基于BIM的智慧桥梁监测平台开发及研究

这是一篇关于桥梁监测,BIM技术,模型共享,物联网技术,云平台的论文, 主要内容为当前中国已成为世界第一桥梁大国,中国桥梁建设取得了举世瞩目的成就,随着系列交通强国政策的出台实施,中国正由桥梁大国向桥梁强国迈进。桥梁施工监测作为桥梁建设的重要环节,对保障桥梁安全有着举足轻重的作用。当前桥梁施工监测中仍以传统监测模式为主,但传统监测模式存在检测速度慢、信息易丢失、数据容错率高、信息传递不及时、信息化管理水平低等问题。因此,如何使桥梁施工监测变得智慧化,成为当前研究热点课题之一。在建筑信息化大背景下,传统的桥梁监测工作模式显然已经不适用于目前的桥梁施工中,尤其是特大型、大型桥梁的施工。BIM技术以其可视化、数字化、信息化等特点目前已经成为建设行业信息化的一大重要支撑,本文致力于将BIM技术应用于桥梁施工监测中,以实现“智慧桥梁监测”为目标展开研究,主要研究工作如下:(1)针对BIM软件与有限元分析软件数据壁垒现象,选择当前应用广泛的Revit与Midas Civil软件,分析二者建模方式,探索数据交互途径,基于Revit API,采用C#语言对Revit进行二次开发,实现BIM模型数据的有效提取与编译,最终实现BIM模型与有限元分析模型数据共享。(2)梳理桥梁监测平台功能需求,选用My SQL数据库储存方式进行数据库设计,以SQL语句实现各表间关联,进而实现桥梁监测过程中的各类数据管理;设计平台硬件系统架构,分析桥梁施工监测特点,确定硬件设备选型,运用物联网技术和无线传输技术实现桥梁监测硬件系统升级。(3)探索BIM+GIS+物联网+互联网+数据库的智慧桥梁监测模式,开发基于BIM的智慧桥梁监测平台。融合BIMFACE平台,进一步发挥BIM模型价值,实现BIM模型轻量化处理及Web端快速加载,分析BIM+物联网优势,扬长补短,将BIM模型与监测数据的相互关联,实现监测数据的三维可视化;融合天地图平台,通过GIS环境配置,把控监测场景;优化桥梁监测工作的组织系统管理,制定预警方案,优化预警流程,融合阿里云平台,实现预警信息的快速处理。(4)通过项目案例应用验证研究成果的可行性与实用性,使用二次开发的软件实现模型数据交互,提高模型利用率,并根据有限元分析结果确定监测点位置,采购及安装硬件设备,在平台中完善项目信息,轻量化BIM模型,通过平台各功能实践实现桥梁智慧化监测与管理。本文研究内容具有以下创新性:(1)通过二次开发,打破了BIM软件与有限元分析软件的数据交互壁垒,实现了BIM模型与有限元模型的数据共享,发挥了BIM模型数据价值,提高了有限元分析效率。(2)运用物联网技术实现桥梁结构的实时监测与异地查询,突破了传统监测模式的时间和空间限制,也使得桥梁监测结果更为安全、可靠。(3)设计开发智慧桥梁监测平台,对桥梁施工监测工作实现统筹管理,将BIM技术的可视化优势与硬件设备实时监测特点相融合,解决二维平面视角不足问题,实现监测数据的三维可视化。(4)通过BIM软件与有限元软件的数据交互,以及监测平台与BIMFACE平台、天地图平台、阿里云平台等多平台的融合,从多角度出发,综合各方优势,增强桥梁监测信息化水平,为桥梁结构安全保驾护航。

