CN111031507A - 基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统 - Google Patents

基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统，包括为系统供电的电源管理模块、设备箱安全状态监控主控、物联网模块，设备箱安全状态监测主控控制实现设备箱内部模组的工作状态信息采集、现场环境数据测量、设备状况信息以及电源监测状况的管理。设备箱内部模组的工作状态信息采集模块包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态，设备箱安全状态监控主控启动后进行初始化，开启I2C总线通讯，根据通信策略，各模组处理上报工作电压、温度、故障状态信息。本发明针对设备箱被故意断电、工地停电导致终端设备箱监控“失联”的问题，提高了设备箱的安全系数。

Description

基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统
技术领域
本发明属于终端设备箱安全监控技术领域，尤其涉及一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统。
背景技术
建筑工地是安全事故频发的高危区域，建筑工地安全施工的监督管理要求对施工工程中的各种不利因素进行远程实时监控。目前工地上大多采用终端设备箱对工地现场进行远程实时监控，终端设备箱可接入监控设备诸如监控摄像头、环境监测设备等，大大提高了工地管理的自动化水平和工地监管的效率，减少了人力成本。但是，由于建筑工地人员混杂，为规避监控，终端设备箱被故意断电、被盗或被故意移动的情况时有发生。中国专利公开号CN101901527A，发明名称为《机箱防盗防破坏自动报警的方法、监控装置及系统》通过监控装置检测机箱设备情况，发现异常时向远端服务器发送报警信息。但是存在的问题是如果机箱被断电或工地停电，机箱的监控装置将完全失效，远端服务器无法接收到报警信息，无法判断机箱的状态是断电、工作异常还是被盗，此时机箱完全“失联”。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统，针对设备箱被故意断电、工地停电导致终端设备箱监控“失联”的问题。提高了设备箱的安全系数。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，包括为系统供电的电源管理模块、设备箱安全状态监控主控、物联网模块，设备箱安全状态监测主控控制实现设备箱内部模组的工作状态信息采集、现场环境数据测量、设备状况信息以及电源监测状况的管理。
按上述技术方案，设备箱内部模组的工作状态信息采集模块包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态，设备箱安全状态监控主控启动后进行初始化，开启I2C总线通讯，根据通信策略，各模组处理上报工作电压、温度、故障状态信息。
按上述技术方案，现场环境状态监测包括温湿度传感器、光照强度传感器、噪声传感器，由设备箱安全状态监控主控控制完成数据采集、监测。
按上述技术方案，设备状态信息测量包括位置定位模块、针孔摄像头模块和人体感应模块。当现场有人靠近设备箱，所述人体感应模块被触发，则所述摄像头对靠近设备箱的人员进行抓拍，防止现场被故意断电、破坏。同时所述位置定位模块可以实现对设备箱位置信息的监测，如有明显的位置偏移，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，由云端分析判断是设备箱移动还是被盗。
按上述技术方案，物联网模块采用NB-IoT通讯方式。NB-IoT支持超低功耗的休眠模式，信号强、覆盖广，大并发，网络不容易拥堵，满足系统断电后对低功耗的要求，同时可支持多节点数据并发上传。
本发明还提供一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，设备箱安全状态监控主控监控外接输入电源的状态，并根据上电策略通过电源管理模块打开设备箱内部模块及外部接入设备的电源供给；
步骤二，外接输入电源正常供电时，设备箱安全状态监控主控采集终端设备箱的状态信息，包括设备箱内部模组的工作状态信息、现场环境数据、设备状态信息，将上述数据按照物联网协议打包后由物联网模块发送至基站，进而将状态信息上传至云端；外接输入电源断电或异常时，主电源自动切换至内置锂电池，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭除物联网模块以外的电源供给，系统进入低功耗模式。
步骤三，系统在低功耗模式下，每隔固定间隔时间T1通过物联网模块上报电量、位置状态信息至云端，当电量少于30％时，间隔时间自动变更为T1时间的3倍，当电量低于10％时，上报间隔时间变为T1时间的10倍，当电量低于5％时，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭所有模组的电源供给，系统进入休眠状态，直至电量满足再次启动要求。
