基于物联网的建筑工地环境监控系统设计

王昕

三二〇一医院基建科 陕西 汉中 723000

引言

在建筑施工对环境造成的负面影响中，噪声和扬尘污染是对周边居民生活环境造成影响最直接的两个因素。为有效控制施工过程中噪声和扬尘的排放，响应国家与政府对绿色施工的有关要求[1]，许多施工现场启动了噪声和扬尘监测工作。在实际监控工作中，由于建筑工地环境特殊，不少施工现场存在监测效率低、信息系统不适用、监测数据不完整等问题。如何优化数据监测、传输与展现机制，设计一个适用于施工现场应用场景的噪声扬尘监测系统，是提升监测精度与效率，落实防治施工环境污染工作的关键。

1 总体架构设计

根据需求并结合建筑工地实际情况，本文提出分散分布工地集中化远程监控系统方案。监控系统利用现场传感器采集实时参数，后将数据传输至本现场的控制终端，控制终端将所接收到的数据进行处理并打包，无线通信模块以串口的形式与控制器相连接，其将已经打包好的数据通过网络运营商传到用户服务器中，服务器软件将数据处理后按格式写入数据库所对应的数据表内。用户可通过网站综合监控平台和安卓手机监控软件查看环境参数和设备状态。在手动控制状态下，用户可通过现场终端以及远程端软件来控制相应设备；在自动控制状态下，控制器可根据用户设置的参数范围自动对设备进行控制，同时用户可通过现场终端和远程端对参数范围进行设定。系统总体设计架构如图1所示。

2 硬件终端设计

本系统共三个现场终端，相应的放置在分散分布的三个工地旁。它们承担着系统最基础的功能，负责数据的采集、数据处理及传输、设备控制等功能。系统硬件结构图如图2所示。

图2 监控系统硬件结构图

3 监控系统软件

下位机软件是运行在现场核心控制芯片中的程序，其功能为驱动现场各硬件模块，使系统采集数据、发送数据、执行控制指令。上位机程序包括网站综合监控平台软件、安卓手机监控软件以及服务器软件。

根据环境监控系统所要 实现的功能，系统软件主要由下位机软件、服务器软件、网站综合监控平台、安卓手机监控软件组成。服务器软件采用C#语言进行设计。本软件的开发思路为：第一步，依照通信协议与GPRS模块建立“通路”，及时接收、发送数据信息；第二步，能够与MySQL建立“通路”，能够操作数据库。

4 系统安装与功能测试

本系统功能性测试工作在汉中某建筑工地中进行，将室外防尘监控箱安装于基坑边。在建筑工地，硬件终端上能查看实时参数和设备状态，能手动控制现场设备。通过核心控制板上的人机交互功能，将可以方便地监测控制整个系统。经过现场测量，得出的显示数据与实际数据相符。在设备控制界面中开启雾炮机，其能立即运行。

在电脑端，经查看，平台显示的数据与实际数据相符。观察到当前颗粒物浓度为131 ug/m3，在手动模式下控制雾炮机状态，使其打开，观察到现场雾炮机在略有延迟之后启动，经分析，延迟属于信号传递过程中存在延时，属于正常现象。

在安卓手机上安装建筑工地环境监控系统软件，以用户身份登录，点击进入实时数据查询平台如图3所示界面。经查看，软件显示的数据与1号工地实际数据相符。此时点击关闭按钮，现场雾炮机在略有延迟之后关闭。

图3 手机实时查询界面

5 改进与展望

本系统虽已初步完成了预期目标，适应于分散分布式建筑工地的集中管理，但是因为时间和资金等因素的制约，系统控制算法智能化程度不高，传感器采用集成化模块成本高等问题还需进一步完善、升级与改进。