基于RFID的城市智能建筑信息整合系统构建

梁磊

摘要：RFID技术是一种无线通信技术，可以实现物品的自动识别和数据采集。探讨了RFID技术在城市智能建筑信息整合中的应用，提出了基于RFID的城市智能建筑信息整合系统的构建框架，并分析了该系统在生产、施工、管理与维护等方面的作用，指出RFID技术可以有效地提高城市智能建筑的安全性、节能性、维护性和空间利用率，认为RFID技术为城市智能建筑的发展提供了新的思路。

关键词：RFID；智能建筑；信息整合系统

一、前言

近年来，随着城市化进程的加速和智能化水平的提高，城市建筑也越来越智能化。为了满足人们对于智能城市建筑信息的需求，RFID（无线射频识别）技术逐渐得到应用。基于RFID的城市智能建筑信息整合系统，是一种以RFID技术为核心的新型信息管理系统。基于RFID的城市智能建筑信息整合系统，利用RFID来实现城市智能建筑的信息采集、传输、处理和应用。它可以提高城市智能建筑的管理效率、安全性和可持续性，为城市规划和运营提供数据支撑。本文将从系统构建的角度出发，探讨基于RFID的城市智能建筑信息整合系统的构建方法及其应用价值。

二、RFID技术特性与城市智能建筑的信息整合

（一）RFID技术及其信息特性

RFID（Radio Frequency Identification），又稱无线射频识别技术，是利用无线电讯号，在非实体接触或利用光学手段的情况下，使用RFID读写器对RFID标签进行识别。现有工艺下的RFID标签已经能做到防水、防磁，数据安全性、读取距离与使用寿命也在不断提升。基于RFID技术在信息整合方面有着明显的优势，它能够提高信息获取、处理、传输、共享、分析和管理的效率和质量，并且具有较强的适应性和可扩展性。例如，RFID的非视距通信，即使在恶劣的环境下，也能够快速、准确地识别物品，并且具有较强的抗干扰性。RFID技术可以提供大容量的数据存储，电子标签可以根据用户的需求扩充到10k，远远高于二维码或条形码的信息容量。在双向通信交换数据的射频方式下，可以实现移动设备的动态定位，信息精度达到毫秒以内、厘米级水平，且传输范围广、配置成本较低，适用于仓储建设、物流管理等对智能化要求较高的领域，例如，通过在物流体系中构建RFID系统，可以实现正逆向物流整合，使上下游渠道商能够实时共享产品信息。

（二）城市智能建筑的信息整合需求

城市智能建筑是指利用先进的信息技术，将建筑内各子系统进行高度集成，实现建筑功能、结构、服务和管理的优化和协调，从而提高建筑的安全性、舒适性、节能性和环保性的一种新型建筑形式。相较于传统城市建筑，智能建筑有以下几方面的信息化优势：一是建筑模型可视化，智能建筑采用BIM技术，可以在设计阶段就生成三维立体模型，实现“所见即所得”的效果，方便设计师、施工人员和业主之间的沟通和协作；二是数据信息共享化，智能建筑利用大数据、物联网、移动互联等技术，可以实时收集、分析和传输各种数据，实现信息的互联互通，避免信息断裂和重复劳作；三是功能控制智能化，通过安装各种传感器、控制器和执行器，根据环境变化和需求，自动调节温度、湿度、光照、通风等参数，提高居住者或使用者的舒适度；四是更加节能环保，智能建筑通过优化设计、材料选择和运行管理，可以有效降低能耗和排放，减少对自然资源的消耗和对生态环境的影响。

三、基于RFID的城市智能建筑信息整合系统构建框架

构建基于RFID的城市智能建筑信息整合系统，其主要思路包括硬件和软件两个方面：软件方面，在城市智能建筑的建造、落成和管理维护过程中集成RFID系统，充分发挥RFID的信息作用；硬件方面，从生产对智能建筑的建筑构件大面积配置、安装RFID设备，涵盖城市智能建筑建造、生产、管理与使用的全流程的RFID智能建筑信息整合系统，其框架如图1所示。

硬件系统的设备主要包括RFID标签、读写器和服务器。标签由天线、芯片和封装材料组成，可以被贴在需要管理的物件表面，与读写器进行通讯时，传输存储在标签内部的数据信息，如标签ID、设备信息、物件存储位置等；读写器主要由射频接口、中央处理器、存储器和通讯接口等部分组成，通过射频信号与RFID标签通讯，读取、写入标签内部存储的数据信息；服务器是基于RFID的城市智能建筑信息整合系统的核心设备，用于收集、存储和处理所有的RFID数据，其功能包括：RFID标签管理、读写器管理、数据上传分析与处理、应用软件的接入与支持等。服务器一般安装在数据中心或云平台上，以保证系统的数据安全和稳定性。

