CN110992662A - 一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统包括参数采集装置、LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；参数采集装置用于采集施工现场的各项数据，LPWA数据终端对这些数据进行加密，LPWA数据中台实现数据传递，LPWA数据处理器对数据进行解密及数据处理后发送给云平台；施工现场的执行设备接收处理后的数据来执行相应动作。从而实现施工现场数据的无线通讯，保证了数据安全；并且可以实现多个施工现场的智能化管理，大大节约了项目成本，提高了项目智能数据的完整性和实时性，对项目管理工作起到极大的帮助。

Description

一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统

技术领域

本发明涉及建筑施工智慧建造与运维技术领域，特别是涉及一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统。

背景技术

随着物联网、互联网的高速发展，新的理念和技术逐步渗透到建筑施工领域，传统的建造方式正在改变，智慧建造和运维应运而生。智慧建造与运维是指通过传感装置感知施工现场的环境、人员、设备、车辆等数据信息，再通过有线或者无线传输到服务器，服务器将数据分析后组合形成多种图表，用户可以通过互联网访问到服务器的相关数据，从而实现对施工现场或建筑物的状态监测。

但是建筑施工现场环境复杂多变，各类作业交叉施工，对电线和网线的布设造成了困难，线路的频繁拆改极大影响着系统的正常运行。网络基础设施差，地下室、隧道等部分地区4G信号都难以到达，难以实现通过宽带信号进行数据传输的要求。

因此，现有技术中建筑工地现场网络基础设施差、4G信号无法传输等问题成为行业内亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，为适应施工现场智慧建造与运维系统搭建的实际需求，本发明提供了一种建筑施工智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，能够实现施工现场数据的无线通讯，保证数据安全。

为了达到上述目的，本发明提供的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，包括参数采集装置、若干个LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；若干个所述LPWA数据终端分布布置在施工现场；所述参数采集装置和所述LPWA数据终端通过串口总线连接，所述LPWA数据终端与所述LPWA数据中台通过LPWA协议无线通信连接，所述LPWA数据中台与所述LPWA数据处理器通过互联网或者5G通信连接，所述LPWA数据处理器与云平台通过互联网通信连接；所述参数采集装置用于采集施工现场的各项数据并通过串口总线传递给所述LPWA数据终端；所述LPWA数据终端对所述各项数据进行加密后在选定的频段发送给所述LPWA数据中台；所述LPWA数据中台用于将所述LPWA数据终端发送的数据通过透传的方式发送至所述LPWA数据处理器；所述LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给所述云平台；所述云平台发出的控制指令以及经所述LPWA数据处理器处理过的数据经所述LPWA数据中台、所述LPWA数据终端发送给施工现场的执行设备，以便执行相应动作。

进一步地，所述参数采集装置包括环境监测单元、模架基坑监测单元以及智能安全单元。

进一步地，所述环境监测单元包括风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、PM2.5检测器、PM10检测器；所述模架基坑监测单元包括加速度传感器、应力应变传感器、重力传感器；所述智能安全单元包括用于建筑施工安全、质量、人员、设备、物资等管理相关的智能元件。

进一步地，所述各项数据包括施工现场的风速、风向、温湿度、PM2.5、PM10、加速度、应力应变、重力等参数。

进一步地，所述LPWA数据终端包括RS232/485扩展电路、终端控制MCU、接口扩展电路、信号发送器、信号接收器；所述RS232/485扩展电路、所述终端控制MCU、所述接口扩展电路依次电气连接；所述接口扩展电路分别经所述信号发送器、所述信号接收器与所述LPWA数据中台相连以便所述LPWA数据终端和所述LPWA数据中台进行无线通信；所述参数采集装置、所述执行设备与所述RS232/485扩展电路之间分别通过总线连接，按照串口协议发送和接收指令，所述参数采集装置、所述执行设备通过所述RS232/485扩展电路将所述采集信号发送至所述终端控制MCU。

进一步地，所述串口协议采用数据校验方式，用来校验所述采集信号的完整性。

进一步地，所述采集信号包括所述参数采集装置采集的施工现场的各项数据、手机终端发送的命令、遥控器发送的红外信号和GPS卫星信号。

进一步地，所述LPWA数据中台包括LPWA接口模块、中台控制MCU、以太网接口模块和5G接口模块，所述中台控制MCU经所述LPWA接口模块与所述LPWA数据终端连接，所述中台控制MCU经所述以太网接口模块和5G接口模块与所述LPWA数据处理器连接。

进一步地，所述LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给所述云平台，其中的数据处理包括对其中部分数据进行统计和图标分析，并对其余数据与预先设定的阈值或规则进行比较分析。

进一步地，所述对其余数据与预先设定的阈值或规则进行比较分析包括：若数据不小于所述阈值，所述执行设备启动或者输出为1；若数据小于所述阈值，所述执行设备不启动或者输出为0；进而执行开关或者启停等动作。