基于“BIM+物联网”建筑物运维管理的研究

这是一篇关于BIM,物联网技术,Web端重建,WebGL,Three.js,三维交互的论文, 主要内容为建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是目前建筑行业最具有前瞻性的发展之一,其应用能够覆盖建筑项目从规划、设计、施工到运维等各个环节的整个建筑物生命周期,以所见即所得的形式支持建筑项目全部信息的交互,具有广阔的应用前景,尤其在占据了建筑物生命周期绝大部分的运维阶段更是大有可为。当前广泛使用的BIM建模软件建成的BIM模型包含的信息数据量过大,对运行环境的需求较高,大多使用C/S(Client/Server客户机/服务器)架构。近些年来,随着移动互联网发展和移动终端的普及,以B/S(Browser/Server浏览器/服务器)架构为应用基础的Web应用成为发展的潮流和趋势,所以开展BIM模型Web端重建的研究有利于将BIM模型的应用从规划、设计、施工拓展到涵盖建筑物运维的建筑物全生命周期。通过物联网、传感器技术采集并传输建筑物相关运维数据,基于云架构,将建筑物运维数据与BIM的轻量化模型相融合,实现建筑物运维数据与BIM模型的联动,为建筑物的运维提供三维可视化平台。本文首先以Autodesk Revit软件所建模型作为研究对象,基于计算机三维图形学理论,将BIM模型的顶点坐标、三角面、中心坐标、法线等几何数据重构为可应用在Web端的JSON格式数据,继而利用WebGL的第三方库Three.js通过GPU三维图形渲染管线方式实现了BIM模型在Web端的重建和渲染,通过射线拾取、轨道空间控制、第一人称控制和飞行控制方式开发实现了Web端显示BIM模型的三维交互功能,为下一步与物联网技术结合打下基础。其次,设计物联网节点,利用传感器感知建筑物的运行数据并通过无线传输到服务器端存入数据库。最后,以某场馆能源站为例建模,运用本研究的理论成果,实现建筑物运维数据与Web端轻量化BIM模型的融合。BIM被称为建筑工程行业的第二次数字化革命,其应用可贯穿建筑项目的整个建筑物生命周期,面向建筑参与各方进行数据的共享和信息的集成管理应用,这也是BIM的核心价值所在。随着HTML5和WebGL技术的发展,浏览器具备了处理复杂三维图形的能力,使BIM技术在建筑物运维阶段的应用成为可能。本研究实现了BIM模型脱离Revit建模环境在Web端的重建,并设计物联网节点电路实现了传感器数据与Web端BIM模型的融合,为BIM模型的应用从规划、设计、施工拓展到建筑物运维的全生命周期奠定了良好的基础。

基于物联网的城市消防安全管理服务平台

这是一篇关于物联网技术,消防,火灾管理,ZigBee,监控系统的论文, 主要内容为我国城市地价随着城市化进程的加快持续性攀升,地下建筑、高层建筑以及超高层建筑与日俱增,由此带来了一系列的消防隐患,消防在城市建设和居民生活中的地位变得日益重要。火灾预警可以通过安全监控系统完成,但受限于现阶段的监控系统特性,各个监控系统相互独立,不能有效地进行信息共享,更多的是依赖人为操作达到预警作用,一旦火灾发生,常会因为人为失误导致监控预警水平降低,进而造成较大的消防灾害,给人们财产和生命安全带来巨大隐患。本文在研究现有安全监控体系的基础上,针对消防部门、消防主管部门、派出所联动性差和安全监控体系相对独立的特点,设计了以物联网技术为基础的安全管理平台,可以服务于城市消防,能大幅度弥补火灾监控效果不佳的缺陷。该平台的设计是基于国家颁发的相关消防建设标准、现阶段火灾预警通信方案等构建而成,其构成部分主要有上层Web应用层、底层信息采集和中间数据通讯层。智能数据采集体系是底层信息采集层的基础,Zig Bee模块能实现消防实时数据的获取功能,能借助特定的传感器完成相关信息的采集,然后经由Zig Bee协议将收集的数据输入嵌入式设备中,该设备处理完数据后输送到服务器中,提供给Web层相关数据,能作为后续数据分析的判断依据。Web应用层结合使用了SQLSERVER数据库和ASP.NET技术手段,消防单位使用端能完成管理巡检人员、管理消防要素、上传巡检数据、管理单位信息以及接收消防信息等工作;派出所使用端能完成统计巡检数据、下发通知、巡检数据审核等工作;消防主管使用端可进行巡检抽检信息的审核、下发整改通知、分析和统计巡检数据、管理消防人员等操作。实践证明,本服务平台的数据采集功能可以实现对消防安保单位数据的实时采集,Web层能处理并实时采集消防数据,支持及时发送信息至工作人员的手机完成火灾预警,进而有效提升火灾出警效率,从而最大程度低降低火灾带来的财产威胁与人身安全隐患。