软件系统有四种类型，分别是标签管理软件、读写器管理软件、数据管理软件和应用软件。标签管理软件用于管理RFID标签信息，负责对标签的添加、删除、修改和维护，以及标签的分类管理、批量管理和动态管理。读写器管理软件用于读写器设备的添加、删除、修改和控制，可以对读写器进行实时监控、故障排查，生成维护提醒。数据管理软件是RFID系统中用于管理和处理RFID数据的软件，主要用于RFID数据的采集、存储、处理和分析等工作，可以接入网络大数据、机器学习等技术，对RFID数据进行整合分析与再处理，从而为应用软件提供更为准确和有效的数据支持[1]。应用软件是系统的最外层，基于数据管理软件所提供的数据，为用户提供各种管理和服务功能，如安防管理、设备管理、物品管理、人员管理等。应用软件可以在不同的终端设备上运行，为智能建筑的施工方和使用者提供便捷、高效的服务体验。

四、生产、施工阶段的RFID智能信息整合

（一）生产阶段的RFID信息整合

智能建筑的建筑系统较为复杂，包括系统集成中心、综合布线系统、建筑设备自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统等。因此，在生产阶段，要求建筑构件生产商在构件出厂时为每一构件预置一个独一无二的电子标签，借助RFID智能仓储扫描出入料RFID卷标，即可实现厂商、施工方的双向精准管理。首先，作为出入料的仓库，所有作业单元、存货库位、作业单据、作业指令要求全部实现条码化，以RFID码盘的方式对建筑构件进行收货作业。凭借RFID的唯一标识，记录入库构件的基本信息和状态变化，施工人员通过扫描电子标签，可以快速获取库存构件的类型、规格、位置、质量等信息，方便进行入库验收、登记、分类等操作。厂商和施工方还可以依靠RFID智能跟踪构件，在物流、仓储体系中布设RFID阅读器，实时监测构件位置，记录移动轨迹，准确地掌握每个构件的存储位置和数量，避免出现丢失、错放等问题。在建筑构件入库后，可以借助RFID技术进行智能盘点，使用手持式或车载式RFID阅读器，在不需要人工开箱或拆包的情况下，就可以远距离扫描仓库内所有电子标签，并与数据库进行比对，快速完成仓库内构件的盘点工作，及时发现并处理盘点差异。

（二）施工阶段的RFID信息整合

在施工阶段，RFID主要用于建筑施工供应链管理、施工安全管理、预埋件管理和混凝土养护管理等：通过在预制构件、材料、设备等上贴附RFID电子标签，可以实现对其生产、运输、入场、安装等全过程的追踪和监控，提高供应链的透明度和效率；在施工人员、车辆等上佩戴或安装RFID电子标签，实现对其位置、状态、行为等的实时监测和预警，防止事故的发生，保障施工人员和设备的安全；在预埋件中嵌入电子标签，实现对其位置、类型、规格等信息的快速识别和查询，避免因混淆预埋件而导致的施工错误或延误；在混凝土中埋入温湿度传感器和电子标签，实现对混凝土养护过程中的温度和湿度变化的实时监测和记录，优化养护方案，提高混凝土质量。

五、RFID信息整合系统在城市智能建筑管理与维护中的作用

智能建筑是指利用物联网技术，将建筑内部的各种设备、系统和环境参数进行网络化连接和集成，实现对建筑的智能化监控、控制和优化。在智能建筑落成后，RFID技术也可以与物联网、传感器等其他技术相结合，在智能建筑落成以后，RFID标签可以被粘贴在建筑物内外管理系统的不同位置，读写器则可以安装在建筑物的入口、出口、楼层等位置，或为出入人员配备必要的RFID手持读写器，以便捷识读标签。在中央服务器和数据管理中心的统一调配下，收集、存储和处理所有的RFID数据，辅助优化建筑管理方案，使建筑更加节能、安全、舒适、高效。

在建筑管理维护系统中，RFID技术主要应用于设备层和数据层，并为业务层和应用层提供支持，如图2所示。设备层主要负责通过RFID标签和读写器，对城市智能建筑的各种信息进行采集，如位置、状态、属性等，然后通过无线通信网络，将设备层采集到的信息传输到中央服务器与数据平台，进行数据存储、分析和处理。根据应用层不同用户的需求，在业务层执行各种基于数据的智能服务，如照明控制、交通管理、停车分配等[2]。

