(qū)域；反之，聲光報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，計(jì)算機(jī)后臺(tái)記錄該名工人的信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理功能；位于施工現(xiàn)場(chǎng)中樓層的關(guān)鍵出入口、特殊工種作業(yè)區(qū)域出入口等關(guān)鍵位置的RFID閱讀器讀取到建筑工人的信息后，計(jì)算機(jī)后臺(tái)識(shí)別RFID閱讀器的位置信息，據(jù)此進(jìn)行該名建筑工人所處作業(yè)面的判定，并將工人數(shù)目和工種信息匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，在BIM模型中從而實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力分布情況的可視化展現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的智能定位功能；

計(jì)算機(jī)后臺(tái)記錄RFID閱讀器讀取建筑工人進(jìn)入和離開(kāi)工作區(qū)域的時(shí)間，通過(guò)兩次時(shí)間的差值運(yùn)算，作為該名工人的工作時(shí)間，并將個(gè)人信息與工時(shí)信息導(dǎo)入BIM模型，為建筑工人的工資結(jié)算和工程量計(jì)算提供依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的工時(shí)計(jì)量功能；當(dāng)RFID閱讀器讀取到具有區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限的建筑工人進(jìn)入相應(yīng)事故易發(fā)區(qū)域時(shí)，聲光報(bào)警器語(yǔ)音提示該名工人已進(jìn)入相應(yīng)事故的易發(fā)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)安全提示的功能。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)如下：該技術(shù)方案提供一種融合BIM和RFID的建筑工人智能管理系統(tǒng)及方法，使用簡(jiǎn)單方便，可實(shí)現(xiàn)建筑工人的身份識(shí)別、區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理、工時(shí)計(jì)量、智能定位、安全提示等功能。同時(shí)，使用智能化識(shí)別和提示方法代替了人工的監(jiān)測(cè)，減少了因建筑工人安全意識(shí)薄弱、施工場(chǎng)地復(fù)雜等造成的高處墜落、物體打擊、高空墜物等事故的發(fā)生，提高建筑工人管理的效率和效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的建筑工人智能管理系統(tǒng)的架構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)流程圖；

圖3是本實(shí)用新型的準(zhǔn)入?yún)^(qū)域劃分示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的身份識(shí)別示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的事故易發(fā)區(qū)域劃分示意圖。

其中：1、安全帽，2、RFID閱讀器，3、聲光報(bào)警器，4、LED顯示器，5、計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本實(shí)用新型的認(rèn)識(shí)和理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步介紹本實(shí)用新型。

實(shí)施例1：參見(jiàn)圖1、圖2，一種融合BIM的RFID的建筑工人智能管理系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)包括安全帽1、RFID閱讀器2、聲光報(bào)警器3、LED顯示器4以及計(jì)算機(jī)5，其中安全帽內(nèi)貼有RFID標(biāo)簽，

所述RFID閱讀器2以有線方式與計(jì)算機(jī)5相連；

所述RFID閱讀器2以有線方式與聲光報(bào)警器3相連；

所述RFID閱讀器2以有線方式與LED顯示器4相連；

所述聲光報(bào)警器用于當(dāng)不具有區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限的工人進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)的警報(bào)提示以及工人進(jìn)入安全提示區(qū)域時(shí)的語(yǔ)音提示；所述LED顯示器用于顯示RFID閱讀器讀取的RFID標(biāo)簽信息，包括建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域；所述計(jì)算機(jī)用于統(tǒng)計(jì)RFID閱讀器讀取的建筑工人的名單、計(jì)算建筑工人的工作時(shí)間、識(shí)別建筑工人的區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限、在BIM模型中可視化展示建筑工人的區(qū)域位置和勞動(dòng)力分布情況；

所述管理系統(tǒng)能夠通過(guò)RFID閱讀器讀取建筑工人所佩戴的安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的身份識(shí)別、區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理、工時(shí)計(jì)量、智能定位、安全提示功能，并將數(shù)據(jù)在BIM模型中進(jìn)行匯總和可視化展示；

所述RFID閱讀器讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器4上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能；

