基于RFID和CAD的建筑设备管理系统的可视化模型构建方法

本发明涉及建设施工，特别涉及一种基于rfid和cad的建筑设备管理系统的可视化模型构建方法。

背景技术：

1、数字化建设聚焦于独立的信息系统搭建，旨在实现特定的功能目标，如数据监测、设计优化、运维服务、三维可视化等，系统之间的协同性不高，信息的片面性、直观性、可用性限制了数据在生产制造流程中的价值彰显；系统中业务和数据的服务和复用化程度低，系统开发往往需要从头干起，数据分析需要直接面对原始数据，导致系统灵活性差、建设周期长、成本高，不能支撑新业务的迅速构建。如何实现在建立可视化建筑模型的基础上与模型的优化、预制件间的数据协同和数据复用，更全面的对建筑设备管理系统进行管理，这是本领域技术人员所要解决的问题。

技术实现思路

1、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

2、本发明提供一种基于rfid和cad的建筑设备管理系统的可视化模型构建方法，所述方法为：

3、(1)采用rfid标签跟踪结构钢构件单元；

4、(2)将预制件在生产过程中数据信息记录在rfid标签内并放置在预制组件上；

5、预制构件生产人员在采集信息前，应进行一些准备工作，如预埋件的加工、预留孔的加工、rfid标签的制作和编码等。然后工作人员将制作合格的rfid标签放置在预制组件上。

6、(3)rfid读取器读取建筑设备以及发票上的rfid标签；

7、(4)通过cad建立建筑设备的三维模型；

8、(5)将基本属性和状态信息导入支持基于rfid的物流和进度管理的服务器；

9、(6)利用rfid+4dcad进度管理系统对建筑设备管理系统管理。

10、进一步的，步骤(1)中，所述rfid标签包括磁性rfid标签和塑料rfid标签，所述磁性rfid标签附着于钢构件上，用于记录钢材的出厂信息；所述塑料rfid标签附有发票以及由同一运输单位运送到施工现场的钢构件的信息，可以方便对同一批次的钢材进行统一管理。

11、进一步的，步骤(2)中，所述rfid标签记录的数据信息主要包括组件名称、制造商、原材料、位置、检测时间；

12、标签信息记录步骤如下：

13、(21)根据生产过程中预制件标签信息分阶段录入；

14、录入信息包括具体录入前、检验录入、产品检测阶段录入、出货阶段以及预制产品的类型编号、生产日期，输入产品检验记录，

15、(22)将分阶段的信息输入后上传到服务器，完成录入操作；

16、工厂生产过程中出现检验不合格的情况，在监督检验阶段录入不合格数据信息并上传到服务器，然后进行返工或报废。

17、进一步的，所述rfid读取器包括与pda一起使用的cf插槽型阅读器，用于在制造阶段为结构钢构件分配rfid标签，并在管理相关钢构件时读取rfid标签；所述rfid读取器还包括连接到个人计算机(pc)的rfid读取器，用于将rfid标签与在生产现场开具的发票关联起来。

18、优选的，可以在在制造现场安装了一个rfid阅读器，为工作人员和设备信息注册rfid标签，使用pda读取器读取通过最终检查的标签，然后将rfid标签信息同步到服务器，以改变相应设备的状态。当建筑设备需要进行更换时，使用安装在建筑门口的固定阅读器或pda阅读器读取设备附带的rfid发票，并使用pda阅读器检查设备。

19、进一步的，所述建筑设备的三维模型包括电给排水系统三维模型、空调系统三维模型和综合布线三维模型，所述三维模型中包括含钢构件的可视化的基本属性和状态信息，所述基本属性包括重量、尺寸、材料、构件类型和标识；状态信息包括与物流和进度管理相关的状态信息，用于根据进度状态改变构件的颜色，以及模拟和可施工性审查的安装顺序和时间表。

20、其中，电给排水系统中需对供水设备(水泵、变频装置、水箱)、排水设备(压力排水)；消防给水设备(水泵、恒压供水装置、管道、阀门等)、喷淋给水设备(水泵、恒压供水装置、管道、阀门)进行三维模型的建立；

21、空调系统中需对有空调机组(电热、燃气、地热等)、水箱、加压水泵循环水泵、水处理设备、末端设备(新风机组、风机盘管、风阀、管道阀门等)、水管风管进行三维模型的建立；

22、综合布线需对有电话网络(交换机设备、配线设备、模块等)、监控保安(摄像机、矩阵设备、电视墙等)、有线电视(天线、放大器、分配分支器等)进行三维模型的建立。

23、进一步的，步骤(5)中的所述服务器也可随时将钢构件的基本属性和状态信息同步到建筑设备的三维模型。

24、进一步的，由于钢结构构件的设计变化，服务器中的3d模型与该模型中的成员信息之间的差异，解决服务器与所述建筑设备的三维模型间互通信息的方法为：

25、(51)更改服务器中涉及设计建筑与实际建造时产生出入的组件的成员信息；将组件id删除或注册，并对成员的进度信息管理；注册表示添加成员，也就是添加建筑设备；

26、(52)更改相应服务器中的3d模型；

27、(53)rfid+4dcad进度管理系统对建筑设备的三维模型作相应的信息更改。

28、从设计建筑到建筑设备的采购、加工、安装都需要一个时间过程，这个过程就是服务器中的进度，服务器可以通过信息录入的方式实时查看当前成员的进度信息，工作人员可以根据进度信息进行后续的安排，如当我们在服务器中删除了一个原来的组件id时，可以及时联系供应商终止订单或终止施工方安装；之后，系统会通过rfid+4dcad进度管理系统来更改建筑设备的三维模型中相应的模型组件，使之与服务器中的3d模型组件一致。