（一）楼宇安全管理

基于RFID的城市智能建筑信息整合系统可以从多个角度和层面实现楼宇的安全管理，并且具有低成本、高效率、易扩展等优点。通过对安装在建筑物各出入口的RFID标签读写，可以实现对人员进出的管控、追踪以及对建筑物内部环境的监控。在楼宇内部安装RFID标签和读写器，实时识别和定位人员、车辆、物品，从而实现公共设备清点维护、人员权限管理、车辆停放管理等功能，有效地防止可疑人员、车辆进入楼宇，造成安全风险或财产损失。RFID感应器与物联设备结合，可以实时监测楼宇内部的温度、湿度、烟雾、气体等环境参数，以及电力设备、消防设备等设施设备的运行状态，从而实现对火灾、爆炸、漏电等事故的预警和报警。将RFID数据与视频监控数据相结合，可以实现对楼宇内部的可视化监控和分析，从而提高对异常情况或紧急事件的发现和处置能力。

（二）节能降耗，减少污染

基于RFID的城市智能建筑信息整合系统可以实现对建筑物内部的设备和电器的智能化控制，动态、定时开关设备，调整温度等参数，从而提高能源利用效率。RFID标签和读写器可以实时获取城市智能建筑内外部的环境数据、人员与设备的状态数据，根据不同场景和需求，动态地调节建筑内部的照明、空调、通风等设施，达到最佳的舒适度和节约度；对智能建筑内部的电力设备和电网及逆行远程监控和管理，优化电力配置和调度，提高电力使用效率；远程监控、管理建筑内部的水资源设备与水网，根据水资源消耗情况提供分析数据，帮助楼宇管理人员优化水资源配置和调度，提高水资源使用效率[3]；监测智能建筑内部产生的废弃物、废气、废水等污染物，依靠预测数据和智能分析，优化楼宇排废处理方案，减少城市污染物的排放。

（三）加强建筑内部设备维护管理

RFID标签可以用于对建筑物内部设备的维护管理，通过对设备标签的读写，可以实现对设备的维护记录和故障排查，快速识别、定位建筑物内部的各种设备，如空调、电梯、消防、照明等，减少人工巡检和登记的时间和成本，提高设备管理效率，实时地监测设备的运行状态和故障情况，及时发出报警和通知，避免事故发生或扩大，增强设备安全性。通过RFID技术还可以收集、分析设备的运行数据和历史记录，根据设备的使用情况和寿命预测，制定合理的维护计划和更换周期，优化设备维护计划。RFID标签还可以用于对建筑物内部物品的管理，如文件、资料、器材等，轻松实现对物品的存储、借还、归档等管理服务，从而提高楼宇管理的效率和质量[4]。

（四）科学分配建筑空间，优化人员流动效率

对于一些大型公共智能建筑，管理人员通过对RFID标签的识别和读写，可以实现对人员的追踪和路线规划，基于建筑物使用情况实时监测、调度人群，科学分配建筑空间，优化人员流动效率。利用分布各处的RFID标签，可以动态获取建筑内部的人员数量、流动方向、停留时间等数据，并根据预设的规则和算法进行分析，科学提升建筑空间的使用效率。例如，在商场内部可以根据客流量动态调整商铺布局和促销活动，在办公楼内部可以根据工作需求动态分配办公空间和会议室，在学校内部可以根据教学计划动态安排教室和课程，在医院内部可以根据就诊需求动态安排诊室和医生等。RFID技术还可以获取建筑内部人员的出行目的、时间限制、偏好条件等数据，并结合当前城市交通状况进行综合分析和推荐，从而实现对人员出行路径的最优化。例如，在地铁站内部可以根据乘客目的地推荐最佳换乘路线，在机场内部可以根据旅客航班推荐最快通关方式，在酒店内部可以根据客户需求推荐最适合住宿类型，在景区内部可以根据游客兴趣推荐最佳游览路线等[5]。

六、结语

综上所述，基于RFID的城市智能建筑信息整合系统是一种符合当前社会发展需求和趋势且适用于智慧城市建设的创新型解决方案，有着显著的应用价值。它不仅可以在建筑施工前期和施工过程中发挥信息整合作用，确保建筑构件、材料、工具的有效管理，维护施工现场安全，还可以在智能建筑的管理运行阶段，介入设备层与数据层，为提高楼宇的安全管理水平、提高能源利用效率、改善楼宇管理服务、提高人员出行效率等提供数据支持。未来，随着智能城市建设的不断推进，基于RFID的城市智能建筑信息整合系统将会得到更加广泛的应用和推广。

参考文献

[1]黄晶.基于RFID的位置感知方法及应用研究[D].合肥：安徽建筑大学，2022.

[2]杨文波.智能建筑设备维护管理系统平台设计[J].微型电脑应用，2019，35（5）：78-79+88.

[3]齐雄，陈艳.RFID技术在建筑节能中的应用[J].智能建筑，2014（2）：57-58+60.

[4]倪莉.摄影测量与遥感在智能建筑与智慧城市中的运用探讨[J].大众标准化，2020（22）：195-196.

[5]戚建飞.基于智慧城市发展的智能建筑设计研究[J].智能城市，2020，6（15）：33-34.