一种多机互联智慧工地系统管理平台的制作方法

1.本发明涉及智慧工地技术领域，具体来说，涉及一种多机互联智慧工地系统管理平台。


背景技术：

2.建筑工地因场景复杂多样，其质量、进度、成本、安全等管控难度大，尤其在大埋深、小空间、多专业市政管道交汇的复杂场景下，城市轨道交通工程施工难度更大、安全风险更高。所以，利用可视化、智能化、数字化技术实现精细化管理是未来的重点发展方向。然而，在围绕“人、机、料、法、环”的复杂场景实现业务精细化管理的过程中会产生大量的异构数据，涵盖质量监督管理、现场安全管理、文明施工监督、人员考勤管理、环境/行为智能识别、施工进度管理、综合分析、历史事件回顾等诸多应用场景。在这些复杂多样的场景下，不可避免的会涵盖各种数据信息，如工人实名制数据、出退勤劳务管理数据、监测机械设备运行状态的各类传感数据、视频验收自动计数的施工材料管理数据以及施工环境噪声监测数据等。因此，急需研究一种可以把海量异构数据进行集中管控且具有开放性、通用性及可扩展性的平台。
3.然而，目前已有的智慧工地系统管理平台存在诸多问题：(1)大多智慧工地系统管理平台只能应用到一个项目里，而当此项目结束后此平台便无法再继续应用于其他项目，因此存在功能单一、通用性不足的问题；(2)除此之外，多种类型的数据分散在不同的系统内，无法做到统一管理，导致现场工地管理人员无法实现对工地的整体掌控。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中智慧工地系统管理平台存在功能单一、通用性不足及无法统一管理的问题，本发明基于物联网构建了一种多机互联智慧工地系统管理平台。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。
6.一种多机互联智慧工地系统管理平台，包括：
7.信息录入层、信息管理层、信息利用层，所述信息录入层接入所述所述信息管理层；所述信息管理层与所述信息利用层交互；
8.所述信息录入层具有边缘层及iaas层，其中所述边缘层用于完成多机的接入、协议解析及数据处理，所述iaas层包括云基础设施，接收所述边缘层处理的数据并在云基础设施中存储；
9.所述信息管理层包括应用服务模块、快速建模工具模块、可视化应用开发工具模块；所述信息管理层还包括基于上述模块应用下的数据管理模块，用于对上述模块应用下的数据模块库的管理及数据的分析处理；所述信息管理层通过容器云模块与所述iaas层交互；
10.所述信息利用层通过可视化界面直接访问或者调用所述信息利用层提供的管理模块，所述信息管理层基于所述管理模块的功能依据所述信息管理层具有的智慧工地目录
来调用对应的模块，以此方式执行所述管理平台的管理和数据分析。
11.进一步的，所述信息管理层的应用服务模块包括：api结构、可视化界面及数据管理模块。
12.进一步的，所述数据管理模块包括：中间件与数据库服务功能模块、智慧工地微服务功能模块、gpaas-kubernetes容器云功能模块、大数据存储和计算平台功能模块。
13.进一步的，所述可视化界面包括应用目录、服务目录、工地信息模型目录及智慧工地领域算法模型目录。
14.进一步的，所述快速建模工具模块包括：工地资源建模、wbs工序建模、ebs工程建模、逻辑对象建模。
15.进一步的，所述可视化应用开发工具模块包括：himi设计工具、数据质量判别及清洗工具、数据探索工具、业务流程设计器、数据流程设计器、数据抽取工具、算法编排设计器、devops。
16.进一步的，所述信息录入层、信息管理层、信息利用层之间的接入与交互以soa架构设计。
17.进一步的，所述信息利用层基于人员管理、机械管理、物料管理、方法管理、环境管理、bim管理、进度管理、质量管理、安全管理及wbs结构树管理完成设备状态分析、分包商分析、能耗分析优化、物料分析、安全分析、进度分析、质量分析及投资分析。
18.进一步的，所述信息利用层与所述信息管理层之间通过open reset api结构接入，所述open reset api结构支持java、ruby、php、c、c 、python、c#。
19.进一步的，所述可视化界面直接访问或调用的方式包括网页端、移动app或电子沙盘。
20.综上所述，与现有技术相比，本发明提供了一种多机互联智慧工地系统管理平台，具备以下有益效果：
