基于物聯(lián)網(wǎng)的建筑工地環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王昕

三二〇一醫(yī)院基建科 陜西 漢中 723000

引言

在建筑施工對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響中，噪聲和揚(yáng)塵污染是對(duì)周邊居民生活環(huán)境造成影響最直接的兩個(gè)因素。為有效控制施工過程中噪聲和揚(yáng)塵的排放，響應(yīng)國家與政府對(duì)綠色施工的有關(guān)要求[1]，許多施工現(xiàn)場啟動(dòng)了噪聲和揚(yáng)塵監(jiān)測工作。在實(shí)際監(jiān)控工作中，由于建筑工地環(huán)境特殊，不少施工現(xiàn)場存在監(jiān)測效率低、信息系統(tǒng)不適用、監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整等問題。如何優(yōu)化數(shù)據(jù)監(jiān)測、傳輸與展現(xiàn)機(jī)制，設(shè)計(jì)一個(gè)適用于施工現(xiàn)場應(yīng)用場景的噪聲揚(yáng)塵監(jiān)測系統(tǒng)，是提升監(jiān)測精度與效率，落實(shí)防治施工環(huán)境污染工作的關(guān)鍵。

1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)需求并結(jié)合建筑工地實(shí)際情況，本文提出分散分布工地集中化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案。監(jiān)控系統(tǒng)利用現(xiàn)場傳感器采集實(shí)時(shí)參數(shù)，后將數(shù)據(jù)傳輸至本現(xiàn)場的控制終端，控制終端將所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并打包，無線通信模塊以串口的形式與控制器相連接，其將已經(jīng)打包好的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商傳到用戶服務(wù)器中，服務(wù)器軟件將數(shù)據(jù)處理后按格式寫入數(shù)據(jù)庫所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表內(nèi)。用戶可通過網(wǎng)站綜合監(jiān)控平臺(tái)和安卓手機(jī)監(jiān)控軟件查看環(huán)境參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)。在手動(dòng)控制狀態(tài)下，用戶可通過現(xiàn)場終端以及遠(yuǎn)程端軟件來控制相應(yīng)設(shè)備；在自動(dòng)控制狀態(tài)下，控制器可根據(jù)用戶設(shè)置的參數(shù)范圍自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，同時(shí)用戶可通過現(xiàn)場終端和遠(yuǎn)程端對(duì)參數(shù)范圍進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)架構(gòu)如圖1所示。

2 硬件終端設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)共三個(gè)現(xiàn)場終端，相應(yīng)的放置在分散分布的三個(gè)工地旁。它們承擔(dān)著系統(tǒng)最基礎(chǔ)的功能，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)處理及傳輸、設(shè)備控制等功能。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

3 監(jiān)控系統(tǒng)軟件

下位機(jī)軟件是運(yùn)行在現(xiàn)場核心控制芯片中的程序，其功能為驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場各硬件模塊，使系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、執(zhí)行控制指令。上位機(jī)程序包括網(wǎng)站綜合監(jiān)控平臺(tái)軟件、安卓手機(jī)監(jiān)控軟件以及服務(wù)器軟件。

根據(jù)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所要 實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)軟件主要由下位機(jī)軟件、服務(wù)器軟件、網(wǎng)站綜合監(jiān)控平臺(tái)、安卓手機(jī)監(jiān)控軟件組成。服務(wù)器軟件采用C#語言進(jìn)行設(shè)計(jì)。本軟件的開發(fā)思路為：第一步，依照通信協(xié)議與GPRS模塊建立“通路”，及時(shí)接收、發(fā)送數(shù)據(jù)信息；第二步，能夠與MySQL建立“通路”，能夠操作數(shù)據(jù)庫。

4 系統(tǒng)安裝與功能測試

本系統(tǒng)功能性測試工作在漢中某建筑工地中進(jìn)行，將室外防塵監(jiān)控箱安裝于基坑邊。在建筑工地，硬件終端上能查看實(shí)時(shí)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，能手動(dòng)控制現(xiàn)場設(shè)備。通過核心控制板上的人機(jī)交互功能，將可以方便地監(jiān)測控制整個(gè)系統(tǒng)。經(jīng)過現(xiàn)場測量，得出的顯示數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相符。在設(shè)備控制界面中開啟霧炮機(jī)，其能立即運(yùn)行。

在電腦端，經(jīng)查看，平臺(tái)顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)相符。觀察到當(dāng)前顆粒物濃度為131 ug/m3，在手動(dòng)模式下控制霧炮機(jī)狀態(tài)，使其打開，觀察到現(xiàn)場霧炮機(jī)在略有延遲之后啟動(dòng)，經(jīng)分析，延遲屬于信號(hào)傳遞過程中存在延時(shí)，屬于正常現(xiàn)象。

在安卓手機(jī)上安裝建筑工地環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件，以用戶身份登錄，點(diǎn)擊進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢平臺(tái)如圖3所示界面。經(jīng)查看，軟件顯示的數(shù)據(jù)與1號(hào)工地實(shí)際數(shù)據(jù)相符。此時(shí)點(diǎn)擊關(guān)閉按鈕，現(xiàn)場霧炮機(jī)在略有延遲之后關(guān)閉。

圖3 手機(jī)實(shí)時(shí)查詢界面

5 改進(jìn)與展望

本系統(tǒng)雖已初步完成了預(yù)期目標(biāo)，適應(yīng)于分散分布式建筑工地的集中管理，但是因?yàn)闀r(shí)間和資金等因素的制約，系統(tǒng)控制算法智能化程度不高，傳感器采用集成化模塊成本高等問題還需進(jìn)一步完善、升級(jí)與改進(jìn)。