CN109062096B - 一种智慧工地系统 - Google Patents
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Abstract
一种智慧工地系统，还包括识别模块，用于采集施工现场的施工数据信息；施工数据信息通过控制单元传输至服务器。现场数据采集单元包括现场采集器，现场采集器连接有传感器组、摄像头、移动终端和NFC模块。控制单元包括FPGA控制单元，FPGA控制单元连接有数据处理模块和无线模块，数据处理模块还接有储存器；所述无线模块连接所述服务器。所述FPGA控制单元连接识别模块、设备供电控制单元、提示单元、现场采集器和I/O扩展器的电源端。本发明实现了施工工地的数据采集和智能控制。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种智慧工地系统。
背景技术
建筑行业是我国国民经济的重要物质生产部门和支柱产业之一，同时建筑业也是一个安全事故多发的高危行业。随着我国经济的快速发展，新型城镇化建设的积极推进，建筑工地数量和规模不断扩大，建筑工地安全事故频发、建筑质量、工地扬尘、噪声扰民等问题随之而来，安全施工、绿色施工、文明施工成为政府部门的监管“痛点”。如何加强施工现场安全管理、降低事故发生频率、杜绝各种违规操作和不文明施工、提高建筑工程质量，是摆在各级政府部门、业界人士和广大学者面前的一项重要研究课题。在此背景下，伴随着技术的不断发展，信息化手段、移动技术、智能穿戴及工具在工程施工阶段的应用不断提升，智慧工地建设应运而生。
在智慧工地建设中，如何将施工地的信息进行采集和施工用电进行自动控制，是我们急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种智慧工地系统，解决了施工工地信息采集和智能控制的问题问题。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案
一种智慧工地系统，包括：
现场数据采集单元：用于采集施工现场的设备使用请求信息；
控制单元：用于将设备使用请求信息进行加密传输；
服务器：用于将设备使用请求信息解密后进行储存并与预设的值进行比较，输出I/O扩展器地址信息；
所述控制单元：接收I/O扩展器地址信息输出通断控制信号；
I/O扩展器：接收通断控制信号，控制现场数据采集单元到控制单元BUS总线的通断；
所述现场数据采集单元：采集施工现场基础信息；
所述控制单元：将施工现场基础信息发送给服务器；
所述服务器：接收到施工现场基础信息与预设范围比较，输出反馈信号；
所述控制单元：根据反馈信息输出设备供电控制信号和语音控制信号；
设备供电控制单元：接收设备供电控制信号，执行设备供电状态的切换；
提示单元：接收语音控制信号，开启或者关闭提示信息。
进一步的，还包括识别模块，用于采集施工现场的施工数据信息；施工数据信息通过控制单元传输至服务器。
进一步的，现场数据采集单元包括现场采集器，现场采集器连接有传感器组、摄像头、移动终端和NFC模块。
进一步的，控制单元包括FPGA控制单元，FPGA控制单元连接有数据处理模块和无线模块，数据处理模块还接有储存器；
所述无线模块连接所述服务器。
进一步的，所述FPGA控制单元连接识别模块、设备供电控制单元、提示单元、现场采集器和I/O扩展器的电源端；I/O扩展器的输入和输出总线BUS端分别连接现场采集器和数据处理模块。
进一步的，传感器组包括地磅计量器、红外报警器、塔机起升高度限位器、塔机回转角度限位器、粉尘检测装置、建筑机械故障报警器和噪声检测传感器。
进一步的，设备供电控制单元包括建筑机械供电接触器。
进一步的，加密的步骤为：
S1：将设备使用请求信息明文作为RC4加密算法的密钥，将设备使用请求信息明文进行RC4加密得到中间的密文M；
S2：将设备使用请求信息明文与中间密文M依次序拼接成新的待处理数据；
S3：将待处理数据进行SHA256算法运算得到最终密文，加密结束；
进一步的，解密流程包括以下步骤：
SJ1：服务器在预存的设备使用请求信息规律，生成设备使用请求信息的明文，使用加密方式对所有设备使用请求信息明文进行加密得到设备使用请求信息明文和密文对，并建立起HashMap；
