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RFID与其他技术的结合
摘要：射频识别（RFID）已被不断运用，令各种各样的建造生产过程变得更加简单和自动化。 然而，RFID具有一些局限性，但如果与其他传感器和技术相结合则可以大大降低它的局限性。 本文回顾了最近和RFID结合使用的最流行的技术和应用。本文表明，整合使整个控制系统更加准确高效，并增加了RFID在建设中的应用的可能性。
关键词: RFID; 建造; 智能技术;定位
1.介绍
无线非接触式系统中最广泛和最有前途的系统之一是射频识别系统[47]; [8]。该技术基于通过电磁信号交换信息[16]。由于RFID能够识别和跟踪物体，从而广泛应用于各种应用。
不同的作者提出了在建造领域使用RFID技术的各种实际和潜在应用。大多数这些方法旨在控制不同的过程，如混凝土处理，劳动编码，设备或材料跟踪等[27]。为了列举和比较RFID在建筑领域的主要贡献，自20世纪90年代以来产生了不同的意见。 2006年， ERABUILD组织介绍了RFID技术在建筑行业（CI）的状况[19]。作者提出RFID的一些应用，并提出了进一步研究RFID在建设中的一些建议。在文献中也出现了针对特定方面或应用的某些特定RFID评估。这些评论的一个很好的例子可以在Ergen和Akinci [20]中找到。 Ergen和Akinci的文章比较了RFID用于跟踪管线管和预制构件的方法。最近Lu等[39]介绍了与材料，人和机械管理相关作品的比较。
本文的目的是提出一个新的观点，即解决RFID与其他技术在建设领域的整合。如今，RFID传感器与其他技术的结合，从建筑物的设计到用户的位置以及工程完成后的环境映射都得到了实践。目前这个具体问题在施工中还没有得到解决。在本文中，我们包含了最近在这个研究领域的作品。
本文的结构如下。第2节讨论RFID的可能性和局限性，并且认为将RFID与其他传感器结合在一起是适用的。在整个文档的其余部分，我们展示了不同技术组合的应用程序，使构建过程更容易。第3节介绍使用RFID和视觉传感器的主要工作。第4节涉及RFID和定位系统。第5节专门针对RFID和微型计算机。 RFID和软件的集成在第6节中介绍。最后，在第7节中，我们讨论结论和未来的工作。
2.RFID在施工现场的可能性和局限性
在本节中，我们提出了RFID在建筑中的不同优点和局限性，并证明了在建筑物整个生命周期内与其他技术的整合，大大改善了建筑物之前，期间和之后的信息管理。 这些属性总结在本节末尾的表1中。
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表格1 |
在施工开始前，通过RFID标签自动注册和控制与材料和部件生产有关的一些操作。 正如Jaselskis等 [27]提到，这种技术可以适用于监测混凝土生产的不同阶段：从现场混合到交付。
在施工过程中，配备了工具和车辆的成千上万的材料和工作人员正在长时间地改变现场的位置。控制资源的位置[52]和材料[22] - 主要是在组织存储区域或交付控制方面 - 有助于提高建筑安装的生产率和提高工人的安全性[58]。
最后，当建筑物正在使用时，将进行重要的维护和评估任务。检查中的不同元素可以配备标签，旨在监测其状况或性能[10]。然而，在外观方面，RFID标签在建构性元件或家具件的表面上的存在是不可取的。 RFID的一个重要优点是用户不需要看到标签来识别对象并获取存储的信息。标签甚至可以嵌入到材料或结构组件中。在Dziadak等人[17]，作者通过这种技术讨论了埋藏资产的位置。此外，标签小巧轻便，内容易于管理。
值得注意的是，在最近的文献中， RFID在前面的段落中已经有所描述，它使得各种各样的作品自动化，提高了施工效率，降低了相应的成本。尽管如此，一些约束已经导致研究人员研究使RFID和其他技术的结合的新颖的解决方案。其中一些约束如下。
众所周知，当将场景中的用户定位时，精度是一个重要因素，但通过RFID系统进行估计并不是非常准确。Joho等人[29]提出了一种基于RFID标签检测和RSSI的机器人定位方法，传递位置0.3m以上的误差，取向为0.2rad。因此，如果需要精确的姿态计算，RFID需要与其他技术相结合。
如果必须同时检测到多个标签，也会出现识别问题。然后，RFID无法精确识别和给出标签的位置，不可能知道信息从哪个对象传来。
在施工中使用RFID技术的另一个缺点是对某些材料产生的干扰。金属和混凝土 - 在建筑领域很常见 - 在信息交流过程中可能会导致一些问题[53]; [42]。实际上，在许多情况下，必须在标签和对象之间插入一个额外的表面（参见[28]）。以相同的方式，如果标签被金属包围，即使它们不粘附到金属表面上，也可能发生读取问题。
