建筑行業(yè)是我國國民經(jīng)濟中重要的物質(zhì)生產(chǎn)部門和支柱性產(chǎn)業(yè)之一,，對我國國民經(jīng)濟增長和創(chuàng)造就業(yè)機會起著關(guān)鍵的作用。作為如此重要的一個行業(yè),，物聯(lián)網(wǎng)在建筑行業(yè)的應用才剛剛起步,，諸如LoRa?等物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)將給建筑業(yè)發(fā)展帶來巨大的推動。 

提到建筑行業(yè),，大家首先就會想到各種大中型的施工現(xiàn)場,，其中包括大量的施工人員、設備,、建筑材料和公用設施,，以及由政府和企業(yè)安裝的各種傳感器。在這樣的場景中,，涉及到人員安全和活動區(qū)域管理,、設備和建材的資產(chǎn)管理與追蹤、設備運行與環(huán)境監(jiān)測,、公用設施的使用與狀態(tài)監(jiān)測……因此,，大中型施工現(xiàn)場是最理想的物聯(lián)網(wǎng)應用場景，但其場景復雜性和多樣性也給多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來了巨大的挑戰(zhàn),。

為有效解決施工現(xiàn)場存在的痛點和難點,，智慧工地應運而生。而LoRa作為一種發(fā)展較早,、應用非常成熟且擁有龐大生態(tài)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，憑借其遠距離、低功耗,、快速組網(wǎng)和易于部署等特點已被許多廠商應用于智慧工地,，為建筑業(yè)提供了全新的管理手段。同時,，LoRa的不斷創(chuàng)新為智慧工地添加了新的工具,，例如LoRa Edge?室內(nèi)外綜合定位技術(shù)，可為施工現(xiàn)場的人員,、設備,、建筑材料等等提供強大的定位功能，為智慧工地創(chuàng)新提供強大的推動力,。

智慧工地通過應用LoRa等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，對施工現(xiàn)場的人、機,、料,、法、環(huán)等資源進行集中管理,，從而實現(xiàn)了管理的智能化和自動化,。環(huán)境復雜的施工現(xiàn)場隱藏著人員傷亡的風險，一旦出現(xiàn)事故就會帶來巨大損失,；諸如升降機,、塔吊等大型設備也是高發(fā)事故危險源，具有點多,、線長和面廣等特點,，單靠人力巡檢排查，工作效率低,，且難以做到全過程,、全方位的監(jiān)督管理，容易出現(xiàn)監(jiān)管漏洞,。此外,，對施工現(xiàn)場的揚塵和噪聲監(jiān)測，以及施工現(xiàn)場的水電等公用設施使用等,，都存在周期長,、數(shù)據(jù)量大的特點，依靠人工測量的傳統(tǒng)方式,，耗費大量人力且效率低下,，記錄的數(shù)據(jù)缺乏客觀性及說服力。因此,，如何利用LoRa等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來加強施工現(xiàn)場安全管理,、降低事故發(fā)生頻率、杜絕各種違規(guī)操作和不文明施工,、提高建筑工程質(zhì)量,、降低資源消耗和費用，成為建筑行業(yè)亟待解決的難題,。

濟南有人物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司（以下簡稱“有人物聯(lián)網(wǎng)”）作為一家業(yè)界領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商,，通過采用Semtech的LoRa通信芯片，開發(fā)出了LoRa通信模組和組網(wǎng)設備,，通過其定制開發(fā)的私有通信協(xié)議,，助力智慧工地實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測及大型設備監(jiān)控；并可以根據(jù)建筑監(jiān)管部門的要求和建筑施工單位的需求,，為其定制各種基于LoRa的智慧建筑工地解決方案,。

在有人物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)有標準化解決方案中，通過利用LoRa器件,，使施工現(xiàn)場的各類設備實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控,，各類設備分區(qū)管理，各自形成自己的局域網(wǎng),，互不影響通信,；監(jiān)控數(shù)據(jù)集中上傳服務平臺,，施工單位既可以局域監(jiān)控也可以后臺總覽，方便實時查看和分析,。如下圖所示：