按上述技术方案，步骤二中设备箱内部模组的工作状态信息包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态；现场环境数据包括建筑工地的温湿度、光照、噪声强度；设备状态信息包括设备箱位置信息；物联网模块每隔固定时间T2上传状态信息，T2时间间隔可通过云端修改。
按上述技术方案，步骤二中设备箱安全状态监控主控进入低功耗模式前发送外接电源断电警报至云端。
按上述技术方案，步骤二、步骤三中当监测到当前位置已偏离设定位置，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，并触发云端报警。
本发明产生的有益效果是：(1)解决了终端设备箱被故意断电、工地停电、被盗等情况导致机箱监控“失联”的问题，提高了设备箱的安全系数，延长终端设备箱的生命周期，便于重复回收使用。
(2)即使在长时间被断电的情况下，低功耗的物联网模块不停将设备箱状态数据上传至云端，通过状态数据可判断终端设备箱的电量情况和位置，异常移动时上传最新的位置信息和现场照片，便于查找、回收终端设备箱。
(3)便于对多个工地安装的终端设备箱进行状态管理，节约大量人力物力，提高工地管理效率和设备的安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法流程示意图；
图2是本发明实施例基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统的组成示意图；
图3是本发明实施例中基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统抓拍防止现场被故意断电、破坏流程图；
其中：设备箱安全状态监控主控-1、工作状态-2、现场环境状态-3、设备状态-4、电源管理-5、IO接口-6、4G联网终端-7、设备箱外接设备接入主控模块-8、NET/RS485接口-9、物联网模块-10。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
请参考图1，本发明实施例提供一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，设备箱安全状态监控主控监控外接输入电源的状态，并根据上电策略通过电源管理模块打开设备箱内部模块及外部接入设备的电源供给。
步骤二，外接输入电源正常供电时，设备箱安全状态监控主控采集终端设备箱的状态信息，包括设备箱内部模组的工作状态信息、现场环境数据、设备状态信息。将上述数据按照物联网协议打包后由物联网模块发送至基站，进而将状态信息上传至云端。设备箱内部模组的工作状态信息包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态；现场环境数据包括建筑工地的温湿度、光照、噪声强度；设备状态信息包括设备箱位置信息。物联网模块每隔固定时间T2上传状态信息，T2时间间隔可通过云端修改。
步骤三，外接输入电源断电或异常时，主电源自动切换至内置锂电池，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭除物联网模块以外的电源供给，系统进入低功耗模式。设备箱安全状态监控主控进入低功耗模式前发送外接电源断电警报至云端。
步骤四，系统在低功耗模式下，每隔固定间隔时间T1通过物联网模块上报电量、位置状态信息至云端，当电量少于30％时，间隔时间自动变更为T1时间的3倍。当电量低于10％时，上报间隔时间变为T1时间的10倍。当电量低于5％时，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭所有模组的电源供给，系统进入休眠状态，直至电量满足再次启动要求。
步骤二、步骤四中当监测到当前位置已偏离设定位置，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，并触发云端报警。
实施例二：
请参考图2，本发明实施例提供一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统组成：包括设备箱安全状态监控主控1、工作状态2、现场环境状态3、设备状态4、电源管理5、物联网模块10。所述工作状态2、现场环境状态3、设备状态4模组均通过常见的IIC、SPI和UART接口和所述设备箱安全状态监控主控1连接。工作状态2信息采集模组包括各模块的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态，设备箱安全状态监控主控启动后进行初始化，开启I2C总线通讯，根据通信策略，各模组开始协调上报工作电压、温度、故障状态等信息。现场环境状态5监测包括温湿度传感器、光照强度传感器、噪声传感器，由设备箱安全状态监控主控控制完成日常的数据采集、监测。
设备状态4信息测量包括位置定位模块、针孔摄像头模块和人体感应模块。当现场工人靠近设备箱，所述人体感应模块被触发，则所述摄像头对靠近设备箱的人员进行抓拍，防止现场被故意断电、破坏。同时所述位置定位模块可以实现对设备箱位置信息的监测，如有明显的位置偏移，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，由云端分析判断是设备箱移动还是被盗。