如前所述，如果其他传感器和技术参与控制过程，则可以提高甚至克服这些限制。相互思想（被用作辅助技术的RFID）也是可以想到的。因此，借助RFID传感器，其他传感器的效率可能会大大提高。这些直接和间接的想法将在下一节讨论。在过去十年中，在这一框架下开发的大部分作品主要集中在技术的结合上，主要针对施工现场的监测。不同设备之间的简单通信有助于实现协作任务，并允许操作员收集有关正在进行的工作或某些组件的维护的更多信息。
3.RFID 视觉系统
在设施的生命周期中，在不同难度的场景中进行若干识别或维护操作。 在这些情况下，视觉系统可以真正有效。 然而，如果感测到的物体不能很好地显现，例如由于光线条件或遮挡原因，某些物体识别任务可能变得非常复杂。 在这种情况下，视觉传感器和RFID技术可以使对象识别过程更容易和更有效（见表2）。
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表2 |
相机在过去两个世纪被用于现实捕捉。这些设备的持续发展以及最近的图像处理算法有助于使用摄像机进行控制和监视任务。
在施工领域，诸如工人，材料和工具等部件的数量一直进入工作现场，而且还需要从该地区移除重要的残留土壤。一般来说，这些土壤必须在特殊场所放弃，以便再利用或回收利用。在黄和蔡的论文[26]中，在处理场所安装了配备摄像机的几台RFID读写器，并将RFID标签贴在卡车挡风玻璃上，以控制废料的正确运转。
在前面提及的参考文献中，分别处理RFID和图像信息。然而，Fumio等人[21]显示跟踪组件的摄影如何与RFID信息结合，以便创建具有嵌入式RFID数据的图形文件。因此，系统存储每个组件的正确图片。
最近，通过摄影测量技术或由激光扫描设备传送的准确3D点云来生成3D模型的相机的使用已经彻底改变了建筑物的记录和测量。这些视觉系统与其他技术（如RFID）的结合大大提高了3D模型，并使建筑信息建模（BIM）越来越多地用于建筑工地的组织和管理，如[55]所示。
摄影测量和激光扫描技术与El-Omari和Moselhi的RFID系统一起使用[18]。 RFID控制劳动力，材料和工具的数量和位置。为注册建设项目进度，生成了调度和预算控制模型。激光扫描仪用于创建站点的3D表示。
Kiziltas等人也通过激光扫描仪和摄影测量法完成了施工[34]。以这种方式，可以检测到结构性组分中的可能缺陷。从扫描仪生成的3D模型用于更新存储在计划中的信息，并比较计划中的和已建立的模型[45]。为了实时显示施工进度，其他作者[57]提出了BIM模型的整合和增强现实。他们建议使用RFID系统跟踪不同的组件。
关于运营和调试阶段的建筑物，Valero等[55]在有人化的场景中使用3D激光传感器和RFID来获取场景的简单3D模型。 RFID与计算机视觉技术的结合极大地促进了居民内部3D模型的产生。在这种情况下，不同的对象构成场景的一部分。作者能够划分和识别建筑物的结构部件（墙壁，天花板，地板等）和家具。最后，系统生成内部简化的3D模型。
4.RFID 定位系统
在一开始，开发RFID硬件和软件的目的是估计建筑物内的人和物体的位置。 这些基于RFID技术的技术多年来已经开发和改进，目的是提供更准确的位置值。 表3显示了最近几年与定位和RFID相关的方法和应用的总结。
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表3 |
早期的解决方案是基于对某一感兴趣区域的某些控制点的接收信号强度指示（RSSI）的分析[25]。 [2]。因此，接收信号的标签读取器可以三角测量并计算穿着标签的用户的位置。这些系统的范围是几十米。
为了提高现有系统的准确性并避免添加更多的标签读取器，LANDMARC解决方案[44]提出安装一个组织在网格阵列中的活动标签，以定位设备内部的一组对象。多年来，有几项作品改进了这种2D定位系统。因此，LANDMARC与一般贝叶斯算法的融合提供了一种新的良好的方法[60]。 De Amorim Silva和Da S. Goncalves [14]通过另一种算法来改进LANDMARC算法，该算法提供对象可以位于的区域的第二估计。最后，Khan和Antiwal [33]扩展了早期的LANDMARC建议，以评估3D定位问题。
请注意，所有以前的系统都是集中式的。这意味着，为了计算用户的位置，它们需要一个中央服务器和一个电源。为了分散流程并避免这种依赖，可以安装一组信标节点。这些编程无线设备复制链接到RSSI的签名并计算移动对象的位置[38]。
关于施工现场无线传感器的位置甚至摆放样式的信息在实践中真的有帮助。这些信息有助于识别位于场景中的材料并估计其中的位置[54]; [59]。然而，为了获得更准确的位置测量
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