摘 要：文章旨在通过开发集成梁板溯源与生产过程管控的智慧梁场管理系统，实现预制混凝土梁板生产过程的智能化管理。系统采用三层架构设计，利用RFID（Radio Frequency Identification）技术、云数据库、物联网、API（Application Programming Interface）接口等技术，实现多端访问与实时处理，全面监控生产环节。智能化的管理方式不仅提升物料利用率与生产安全，还优化资源配置，提高生产效率与产品质量。系统有效促进梁板生产的工厂化和自动化，为梁板生产的技术进步与管理革新提供有力的实践案例。
关键词：智慧梁场管理系统；RFID技术；预制混凝土梁板；信息化管理；智能化监控
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2025）02-0084-07
Design and Implementation Research on Intelligent Beam Field
Management System
GUAN Yongkang1， XI Rui1， ZHANG Peng1， LI Qingzhou1， WANG Wen2
（1.CCCC First Harbor Engineering Bureau Urban Traffic Engineering Co.， Ltd.， Tianjin 300457， China;
2.Zhengzhou University of Aeronautics， Zhengzhou 450015， China）
Abstract： This paper aims to realize the intelligent management of precast concrete beam plate production process by developing an intelligent beam field management system integrating beam plate traceability and production process management and control. The system adopts a three-layer architecture design， uses RFID （Radio Frequency Identification） technology， cloud database， Internet of Things， API （Application Programming Interface） interface and other technologies to achieve multi-terminal access and real-time processing， and fully monitors the production process. Intelligent management method not only improves material utilization and production safety， but also optimizes resource allocation and improves production efficiency and product quality. The system effectively promotes the industrialization and automation of beam plate production， and provides a strong practical case for the technological progress and management innovation of beam plate production.
Keywords： intelligent beam field management system; RFID technology; precast concrete beam plate; information management; intelligent monitoring
DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2025.02.015
0 引 言
随着科技的飞速发展，数字化已经成为各行各业的发展趋势。党的二十大报告提出了加快建设数字中国、加快发展数字经济的重要战略部署。建筑业作为国民经济的重要支柱产业，必须加快与数字技术的深度融合，推动建筑企业数字化转型，这已成为大势所趋和必然选择。伴随着新一轮科技革命和产业升级转型，建筑业正快速向工业化、智能化、绿色化方向发展，预制构件在工程建设中的应用越来越广泛。