本发明提供的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，包括参数采集装置、LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；参数采集装置用于采集施工现场的各项数据，LPWA数据终端对这些数据进行加密，LPWA数据中台实现数据传递，LPWA数据处理器对数据进行解密及数据处理后发送给云平台；施工现场的执行设备接收处理后的数据来执行相应动作。从而实现施工现场数据的无线通讯，保证了数据安全；并且可以实现多个施工现场的智能化管理，大大节约了项目成本，提高了项目智能数据的完整性和实时性，对项目管理工作起到极大的帮助。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统示意图；

图2为本发明实施例提供的LPWA数据终端的示意图；

图3为本发明实施例提供的LPWA数据中台的示意图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，能够实现施工现场数据的无线通讯，保证数据安全。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

参见附图1，本发明实施例提供的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统100，包括参数采集装置、LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；所述LPWA数据终端分布布置在施工现场；所述参数采集装置和所述LPWA数据终端通过总线连接，所述LPWA数据终端与所述LPWA数据中台通过LPWA协议无线通信连接，所述LPWA数据中台与所述LPWA数据处理器通过互联网或者5G通信连接，所述LPWA数据处理器与云平台通过互联网通信连接；所述参数采集装置用于采集施工现场的各项数据并通过串口总线传递给所述LPWA数据终端；所述LPWA数据终端对所述各项数据进行加密后在选定的频段发送给所述LPWA数据中台；所述LPWA数据中台用于将所述LPWA数据终端发送的数据通过透传的方式发送至所述LPWA数据处理器；所述LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给所述云平台；所述云平台发出的控制指令以及经所述LPWA数据处理器处理过的数据经所述LPWA数据中台、所述LPWA数据终端发送给所述执行设备，以便执行相应动作。

其中，LPWA是low power wide area低功耗广域的简写。

实际应用中，LPWA数据终端和参数采集装置之间可以采用无线窄带广域网的连接方式，通过LPWA协议进行通信，数据加密通过算法实现，此处不再赘述。

需要说明的是，“所述LPWA数据中台用于将所述LPWA数据终端发送的数据通过透传的方式发送至所述LPWA数据处理器”中透传的方式是指透明传送，传送网络无论传输业务如何，只负责将需要传送的业务传送到目的节点同时保证传输的质量即可，而不对传输的业务进行处理，在数据的传输过程中，这组数据不发生任何形式的改变，即不截断、不分组、不编码、不加密、不混淆等，仿佛传输过程是透明的一样，原封不动地将数据传送到最终接受者手中。

本发明实施例提供的广域窄带数据无线采集系统包括参数采集装置、LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；参数采集装置用于采集施工现场的各项数据，LPWA数据终端对这些数据进行加密，LPWA数据中台实现数据传递，LPWA数据处理器对数据进行解密及数据处理后发送给云平台；施工现场的执行设备接收处理后的数据来执行相应动作。从而实现施工现场数据的无线通讯，保证了数据安全。由于采用LPWA无线通讯，其通讯距离可达十几公里，对于每个施工现场来说，可以仅设置一个LPWA数据中台，搭配多个LPWA数据终端。这样一来，通过在不同的施工现场设置相应的LPWA数据中台和多个LPWA数据终端，即可以对多个施工现场进行数据采集，实现智能化管理，大大节约了项目成本，提高了项目智能数据的完整性和实时性，对项目管理工作起到极大的帮助。

进一步地，LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给云平台，其中的数据处理包括对其中部分数据进行统计和图标分析，并对其余数据与预先设定的阈值或规则进行比较分析。

举例说明，若数据不小于所述阈值，所述执行设备启动或者输出为1；若数据小于所述阈值，所述执行设备不启动或者输出为0；进而执行开关或者启停等动作。

进一步地，所述参数采集装置包括环境监测单元、模架基坑监测单元以及智能安全单元。

进一步地，施工现场的执行设备包括喷淋开关、电箱继电器、淋浴控制器、水阀等。

根据实际施工现场的需求，所述环境监测单元可以包括风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、PM2.5检测器、PM10检测器；所述模架基坑监测单元包括加速度传感器、应力应变传感器、重力传感器；所述智能安全单元包括用于建筑施工安全、质量、人员、设备、物资等管理相关的智能元件。

进一步地，参数采集装置采集的施工现场的各项数据包括施工现场的风速、风向、温湿度、PM2.5、PM10、加速度、应力应变、重力等参数。

请进一步参见图2，LPWA数据终端120包括RS232/485扩展电路、终端控制MCU、接口扩展电路、信号发送器、信号接收器；所述RS232/485扩展电路、所述终端控制MCU、所述接口扩展电路依次电气连接；所述接口扩展电路分别经所述信号发送器、所述信号接收器与所述LPWA数据中台相连以便所述LPWA数据终端和所述LPWA数据中台进行无线通信；所述参数采集装置、所述执行设备与所述RS232/485扩展电路之间分别通过总线连接，按照串口协议发送和接收指令，所述参数采集装置、所述执行设备通过所述RS232/485扩展电路将所述采集信号发送至所述终端控制MCU。

