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基于传感网的建筑工程结构安全施工实时监测系统（方案材料）中国电子科技集团第五十二研究所物联网应用事业部2011.05 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 1目录目录..............................................................................................................................................1................. 第1方案设计章 ..............................................................................................................................................2系统概述 1.1..............................................................................................................................................2系统构成 1.2..............................................................................................................................................4设备清单1.3...................................................................................................................................5系统功能介 ........... 1.4 绍...................................................................................................................................6系统特点1.5 .........................................................................................................................7................... 1.6 监控中心功能展示.........................................................................................................................8 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 2第1章 方案设计 1.1系统概述 物联网作为当今重要的战略性新兴产业，得到了我国政府的高度重视。物联网（Internet of Things,IoT）是指将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，在技术上又称为“传感网”，被认为是继计算机和互联网之后的“第三次IT浪潮”。 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是泛在网络的神经末梢，是物联网的核心，是新一代宽带通信网的重要组成部分。 无线传感网络是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域，是全球未来的四大高技术产业之一。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、自组织网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协同实时监测和感知，将采集的各种监测对象数据以无线自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现对各种环境进行监视和控制的目的。 无线传感网借助于节点中内置的传感器测量周边环境中的热、红外、声纳、雷达和地震波信号，从而探测包括温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等物质现象，并通过无线网络将所有信息汇总。在建筑工程结构安全实时施工监测领域，由于传感设备及监测点均是分布式布置的，因此无线传感网更适合在该类领域应用。 中国电子科技集团公司第五十二研究所是致力于电子信息产品研究、开发、生产、服务于一体的国家一类研究所，总结多年无线传感网及信息采集领域经验，依托自身强大的研发实力，基于自主研发的无线传感网核心协议技术，成功设计出应用于建筑工程结构安全施工实时监测系统的新产品及系统解决方案。该系统 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 3具有信息采集层、无线传感网层、广域通信网以及信息存储与处理等各层核心技术及解决方案， 建筑工程结构安全施工实时监测是在建构筑物施工过程中，采用监测仪器对关键部位各项控制指标进行监测，并在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，同时也可用于检查施工过程是否合理。本方案设计的基于传感网的建筑工程结构安全施工实施监测系统，改变传统的周期性、人工监测方式，将新兴无线传感网技术应用于建筑工程监测领域，设计出智能化、信息化的监测系统，为建筑工程结构安全施工的实时监测提供有效、便捷的方式。 基于传感网的建筑工程结构安全施工实时监测系统由监控中心管理软件、WSN协调器、WSN路由器、WSN采集器以及各类测量传感器组成，其结构图如下所示。 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 4建筑工程结构安全施工实时监测系统包括对建筑工地环境监测、支撑轴力、位移量、表面应力、浇筑温度等参量的实时监测。该系统将各类监测点的信息汇集到统一的监控平台，实现各个监测点的信息共享，实现对整个用户单位管辖范围内所有建筑工地统一管理。本系统安装及部署具有很好的灵活性，可以根据被监测施工现场的实际环境及监测点个数，搭建自组织、自维护的无线传感网，由其负责整个施工现场所有监测点的管理，并且同一个无线传感网络采集多种类型的传感器信息。 本系统采用无线传感网技术将分布式布置的各个监测点信息汇总后，由WSN协调器通过以太或者移动网络（3G/GPRS）上传到监控中心管理软件。监控中心管理软件可以对各个监测点信息实现共享，实时分析监测点的状态信息并根据预设的报价阀值产生报警。根据用户需求，报警方式可以采用声光报警、短信报警等方式。此外，本系统提供建筑工程施工现场GIS服务，并将各个监测点的位置及状态与GIS结合，为用户提供直观、现象的展示服务。 1.2系统构成 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 5监控中心管理软件： 监控中心管理软件由计算机软硬件组成，完成整个系统中所有设备信息维护、为用户提供远程数据分析和查询统计等功能；具有访问权限的用户可以远程登录，查询不同区域已经接入该系统的所有监测点运行以及报警状况等。 WSN协调器： 负责其管理范围内的WSN路由器以及WSN采集器的组织和维护，负责各类传感器数据汇总，并提供以太或者移动接入（GPRS、3G）接口，将WSN采集器采集到的监测点应力数据上传到监控中心服务器。 WSN路由器： 负责无线数据帧路由转发。根据该系统实际应用环境及范围，适量的WSN路由器组建WSN基干网，负责WSN协调器与WSN采集器之间的数据交互。由WSN路由器组建的WSN基干网覆盖该子网中的所有WSN采集器，并提供自维护、自修复的通信链路。 WSN采集器： 由电池供电，负责与其连接的各类传感器的数据采集和上传、负责该监测点传感器数据分析以及报警状态指示。 各类传感器： 负责建筑工程施工中各类测量点信息的采集。 1.3设备清单 表 1.3.1 设备清单 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：0571‐88366943 6系统设备清单序号产品型号产品名称说明1CETHIK-WN-CC4322B162WSN协调器（室外）2CETHIK-WN-CC4322A162WSN协调器（室内）3CETHIK-WN-CR4322B162WSN路由器(室外)4CETHIK-WN-CE4322B162WSN采集器（室外）5CETHIK-WN-CSL9BSV1.0建筑工程结构安全施工实时监测系统1.4 系统功能介绍 ¾WSN协调器、WSN路由器以及WSN采集器三种设备是基于具有自主知识产权的无线传感网协议设计，具备自组网、自组织、自维护功能； ¾WSN采集器自动完成被监测点各类传感器数据的实时采集及上传； ¾WSN采集器由电池供电，具备电池电量自检测及电量欠压预警、报警等功能； ¾WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器等设备均具有运行状态、运行温度、硬件接口等自检测以及异常报警功能； ¾由WSN协调器、WSN路由器和WSN采集器组成的无线传感器网络中的数据通信具备链路信号质量指示功能，用户可以通过Web查看任何上传数据的信号质量； ¾上位机监控管理中心Web服务器具有用户登录权限、用户角色管理、系统运行记录以及日志管理功能； ¾上位机监控管理中心Web服务器为具有权限的用户提供数据服务功能，包括该用户访问的施工工地中所有监测点实时数据查询、实时数据曲线分析、历史数据查询、历史数据分析等功能； 基于传感网的建筑工程安全施工实时监测系统 地址：杭州市西湖区马塍路36号 电话：0571‐88366866 邮编：310012 传真：05