然而，传统的梁板生产管理方式存在生产效率低、信息不透明、协同性差等问题[1]，已无法满足现代化建设的需求。与此同时，由于目前国内的数字化建造技术仍处于初级阶段[2]，梁板生产管理方式向数字化转型的应用范围有限。陈佳佳等[3]提出了一种移动底台座式新型智慧梁场的建设思路，主要侧重于流水线模式的施工工艺；向洪等[4]提出了一种针对混凝土质量的全过程智能监测方法；高琪雯[5]提出了一种侧重于绿色智能规划的梁场建设方法。陈一荣等[6]提出了一种基于BIM技术的信息管理系统，可以对相关模型数据、质量数据和施工过程进行统一管理；沈海华等[7]对公路T梁预制流水线进行探索，提出了一种预制T梁流水线的智能化生产工艺；宋亚洲[8]针对现存的养护问题开发了智能养护机器人。尽管数字化建造作为一种全生命周期管理的新理念备受重视，但其管理理念、实际应用、数据安全等方面仍有待进一步加强。
为响应建筑行业向产业化转型的趋势，并推进梁板生产的智能化进程，文章旨在通过信息化手段对预制场的各个环节进行全面管理，依托沿黄高速项目预制混凝土梁板生产工程，通过深入研究梁板生产工艺的全过程，开发了一套集梁板溯源和生产过程管控于一体的智慧梁场管理系统。该系统能够自动识别并记录各环节的时间、数量、操作者、规格等信息，实现了预制构件的管理与追溯。通过信息化手段，管理平台可以掌握各环节的进展情况，对物料进行精细化管理，生产过程进行标准化管理，运输进行快递化管理，从而实现梁板智慧生产。
1 技术路线
1.1 整体架构设计
智慧梁板管理系统采用三层架构设计，包括前端展现层、中间层和设备层。前端展示层提供多种访问方式，包括电脑、手持终端和手机端，使用户界面友好、易于操作。中间层作为生产管理系统的核心，通过调用服务层提供灵活的业务处理逻辑，满足多样化的业务需求。底层的设备层主要负责基础设备信息的采集，包括RFID设备、自助终端、数据采集器等，以实现生产过程的实时监控和数据收集。本系统的整体结构框架如图1所示。
1.1.1 前端展现层设计
前端展现层是系统的画面展示操作，相关操作人员可在电脑端的浏览器、手持终端、手机端对生产管理系统进行访问操作。操作功能包含ERP和MES模块功能，其中ERP包含订单管理、采购管理、发货管理、仓储管理、生产管理和质检管理功能模块；MES包含生产管理、设备监视及数据获取、采购管理、库存管理、出库管理、生产信息自动采集、LED显示功能模块。
1.1.2 中间层设计
中间层是生产管理系统的业务处理逻辑平台，它连接前端展示层和设备层，处理并协调用户界面与后端数据的交互。通过对服务层的调用实现不同的业务应用，满足不同的业务需求，这些业务应用具有自己独立的业务逻辑和数据逻辑。除此之外，中间层还可以根据不同的客户端需求，调整数据格式和处理逻辑，使得同一业务逻辑可以服务于多种用户界面。
1.1.3 设备层设计
设备层提供生产管理系统的基础设备信息采集，包括RFID远距离采集器、RFID发卡器、自助终端设备、RFID手持终端、RFID打印机、RFID标签、数据采集器、液晶显示屏等。自助终端在钢筋笼生产、梁板生产等时使用，RFID运用在钢筋绑扎、混凝土浇筑、梁板养护、梁板成品存放等时使用，RFID手持终端在钢筋笼生产线每天收集钢筋笼生产个数、混凝土入模数据、梁板出厂数据。设备层与硬件设备直接交互，负责控制物理设备的操作，对环境监控设备进行配置和管理，有效采集生产数据，为管理者提供最真实的数据源。
1.2 技术路线
文章以梁板生产全过程信息化管理为研究对象，对工序进行了逐条分解，涵盖了采购、原材料管理、梁板生产、存放和运输等几大模块，并对每个模块的流程进行了梳理。智慧梁场管理系统的技术路线包括：实时数据采集、后台管理与控制平台的构建、溯源系统设计及生产过程的安全管理。利用物联网技术实现数据的智能采集，并将信息转化为数字看板，为后台决策提供数据支持；通过生产指挥调度系统追踪任务责任；建立的七维数据耦合模型实现了成品批次的全程施工信息记录及追溯；同时，引入AI技术对安全操作行为及生产工序进行监测和预警，提高生产安全管理水平，为梁板智慧生产提供技术支撑。
系统的主要技术包括云数据库[9]、物联网（IoT）[10]、API接口[11]及RFID技术[12]等。
2 系统总体功能概述
智慧梁场管理系统旨在通过科技手段全面监控和管理预制混凝土梁板的生产全过程，根据现场工艺流程和管理需求，通过模块化设计提供标准化服务，并实现梁板溯源，以确保梁板生产的安全性和质量。系统对原材料采购、预制件的订单、排产、生产、质检、出厂、运输、设备监控等各个环节实现自动识别，自动记录预制构件在各个环节的“时间、数量、操作者、规格”等相关信息。信息实时同步到管理平台，管理平台可以实时掌握各个环节的进展情况，实现可视化，信息化，自动化管理。管理者可以在管理平台上随时查看订单的生产进度，出现风险时，系统自动进行预警。根据订单进行生产排产，生产过程中使用生产过程中运用云端数据库、IOT、API 、RFID感应等技术能监控生产管理的全过程，达到质量监控。原材料以及成品的投入系统需要进行记录，达到质量追溯的目的。利用信息技术，将质量文档电子化，并提供检索查询的功能，对生产过程中产生的数据，提供基于数据挖掘技术的定制化查询报表，最终实现构建质量信息化、资源信息共享化、办公无纸化、系统可移植化。系统由一个管理中心和八个子系统构成，覆盖混凝土原材料管理、钢筋原材料管理、钢筋加工管理、混凝土生产管理、梁板生产管理、成品管理等关键环节，通过模块化划分实现了系统的高效运作。子系统功能划分如图2所示。