SJ2：密文作为关键字进行HashMap查找，得到设备使用请求信息明文，解密结束；得到所述设备使用请求信息。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明实现了施工工地的数据采集和智能控制；现场数据采集单元经施工现场的数据进行采集通过控制单元将数据发送给服务器，服务器将接受到的数据与预设值进行比较，然后发送反馈信息返回控制单元，控制单元根据反馈信息对设备供电控制单元和提示单元发出控制指令；实现工程施工可视化智能管理，以提高工程管理信息化水平，从而逐步实现绿色建造和生态建造。现场数据采集单元的采集的施工现场的基础数据数据容量大，通过I/O扩展器来控制是否接入控制单元，保障了控制单元的总线有效利用。
2、本发明通过现场数据采集单元，在设备使用请求的时，才将工现场基础信息发送至服务器进行处理，节约了服务器空间。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
现结合附图对方案做进一步的说明。
实施列1
如图1所示，一种智慧工地系统，包括：
现场数据采集单元：用于采集施工现场的设备使用请求信息；
控制单元：用于将设备使用请求信息进行加密传输；
服务器：用于将设备使用请求信息解密后进行储存并与预设的值进行比较，输出I/O扩展器地址信息；
所述控制单元：接收I/O扩展器地址信息输出通断控制信号；
I/O扩展器：接收通断控制信号，控制现场数据采集单元到控制单元BUS总线的通断；
所述现场数据采集单元：采集施工现场基础信息；
所述控制单元：将施工现场基础信息发送给服务器；
所述服务器：接收到施工现场基础信息与预设范围比较，输出反馈信号；
所述控制单元：根据反馈信息输出设备供电控制信号和语音控制信号；
设备供电控制单元：接收设备供电控制信号，执行设备供电状态的切换；
提示单元：接收语音控制信号，开启或者关闭提示信息。
I/O扩展器为PCA9555芯片。提示单元可以选择声光报警器或者显示屏进行提示内容的显示。
一种智慧工地系统，还包括识别模块，用于采集施工现场的施工数据信息；施工数据信息通过控制单元传输至服务器。现场数据采集单元包括现场采集器，现场采集器连接有传感器组、摄像头、移动终端和NFC模块。控制单元包括FPGA控制单元，FPGA控制单元连接有数据处理模块和无线模块，数据处理模块还接有储存器；所述无线模块连接所述服务器。所述FPGA控制单元连接识别模块、设备供电控制单元、提示单元、现场采集器和I/O扩展器的电源端；I/O扩展器的输入和输出总线BUS端分别连接现场采集器和数据处理模块。传感器组包括地磅计量器、红外报警器、塔机起升高度限位器、塔机回转角度限位器、粉尘检测装置、建筑机械故障报警器和噪声检测传感器。设备供电控制单元包括建筑机械供电接触器。识别模块选用现有的人脸识别和指纹识别。现场采集器采用Arduino Due ARM级控制器。无线模块采用GPRS模块。
当用户使用移动终端如手机等，运用蓝牙向现场采集器发送设备使用请求信息，现场采集器将设备使用请求信息加密后通过FPGA控制单元控制GPRS模块发送至服务器，服务器通过解密规则，得到设备使用请求信息，在与预存的现场采集器地址对应表进行比对，得到相应I/O扩展器的地址，发送给FPGA控制单元，FPGA控制单元在根据I/O扩展器的地址控制相应的接口为所述I/O扩展器供电；对应的现场采集器采集到的数据如现场采集器周围的红外报警器动作值、粉尘检测装置报警器值和噪声检测传感器的动作值，形成一串二进制代码传输当服务器，服务器经过翻译规则，得到数据如现场采集的参数后分别与预设值进行比较，输出比较结果值，形成反馈信号，既为结果字符串，FPGA控制单元根据结果字符串对建筑机械供电接触器进行通断控制；对断电的现场采集器所在区域，控制提示单元，发出提示声音和整改语音播报。
实施例2
在实施例1的基础上，采用以下步骤实现：
所述SHA256算法具体包括以下步骤：
步骤a：附加填充比特，对报文进行填充使报文长度等于448mod 512，填充的比特数范围是1到512，填充比特串的最高位为1，其余位为0；就是先在报文后面加一个1，再加很多个0，直到长度满足mod 512＝448.为什么是448，因为448+64＝51；
步骤b：附加长度值，用64bit表示的初始报文的位长度附加在步骤a的结果后，低位字节优先；
步骤c：初始化缓存，使用一个256bit的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果；该缓存表示为A＝0x6A09E667、B＝0xBB67AE85、C＝0x3C6EF372、D＝0xA54FF53A、E＝0x510E527F、F＝0x9B05688C、G＝0x1F83D9AB、H＝0x5BE0CD19；