监狱服刑人员信息管理系统设计与实现

这是一篇关于监狱管理,信息卡,SSH框架,物联网技术的论文, 主要内容为监狱管理是监狱工作的核心,服刑人员在狱内执行刑罚,需要一个全方位的管理机制。随着当今互联网技术及物联网设备的智能化发展,传统的监狱管理暴露出来的问题越来越多,不仅需要管理人员手工操作大量数据,而且与其他系统数据无法交互,信息延迟,严重依赖人工操作。为改进监狱管理水平,本文设计并实现了监狱服刑人员信息管理系统。多角度、全方位地分析了监狱管理人员、服刑人员、家属及医生四类用户对监狱管理系统的需求。以需求分析为根基,对服刑人员信息管理系统进行设计,划分出了六个功能点,分别是考核管理、场所管理、会见管理、基本信息管理、健康信息管理和消费信息管理。采取教育改造与劳动改造联合的方式,将服刑人员表现情况纳入考核,考核记录作为奖惩依据,影响着其他功能点,包括场所管理中对于活动区域的权限控制,会见管理中会见内容的安排,消费信息管理中奖励额的分发。服刑人员信息管理系统所述系统与RFID读写器、门禁系统、视频监控系统提供的人脸识别技术通过接口进行交互,实现了具有高准确性的场所管理。在进行系统实现时,本文采用B/S架构,通过MVC框架模式将系统分层,运用Hibernate的对象关系映射实现对持久化数据的CRUD操作,Struts2的Action过滤拦截请求、处理JSP页面跳转及RESTful服务的封装,Spring借助配置来解耦对象。构建不同的测试用例对监狱服刑人员信息管理系统进行测试,验证了系统功能。服刑人员信息管理系统通过接入互联网使服刑人员信息智能化,能够减轻监狱管理人员的工作负担,节省人力财力;将服刑人员信息通过集成关联到物理信息卡上,实现了信息的实时获取;更加合理有效地对服刑人员实施监管,提升监狱改造的效果的同时,也便于与相关部门进行数据共享。

基于物联网技术的景观照明控制系统的设计与实现

这是一篇关于物联网技术,视频播放,景观照明,程序远程更新,控制系统的论文, 主要内容为基于视频播放的景观照明是日益发展的数字城市的有机组成部分。随着通信技术、芯片技术、软件技术的不断演变,景观照明控制技术也在不断更迭之中,向着灵活配置、远程操作、云端维护等方向发展。本文基于新一代远程数据通信技术CAT.1及国产RISC-V内核短距离无线通信MCU,设计与实现了一款远程可维护及更换视频节目、可配置播放参数、边缘分布式节目存储的景观照明控制系统,主要工作如下。(1)基于通用嵌入式计算机架构,遵循硬件构件化设计原则,给出了一种景观照明控制系统的设计方案。该方案以CAT.1通信为远程网关,以CH573微控制器内含的蓝牙短距离无线通信模块进行节点组网。CAT.1是近年来推出的逐步取代早期2G时代GPRS的新型无线广域网数据通信模式,CH573微控制器是南京沁恒微电子2020年推出的RISC-V内核的国产芯片。本方案中的灯控节点采用芯片UART接口模拟DMX512协议,在软件协同下,提高了接口的通用性。(2)针对灯控节点空间分布的离散性,提出了视频分布式灯控节点存储、基于机会路由算法优化实现信息传输、基于RBS时间同步算法优化实现同步播放的软件设计方案。该方案中,待播放的视频在PC机端进行帧-像素级分解,分解后得到各灯控节点时间-帧-像素流,通过远程通信发布给节点存储;通过对机会路由算法的优化,实现信息在节点之间的稳定传输;通过对RBS时间同步算法进行针对性优化,将节点的时间误差缩小到100ms内,实现了流畅播放。还设计了灯控网关及灯控节点软件的远程更新功能。(3)灯光控制软件分为云侦听软件及客户端人机交互软件,本文设计了客户端人机交互软件。云侦听软件直接采用实验室开发的CS-Monitor软件,其功能为实现客户端人机交互软件与灯控网关的信息交互,本文给出接口适配。客户端人机交互软件基于C#语言开发,设计了视频的时间-帧-像素流分解算法、灯控网关及灯控节点软件的远程更新算法、节目下载、节点控制、参数配置等功能模块,实现了景观照明控制的智能化、远程化。实践表明,本文设计的基于物联网技术的景观照明控制系统,具有远程更新与维护、节点分布式存储、时间同步准确、参数灵活配置等技术特点,为景观照明领域提供了一种低成本、易部署、稳定性强的新方案。

