梁俊 奚泱 李雁波 任才 汪翼舟

摘要：通過在工地上大量部署各種物聯(lián)網(wǎng)終端的方式，可以有效獲取工地上人員、機(jī)械設(shè)備、物資位置、時(shí)間、軌跡等信息;但是隨著設(shè)備采集數(shù)據(jù)的類型和數(shù)量的增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示模式已經(jīng)越來越難以滿足目前工地現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和設(shè)備管理的需要;本文討論的“智慧工地物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸與展示系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)了各種物聯(lián)網(wǎng)終端的功能和操作，包括設(shè)備管理，設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)查詢/監(jiān)測(cè)、終端位置查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等共性功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備數(shù)據(jù)的在線管理和展示的功能。通過本系統(tǒng)的實(shí)施，可以變被動(dòng)式管理為主動(dòng)式智能化管理，有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平和管理效率。

關(guān)鍵詞：智慧工地;物聯(lián)網(wǎng);數(shù)據(jù)展示;設(shè)備管理;傳感器

1引言

隨著城市建設(shè)的不斷深入，各種建設(shè)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，面對(duì)建設(shè)工地面積大、人員多、設(shè)備物資分散、管理作業(yè)流程瑣碎的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的人工巡視、手工紙介質(zhì)記錄的工作方式，已無法滿足大型項(xiàng)目管控的要求。利用信息化手段實(shí)現(xiàn)監(jiān)管模式的創(chuàng)新，解決建設(shè)工程中出現(xiàn)的“監(jiān)管力度不強(qiáng)，監(jiān)管手段落后”等難題，成為項(xiàng)目建設(shè)管理方的必然選擇^[1][2]。

“智慧工地”系統(tǒng)的建設(shè)，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合，通過RFID數(shù)據(jù)采集技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及視頻監(jiān)控等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員、設(shè)備、物資的實(shí)時(shí)定位，有效獲取人員、機(jī)械設(shè)備、物資位置信息、時(shí)間信息、軌跡信息等^[3]。該技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)遺漏異常行為，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)管設(shè)施聯(lián)合動(dòng)作，提高應(yīng)急響應(yīng)速度和事件的處置速度，形成人管、技管、物管、聯(lián)管、安管五管合一的立體化管控格局，變被動(dòng)式管理為主動(dòng)式智能化管理，有效提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平和管理效率^[4]。

2系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)^[5][6]

本系統(tǒng)是由揚(yáng)塵實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、視頻疊加系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集/傳輸/處理系統(tǒng)、信息監(jiān)控平臺(tái)和客戶終端等部分組成的集數(shù)據(jù)采集、信號(hào)傳輸、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理、終端數(shù)據(jù)呈現(xiàn)等功能為一體的工地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（1）揚(yáng)塵實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊：對(duì)揚(yáng)塵進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，揚(yáng)塵每分鐘采集一次數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)上傳至服務(wù)器供后臺(tái)程序統(tǒng)計(jì)和分析。揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)包括PMl0和PM2.5兩個(gè)參數(shù)，并同時(shí)實(shí)時(shí)上傳個(gè)數(shù)據(jù)中心和監(jiān)控平臺(tái)。

（2）報(bào)警及控制模塊：本噪聲揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有噪聲、揚(yáng)塵超標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)輸出功能，用這些超標(biāo)信號(hào)可以控制警示設(shè)備和治理設(shè)備的控制;警示設(shè)備如報(bào)警燈、治理設(shè)備如降塵設(shè)備霧炮。

（3）數(shù)據(jù)展示模塊;提供基于Web的管理系統(tǒng)，在線顯示各前端污染源的實(shí)時(shí)揚(yáng)塵和氣象參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀的參數(shù)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)下載、圖像查詢等功能。并具有污染物超標(biāo)報(bào)警功能，權(quán)限管理功能，可向不同層面的管理者展示所需的信息。

3 功能特點(diǎn)

本系統(tǒng)提供物聯(lián)網(wǎng)各行業(yè)應(yīng)用對(duì)接入層、通信層以及行業(yè)應(yīng)用基礎(chǔ)層的通用解決功能，具體如下所示。

（1）統(tǒng)一的終端接入功能;通過本系統(tǒng)，為各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用終端提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接入方案。數(shù)據(jù)接入支持多種通信設(shè)備、通信協(xié)議，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)、分發(fā)，以及報(bào)警分析等預(yù)處理。

（2）提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換功能;本系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換模塊，通過中間件作為粘合劑連接各種業(yè)務(wù)相關(guān)的異構(gòu)系統(tǒng)、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)源，滿足重要系統(tǒng)之間無縫共享和交換數(shù)據(jù)的需要。

（3）統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成展示功能;本系統(tǒng)能維護(hù)大量共享數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)，提供物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的統(tǒng)一運(yùn)行環(huán)境，從概念、技術(shù)、方法與機(jī)制等多個(gè)方面無縫集成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理與歷史記錄，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高時(shí)效調(diào)度與處理，并保證數(shù)據(jù)的一致性;并且實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)多種類型數(shù)據(jù)展示功能。

