摘 要：通过在工地上大量部署各种物联网终端的方式，可以有效获取工地上人员、机械设备、物资位置、时间、轨迹等信息；但是随着设备采集数据的类型和数量的增加，传统的数据展示模式已经越来越难以满足目前工地现场数据和设备管理的需要；本文讨论的“智慧工地物联网数据传输与展示系统”实现了各种物联网终端的功能和操作，包括设备管理，设备状态实时查询/监测、终端位置查询和数据统计分析等共性功能，同时实现了设备数据的在线管理和展示的功能。通过本系统的实施，可以变被动式管理为主动式智能化管理，有效提高施工现场的管理水平和管理效率。
关键词：智慧工地；物联网；数据展示；设备管理；传感器
1 引言
随着城市建设的不断深入，各种建设工程规模不断扩大，面对建设工地面积大、人员多、设备物资分散、管理作业流程琐碎的特点，采用传统的人工巡视、手工纸介质记录的工作方式，已无法满足大型项目管控的要求。利用信息化手段实现监管模式的创新，解决建设工程中出现的“监管力度不强，监管手段落后”等难题，成为项目建设管理方的必然选择[1][2]。
“智慧工地”系统的建设，将计算机技术与物联网应用相结合，通过RFID数据采集技术、无线网络技术以及视频监控等手段，实现对现场施工人员、设备、物资的实时定位，有效获取人员、机械设备、物资位置信息、时间信息、轨迹信息等[3]。该技术可以及时发现遗漏异常行为，实现自动化监管设施联合动作，提高应急响应速度和事件的处置速度，形成人管、技管、物管、联管、安管五管合一的立体化管控格局，变被动式管理为主动式智能化管理，有效提高施工现场的管理水平和管理效率[4]。
2 系统框架设计[5] [6]
本系统是由扬尘实时监控系统、视频叠加系统、数据采集/传输/处理系统、信息监控平台和客户终端等部分组成的集数据采集、信号传输、后台数据处理、终端数据呈现等功能为一体的工地现场环境监测系统。
（1）扬尘实时监控模块：对扬尘进行连续自动监测，扬尘每分钟采集一次数据，并实时上传至服务器供后台程序统计和分析。扬尘监测包括PM10和PM2.5两个参数，并同时实时上传个数据中心和监控平台。
（2）报警及控制模块：本噪声扬尘监测系统具有噪声、扬尘超标现场输出功能，用这些超标信号可以控制警示设备和治理设备的控制；警示设备如报警灯、治理设备如降尘设备雾炮。
（3）数据展示模块；提供基于Web的管理系统，在线显示各前端污染源的实时扬尘和气象参数数据，实现对实时监测仪的参数调控，实现对历史监测数据的统计分析，实现在线数据下载、图像查询等功能。并具有污染物超标报警功能，权限管理功能，可向不同层面的管理者展示所需的信息。
3 功能特点
本系统提供物联网各行业应用对接入层、通信层以及行业应用基础层的通用解决功能，具体如下所示。
图1 系统框架
（1）统一的终端接入功能；通过本系统，为各种物联网应用终端提供统一的数据接入方案。数据接入支持多种通信设备、通信协议，对接收到的数据进行辨识、分发，以及报警分析等预处理。
（2）提供统一的数据交换功能；本系统提供统一的数据交换模块，通过中间件作为粘合剂连接各种业务相关的异构系统、应用以及数据源，满足重要系统之间无缝共享和交换数据的需要。
（3）统一的数据集成展示功能；本系统能维护大量共享数据和控制数据，提供物联网应用的统一运行环境，从概念、技术、方法与机制等多个方面无缝集成数据的实时处理与历史记录，实现数据的高时效调度与处理，并保证数据的一致性；并且实现物联网多种类型数据展示功能。
4 软件界面
4.1 登录认证
本系统在登陆时采用上述的用户名和密码的认证方式。多次登陆失败或者忘记密码时 需要通过手机验证，并且验证手机号与用户是否在后端系统是否对应合法，非对应合法手机号不允许校验，校验成功获取验证码再进行重置密码或者登陆。
