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实时定位系统在施工中的应用
摘要
实时定位系统（RTLS）被认为是识别和跟踪室内和室外环境中物体位置的有效方法。近年来，各种RTLS已经开发出来并且可以在市场上买到。在建筑领域对RTLS的研究是无处不在的，在过去的十年中，许多建筑相关的学术期刊都发表了研究成果。对当前应用进行简洁和系统的回顾将有助于学者，研究人员和行业从业人员找出现有的研究缺陷，从而确定未来的研究方向。然而，迄今为止缺乏这样的评论。
本文提供了一个理解过去十年中建筑文献中RTLS研究和开发的框架。突出了建设RTLS的研究机会和方向。提供与建筑RTLS趋势，准确性，部署，成本，目的，优点和限制有关的背景信息。确定了四个主要的研究差距，突出了研究机会和方向。
关键词：室内定位系统；全球定位系统；应用领域；传感器技术；自动数据采集；实时定位系统
1 介绍
在过去的十年中，建筑行业对实时定位系统（RTLS）技术的使用兴趣激增。RTLS是一种用于查找人员，材料或设备的当前地理位置的应用程序，便于数据跟踪和管理，并被视为在过去二十年中改变了建筑行业传统做法的创新之一。没有RTLS的标准定义，但在本研究中将其定义为硬件和软件系统的组合，以在仪表区域内实时自动确定物体的坐标。由RTLS收集的数据不仅可以用于实时目的，还可以在收集一系列数据后用于进一步分析。某些类型的RTLS由位置传感器组成（例如，接收器）和标签。标签通过信号与接收器通信。标签的位置由不同的算法计算，如接收信号强度指示（RSSI）和到达时间（TOA）。其他类型，如基于视觉的定位系统，不需要标签。RTLS最近的发展也将其应用从户外定位扩展到室内定位跟踪。研究表明，室内定位有可能应用于建筑行业。尽管RTLS在包括物流和医疗行业在内的其他行业，如集装箱码头运营和医院安全管理中得到了充分的证明，，在建筑行业缺乏对RTLS技术使用的系统评估。因此，本文对这些文献进行了批判性回顾，并提出了进一步研究的建议。为此，论文（i）确定了关键构建实时定位系统研究，（ii）讨论了可用的主要定位系统技术的优缺点，以及（iii）确定了研究议程和进一步研究的机会。
2 研究方法
蔡和文Lydia Wen 和Ke et al.用两阶段文献综述法来调查2005年至2014年建筑行业中RTLS技术使用情况的期刊文章。首先，基于“标题/摘要/关键词”的全面文献检索通过搜索引擎进行，如Scopus和SCI数据库。关键词包括但不限于“RTLS”、“建筑工程”、“建筑工地”，“建筑规划”，“建筑设计”，“建筑物修理和维护”，“建筑改造”和“建筑物拆除”。通过这种方式获得的一份长长的论文列表是为了考虑可能的审查而产生的。然而，对长列表的检查表明，不同的期刊通常有不同的出版兴趣，而期刊的选择对所涉及的研究主题有重大影响。因此调查重新开始，仅限于在一线建筑期刊上发表的研究论文。
根据Xue等人的选择标准，从SCI数据库中选择了建筑工程和信息技术领域的五种知名学术期刊。所选择的五种期刊分别是高级工程信息学（AEI），ASCE，土木工程计算（CCE），建筑自动化（AIC），建筑工程与管理（CEM）以及计算机辅助土木和基础设施工程（CACIE）。这些期刊被研究界认可为突出的、高质量的，并在建筑工程和管理领域具有重要影响。在文献检索的第二阶段，在Scopus / SCI搜索引擎的支持下，对五种目标期刊进行了更加专注和全面的检索。
根据Gu等的调查和Deak等的综述，选择了10个RTLS技术和组件进行审查。它们由一个室外定位系统（GPS）和包括红外（IR），超声波，射频识别（RFID），无线局域网（WLAN），蓝牙，超宽带（UWB）等九个室内定位系统（IPS ） ，磁信号，视觉分析和可听声音。使用RFID技术进行数据传输的论文被排除在外，社论，书评，致编辑的信，讨论/封闭和评论也被排除在外。文章和评论文章在同一出版期间（2005-2014）进行了检索。这涉及在2005 - 2014年期间扫描3791份出版物，结果确定了75份相关文章样本用于分析（表1）。
3 施工阶段RTLS相关出版物概述
如表1所示，AIC覆盖了已确定文献的60％左右，其中在该期刊发表的1097篇文章中有43篇（3.92％）。除CCE（3.07％）外，其他期刊的覆盖面比例要小得多。表2还显示近年来文章数量增加，自2009年以来最为显着.RFID迄今为止被广泛讨论（36次），其中红外技术（2次）是文献中提及最少的。
超过一半（55.8％）的文章是基于实验性研究，其中许多并不用于现场—以现有建筑物为例子，或者在大学校园中，而只有33％试图测试或应用它们的研究在一个真正的建筑工地上工作。大多数文章集中于验证开发的RTLS相关技术的准确性：20％与施工过程管理相关，17％与场地安全管理相关，剩余部分表明RTLS技术可以改进物业管理（5％），维护（3.7％ ），工地生产率（2.5％），成本控制（1.2％）和建设项目的健康管理（1.2％）。
|
期刊 |
范围 |
出版数量 |
75% |
|
高级工程信息学（AEI） |
卷19（1），2005年至28（1），2014年 |
8（417的1.92％） |
10.67% |
|
土木工程计算（CCE） |
卷19（1），2005年至28（2），2014年 |
14（456的3.07％） |
18.67% |
|
建设自动化（AIC） |
卷14（1），2005年至（43），2014年 |
43（1097的3.92％） |
57.33% |
|
建筑工程与管理（CEM） |
卷131（1），2005年至140（4），2014年 |
7（1234的0.57％） |
9.33% |
|
计算机辅助土木和基础设施工程（CACIE） |
卷20（1），2005年至29（4），2014年 |
3（287的1.05％） |
4.00% |
|
年份 |
RFID |
GPS |
UWB |
视觉分析 |
WLAN |
超声波 |
红外 |
蓝牙 |
磁信号 |
可听声 |
总计 |
|
2014 |
2 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4 |
|
2013 |
4 |
2 |
6 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
15 |
|
2012 |
8 |
2 |
4 |
2 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
2011 |
4 |
0 |
4 |
3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
|
2010 |
5 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
|
2009 |
7 |
2 |
1 |
1 |
1 |
3 |
1 |
0 |
0 |
0 |
6 |
|
2008 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
2 |
|
2007 |
3 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
2006 |
3 |
4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
7 |
|
2005 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
总计 |
36 |
6 |
17 |
11 |
4 |
4 |
2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.1按特定的RTLS技术分类
最常用的RTLS技术如下所示：
3.1.1 射频识别（RFID）
RFID是一种利用电磁传输和射频（RF）兼容集成电路存储和检索数据的技术。在复杂的室内环境中，例如办公楼和医院，RFID的使用非常普遍，因为它提供了一种相当便宜且灵活的方法来识别个人和设备。
虽然RFID既不是最准确也不是最方便部署的RTLS，但它在建筑行业的应用已经深入研究
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