太阳能热水器智能控制系统的研究与实现

这是一篇关于太阳能热水器,物联网技术,远程监控,智能模式,Cart算法的论文, 主要内容为近年来,伴随着国家对新能源产业的大力支持以及公众环保意识的不断提高,太阳能热水器凭借节能、环保的特性被广泛使用。然而,传统太阳能热水器控制系统往往存在着功能单一、网络化程度不高以及智能化不足等缺陷。针对上述问题,本文基于物联网技术与数据挖掘算法,设计了一种太阳能热水器智能控制系统。论文的主要研究内容如下:(1)阐述了太阳能热水器及其控制系统的发展现状及趋势,通过分析传统太阳能热水器控制系统存在的缺陷,结合当前的市场需求,给出了本系统的总体设计方案,并对系统的结构组成及工作原理进行了简要分析。(2)完成了系统的软硬件设计。建立了以STM32F103主控制器为核心的整体硬件架构,对系统的传感器模块、继电器控制模块、通讯模块以及电源模块等进行电路设计,搭建了相应的硬件平台;采用模块化的设计思路完成了系统软件程序的编写,确保了各功能模块稳定可靠的运行。(3)基于MCGS组态软件为系统设计了本地监控平台,并采用Modbus通讯协议将其与主控制器进行数据传输,实现了用户对太阳能热水器运行状态的本地监控。(4)为了进一步提高系统的网络化程度,将物联网技术与太阳能热水器控制系统相结合设计了远程监控平台。首先,基于物联网云平台为系统设计了手机端远程监控软件,实现了实时监控的功能。其次,在Qt开发环境中设计了PC端监控软件,进一步完善了系统的远程监控方式。最后,对远程监控平台进行了测试。结果表明,用户可以通过该平台快速、稳定地完成对太阳能热水器实时运行状态的监测与控制。(5)智能模式的设计与实现。采用Cart算法对获取的用户使用数据进行分析,并以此构建预测模型预测用户的用水需求,根据预测结果自动调整控制器的运行参数,实现系统的智能化控制。最后,将智能模式与传统模式进行对比分析,突出了智能模式的优越性,提升了用户的使用体验。

基于物联网技术的景观照明控制系统的设计与实现

这是一篇关于物联网技术,视频播放,景观照明,程序远程更新,控制系统的论文, 主要内容为基于视频播放的景观照明是日益发展的数字城市的有机组成部分。随着通信技术、芯片技术、软件技术的不断演变,景观照明控制技术也在不断更迭之中,向着灵活配置、远程操作、云端维护等方向发展。本文基于新一代远程数据通信技术CAT.1及国产RISC-V内核短距离无线通信MCU,设计与实现了一款远程可维护及更换视频节目、可配置播放参数、边缘分布式节目存储的景观照明控制系统,主要工作如下。(1)基于通用嵌入式计算机架构,遵循硬件构件化设计原则,给出了一种景观照明控制系统的设计方案。该方案以CAT.1通信为远程网关,以CH573微控制器内含的蓝牙短距离无线通信模块进行节点组网。CAT.1是近年来推出的逐步取代早期2G时代GPRS的新型无线广域网数据通信模式,CH573微控制器是南京沁恒微电子2020年推出的RISC-V内核的国产芯片。本方案中的灯控节点采用芯片UART接口模拟DMX512协议,在软件协同下,提高了接口的通用性。(2)针对灯控节点空间分布的离散性,提出了视频分布式灯控节点存储、基于机会路由算法优化实现信息传输、基于RBS时间同步算法优化实现同步播放的软件设计方案。该方案中,待播放的视频在PC机端进行帧-像素级分解,分解后得到各灯控节点时间-帧-像素流,通过远程通信发布给节点存储;通过对机会路由算法的优化,实现信息在节点之间的稳定传输;通过对RBS时间同步算法进行针对性优化,将节点的时间误差缩小到100ms内,实现了流畅播放。还设计了灯控网关及灯控节点软件的远程更新功能。(3)灯光控制软件分为云侦听软件及客户端人机交互软件,本文设计了客户端人机交互软件。云侦听软件直接采用实验室开发的CS-Monitor软件,其功能为实现客户端人机交互软件与灯控网关的信息交互,本文给出接口适配。客户端人机交互软件基于C#语言开发,设计了视频的时间-帧-像素流分解算法、灯控网关及灯控节点软件的远程更新算法、节目下载、节点控制、参数配置等功能模块,实现了景观照明控制的智能化、远程化。实践表明,本文设计的基于物联网技术的景观照明控制系统,具有远程更新与维护、节点分布式存储、时间同步准确、参数灵活配置等技术特点,为景观照明领域提供了一种低成本、易部署、稳定性强的新方案。