设备箱安全状态监控主控1采用STM32系列的STM32F10X型单片机，工作电压3.3V，支持多路IIC、、SPI和UART接口，便于实现与工作状态2、现场环境状态3、设备状态4模组通信，快速采集获取数据。
系统通过电源管理模块5支持现场外接市电交流供电，或者在白天通过太阳能电板的逆变220V供电。为应对夜间无法使用太阳能供电时，白天太阳能电板对其配套充电电池进行充电，晚上通过该充电电池供电。故电源管理模块5除支持外接市电电源，还支持外接直流供电。
请参考图3，本发明实施例中提供了一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法及系统抓拍防止现场被故意断电、破坏流程图。当现场人靠近终端设备箱，人体感应模块监测到人被触发，则摄像头对靠近设备箱的人员进行抓拍，并将照片存储在本地。同时所述位置定位模块可以实现对设备箱位置信息的监测，如有明显的位置偏移，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，由云端分析判断是设备箱移动还是被盗。若未检测到人，则采集现场环境数据并上传至云端。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，其特征在于，包括为系统供电的电源管理模块、设备箱安全状态监控主控、物联网模块，设备箱安全状态监测主控控制实现设备箱内部模组的工作状态信息采集、现场环境数据测量、设备状况信息以及电源监测状况的管理。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，其特征在于，设备箱内部模组的工作状态信息采集模块包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态，设备箱安全状态监控主控启动后进行初始化，开启I2C总线通讯，根据通信策略，各模组处理上报工作电压、温度、故障状态信息。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，其特征在于，现场环境状态监测包括温湿度传感器、光照强度传感器、噪声传感器，由设备箱安全状态监控主控控制完成数据采集、监测。
4.根据权利要求1或2所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，其特征在于，设备状态信息测量包括位置定位模块、针孔摄像头模块和人体感应模块。
5.根据权利要求1或2所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控系统，其特征在于，物联网模块采用NB-IoT通讯方式。
6.一种基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一，设备箱安全状态监控主控监控外接输入电源的状态，并根据上电策略通过电源管理模块打开设备箱内部模块及外部接入设备的电源供给；
步骤二，外接输入电源正常供电时，设备箱安全状态监控主控采集终端设备箱的状态信息，包括设备箱内部模组的工作状态信息、现场环境数据、设备状态信息，将上述数据按照物联网协议打包后由物联网模块发送至基站，进而将状态信息上传至云端；外接输入电源断电或异常时，主电源自动切换至内置锂电池，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭除物联网模块以外的电源供给，系统进入低功耗模式；
步骤三，每隔固定间隔时间T1通过物联网模块上报电量、位置状态信息至云端，当电量少于30％时，间隔时间自动变更为T1时间的3倍，当电量低于10％时，上报间隔时间变为T1时间的10倍，当电量低于5％时，设备箱安全状态监控主控通过电源管理关闭所有模组的电源供给，系统进入休眠状态，直至电量满足再次启动要求。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，其特征在于，步骤二中设备箱内部模组的工作状态信息包括模组的工作电压、模组当前的温度、模组故障状态；现场环境数据包括建筑工地的温湿度、光照、噪声强度；设备状态信息包括设备箱位置信息；物联网模块每隔固定时间T2上传状态信息，T2时间间隔可通过云端修改。
8.根据权利要求6或7所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，其特征在于，步骤二中设备箱安全状态监控主控进入低功耗模式前发送外接电源断电警报至云端。
9.根据权利要求6或7所述的基于物联网的建筑工地终端设备箱安全监控方法，其特征在于，步骤二、步骤三中当监测到当前位置已偏离设定位置，设备箱安全状态监控主控随即启动物联网模块和设备箱上安装的针孔摄像头，将最新的位置信息和摄像头拍摄的照片上传至云端，并触发云端报警。
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