所述RFID標(biāo)簽置于安全帽內(nèi)側(cè)頂部，預(yù)先寫(xiě)入建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域等基本信息；預(yù)先將RFID閱讀器2和聲光報(bào)警器3設(shè)置于施工現(xiàn)場(chǎng)中各樓層和電梯出入口、電焊作業(yè)區(qū)域以及鋼筋加工區(qū)域等特種工作區(qū)域出入口，用于讀取和顯示安全帽中RFID標(biāo)簽中的工人信息，并在RFID 閱讀器2中預(yù)設(shè)允許進(jìn)入相應(yīng)區(qū)域的人員名單，施工現(xiàn)場(chǎng)使用有線連接方式構(gòu)建RFID閱讀器網(wǎng)絡(luò)。

在計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)平臺(tái)中，依據(jù)施工圖紙使用Autodesk Revit或其他BIM建模軟件建立建筑物的土建3D-BIM模型，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)匯總和可視化平臺(tái)；根據(jù)主要工程事故的發(fā)區(qū)域，預(yù)先劃分事故安全提示區(qū)域，并根據(jù)易發(fā)事故類型及相應(yīng)區(qū)域設(shè)置安全提示；

所述RFID標(biāo)簽采用無(wú)源被動(dòng)式抗金屬RFID標(biāo)簽，可減少因施工現(xiàn)場(chǎng)鋼筋、混凝土等造成的信息傳遞干擾問(wèn)題；所述RFID閱讀器采用固定分體式RFID閱讀器，可根據(jù)RFID閱讀器的位置來(lái)確定建筑工人所處的大致區(qū)域和位置。

所述RFID閱讀器2讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能。

實(shí)施例2：參見(jiàn)圖1-圖5，一種融合BIM的RFID的建筑工人智能管理方法，所述方法如下：建筑工人進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，RFID閱讀器2讀取工人安全帽中RFID標(biāo)簽中的信息，將讀取結(jié)果與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的工人名單做對(duì)比，并顯示在LED顯示器上，再將數(shù)據(jù)匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于建筑工人的身份識(shí)別和考勤功能；當(dāng)RFID閱讀器讀取到該名建筑工人具有該區(qū)域的準(zhǔn)入權(quán)限或者RFID閱讀器預(yù)設(shè)的準(zhǔn)入名單中存在該名工人的準(zhǔn)入信息時(shí)，允許該名工人進(jìn)入施工區(qū)域；反之，聲光報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，計(jì)算機(jī)后臺(tái)記錄該名工人的信息，并進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理功能；位于施工現(xiàn)場(chǎng)中樓層的關(guān)鍵出入口、特殊工種作業(yè)區(qū)域出入口等關(guān)鍵位置的RFID閱讀器讀取到建筑工人的信息后，計(jì)算機(jī)后臺(tái)識(shí)別RFID閱讀器的位置信息，據(jù)此進(jìn)行該名建筑工人所處作業(yè)面的判定，并將工人數(shù)目和工種信息匯總至計(jì)算機(jī)后臺(tái)，在BIM模型中從而實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力分布情況的可視化展現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的智能定位功能；計(jì)算機(jī)后臺(tái)記錄RFID閱讀器讀取建筑工人進(jìn)入和離開(kāi)工作區(qū)域的時(shí)間，通過(guò)兩次時(shí)間的差值運(yùn)算，作為該名工人的工作時(shí)間，并將個(gè)人信息與工時(shí)信息導(dǎo)入BIM模型，為建筑工人的工資結(jié)算和工程量計(jì)算提供依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人的工時(shí)計(jì)量功能；當(dāng)RFID閱讀器讀取到具有區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限的建筑工人進(jìn)入相應(yīng)事故易發(fā)區(qū)域時(shí)，聲光報(bào)警器語(yǔ)音提示該名工人已進(jìn)入相應(yīng)事故的易發(fā)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)安全提示的功能。