需要说明的是，所述串口协议可以采用数据校验方式，用来校验所述采集信号的完整性。需要说明的是，实际中数据校验采用CRC(cyclic redundancy check)循环冗余校验码，可以任意选定信息字段和校验字段的长度。可对数据进行多项式计算，并将得到的结果附在帧的后面，接收数据的设备也执行类似的算法，以保证数据传输的正确性和准确性。

进一步地，所述采集信号包括所述参数采集装置采集的施工现场的各项数据、手机终端发送的命令、遥控器发送的红外信号和GPS卫星信号。

请参见图3，LPWA数据中台130包括LPWA接口模块、中台控制MCU、以太网接口模块和5G接口模块，所述中台控制MCU经所述LPWA接口模块与所述LPWA数据终端连接，所述中台控制MCU经所述以太网接口模块和5G接口模块与所述LPWA数据处理器连接。

本发明实施例提供的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统包括参数采集装置、LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；参数采集装置用于采集施工现场的各项数据，LPWA数据终端对这些数据进行加密，LPWA数据中台实现数据传递，LPWA数据处理器对数据进行解密及数据处理后发送给云平台；施工现场的执行设备接收处理后的数据来执行相应动作。从而实现施工现场数据的无线通讯，保证了数据安全；并且可以实现多个施工现场的智能化管理，大大节约了项目成本，提高了项目智能数据的完整性和实时性，对项目管理工作起到极大的帮助。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，包括参数采集装置、若干个LPWA数据终端、LPWA数据中台、LPWA数据处理器；

若干个所述LPWA数据终端分布布置在施工现场；所述参数采集装置和所述LPWA数据终端通过串口总线连接，所述LPWA数据终端与所述LPWA数据中台通过LPWA协议无线通信连接，所述LPWA数据中台与所述LPWA数据处理器通过互联网或者5G通信连接，所述LPWA数据处理器与云平台通过互联网通信连接；

所述参数采集装置用于采集施工现场的各项数据并通过串口总线传递给所述LPWA数据终端；所述LPWA数据终端对所述各项数据进行加密后在选定的频段发送给所述LPWA数据中台；所述LPWA数据中台用于将所述LPWA数据终端发送的数据通过透传的方式发送至所述LPWA数据处理器；所述LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给所述云平台；所述云平台发出的控制指令以及经所述LPWA数据处理器处理过的数据经所述LPWA数据中台、所述LPWA数据终端发送给施工现场的执行设备，以便执行相应动作。

2.根据权利要求1所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述参数采集装置包括环境监测单元、模架基坑监测单元以及智能安全单元。

3.根据权利要求2所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述环境监测单元包括风速传感器、风向传感器、温湿度传感器、PM2.5检测器、PM10检测器；所述模架基坑监测单元包括加速度传感器、应力应变传感器、重力传感器；所述智能安全单元包括用于建筑施工安全、质量、人员、设备、物资等管理相关的智能元件。

4.根据权利要求3所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述各项数据包括施工现场的风速、风向、温湿度、PM2.5、PM10、加速度、应力应变、重力等参数。

5.根据权利要求1所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述LPWA数据终端包括RS232/485扩展电路、终端控制MCU、接口扩展电路、信号发送器、信号接收器；所述RS232/485扩展电路、所述终端控制MCU、所述接口扩展电路依次电气连接；所述接口扩展电路分别经所述信号发送器、所述信号接收器与所述LPWA数据中台相连以便所述LPWA数据终端和所述LPWA数据中台进行无线通信；所述参数采集装置、所述执行设备与所述RS232/485扩展电路之间分别通过总线连接，按照串口协议发送和接收指令，所述参数采集装置、所述执行设备通过所述RS232/485扩展电路将所述采集信号发送至所述终端控制MCU。

6.根据权利要求5所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述串口协议采用数据校验方式，用来校验所述采集信号的完整性。

7.根据权利要求5或6所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述采集信号包括所述参数采集装置采集的施工现场的各项数据、手机终端发送的命令、遥控器发送的红外信号和GPS卫星信号。

8.根据权利要求1所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述LPWA数据中台包括LPWA接口模块、中台控制MCU、以太网接口模块和5G接口模块，所述中台控制MCU经所述LPWA接口模块与所述LPWA数据终端连接，所述中台控制MCU经所述以太网接口模块和5G接口模块与所述LPWA数据处理器连接。

9.根据权利要求1所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述LPWA数据处理器用于将所述LPWA数据中台发送的数据进行解密及数据处理后发送给所述云平台，其中的数据处理包括对其中部分数据进行统计和图标分析，并对其余数据与预先设定的阈值或规则进行比较分析。

10.根据权利要求9所述的用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，其特征在于，所述对其余数据与预先设定的阈值或规则进行比较分析包括：若数据不小于所述阈值，所述执行设备启动或者输出为1；若数据小于所述阈值，所述执行设备不启动或者输出为0；进而执行开关或者启停等动作。

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