CN108616815A - 一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，包括5个层级，分别为采集层、网络层、数据层、应用层和用户层。所述采集层利用LoRa模块对预制构件的定位信息、垂直度进行监测，利用RFID标签对预制构件的属性信息进行储存；所述网络层用于对采集到的数据进行传输；所述数据层用于储存已分析好的数据；所述应用层用于调用个数据进行查看以对施工进行指导；所述用户层，利用终端手持设备向施工人员展示系统所有的数据和图像动画。运用LoRa技术对预制构件进行精确定位，实现实时的信息反馈，降低了现场工人的沟通难度，从而整体上降低了施工的出错率，大大提升施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及装配式预制构件定位吊装系统，尤其涉及一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统。
背景技术
随着装配式建筑体量的增加，相关企业在施工过程中如何进行智慧化的信息管理、如何实现预制构件的精确有效的堆放、吊装和安装、如何提升施工安装效率等与智慧管理相关的需求也越发明显。对装配式建筑进行信息化的智慧管理和追踪是国家政策明确提出的要求，相关的配套政策也相继出台。开展BIM与物联网、云计算等技术在施工过程中的集成应用研究，加强信息技术在装配式建筑施工管理过程中的应用，增强物联网等信息技术集成应用能力，建立施工现场管理信息系统是创新施工管理模式和手段，同时需要大力推广智能和装配式建筑，推广普及智能化应用。因此基于智慧施工管理理念，对装配式建筑施工过程中及时、精准地进行智能化管理和构件定位，从而保障施工质量与效率并提升国家装配式建筑整体施工管理水平具有重要意义。
目前建筑业采用的物联网技术大多是Zigbee、WiFi等，但此类技术存在着应用成本高，传输距离短，耗电量大的问题，本项目中采用的是物联网中低功率广域网的LoRa技术，其是在2013年由美国semtech公司发布的一种新型的基于1GHz以下的超长热距低功耗数据传输技术，具有传输距离远，穿透力强，低成本，功耗低的优势，电池寿命可长达数年，且处在免费频段，给该技术在建筑业的推广提供了便利。该技术能够通过底层的传感器进行实时的数据采集然后通过LoRa网络传输最后进行数据的处理分析，解决了传统网络技术存在的缺陷问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，能够实现预制构件的智能化安装以及施工过程中的信息化监控。
为解决上述问题，本发明提供一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，该系统包括采集层、网络层、数据层、应用层和用户层；
所述采集层包括LoRa模块、RFID标签，利用LoRa模块对预制构件的定位信息、垂直度进行监测，预制构件的属性信息储存在RFID标签中。
所述网络层基于LoRaWAN的网络协议，包括用于传输RFID标签信息数据的传输网络、用于传输GPS定位信息的定位网络以及用于传输倾角传感器采集的垂直度信息的监测网络，传输网络、定位网络和监测网络通过LoRa网关进行上下行传输。
所述数据层包括装配式预制构件的属性信息、GPS坐标信息以及构件的倾角角度。
所述应用层包括基于LoRa技术的预制构件定位追踪，采用BIM模型的吊装动画和进度计划显示以及垂直度倾角监测。
所述用户层，利用终端手持设备向施工人员展示系统所有的数据和图像动画。
进一步的，所述LoRa模块包括MCU、LoRa芯片、GPS/BD模块、电源和倾角传感器，LoRa芯片、GPS/BD模块、电源和倾角传感器均与MCU连接。
进一步地，所述采集层的属性信息包括预制构件的编号、尺寸、楼号、楼层号以及出厂日期。
进一步的，所述的LoRaWAN网络架构包括LoRa标签、LoRa网关、云服务器以及应用服务器，LoRa标签通过LoRa网关与云服务器进行交互，云服务器与应用服务器通过LoRa网关进行交互。
进一步的，LoRa芯片采用SX1278，MCU采用STM21F103ZET6芯片，GPS/BD模块采用泰斗N305-3V模块。
进一步的，数据层采用SQL Sever构建LoRa信息和BIM模型数据库。
进一步的，用户层的终端手持设备包括智能手机、PC端或智能平板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，运用LoRa技术结合GPS定位、BIM模型以及传感器在施工过程中通过智能化、可视化技术，有效的避免了施工中错误的发生，通过北斗GPS定位模块可对预制构件进行精确定位，实现实时的信息反馈，降低了现场工人的沟通难度。倾角传感器监测到的构件垂直度信息也减少了由于工人手工测量造成的测量误差，从而整体上降低了施工的出错率。通过物联网的信息化技术能使管理人员同时监控多个施工流程，达到多个工作同时协同管理，进行全方位掌控，从而大大提升施工效率。与LoRa技术的结合也有效的推动了装配式建筑信息化的发展。
