基于物聯網的建筑工地環境監控系統設計

王昕

三二〇一醫院基建科 陜西 漢中 723000

引言

在建筑施工對環境造成的負面影響中，噪聲和揚塵污染是對周邊居民生活環境造成影響最直接的兩個因素。為有效控制施工過程中噪聲和揚塵的排放，響應國家與政府對綠色施工的有關要求[1]，許多施工現場啟動了噪聲和揚塵監測工作。在實際監控工作中，由于建筑工地環境特殊，不少施工現場存在監測效率低、信息系統不適用、監測數據不完整等問題。如何優化數據監測、傳輸與展現機制，設計一個適用于施工現場應用場景的噪聲揚塵監測系統，是提升監測精度與效率，落實防治施工環境污染工作的關鍵。

1 總體架構設計

根據需求并結合建筑工地實際情況，本文提出分散分布工地集中化遠程監控系統方案。監控系統利用現場傳感器采集實時參數，后將數據傳輸至本現場的控制終端，控制終端將所接收到的數據進行處理并打包，無線通信模塊以串口的形式與控制器相連接，其將已經打包好的數據通過網絡運營商傳到用戶服務器中，服務器軟件將數據處理后按格式寫入數據庫所對應的數據表內。用戶可通過網站綜合監控平臺和安卓手機監控軟件查看環境參數和設備狀態。在手動控制狀態下，用戶可通過現場終端以及遠程端軟件來控制相應設備；在自動控制狀態下，控制器可根據用戶設置的參數范圍自動對設備進行控制，同時用戶可通過現場終端和遠程端對參數范圍進行設定。系統總體設計架構如圖1所示。

2 硬件終端設計

本系統共三個現場終端，相應的放置在分散分布的三個工地旁。它們承擔著系統最基礎的功能，負責數據的采集、數據處理及傳輸、設備控制等功能。系統硬件結構圖如圖2所示。

圖2 監控系統硬件結構圖

3 監控系統軟件

下位機軟件是運行在現場核心控制芯片中的程序，其功能為驅動現場各硬件模塊，使系統采集數據、發送數據、執行控制指令。上位機程序包括網站綜合監控平臺軟件、安卓手機監控軟件以及服務器軟件。

根據環境監控系統所要 實現的功能，系統軟件主要由下位機軟件、服務器軟件、網站綜合監控平臺、安卓手機監控軟件組成。服務器軟件采用C#語言進行設計。本軟件的開發思路為：第一步，依照通信協議與GPRS模塊建立“通路”，及時接收、發送數據信息；第二步，能夠與MySQL建立“通路”，能夠操作數據庫。

4 系統安裝與功能測試

本系統功能性測試工作在漢中某建筑工地中進行，將室外防塵監控箱安裝于基坑邊。在建筑工地，硬件終端上能查看實時參數和設備狀態，能手動控制現場設備。通過核心控制板上的人機交互功能，將可以方便地監測控制整個系統。經過現場測量，得出的顯示數據與實際數據相符。在設備控制界面中開啟霧炮機，其能立即運行。

在電腦端，經查看，平臺顯示的數據與實際數據相符。觀察到當前顆粒物濃度為131 ug/m3，在手動模式下控制霧炮機狀態，使其打開，觀察到現場霧炮機在略有延遲之后啟動，經分析，延遲屬于信號傳遞過程中存在延時，屬于正常現象。

在安卓手機上安裝建筑工地環境監控系統軟件，以用戶身份登錄，點擊進入實時數據查詢平臺如圖3所示界面。經查看，軟件顯示的數據與1號工地實際數據相符。此時點擊關閉按鈕，現場霧炮機在略有延遲之后關閉。

圖3 手機實時查詢界面

5 改進與展望

本系統雖已初步完成了預期目標，適應于分散分布式建筑工地的集中管理，但是因為時間和資金等因素的制約，系統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一步完善、升級與改進。