通信方式的分類及選擇

在上述的應用中,，LoRa分為點對點通信和組網(wǎng)通信，用戶可根據(jù)現(xiàn)場設備監(jiān)控要求,，選用合理的LoRa通信方式,。兩個點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍翱蛇x擇點對點通信，例如升降機監(jiān)控,，每組點對點通信設備都有自己唯一的應用ID,，只有應用ID相同的設備才能互相通信，對外的數(shù)據(jù)傳輸由特定的控制臺負責,。

多點數(shù)據(jù)監(jiān)控集中匯總上傳的場景應選擇組網(wǎng)通信,，例如塔機監(jiān)控、電氣監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)控,。每個組網(wǎng)場景都有自己獨立的應用ID,，終端上電后廣播應用ID，對應應用ID相同的網(wǎng)關(guān)會有響應,；隨后,，終端入網(wǎng)有響應的網(wǎng)關(guān)，形成自己的局域網(wǎng)絡,，終端設備只能在局域網(wǎng)內(nèi)通信,，對外都由網(wǎng)關(guān)負責數(shù)據(jù)通信。

具體應用場景詳解

l 升降機控制

圖：方案架構(gòu)

現(xiàn)場利用LoRa技術(shù)采集升降機的各類安全指標,，實時監(jiān)測升降機運行狀態(tài),，異常事件可及時報警。具體監(jiān)測內(nèi)容包括：升降機位置監(jiān)測,、升降速率監(jiān)測,、升降機電梯門狀態(tài)、升降機運行負荷等參數(shù),。

該場景采用的是點對點通信方式,，一個升降機上有兩個電梯籠，對應兩個控制臺,，控制臺和升降機采用一主一從的LoRa通信方式,。該通信方式與傳統(tǒng)有線通信相比，采用無線遠程控制,，更安全,；現(xiàn)場施工更方便；人工成本更低。

LoRa通信設備在該場景應用的主要特點：

· 一主一從

一個控制臺只能控制一個電梯籠升降,，LoRa通信在這里只做數(shù)據(jù)透傳,，每組設備都有自己唯一的ID編碼，只有ID相同的兩個LoRa設備能夠互相透傳數(shù)據(jù),；設備間各自獨立工作,，使用方便,、操作簡單,、不混淆，通信實時性更高,。

·實時性高

控制臺能夠?qū)崟r獲取升降機的狀態(tài)信息（包括當前位置,、工作狀態(tài)、安全檢測等）,，并能隨時控制升降機上下升降及停止,，實時性控制在200ms以內(nèi)。在異常情況下,，當出現(xiàn)通信中斷時,，800ms以內(nèi)立即停止。

· 穿透力強

施工現(xiàn)場環(huán)境復雜,、遮擋物多,，傳統(tǒng)433MHz無線通信網(wǎng)絡穿透能力無法滿足需求；而LoRa具有接收靈敏度高和發(fā)射功率高的特點,，穿透能力強勁,；施工現(xiàn)場樓層平均18層左右，空中傳輸速率11Kbps,，通信毫無壓力,。

· 抗干擾能力強

施工現(xiàn)場電氣設備多，噪聲和干擾信號也多,。LoRa通信最大能夠接收到底噪下-20dB的信號,，且支持前向糾錯編碼，因此抗干擾能力出色,。有人物聯(lián)網(wǎng)的LoRa設備能夠?qū)崟r監(jiān)測干擾因素,，通過“監(jiān)測-反饋-再監(jiān)測”的規(guī)避干擾機制，有效避免數(shù)據(jù)干擾,，現(xiàn)場實測同時能夠滿足100個LoRa設備實時通信,。

圖：升降機實景展示

l 塔機安全監(jiān)控

圖：方案架構(gòu)