附图说明
图1是本发明的装配式预制构件定位吊装系统的总体框架。
图2是本发明的装配式预制构件定位吊装系统网络架构图。
图3是本发明的装配式预制构件定位吊装系统中LoRa标签组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统总体框架如图1所示，包括5个层级，分别为采集层、网络层、数据层、应用层和用户层。所述采集层利用LoRa模块对预制构件的定位信息、垂直度进行监测，利用RFID标签对预制构件的属性信息进行储存；所述网络层用于对采集到的数据进行传输；所述数据层用于储存已分析好的数据；所述应用层用于调用个数据进行查看以对施工进行指导；所述用户层，利用终端手持设备向施工人员展示系统所有的数据和图像动画。
优选的，所述采集层包括LoRa模块和RFID标签，用于实时采集预制构件的属性信息及定位信息。
进一步的，所述LoRa模块如图3所示，包括LoRa芯片、微控制单元、GPS/BD模块、传感器、内存和电源。
优选的，所述采集层的属性信息包括预制构件的编号、尺寸、楼号、楼层号以及出厂日期。
优选的，所述的LoRaWAN网络架构包括LoRa标签、LoRa网关、云服务器以及应用服务器。
如图2所示，利用LoRa模块采集预制构件的信息，信息通过LoRaWAN协议传输到LoRa网关并存入数据库中，随后通过4G网络传入云服务器，在云服务器内进行数据处理，最后通过终端设备显示数据信息来辅助施工人员对预制构件进行吊装。
优选的，所述云服务器处理数据后，最终为使用者显示构件属性信息、定位信息、构件倾角度数。
优选的，所述的数据层中包括BIM模型信息，提供整体建筑模型、施工安装动画以及施工进度计划。
优选的，所述LoRa芯片采用SX1278，所述的MCU采用STM21F103ZET6芯片，所述的GPS/BD模块采用泰斗N305-3V模块。
优选的，所述数据层采用SQL Sever构件LoRa信息和BIM模型数据库。
优选的，所述用户层手持设备包括手机、PC端、平板。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：该系统包括采集层、网络层、数据层、应用层和用户层；采集层、网络层、数据层、应用层和用户层顺次进行交互；
所述采集层包括LoRa模块、RFID标签，利用LoRa模块对预制构件的定位信息、垂直度进行监测，预制构件的属性信息储存在RFID标签中；
所述网络层基于LoRaWAN的网络协议，包括用于传输RFID标签信息数据的传输网络、用于传输GPS定位信息的定位网络以及用于传输倾角传感器采集的垂直度信息的监测网络，传输网络、定位网络和监测网络通过LoRa网关进行上下行传输；
所述数据层包括装配式预制构件的属性信息、GPS坐标信息以及构件的倾角角度；
所述应用层包括基于LoRa技术的预制构件定位追踪，采用BIM模型的吊装动画和进度计划显示以及垂直度倾角监测；
所述用户层，利用终端手持设备向施工人员展示系统所有的数据和图像动画。
2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：所述LoRa模块包括MCU、LoRa芯片、GPS/BD模块、电源和倾角传感器，LoRa芯片、GPS/BD模块、电源和倾角传感器均与MCU连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：所述采集层的属性信息包括预制构件的编号、尺寸、楼号、楼层号以及出厂日期。
4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：所述的LoRaWAN网络架构包括LoRa标签、LoRa网关、云服务器以及应用服务器，LoRa标签通过LoRa网关与云服务器进行交互，云服务器与应用服务器通过LoRa网关进行交互。
5.根据权利要求2所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：LoRa芯片采用SX1278，MCU采用STM21F103ZET6芯片，GPS/BD模块采用泰斗N305-3V模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：数据层采用SQL Sever构建LoRa信息和BIM模型数据库。
7.根据权利要求1所述的一种基于LoRa技术的装配式预制构件定位吊装系统，其特征在于：用户层的终端手持设备包括智能手机、PC端或智能平板。
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