該技術(shù)方案中，依據(jù)項(xiàng)目施工圖紙?zhí)峁┙ㄖ锏膸缀魏徒Y(jié)構(gòu)等參數(shù)信息，使用BIM三維建模軟件預(yù)先建立擬建建筑物的BIM模型，并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)后臺(tái)，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)匯總和可視化平臺(tái)。當(dāng)建筑工人佩戴貼有無(wú)源RFID標(biāo)簽進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并通過(guò)安置有RFID閱讀器的關(guān)鍵入口等位置時(shí)，RFID閱讀器讀取安全帽中RFID標(biāo)簽中建筑工人的姓名、年齡、工種、準(zhǔn)入?yún)^(qū)域、主管領(lǐng)導(dǎo)等基本信息，將相關(guān)結(jié)果顯示在LED顯示器上，并通過(guò)光纖傳輸至計(jì)算機(jī)后臺(tái)進(jìn)行匯總，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人身份識(shí)別功能。當(dāng)RFID閱讀器讀取到不具有區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限的建筑工人進(jìn)入該區(qū)域或者RFID閱讀器預(yù)設(shè)允許進(jìn)入?yún)^(qū)域工人名單中不具有該名工人信息時(shí) ，則聲光報(bào)警器發(fā)出“非法闖入”的語(yǔ)音、紅色警示燈持續(xù)閃爍，如圖3，從而實(shí)現(xiàn)建筑工人區(qū)域準(zhǔn)入權(quán)限管理。同時(shí)，計(jì)算機(jī)后臺(tái)接收并記錄非法闖入?yún)^(qū)域的工人信息，當(dāng)該名工人被記錄累計(jì)3次及以上時(shí)，計(jì)算機(jī)后臺(tái)對(duì)該名工人進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)該名工人再次通過(guò)裝有RFID閱讀器和LED顯示器時(shí)，LED顯示器顯示該名工人信息時(shí)，附加重點(diǎn)關(guān)注標(biāo)記。當(dāng)建筑工人佩戴貼有無(wú)源RFID標(biāo)簽進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并通過(guò)安置有RFID閱讀器的關(guān)鍵入口等位置時(shí)，RFID閱讀器讀取安全帽中RFID標(biāo)簽中建筑工人的基本信息，記錄該名工人進(jìn)入和離開(kāi)工作區(qū)域的時(shí)間，計(jì)算兩次讀取到同一名工人信息的時(shí)間差，為該名工人的工時(shí)計(jì)量提供依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)工時(shí)計(jì)量功能。依據(jù)項(xiàng)目施工圖紙?zhí)峁┙ㄖ锏膸缀魏徒Y(jié)構(gòu)等參數(shù)信息，使用BIM三維建模軟件預(yù)先建立擬建建筑物的BIM模型，并導(dǎo)入計(jì)算機(jī)后臺(tái)，為系統(tǒng)提供可視化平臺(tái)。計(jì)算機(jī)后臺(tái)整合接收到的建筑工人的信息以及讀取該信息的RFID閱讀器的所屬區(qū)域、樓層等位置信息，確定每一名工人所處的區(qū)域、樓層等位置，進(jìn)而與導(dǎo)入的BIM模型相結(jié)合，如圖4，圖4為軟件建立的真實(shí)BIM模型，在模型中各區(qū)域顯示工人基本信息、各工種工人總數(shù)。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)后臺(tái)可通過(guò)在模型中點(diǎn)擊單個(gè)工人的方式，查看工人所處的作業(yè)面；也可以通過(guò)點(diǎn)擊模型內(nèi)特點(diǎn)區(qū)域的方式，查看該區(qū)域內(nèi)的勞動(dòng)力分布情況，從而實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力分布情況的可視化展現(xiàn)以及建筑工人的智能定位。根據(jù)高處墜落、高空墜物、物體打擊等主要工程事故的發(fā)生區(qū)域，預(yù)先劃分安全提示區(qū)域，如圖5，并根據(jù)易發(fā)事故的類型設(shè)置安全語(yǔ)音提示和警示燈安全提示，當(dāng)建筑工人佩戴貼有RFID標(biāo)簽的安全帽進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，安置在各區(qū)域關(guān)鍵位置的RFID閱讀器讀取到RFID標(biāo)簽信息后，按照表1，根據(jù)區(qū)域類型發(fā)出語(yǔ)音，警示燈閃爍預(yù)警，提示該名工人已進(jìn)入特定事故的易發(fā)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)安全提示的功能。

表1 危險(xiǎn)區(qū)域安全提示

需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。