現(xiàn)場利用LoRa技術(shù)實時采集塔機數(shù)據(jù)和狀態(tài)，異常事件可及時發(fā)送報警通知到服務平臺,。具體監(jiān)測內(nèi)容主要包括：重量,、力矩、幅度,、回轉(zhuǎn),、高度,、傾角1、傾角2,、風速,、告警或預警信息。

該場景涉及到多個傳感器的數(shù)據(jù)采集,，各個傳感器又分布在塔機的各個位置,，且需要后臺監(jiān)控或平臺進行實時采集和控制，只采用點對點方式無法滿足需求,，此時需要采用組網(wǎng)方式對局域內(nèi)的所有節(jié)點進行管理,。

LoRa組網(wǎng)通信又分為私有組網(wǎng)和LoRaWAN組網(wǎng)，相較而言,，私有組網(wǎng)更方便,、易部署、成本低,、通用性強,、更適合私有開發(fā)；LoRaWAN組網(wǎng)可支持的掛載設備多,，需要搭配LoRaWAN服務器使用,。對于塔機安全監(jiān)控系統(tǒng)來說，局域內(nèi)監(jiān)控,，設備數(shù)量不多,，私有組網(wǎng)更具優(yōu)勢。

私有組網(wǎng)設備在該場景應用的主要特點

· 多通道組網(wǎng)通信

網(wǎng)關(guān)支持多通道通信,，一個管理通道,，多個數(shù)據(jù)通道，終端設備需通過管理信道先入網(wǎng),，統(tǒng)一由網(wǎng)關(guān)管理,；入網(wǎng)后，網(wǎng)關(guān)根據(jù)接收終端的RSSI值推出鏈路預算,，并合理分配通信信道和速率,，終端設備按照網(wǎng)關(guān)分配的數(shù)據(jù)通道和速率進行通信。

· 輪詢采集+報警

該場景中,，網(wǎng)關(guān)采用輪詢采集模式,，網(wǎng)關(guān)可設置采集規(guī)則，包括采集數(shù)據(jù),、采集周期等,，自動對節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，節(jié)點返回的數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)通過4G上傳至后臺或云平臺。終端設備支持報警信息隨時上傳,，檢測到數(shù)據(jù)信道的數(shù)據(jù)交互過多時,，可設置終端通過管理信道上傳報警信息，避免數(shù)據(jù)撞包,。

“借助Semtech的LoRa器件,，我們?yōu)榻ㄖI(yè)智慧工地應用開發(fā)了通信模組和組網(wǎng)設備，以及定制開發(fā)的私有通信協(xié)議,，可對智慧工地的環(huán)境進行監(jiān)測,，對并大型設備實時監(jiān)控，從而提高了施工現(xiàn)場的智能化和自動化管理水平,，減少了人工檢查,，降低了事故發(fā)生的風險?！庇腥宋锫?lián)網(wǎng)CEO古欣說，“作為一家業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商,，有人物聯(lián)網(wǎng)將基于LoRa和建筑行業(yè)的需要,，不斷為更多領(lǐng)域開發(fā)出領(lǐng)先的解決方案，助力行業(yè)的智能化發(fā)展,?！?nbsp;

“很高興看到有人物聯(lián)網(wǎng)為智慧工地推出多種基于LoRa的解決方案，使LoRa的垂直應用領(lǐng)域得以不斷擴展,。建筑行業(yè)作為LoRa的一個全新應用場景,，憑借其自組、安全,、可控的特點,，可顯著改善施工現(xiàn)場的管理，極大地降低了風險,，提高了效率,。”Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東表示,，“LoRa擁有經(jīng)過驗證的技術(shù)和成熟的生態(tài)系統(tǒng),，這將為中國諸多行業(yè)的智能化管理提供支持與幫助，我們期待更多的合作伙伴開發(fā)出基于LoRa的創(chuàng)新解決方案,?！?/p>