基于RFID的城市智能建筑信息整合系统构建

王 静

（1.西北政法大学 商学院，陕西 西安 710122；2.西北政法大学 商务信用风险研究所，陕西 西安 710063）

基于RFID的城市智能建筑信息整合系统构建

王 静1,2

（1.西北政法大学 商学院，陕西 西安 710122；2.西北政法大学 商务信用风险研究所，陕西 西安 710063）

在可持续发展背景下，城市智能建筑是建筑发展的必然方向。文章分析了我国城市智能建筑的现状，阐明了可持续发展视角下基于RFID的城市智能建筑应用目标，对基于RFID的城市智能建筑的SWOT进行了分析，提出了在可持续发展视角下建构RFID城市智能建筑信息整合系统的模式框架、涉及的关键技术以及建设机制，为更精确地掌控构件信息，提升智能建筑的建造效率，有利于智能建筑优化产业结构及提高监管能力，真正实现城市智能建筑可持续发展应有的价值探索有效途径。

可持续发展；RFID；城市智能建筑；SWOT分析；信息整合系统

一、引言

随着可持续发展观念的深化，智能建筑成为城市建筑行业追求的目标。智能建筑要求整合施工过程的全生命周期供应链，但是由于缺少核心的自动化科技，使得供应链各成员数据难以整合一致，增加整合难度。目前，RFID（Radio Frequency Identification）已广泛用于工业、商业等自动化管理的诸多领域，然而RFID在建筑行业很少应用，原因主要在于建筑行业工地现场环境恶劣，尤其对于RFID的城市智能建筑信息整合系统还没有完整的理论体系和实施标准，造成城市智能建筑构件的运输与存储、项目进度控制、建筑寿命周期内各阶段工程信息传递不畅等问题无法改善，管理层面的问题已经成为制约城市智能建筑可持续发展的一个关键因素。

为了解决上述问题，需要对我国城市智能建筑的现状、基于RFID的城市智能建筑应用目标、基于RFID的城市智能建筑的SWOT分析、建构RFID城市智能建筑信息整合系统等进行详尽研究。通过研究，形成一套合理的基于RFID城市智能建筑信息整合系统的模式框架、涉及的关键技术以及建设机制，并形成相应标准。

二、我国城市智能建筑的现状

中国智能建筑从上世纪90年代起步以来，经历了十多年的发展。人们由开始对智能建筑的陌生，到现在认识到不论大型建筑、商业楼宇、各类公共建筑乃至居住小区，智能化系统如同消防、水电一样是不可缺少的思想转变。在此基础上，智能建筑逐渐从单纯强调智能、盲从支配技术，一步步走向基于现实需要的强化智能技术、提高建筑功能的预期目标。

目前我国（包括西部城市）智能建筑发展已经进入到观念、市场和技术比较成熟的阶段，我国现有智能建筑领域的集成商超过2000家，智能化工程总量几乎占了世界的一半[1]。但是智能化程度比较高的建筑，大多集中在大型的公共建筑（含办公楼宇）和商用楼宇，居住建筑智能化程度低，并没有达到全方位普及。特别是在建筑智能化的建设过程中标准要求过高，造成我国区域性结构与规模发展不均衡。国内一线城市北京，上海，广州，深圳，天津，重庆，在国内已率先向智能建筑进军；二线城市如南京、杭州、沈阳、武汉等也正向智能建筑推进。西部智能建筑发展与国内经济发达地区相比起步晚，虽然起步滞后，但发展的起点高，一是可借鉴东部城市智能建筑发展的经验和教训，避免走弯路；二是起步时智能化技术已日趋成熟，许多智能化新技术在工程中得到应用；三是有较雄厚的技术实力，成都、重庆、西安都是我国高等教育的聚集中心，目前陕西及四川省内建筑智能化项目大部分由当地集成商承担，并将其业务范围延伸到西北其他省市和四川邻近地区。由此也反映出西部城市建筑智能化技术水平不均衡，像银川、西宁、广西等地的建筑智能化项目大部分都是由外地集成公司承包的[2]。