基于STM32的远程厨房安全系统设计与实现

这是一篇关于远程厨房安全系统,物联网技术,STM32芯片,传感器,安全报警的论文, 主要内容为中国城镇化的速度,在我国进入21世纪以后发展得越来越快,一座座居民小区拔地而起。但居民小区的火灾发生率逐年上升,而由于燃气泄漏、人为原因、食用油温过高、排油烟系统油垢被点燃、电器短路等导致的厨房火灾是家庭火灾的主要因素,火灾不仅给当事人家庭造成人身伤害或财产损失,还会造成公共空间的危害。若有系统能够对厨房的火灾进行报警和控制,就能在火势控制在萌芽状态,从而保障居民的安全。基于人们迫切需要一个安装方便、能够随时接收报警的系统的需求,基于STM32的远程厨房安全系统应运而生。本文以“STM32的远程厨房安全系统的设计与实现”项目为依托,对国内外的厨房实时监测系统的应用现状和遇到的问题进行深入的分析,针对目前人们对于厨房安全预警的需求,开发了能够监控厨房环境状态并且自动灭火、换气的远程厨房安全系统。本文在对用户的使用需求进行分析调查之后,对远程厨房安全系统需要实现的功能有了大体的了解,确定了系统要实现的功能。接着对远程厨房安全系统进行了架构设计,该安全系统的框架是基于浏览器、服务器来设立的,能够满足系统的不同功能以及系统网络的相关要求,系统由5个功能构成:分别为系统最重要的监控与报警功能、自动化控制功能、基本信息管理功能和系统管理功能,各功能之间通过后台数据库紧紧连接在一起。物联网技术的发展对厨房的实时环境监控提供了有力的技术支持,使得厨房实时环境监控能够得以实现,小区住户可以随时随地查看到厨房的实时环境情况,当遇到火灾、温度过高等情况时,系统会及时报警,并且将报警信息发送给物业管理人员,以避免住户不在家所造成的损失。通过基于STM32的远程厨房安全系统的实现,用户可以通过远程系统实时查看厨房的环境,当厨房遭遇火灾、温度过高、燃气泄漏等情况时,系统会发出声光报警,并且实时在小区远程系统弹出消息,方便小区物业能够及时赶往住户的厨房进行紧急情况的处理,以保障住宅的安全。

基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计

这是一篇关于物联网技术,智慧农业大棚,LoRa技术,智能控制,云平台的论文, 主要内容为随着我国城镇化进程的不断加快,可耕种土地面积逐渐减少,农业种植土地集中化成为大势所趋,传统的耕种方式已经无法满足我们当今社会的需求。目前大多数农业大棚采用有线传输和短距离无线通信的方式,针对单一大棚进行环境监测和设备控制,存在通信距离短,组网复杂,受网络环境影响较大等问题。针对以上问题,本文以物联网技术为载体,结合传感器技术、嵌入式技术以及无线通信技术,设计并实现了一套基于物联网的智慧农业大棚控制系统。首先,对智慧农业的发展现状以及相关技术进行了阐述,针对该系统的具体需求,设计了系统的总体架构,系统可分为信息采集节点、数据传输节点、执行设备控制节点以及远程监控节点四个部分,节点间采用LoRa无线通信技术实现数据传输。接着,设计了系统硬件部分的整体架构,对系统中各节点的主控制器、采集传感器、LoRa模块、Wi-Fi模块以及GPRS模块进行选型和外围电路设计。同时,利用Altium Designer软件设计了STM32F103C8T6最小系统电路,完成了PCB的绘制与焊接,设计并制作了控制380V电机设备的控制箱,可对卷帘机和风机等设备进行控制。接着,利用Keil5软件对各节点的STM32单片机程序进行设计和编写,对LoRa组网方式和数据传输方式进行了改进,完成了智能决策程序的开发,绘制了各节点功能模块的程序流程图。然后,设计了基于B/S架构的Web信息管理系统,前端开发使用vue.js、Element UI以及Echarts技术,后端开发使用Spring Boot和Mybatis-Plus框架,可实现实时监测大棚内环境信息,查询历史记录以及对大棚进行管理等功能。用户可以对棚内执行设备进行手动控制,也可以开启自动控制模式,实现对大棚更加科学的管理。如果设备出现异常情况,会及时进行上报,便于后期维护工作。最后对系统整体进行搭建,分别测试了各部分的主要功能和稳定性,重点对LoRa无线通信性能和Web信息管理系统进行测试。测试结果表明,本系统功能完整,稳定性较好,解决了传统无线通信方式通信距离较短、组网复杂以及进行多发一收时出现消息碰撞等问题,可以满足需求,具有良好的应用前景。