一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统的制作方法

本发明涉及智能建造，具体涉及一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统。

背景技术：

1、随着物联网、互联网的高速发展，新的理念和技术逐步渗透到建筑施工领域，传统的建造方式正在改变，智慧建造和运维应运而生，智慧建造与运维是指通过传感装置感知施工现场的环境、人员、设备、车辆等数据信息，再通过有线或者无线传输到服务器，服务器将数据分析后组合形成多种图表，用户可以通过互联网访问到服务器的相关数据，从而实现对施工现场或建筑物的状态监测，但是建筑施工现场环境复杂多变，各类作业交叉施工，对电线和网线的布设造成了困难，线路的频繁拆改极大影响着系统的正常运行，网络基础设施差，地下室、隧道等部分地区4g信号都难以到达，难以实现通过宽带信号进行数据传输的要求。

2、专利号为“cn201911160091.4”的“一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统”，其公开了参数采集装置用于采集施工现场的各项数据，lpwa数据终端对这些数据进行加密，lpwa数据中台实现数据传递，lpwa数据处理器对数据进行解密及数据处理后发送给云平台；施工现场的执行设备接收处理后的数据来执行相应动作，从而实现施工现场数据的无线通讯；然而，上述技术中，在通讯的过程中，通过lpwa通讯进行统一数据传输，云平台的数据吞吐量有限，在统一传输的过程中，有时候会影响一些重要数据的时效性，不方便管理人员及时处理相应数据异常的状况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统对高时效数据采用双冗余传输，对低时效数据进行单通道分散传输，能够有效降低高失效数据传输的延时，提高数据吞吐量，避免影响重要数据的时效性。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，包括以下内容：

3、现场设备终端，所述现场设备终端包括微控制芯片、传感器模块、定位模块和nb-lot模块，所述微控制芯片、传感器模块、定位模块和nb-lot模块相互电连接；

4、主控终端，所述主控终端包括平台架构、2.4g nrf24l01无线模块、解析模块和指令模块，所述平台架构、2.4g nrf24l01无线模块、解析模块和指令模块相互电连接，所述主控端电连接于现场设备终端；

5、加密控时中转系统，所述加密控时中转系统包括nb-lot通讯识别模块、2.4gnrf24l01通讯识别模块、数据冗余量调度模块和算法加密模块，所述nb-lot通讯识别模块、2.4g nrf24l01通讯识别模块、数据冗余量调度模块和算法加密模块相互电连接；所述现场设备终端电连接于加密控时中转系统，所述主控终端电连接于加密控时中转系统。

6、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述传感器模块和定位模块采集现场传感数据和定位数据，所述微控制芯片将采集的数据通过nb-lot模块发送至加密控时中转系统。

7、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述加密控时中转系统中的算法加密模块将接收的传感数据和定位数据进行算法加密，所述数据冗余量调度模块采用两个通道同时复制加密后的数据，通过双通道发送相同的时间触发流数据，双网实现双冗余备份，并根据采集的数据类型将数据分为高时效数据以及低时效数据，对所述高时效数据采用双冗余传输，对所述低时效数据进行单通道分散传输。

8、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述微控制芯片对数据进行分析处理，并将分析处理后的数据通过at指令连接于nb-lot模块，所述微控制芯片还连接于总控现场的其它设备；所述nb-lot模块提供全球频段，与所述加密控时中转系统的nb-lot通讯识别模块进行无线数据通讯；所述传感器模块包括风速采集器、温湿度采集器、pm2.5检测器、应力应变传感器、烟雾传感器、设备运维传感器、人员签到控制器和施工质量评测上传控制器。

9、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述nb-lot通讯识别模块包括nb-lot通讯匹配器和nb-lot通讯id识别模块，所述nb-lot通讯匹配器无线连接匹配于现场设备终端的nb-lot模块，所述nb-lot通讯id识别模块识别nb-lot模块的id编码，识别成功后建立数据通讯；所述2.4g nrf24l01通讯识别模块包括2.4g nrf24l01通讯匹配器和2.4g nrf24l01通讯id识别模块，所述2.4g nrf24l01通讯匹配器无线连接匹配于主控终端的2.4g nrf24l01无线模块，所述2.4g nrf24l01通讯id识别模块识别2.4gnrf24l01无线模块的id编码，识别成功后建立数据通讯。

10、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述算法加密模块包括密钥控制模块，并基于fpga的3des算法；利用所述fpga虚拟重构电路方法重构电路，基于所述des轮函数运算采用三级流水线与轮函数中的流水线进行相平衡，再设计des并行复制多个操作，通过一个密钥控制模块为3des提供三个56位的密钥以及加解密控制信号；所述数据冗余量调度模块进行双冗余传输，并对加密后的数据进行封装和校验，通过2.4gnrf24l01通讯识别模块发送至解析模块。

11、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述平台架构基于物联网开发云平台上传数据，所述平台架构包括应用编辑器，所述应用编辑器提供平台数据查询以及数据流可视化功能。

12、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述平台架构基于物联网开发云平台上传数据，所述平台架构包括应用编辑器，所述应用编辑器提供平台数据查询以及数据流可视化功能。

13、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述解析模块包括解密模块和解压模块，所述解压模块用于识别首部数据类别分别进行解压，获取原始加密数据；所述解密模块用于对三个56位的密钥进行解密，释放加密数据传送至平台架构；所述指令模块用于输入指令，通过所述2.4g nrf24l01无线模块与2.4gnrf24l01通讯识别模块通讯传输至加密控时中转系统，并通过nb-lot通讯识别模块与nb-lot模块通讯传输指令至现场设备终端，所述微控制芯片分析指令后输出给现场建造运维设备运行指令。

14、前述一种用于智慧建造与运维的广域窄带数据无线采集系统，所述加密控时中转系统还包括增益放大器、数模转换器和中频信号处理电路，所述增益放大器和数模转换器将定位模块的射频信号转换为对应的中频信号，所述中频信号处理电路将中频信号进行处理，完成对定位发射信号的捕获、跟踪以及现场设备终端的位置计算，并反馈给所述主控终端。

15、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

16、1、本发明在数据传输的过程中，对数据采用两个通道同时复制，双通道发送相同的时间触发流数据，双网实现双冗余备份，并根据采集数据的类别将数据分为高时效数据以及低时效数据，对高时效数据采用双冗余传输，对低时效数据进行单通道分散传输，能够有效降低高失效数据传输的延时，提高数据吞吐量，避免影响重要数据的时效性。

17、2、本发明利用2.4g nrf24l01连接主控终端和加密控时中转系统，2.4g nrf24l01无线模块基于usb设备，插设于平台架构的主机中，进行数据上传，usb设备，加上id编码认证，可以在必要的情况下，插上其他主机中接收数据，提高灵活性。

18、3、本发明将定位模块的射频信号转换为对应的中频信号，并对中频信号进行处理，完成对定位发射信号的捕获、跟踪以及现场设备终端的位置计算，反馈给主控终端，有利于在数据异常时，精确定位相应现场设备终端的位置。

19、4、本发明基于nb-lot通讯，将加密控时中转系统和现场设备终端无线连接，具备10-30km覆盖范围的广域覆盖、20db穿透损耗的深度覆盖、功率节省模式。