4軟件界面

4.1登錄認(rèn)證

本系統(tǒng)在登陸時(shí)采用上述的用戶名和密碼的認(rèn)證方式。多次登陸失敗或者忘記密碼時(shí)需要通過手機(jī)驗(yàn)證，并且驗(yàn)證手機(jī)號(hào)與用戶是否在后端系統(tǒng)是否對(duì)應(yīng)合法，非對(duì)應(yīng)合法手機(jī)號(hào)不允許校驗(yàn)，校驗(yàn)成功獲取驗(yàn)證碼再進(jìn)行重置密碼或者登陸。

4.2用戶管理

用戶管理是系統(tǒng)不可或缺的一部分。平臺(tái)內(nèi)置超級(jí)管理員，超級(jí)管理員可新增維護(hù)其他平臺(tái)管理員.系統(tǒng)管理員可以管理用戶的賬號(hào)、正常還是暫停。

4.3權(quán)限管理

權(quán)限管理是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的安全規(guī)則或者安全策略，用戶可以訪問而且只能訪問自己被授權(quán)的資源。權(quán)限管理幾乎出現(xiàn)在任何有用戶和密碼的系統(tǒng)里面。系統(tǒng)中權(quán)限管理分為功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限。

功能權(quán)限：分配管理員用戶可登陸系統(tǒng)只可查看操作自己有權(quán)限的功能模塊。包括企業(yè)部門人員配置、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置、項(xiàng)目配置管理、工地參數(shù)配置等。

數(shù)據(jù)權(quán)限：除了功能權(quán)限外，對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行登記劃分，比如區(qū)域，或者按照設(shè)備分類，只有擁有對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)權(quán)限的人才能看到相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

4.4終端和數(shù)據(jù)展示

所有的終端設(shè)備發(fā)到平臺(tái)的數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)通信模塊接收并預(yù)處理，數(shù)據(jù)通信模塊完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、終端控制等業(yè)務(wù)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接入適配、統(tǒng)一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理等功能。

4.4.1站點(diǎn)及設(shè)備關(guān)聯(lián)信息展示

該模塊是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，它包含了以下幾個(gè)功能模塊：站點(diǎn)管理、設(shè)備清單展示、設(shè)備搜索、設(shè)備變動(dòng)管理功能。數(shù)據(jù)設(shè)備在向平臺(tái)上傳應(yīng)用數(shù)據(jù)之前，需要根據(jù)硬件設(shè)備數(shù)據(jù)服務(wù)協(xié)議中定義的方法進(jìn)行設(shè)備注冊(cè)。并獲取安全驗(yàn)證憑證，用于后續(xù)數(shù)據(jù)提交。

4.4.2物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理及展示

用戶可在用戶中心指定應(yīng)用下獲取下列信息：實(shí)時(shí)查看設(shè)備數(shù)據(jù)入庫(kù)情況;查詢指定時(shí)段的設(shè)備入庫(kù)數(shù)據(jù);通過可視化界面查看指定字段的時(shí)段平均值。

點(diǎn)擊應(yīng)用數(shù)據(jù)，就可以查看到應(yīng)用下所有設(shè)備的最新數(shù)據(jù)。頁(yè)面中有兩個(gè)按鈕，其中一個(gè)是自動(dòng)刷新按鈕，點(diǎn)自動(dòng)刷新按鈕，即可實(shí)時(shí)提查看數(shù)據(jù)的更新情況。同樣點(diǎn)擊相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)的折線圖，即可查看該時(shí)間段內(nèi)所有設(shè)備的采集數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的信息。如圖所示。

4.4.3物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警信息展示

報(bào)警處理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量值的范圍、變化速度的預(yù)警，包括限值報(bào)警、變化率報(bào)警、偏差報(bào)警、異常報(bào)警等，以及通過對(duì)測(cè)量值進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算（報(bào)警公式），然后對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行報(bào)警檢查而產(chǎn)生。報(bào)警發(fā)生時(shí)系統(tǒng)可以通過彈出報(bào)警窗口、發(fā)出聲響、發(fā)送短信、電子郵件或打印報(bào)警信息等多種方式通知用戶，用戶可以自由設(shè)定報(bào)警通知方式。

5小結(jié)

本文介紹的“智慧工地物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸與展示系統(tǒng)”，可以整合并顯示智慧工地項(xiàng)目上使用的視頻信息、RFID、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和溫度傳感器等信息傳感設(shè)備所采集到的數(shù)據(jù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)的更新?lián)Q代，將改變現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控模式，使監(jiān)控人員無論身在何處，無論何時(shí)都可以對(duì)需要進(jìn)行監(jiān)控的工地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，為實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理工作提供了有效的手段，有效地提高施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平和管理效率。

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