面向装配化建造的混凝土预制构件质量追溯系统开发

0 引言

在装配化建造模式快速发展的背景下，混凝土预制构件作为核心装配单元，其质量直接决定建筑结构安全与使用寿命，而传统人工记录式质量管理易出现信息断层、追溯困难等问题，难以满足构件从生产到安装的全生命周期管控需求。质量追溯系统可通过数字化手段整合构件生产、运输、进场验收、安装等环节数据，实现质量问题精准定位与责任追溯，对提升装配化建造效率、降低质量风险具有关键作用。因此，明确预制构件质量追溯的核心需求与系统价值，界定研究范围与开发目标，不仅能为后续系统架构设计与技术实现提供方向，更对推动装配化建造行业质量管控标准化、数字化转型具有重要现实意义。

1. 混凝土预制构件质量追溯系统的需求分析与架构设计

1.1 预制构件全流程质量追溯要素识别与需求拆解

在混凝土预制构件质量追溯系统开发中，全流程追溯要素识别与需求拆解是基础前提。需梳理构件从生产到安装的全生命周期环节，明确各环节核心追溯要素，涵盖生产阶段的原材料规格、配合比、养护参数，运输阶段的运输时长、温湿度控制，进场验收阶段的外观检测、性能试验数据，以及安装阶段的吊装精度、连接质量等信息。同时，结合装配化建造参与方需求，拆解不同主体的追溯诉求，如生产企业需追溯生产工艺合规性，施工企业需快速查询构件合格证明，监管方需实时调取全流程数据，确保追溯要素与需求精准匹配，为系统功能设计提供依据[1]。

1.2 系统整体架构设计（含数据层、功能层、应用层）

系统整体架构设计需构建分层协同的框架，保障追溯功能高效实现。数据层作为基础支撑，负责整合全流程质量数据，对接原材料供应商、生产厂、施工方等多端数据源，采用标准化格式存储构件标识、检测报告、操作记录等信息，确保数据完整性与一致性。功能层聚焦核心业务逻辑，集成数据采集、清洗、分析等功能，实现追溯数据的实时处理与关联匹配，为上层应用提供技术支持。应用层需结合装配化建造中不同用户群体的实际操作需求，针对性设计简洁易用的交互界面：生产管理人员可通过界面直观查看构件生产进度、工艺参数及质量检测数据，施工人员能快速检索构件进场验收记录与安装要求，监管人员则可便捷开展全流程数据核查与合规性校验。通过数据层、功能层与应用层的协同运作，进一步保障系统整体运行的稳定性，同时提升各用户群体的操作效率，确保系统兼具实用性与易用性。

1.3 系统核心功能模块规划（如数据采集、追溯查询、预警等）

系统核心功能模块规划需围绕追溯需求设计实用功能。数据采集模块通过对接智能设备，自动采集生产线上的振捣时间、养护温度等数据，结合人工录入的外观检测结果，实现全流程数据无遗漏采集，减少人工操作误差。追溯查询模块支持多维度检索，用户输入构件编码、生产批次等信息，即可获取从原材料到安装的全周期数据，直观呈现质量信息流转过程。预警模块通过设置质量阈值，当构件检测数据超出标准范围（如强度未达标、运输温湿度异常）时，自动触发预警通知，提醒相关方及时处理，避免不合格构件流入下一环节，保障装配化建造质量[2]。

2. 混凝土预制构件质量追溯系统的关键技术实现

2.1 预制构件标识技术选型与编码体系构建（如 RFID、二维码）预制构件标识技术选型与编码体系构建是质量追溯系统落地的基础前提。需结合装配化建造场景特点，对比RFID、二维码、NFC等标识技术的优缺点，综合考量成本、抗干扰性、读取效率等因素，优先选择适配构件生产、运输、安装全场景的技术，如在构件表面采用耐高温、抗磨损的二维码标签，在内部植入可长期存储信息的RFID芯片。同时，构建标准化编码体系，编码需包含构件类型、生产厂家、生产日期、批次编号、质量检测结果等关键信息，确保编码唯一性与可读性，实现通过标识快速关联构件全流程数据，为后续质量追溯提供精准的信息入口，避免因标识混乱或失效导致追溯中断。

2.2 全流程质量数据采集与传输技术方案设计

全流程质量数据采集与传输技术方案设计是保障追溯数据完整性与时效性的核心。在数据采集环节，需针对构件生产、运输、进场验收、安装四个关键阶段，部署对应的采集设备，如生产阶段利用传感器采集混凝土强度、养护温度等数据，进场验收阶段通过移动终端录入外观检测、尺寸复核结果。在数据传输方面，依托物联网、5G等技术搭建实时传输网络，实现采集设备与系统平台的无缝对接，确保数据实时上传；针对网络信号弱的施工场景，设计离线存储与补传机制，避免数据丢失。同时，制定数据采集标准，明确各阶段数据采集内容、格式与频率，确保全流程数据规范统一，为质量追溯提供完整的数据支撑[3]。

2.3 追溯数据存储、检索优化与系统安全保障技术

追溯数据存储、检索优化与系统安全保障技术是维持系统稳定运行的关键支撑。在数据存储上，采用分布式数据库与云存储结合的方式，既能满足海量追溯数据的存储需求，又能提升数据访问速度；同时对数据进行分类存储，按构件生命周期阶段划分数据模块，便于后续管理与调用。在检索优化方面，开发基于编码、构件属性的多维度检索功能，引入索引技术提升检索效率，实现输入编码或关键信息后秒级定位构件全流程数据。在安全保障上，构建多层防护体系，对数据进行加密处理，设置不同角色的访问权限，防止数据泄露与篡改；定期开展系统漏洞检测与数据备份，确保在系统故障或意外情况下，追溯数据安全可用，保障质量追溯系统长期稳定运行。

3. 结语

本研究围绕面向装配化建造的混凝土预制构件质量追溯系统开发展开，明确了系统开发需以全流程追溯要素识别为基础，通过分层架构设计与核心功能模块规划搭建系统框架，并依托标识技术、数据采集传输技术及存储安全技术实现系统落地。实践层面，该系统可有效解决传统质量管理中信息断层、追溯低效的问题，实现预制构件从生产到安装的全生命周期质量管控，为装配化建造质量提升提供技术支撑。但研究在系统与现有建造管理平台的协同适配、复杂环境下标识技术稳定性等方面仍有优化空间。未来可进一步探索人工智能在质量数据智能分析预警中的应用，推动系统向更高效、智能的方向迭代，助力装配化建造行业数字化质量管控体系完善。

参考文献：

[1]刘小林，王婷，陈海涛，等.基于BIM 的混凝土装配式建筑施工方法：CN201911226205.0[P].CN110929328A[2025-09-25].

[2]李琰，潘峰，邱迪，等.预制构件制作质量监控方法及系统：CN 201710060802[P][2025-09-25].

[3]于健，程兵，张俊，等.基于物联网的小型混凝土预制构件全流程追溯生产系统：202410095121[P][2025-09-25].