4.2 用户管理
用户管理是系统不可或缺的一部分。平台内置超级管理员，超级管理员可新增维护其他平台管理员，系统管理员可以管理用户的账号、正常还是暂停。
4.3 权限管理
权限管理是根据系统设置的安全规则或者安全策略，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。权限管理几乎出现在任何有用户和密码的系统里面。系统中权限管理分为功能权限和数据权限。
功能权限：分配管理员用户可登陆系统只可查看操作自己有权限的功能模块。包括企业部门人员配置、企业标准配置、项目配置管理、工地参数配置等。
数据权限：除了功能权限外，对系统的数据进行登记划分，比如区域，或者按照设备分类，只有拥有对应数据权限的人才能看到相应的数据。
4.4 终端和数据展示
所有的终端设备发到平台的数据都由数据通信模块接收并预处理，数据通信模块完成实时数据采集、数据处理、终端控制等业务目标，实现数据接入适配、统一数据结构、数据处理等功能。
4.4.1 站点及设备关联信息展示
该模块是整个系统的基础部分，它包含了以下几个功能模块:站点管理、设备清单展示、设备搜索、设备变动管理功能。数据设备在向平台上传应用数据之前，需要根据硬件设备数据服务协议中定义的方法进行设备注册。并获取安全验证凭证，用于后续数据提交。
4.4.2 物联网数据管理及展示
用户可在用户中心指定应用下获取下列信息：实时查看设备数据入库情况；查询指定时段的设备入库数据；通过可视化界面查看指定字段的时段平均值。
点击应用数据，就可以查看到应用下所有设备的最新数据。页面中有两个按钮，其中一个是自动刷新按钮，点自动刷新按钮，即可实时提查看数据的更新情况。同样点击相应时间段内的折线图，即可查看该时间段内所有设备的采集数据变化趋势的信息。如图所示。
图2 系统登录界面
图3 用户管理界面
图4 权限管理界面
4.4.3 物联网报警信息展示
报警处理模块实现对测量值的范围、变化速度的预警，包括限值报警、变化率报警、偏差报警、异常报警等，以及通过对测量值进行数学运算(报警公式)，然后对运算结果进行报警检查而产生。报警发生时系统可以通过弹出报警窗口、发出声响、发送短信、电子邮件或打印报警信息等多种方式通知用户，用户可以自由设定报警通知方式。
图5 工地现场在线人员和设备展示界面
图6 土壤类从传感器数据展示界面
图7 工地现场悬浮物值超标报警展示
5小结
本文介绍的“智慧工地物联网数据传输与展示系统”，可以整合并显示智慧工地项目上使用的视频信息、RFID、红外感应器、全球定位系统和温度传感器等信息传感设备所采集到的数据。随着物联网监控技术的更新换代，将改变现有的物联网监控模式，使监控人员无论身在何处，无论何时都可以对需要进行监控的工地现场环境进行监控，为实时的监控和管理工作提供了有效的手段，有效地提高施工现场的管理水平和管理效率。
参考文献
[1]宗平．物联网概论[M]．北京：电子工业出版社，2012：15．200.
[2]张琪．探索中国物联网之路[M]．北京：电子工业出版社，2012：10．55．
[3]曹红兵, 魏建明, 刘海涛. 无线传感网中多传感器特征融合算法研究[J]. 电子与信息学报, 2010(1):166-171.
[4]姚道远, 王海林, 张宝贤, 等. 基于QoS的无线传感器网络感知调度协议[J]. 通信学报, 2010(5):128-134.
[5]尹育新,戎宏娜.浅谈一种全新的网络技术一物联网[J]．信息系统工程,20l0(2)：105-106.
[6]李莉. 无线地下传感器网络关键技术的研究[D]. 北京邮电大学, 2008.
责编/杨鑫