步骤d：运用64步迭代运算处理512bit报文分组序列；每步都以256-bit缓存值ABCDEFGH为输入，然后更新缓存内容；每步使用一个32-bit常数值Kt和一个32-bit Wt；上面的计算就是不断更新a,b,c…h这32bit*8；在每个512bit的分组里面迭代计算64次；
步骤e：所有的512-bit分组处理完毕后，对于SHA-256算法最后一个分组产生的输出便是256-bit的报文摘要。
所述RC4加密算法包括第一阶段初始化S-box和第二阶段生成伪随机子密钥。在密钥流的生成过程中，使用了状态向量S、指针索引i、j及密钥K等关键变量。
在该第一阶段中，密钥K主要负责搅乱状态向量S(S-box)，递增的索引i确保状态S-box中的每个元素都能够进行初始化，随机的索引j确保S-box搅乱的随机性。
第二阶段所得到的sub_k即为密钥流，将密钥流与明文进行逐字节的异或操作即可得到密文或明文。
所述HashMap包括数组+链表，所述数组是HashMap的主体，链表则是主要为了解决哈希冲突而存在的，如果定位到的数组位置不含链表，那么对于查找、添加等操作很快，仅需一次寻址即可；如果定位到的数组包含链表，对于添加操作，其时间复杂度依然为O(1)。因为最新的元素会插入链表头部，急需要简单改变引用链即可，而对于查找操作来讲，此时就需要遍历链表。
哈希冲突：对不同元素进行哈希运算，得到同一个HashMap存储地址。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种智慧工地系统，其特征在于，包括：
现场数据采集单元：用于采集施工现场的设备使用请求信息；
控制单元：用于将设备使用请求信息进行加密传输；
服务器：用于将设备使用请求信息解密后进行储存并与预设的值进行比较，输出I/O扩展器地址信息；
所述控制单元：接收I/O扩展器地址信息输出通断控制信号；
I/O扩展器：接收通断控制信号，控制现场数据采集单元到控制单元BUS总线的通断；
所述现场数据采集单元：采集施工现场基础信息；
所述控制单元：将施工现场基础信息发送给服务器；
所述服务器：接收到施工现场基础信息与预设范围比较，输出反馈信号；
所述控制单元：根据反馈信息输出设备供电控制信号和语音控制信号；
设备供电控制单元：接收设备供电控制信号，执行设备供电状态的切换；
提示单元：接收语音控制信号，开启或者关闭提示信息。
2.如权利要求1所述的一种智慧工地系统，其特征在于，还包括识别模块，用于采集施工现场的施工数据信息；施工数据信息通过控制单元传输至服务器。
3.如权利要求2所述的一种智慧工地系统，其特征在于，现场数据采集单元包括现场采集器，现场采集器连接有传感器组、摄像头、移动终端和NFC模块。
4.如权利要求3所述的一种智慧工地系统，其特征在于，控制单元包括FPGA控制单元，FPGA控制单元连接有数据处理模块和无线模块，数据处理模块还接有储存器；
所述无线模块连接所述服务器。
5.如权利要求4所述的一种智慧工地系统，其特征在于，所述FPGA控制单元连接识别模块、设备供电控制单元、提示单元、现场采集器和I/O扩展器的电源端；I/O扩展器的输入和输出总线BUS端分别连接现场采集器和数据处理模块。
6.如权利要求3所述的一种智慧工地系统，其特征在于，传感器组包括地磅计量器、红外报警器、塔机起升高度限位器、塔机回转角度限位器、粉尘检测装置、建筑机械故障报警器和噪声检测传感器。
7.如权利要求1所述的一种智慧工地系统，其特征在于，设备供电控制单元包括建筑机械供电接触器。
8.如权利要求1所述的一种智慧工地系统，其特征在于，加密的步骤为：
S1：将设备使用请求信息明文作为RC4加密算法的密钥，将设备使用请求信息明文进行RC4加密得到中间的密文M；
S2：将设备使用请求信息明文与中间密文M依次序拼接成新的待处理数据；
S3：将待处理数据进行SHA256算法运算得到最终密文，加密结束；
解密流程包括以下步骤：
SJ1：服务器在预存的设备使用请求信息规律，生成设备使用请求信息的明文，使用加密方式对所有设备使用请求信息明文进行加密得到设备使用请求信息明文和密文对，并建立起HashMap；
SJ2：密文作为关键字进行HashMap查找，得到设备使用请求信息明文，解密结束；得到所述设备使用请求信息。
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