29、通过更改服务器的成员信息，使成员信息可以很容易地被删除或添加到服务器中，并且稍后可以进行服务器中的3d模型的更改，以使服务器中的3d模型中的信息与服务器中的信息一致。

30、传统方法中解决服务器中的3d模型与建筑设备的三维模型中的成员信息之间的差异的方法还可以为：先更改服务器中的3d模型的数据信息，然后将对象信息导出到服务器，但种方法在现实世界的建设项目中并不实用，因为它需要时间改变服务器中的3d模型的数据信息，而项目的物流和进度管理无法等待过长时间，此方法不太适用。

31、进一步的，所述设计建筑与实际建造时产生出入的组件，包括钢结构的数量、体积、形状，有线网络和供水管道的排布，也包含在维修设备时更换的新组件的各种信息。

32、进一步的，所述rfid+4dcad进度管理系统利用microsoft并搭载net和sql服务器基于三层结构进行设计，所述rfid+4dcad进度管理系统包括分别是进度管理、进度分析、进度报告、发票管理、图纸管理、组件管理和楼层管理；

33、其中，进度管理模块负责管理设计流程和施工过程的进度，根据每个构件的状态，管理设备从制造到安装的进度数据以及损坏和更换状态的进度数据；

34、进展分析模块负责对进度进行数据分析，根据每个设备的进度数据，以显示每个楼层的总体进度和安装进度，并推算各个项目的进度并进行统筹规划，；

35、进展报告模块负责根据之前分析出的结果显示当前各个模块的进展状况给工作人员；

36、发票管理由工作人员查看并管理对相应的发票，由工作人员为已签发的发票开具发票和分配rfid标签；

37、图纸管理由工作人员查看并管理对相应的图纸，包括新图纸的注册和对图纸的更改，例如包括其修订历史；

38、组件管理由工作人员查看并管理对相应的组件，包括建筑设备的添加和变更；

39、楼层管理由工作人员查看并管理对相应的楼层，包括对每层楼层信息的分配。

40、工作人员可以通过使用rfid读取器收集的进度数据，然后同步到我们的管理系统；当读取器不工作时，可以直接在管理系统中更新进度数据。

41、为满足装配式建筑材料协同管理的应用需求，建筑信息模型与rfid技术的融合涉及到接口集成和系统集成。

42、进一步的，所述建筑设备的三维模型的数据和rfid标签记录的数据信息通过调用revit软件中的api接口提取建筑设备的三维模型中构件的数据和rfid采集的预制构件状态信息，实现两种数据的交互共享。

43、进入工程现场的pc组件将被射频阅读器快速识别，并将射频标签中包含的组件信息通过现场无线网络上传到维护中心。维护中心对相关信息进行准确验证，并将其导入bim模型数据库进行更新。最后，管理人员根据bim数据库中的实时信息，合理存储pc构件，并将构件的数据信息告知施工单位。在预制构件信息的智能化管理中，需要通过读写器传输rfid标签信息，构建信息层和bim进行信息传输，并将rfid标签信息作为bim数据库的外部数据库。需要监控的对象特定信息(id等信息)通过编程或外部软件支持添加到bim数据库中。由于工程项目中标签不断被扫描，标签信息随着bim不断更新和传输。它可以实时可视化被监控对象的物理位置和物理属性的功能，实现信息的自动存储，形成bim外部数据库。

44、pc端(bim)与rfid设备之间的通信是通过c#程序建立的，pc端接收来自rfid阅读器的标签id。该id用于进行数据库查询，查询结果返回bim模型显示结果。该自动信息交互系统辅助用户访问各种构件信息，实现从现实世界对象到bim元素的自动信息流交互。在这个过程中，信息流是自动化的，提高了效率，减少了人为错误。其中，阅读器、标签和pc端数据之间的通信分别对应查询、检索、输入和输出。

45、本发明具有以下有益效果：

46、(1)本发明通过两种rfid标签和读取器实现了不同场景和不同材料的统一记录和管理，即将磁吸性rfid标签用于钢结构等设备的管理，将塑料rfid标签用于管理发票和收据。

47、(2)本发明建立的一个完整且创新的rfid+4dcad系统，该系统可以通过rfid的录入实时展示建筑过程的进度，不仅方便了工作人员直观全面的了解建筑设备的信息，也方便了设计人员通过rfid+4dcad系统对建筑设备的三维模型进行修改；在建筑完成后，也可以实时查看设备的使用时间，方便对存在使用时间过长、存在安全隐患的设备进行及时更换。

48、(3)本发明建立的rfid+4dcad系统通过c#程序建立各个设备之间的通讯，通过bim数据库进行更新，可以实现信息流的自动化，极大提高了效率，减少了人为错误。