3 子系统模块及用户界面
3.1 智能过磅系统
智能过磅系统与现场智能地磅对接，实现智能过磅系统管理。针对项目材料关键的进出场环节进行全方位的管控，结合软硬件技术，通过网络手段排除人为误差，封堵管理缺口。系统提供准确、及时、多样化的数据分析支持决策，从而达到节约成本提升效益的目的。智能过磅系统的硬件组成如图3所示，过磅实景如图4所示，智能过磅系统用户界面如图5所示。
3.2 智能搅拌站管理系统
智能搅拌站管理系统与工控机对接。通过集成搅拌机组，实时监视混凝土配比及原料消耗数据、一级配合比等相关数据，提高混凝土搅拌质量；无缝对接智能过磅系统，自动获取原材料进出场数据；运用互联网实时上传信息，充分挖掘数据价值，核算和监管并重；排除人为因素，监测预警风险，堵塞管理漏洞，提供及时、准确、多维数据支撑管理决策，随时随地实现搅拌站材料成本精益管控、集约管理。智能搅拌站管理系统用户页面如图6所示。
3.3 钢筋精细化系统
钢筋精细化系统实现钢筋项目从进料计划、材料进场、生产安排、进度跟踪、余废 料管理、材料核算整个过程的一体化管理。优化断料和余料管理结合，可以使材料损耗得到有效控制，显著提升材料利用率和企业效益。钢筋精细化系统页面如图7所示。
3.4 质量管理系统
质量管理系统基于IoT、API等技术专注于梁板生产中的张拉压浆和养护管理，通过高度自动化的控制技术，确保预应力筋的同步张拉和精确控制，同时通过在存梁环境区布置合适数量的温湿传感器，预设养护环境温湿度要求，以实现养护环境的自动调控，保障产品质量。质量管理系统页面如图8所示。
3.5 进度管理系统
进度管理系统通过RFID技术，实现预制构件的实时追踪和进度管理[13]，对预制构件的存储、运输状况进行动态分析，为施工生产提供指导依据。根据现场实际工序，加载各台座制梁状态和过程模型，可随时点击模型查看关联信息。根据生产能力负荷平衡进行作业分配，按照生产进度计划日程要求，发布作业指令。根据各项原始记录及生产作业统计报表，进行作业分析，确定每天生产进度，并查明计划与实际进度出现偏离的原因。进度管理系统页面如图9所示。
3.6 堆场管理系统
堆场管理系统利用RFID技术实现了堆场和库位的精细化管理[14]。系统支持按区域划分堆场，并能够精确管理每个库位。用户可以打印和下载二维码，方便标识和管理。系统提供库存查询和报表统计功能，并支持将数据导出到Excel表格中。同时，系统还能够查询构件的出入库信息，进行构件调拨和移库操作。堆场管理系统页面如图10所示。
3.7 绿色施工管理系统
绿色施工管理系统根据场站预制梁生产环境条件要求及通信机房、库房、配电室、试验室等设备特点和工作环境应用需求对预制梁厂区及周边区域的风速、温湿度、噪声、PM2.5、PM10 等环境数据进行24小时多维一体化监控。通过对厂区固定监测点的扬尘、噪声、气象参数等环境监测数据的采集、存储、加工和统计分析，实现对各项环境指标的实时监控和管理，保障施工环境质量，确保生产环境安全和可持续发展。绿色施工管理系统页面如图11所示。
3.8 智慧管理中心
智慧管理中心平台主要用于显示各类工业图像及数据，用于实现突发现场信息查看、现场讨论，对突发现场信号进行标记讨论等，是整个工程的综合调度管理中心，可以最大程度上实现资源调用与过程管控。智慧管理中心页面如图12所示。
4 结 论
文章所开发的针对梁板溯源及生产过程管控的智慧梁板管理系统将实现梁板预制真正意义上的工厂化，通过实时监测、数据分析、质量控制提升梁板生产效率，显著提升了生产效率和产品质量，优化资源利用，实现智能化管理。系统的实施，不仅极大地提升了梁板生产的自动化水平，还为项目管理提供了强大的数据支持和决策基础，实现了从传统的人工管理向现代的智能管理的转变。智慧梁板管理系统的设计与实现，不仅彰显了数字化技术在建筑行业应用的广泛前景，也为推动建筑行业的技术进步和管理革新提供了有力的实践案例。在未来的建设项目中，该类系统将成为提升项目管理水平、实现建筑产业现代化的重要工具。
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作者简介：关永康（1981—），男，汉族，陕西西安人，高级工程师，本科，研究方向：路桥施工；席睿（1990—），男，汉族，山西大同人，高级工程师，本科，研究方向：数字化施工、智能制造；张鹏（1989—），男，汉族，吉林吉林人，中级工程师，本科，研究方向：智慧建造成本管理；李庆洲（1987—），男，汉族，福建上杭人，高级工程师，本科，研究方向：施工管理；王雯（2001—），女，汉族，山西朔州人，本科在读，研究方向：物联网技术。
收稿日期：2024-05-15
基金项目：2023年河南省高等教育教学改革研究与实践项目（2023SJGLX329Y）； 2025年度河南省高等学校重点科研项目计划（25A520014）