西部地区智能建筑发展受经济因素的影响，有的项目规划时智能化系统工程内容丰富、全面，但实施时受资金制约，很多内容不能实施，不得不一次次删减修改设计。但在金融、电信、电力等资金相对充裕的行业，建筑智能化工程项目一般内容比较齐全而且配置比较高。正是由于经济因素的制约，迫使得西部智能建筑建设从一开始就比较务实，并较早地关注节能。如西安开元商城占地面积33.136亩，建筑面积10.3万平方米，建筑智能化系统设计以节能和科学管理为目标，建成的建筑设备管理系统运行以来，每天照明用电可节约1755度，空调用电每天可节电1100度，仅节能一年即能获得100万元的效益[3]。西安十大地标建筑之一的（清华科技园）清杨国际大厦不仅智能化系统齐全，而且其主楼的南立面采用环保节能的太阳能集热器，面积1000平方米，该系统呈45度角倾斜，将太阳能与大厦中央空调及采暖供热系统结合并与动力中心热力管网切换，提供大厦热源供给。西安以及西北地区太阳辐照条件较好，全年综合利用太阳能的条件比较优越，该项目在西北地区具有较好示范作用[4]。

三、可持续发展视角下基于RFID的城市智能建筑应用目标

建筑给人们提供了与自然界相对隔离的一个空间，在使用了建筑技术以后，特别是在使用了高新技术与建筑相结合以后，必然对这个空间有新的要求，即智能建筑技术的应用目标一定要符合人们的生活、工作的需求，并且建筑内外环境要是可持续发展的空间，并能起到一定的防灾避险的作用。智能建筑主要功能包括：使用者的舒适性、再组织的灵活性、工程的适应性、系统的节约能量、环境保护的可持续性、大幅提高处理突发事件的能力。目前，智能建筑很重要的一个目的是节能，《中国的能源状况与政策》的白皮书里提到的建筑节能是十大重点之一，对建筑智能化来讲，提高动力节能、提高能源系统的效率、加快推广高效电器的应用、绿色照明、对既有旧建筑以节能为目的的改造等等，这都是与智能建筑有关系的一些节能措施[5]。具体表现在两大方面，一是动力和空调方面，二是照明。用智能化系统去改造空调和动力，不仅是硬件本身，还包括运行模式，这种按照节能要求的运行模式，实际是通过软件的形式来管理，体现在楼宇自控系统中。而在照明上的节能，有很多方法去实现，如根据本身光源的高效、合理运行的节能模式，这个节能的模式就包括了不同的环境条件、不同的控制设备等，即“智能照明”。一个性能完善的楼宇自控系统，对空调、动力和照明实施节能控制后，达到节能20%～30%[6]。

高新技术的快速发展使得智能建筑技术也不断发展和完善，建筑智能化系统也一步步走向成熟阶段，包括建筑物的布线、机房、计算机网络、监控等子系统，通过子系统的部分组合或全部组合应用到不同类型的智能建筑，能够支持整体建筑物的常规运作[7]。智能建筑从“控制”模式逐步发展到“管理”模式，实现高层次的智能建筑集成已成为必然。智能建筑提倡建筑生命周期供应链的整合，RFID是一种非接触式的自动识别技术，能有效达到供应链各成员数据整合一致[8]。RFID通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，适应各类恶劣繁杂的内部与外部环境，体现储存、定位的功能和管理的优势，使得RFID很好用于建筑安全控制以及工程管理中材料、质量各个环节，操作快捷方便。

基于RFID的城市智能建筑整体系统能够推进中国物联网标准体系建设，能够将国内建筑智能化与物联网发展态势融为一体。

四、基于RFID的城市智能建筑的SWOT分析

1.SWOT 分析

——优势（S）：（1）国内各大专院校与业界拥有高学历建筑土木相关研究与技术人才从事研发与实务工作，并设有相关材料实验室，可从事RFID城市智能建筑产业应用的相关实验研究。（2）除特殊建筑工程外，国内对于一般工程在规划、设计、施工流程成熟且经验丰富，建筑之上下游产业也相当完整。（3）政府各部门积极推动公共领域RFID的相关应用，并成立有RFID推动办公室[9]。

——劣势（W）：（1）建筑工程碍于产业特性，欠缺RFID跨领域的电机、信息、材料等其他领域专业人才，造成跨领域的RFID相关软、硬件设施与设备研发受限。（2）涉及营建产业引用创新技术，由民间开发应用，因缺乏研发机能与诱因，不容易推动。（3）国内欠缺有关RFID的相关法规、规范与标准，造成推动上无法强制执行的问题。

——机会（O）：（1）国际间正积极推动RFID在各种产业的相关应用与研究，造成一股趋势，我国建筑产业也需积极应对。（2）城市智能建筑产业所需的物料种类繁多、数量庞大，RFID在物料管理与物流管控已逐步发展成形，正可推展至广大建材市场。（3）国内其他各种产业近年积极投入RFID的应用及相关软、硬件制造与研发，未来的推动与发展备受重视。（4）Wal-Mart在RFID应用已初步成功，随着使用量逐渐扩大，低价RFID标签将指日可待，可预见将逐渐广泛应用于各行各业，创造商品附加价值，提升各产业竞争力[10]。

——威胁（T）：（1）目前RFID的应用未达到规模经济，相关RFID的卷标与软、硬件成本高，推动上造成阻碍。（2）国内建筑相关产业多，但各自本小规模较小，投入RFID的相关应用与研究意愿低。（3）国外RFID技术早已广泛应用于各产业多年，国内引入及发展RFID技术相对其它国家较晚，造成许多技术专利皆受限于国外，本土发展受限多。

2.SWOT 交叉策略分析

——SO策略：（1）国内各大专院校与业界拥有高学历建筑土木相关研究与技术人才从事研发与实务工作，并设有相关材料实验室，这些环境掌握先进建筑技术的研究发展，妥善利用与整合国内既有人才与设备，领导推动发展RFID在城市智能建筑产业的应用，提升智能建筑工程效率，降低相关智能建筑成本，配合国内其他RFID相关电子产业的积极投入，以提高建筑产业投入意愿。（2）政府已将RFID的相关应用列为优先推动计划，并成立推动办公室，透过基于RFID城市智能建筑研究的成果，研拟并制定RFID在城市智能建筑产业的相关标准，利用Wal-Mart在RFID成功应用经验与实绩倡导，提高城市智能建筑产业投入意愿，以达成RFID在城市智能建筑产业应用的政策推展、标准制定、技术开发与推广。

——ST策略：（1）国内对于一般工程在规划、设计、施工流程成熟且经验丰富，建筑的上下游产业也相当完整，且国内各大专院校与业界拥有高学历建筑土木相关研究与技术人才从事研发与实务工作，并设有相关材料实验室，透过基于RFID城市智能建筑研究整合不同领域之专家学者与国内厂商资源，共同合作发展相关RFID在城市智能建筑产业的应用与软、硬设备研发，降低相关对象成本，促进国内城市智能建筑产业的发展。（2）国外RFID技术早已广泛应用于各产业多年，国内引入及发展 RFID技术相对其它国家较晚，造成许多技术专利皆受限于国外，虽技术与专利受限于国外，但相关的创新应用不受限于国外，基于RFID城市智能建筑研究成果包括城市智能建筑应用RFID的范例与相关创新应用研发，再透过RFID的应用列为优先推动计划，倡导、辅导与推动各项成果，提升国内城市智能建筑投入意愿。

——WO策略：（1）城市智能建筑产业所需的物料种类繁多且数量庞大，而RFID在物料管理与物流管控拥有极大的效率，透过基于RFID城市智能建筑研究在智能建筑产业应用RFID的成果，制定相关规范、手册与标准，倡导Wal-Mart在RFID应用的成功实绩，将成为吸引国内城市智能建筑产业投入的一大诱因。（2）国际间正积极推动RFID在各种产业的相关应用与研究，国内各种产业近年也积极投入RFID的应用及相关软、硬件制造与研发，各领域间的跨领域结合势必成为一股趋势，由基于RFID城市智能建筑整合跨领域的专业人才，共同合作发展相关RFID在城市智能建筑产业的应用与软、硬设备研发。

——WT策略：（1）由于城市智能建筑产业欠缺RFID跨领域的电机、信息、材料等其他领域专业人才，且民间缺乏研发机能与诱因，基于RFID城市智能建筑研究号召电机、信息、材料等其他领域专业人才加入，促成产业界、学术单位和研究机构三方的连结，整合不同领域的专家学者与国内厂商资源，共同合作发展相关RFID在建筑产业的应用与软、硬设备研发，降低相关对象成本，促进国内城市智能建筑产业的发展。（2）政府将RFID的应用列为优先推动计划，但欠缺相关法规、规范与标准，透过基于RFID城市智能建筑研究的成果制定相关法规、规范与标准，并利用研究成果作为城市智能建筑产业应用RFID的范例，倡导、辅导与推动各项成果，提升国内城市智能建筑产业投入意愿。

五、可持续发展视角下建构RFID城市智能建筑信息整合系统

基于上述分析，为达到基于RFID的城市智能建筑的主要应用目标，有必要对智能建筑中的各项设备进行集成，所以建构RFID城市智能建筑信息整合系统具有现实意义。在城市智能建筑生命周期中各阶段导入RFID辨识技术，建立一套有效的储存方法，即在各构件上安置RFID Tag[11]，使智能建筑构件自身拥有自动提供信息的能力，有效整合各个阶段的信息需求，以完成RFID智能建筑示范屋的构筑，并在实际应用过程中，评估各阶段信息链接正确性及构件信息更新即时性，以作为智能建筑在未来进行使用者需求变更时，重新分析建物安全性的基础，更精确地掌控构件信息，提升智能建筑的建造效率，并利于智能建筑优化产业结构及提高监管能力。基于RFID的城市智能建筑信息整合系统模式如图1所示。

图1 RFID城市智能建筑信息整合系统模式的框架图

本系统涉及的关键技术：

——生产制造：设计确定后，即可按照设计需求，向生产厂商订料采购。确定使用材料发包给构件制造厂商后，原本当构件制作完成后，厂商编码记录方式，乃将构件编码以钢印压在构件表面外，另外会以粉笔书写方式将构件码标示在构件上。在智能建筑构建时，希望能在构件制造完成之后，在出厂前即可贴上RFID标签，并输入规划设计时间检讨出所需的各项基本信息，利用FRID卷标的物料管理功能，来取代原有厂商进料出料时使用的纸本纪录方式，提升物料管控的效率，节省管理所需的人力与时间。

——营造施工：RFID在智能建筑营造施工阶段，接续上阶段构件出厂后经过搬运、储存、组装延续至使用维护阶段的变更，再由RFID标签的应用，将各阶段的信息加以整合，利用已建置的工程管理系统应用在各构件组装的监控。

——建筑节能：首先，城市智能建筑传感器网络应用研发。建筑物利用主动式RFID控制中央空调设备使室内温度、湿度及通风达到舒适节能省电目的，建立城市智能建筑传感器网络，并针对示范屋进行建筑环境的模拟与相关应用研发。其次，RFID在城市智能建筑节能应用研发。利用城市智能建筑传感器网络的应用，进行RFID城市智能建筑环境模拟，以回馈修正最佳节能示范屋的设计，RFID在城市智能建筑节能技术与城市智能建筑节能工法的应用，并在示范屋进行环保与节能工法测试，包括结合太阳能感应板、温度调节器及自动遮阳装置等。实现RFID在城市智能建筑节能材料的应用，以提升整合的永续性[12]。RFID城市智能建筑环境模拟节能应用如图2所示。

图2 RFID城市智能建筑环境模拟节能应用示意图

在实施RFID城市智能建筑信息整合系统工程的过程中，利用城市智能建筑使用者的舒适性、再组织的灵活性、工程的适应性、系统的节能性、环境保护的可持续性等特点，配合RFID功能及管理的特性，提出基于RFID的城市智能建筑信息整合系统的建设机制。一是应按每个城市的不同特点进行定位，根据每个城市的特点确定规划建设。创造城市智能建筑不是固定的、静态的，而应该是变化的、动态的。二是应遵循“统一领导、统一规划、统一标准、统一平台”的基本原则，实现“四个统一”，真正找到适合中国特色“城市智能建筑”建设的有效途径。三是要尽早出台我国城市智能建筑相关法规与评估体系。四是要进行认真深入细致的需求分析，要按照业主真正的实际需要而定。五是要把好测试验收关，验收的单位应由有CMA认证（China Metrology Accreditation，中国计量认证）的第三方严格按照规范测试和验收。明确智能建筑的建设目标，坚持各种规范和标准，开发更多、更成熟的产品和系统，进一步规范市场，严格管理系统测试和验收关，实现城市智能建筑由“又快又好”转向“又好又快”可持续发展。

六、结语

在可持续发展背景下城市智能建筑是建筑发展的必然方向。由RFID城市智能建筑信息整合系统提供各时期所需要的阶段信息，不仅能以此建构RFID技术在城市智能建筑的应用模式，更能以示范验证应用模式的理论基础与系统功能，将技术移转给建筑业者，应用在实际城市智能建筑工程生命周期各阶段中，提升工程整体规划、施工以至在营运维护等阶段的构件使用效率，真正实现城市智能建筑可持续发展应有的价值。

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C93

A

1002-3240（2017）01-0086-05

2016-12-15

2016年陕西省教育厅专项科研计划项目成果，项目编号：16JK1803；2016年度陕西省科学技术研究发展计划项目（2016SF-436）

王静（1970-），女，陕西西安人，西北政法大学商学院教授，硕士生导师，西北政法大学商务信用风险研究所所长，马克思主义理论博士后，管理科学与工程博士后，主要从事中国特色社会主义理论与实践、信用管理理论与实务、物流工程与管理研究。

［责任编校：黄晓伟］