21.(1)本发明通过完善开放服务平台下的物联网复杂模块逻辑，将多个模块结合起来，用于快速部署资源开放共享的智慧工地系统，使平台可以服务多种类型的项目，解决了大部分管理平台单一性的问题；同时因多个模块具备多种终端接口，可以实现不同类型的终端设备接入本平台，解决了智慧工地复杂场景下纷繁冗杂的设备接入难题。
22.(2)本发明基于通过可视化界面直接访问或者调用所述信息利用层提供的管理模块，所述信息管理层基于所述管理模块的功能依据所述信息管理层具有的智慧工地目录来调用对应的模块，实现了管理平台的管理和数据分析，使现场工地管理人员时刻掌握工地的整体情况；同时采用soa架构，将多个数据处理和分析的工具整合起来，不仅使用户端可以随时调用、分析工地的各种资源数据，而且可以将不同的数据类型集中展示，解决了工地内各管理模块信息共享、资源数据融合统一的难题。除此之外，本发明通过可以通过多种方式访问和调用平台的可视化界面，提高了平台的适用性和便捷性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的一种基于物联网的多机互联智慧工地系统管理平台的总体框架。
25.图2为本发明的一种基于物联网的多机互联智慧工地系统管理平台的的多机接入物联网soa架构模型。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
27.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
28.如图1所示，一种多机互联智慧工地系统管理平台，包括：
29.信息录入层、信息管理层、信息利用层，所述信息录入层接入所述所述信息管理层；所述信息管理层与所述信息利用层交互；
30.所述信息录入层具有边缘层及iaas层，其中所述边缘层用于完成多机的接入、协议解析及数据处理，所述iaas层包括云基础设施，接收所述边缘层处理的数据并在云基础设施中存储；
31.所述信息管理层包括应用服务模块、快速建模工具模块、可视化应用开发工具模块；所述信息管理层还包括基于上述模块应用下的数据管理模块，用于对上述模块应用下的数据模块库的管理及数据的分析处理；所述信息管理层通过容器云模块与所述iaas层交互；
32.所述信息利用层通过可视化界面直接访问或者调用所述信息利用层提供的管理模块，所述信息管理层基于所述管理模块的功能依据所述信息管理层具有的智慧工地目录来调用对应的模块，以此方式执行所述管理平台的管理和数据分析，三个层级之间相互联系且有明确的分工。
33.更详细的，信息录入层分为iaas层和边缘层，iaas层负责构建云基础设施模块，实现信息的存储、网络化以及虚拟化，提高物联网云基础设施的利用率；其中云基础设施模块包括服务器端口、存储模块、网络端口、虚拟化模块。边缘层负责构建设备及系统接入模块、协议解析模块、边缘数据处理模块。iaas层用于接收所述边缘层处理的数据并在云基础设施中存储。总而言之，信息录入层主要是采集及处理数据，为信息管理层提供数据源，将各种终端的数据信息接入到信息管理层。
34.信息管理层可为paas层，通过快速建模工具实现信息数据的结构化，使信息数据层层分级管控；运用可视化应用开发工具实现信息数据的可视化。其中快速建模工具包括工地资源建模、wbs工序建模、ebs工程建模、逻辑对象建模等；可视化应用开发工具包括himi设计工具、数据质量判别及清洗工具、数据探索工具、业务流程设计器、数据流程设计器、数据抽取工具、算法编排设计器、devops等。
35.除此之外，paas层还包括应用服务模块，其包括提供支持多语言的api结构、可视化界面及数据管理模块。其中所述open reset api结构支持但不限于java、ruby、php、c、c 、python、c#。
36.对于复杂场景的智慧工地paas层，其可视化界面包括应用目录、服务目录、工地信息模型目录及智慧工地领域算法模型目录；数据管理模块的建立基于wbs分解，可分解为通用中间件与数据库服务功能模块、智慧工地微服务功能模块、gpaas-kubernetes容器云功能模块、大数据存储和计算平台功能模块。
37.更具体的，所述通用中间件与数据库服务模块包括消息中间件服务、工作流引擎服务、redis服务、对象存储服务、sol数据库服务、mongodb数据库服务、bi报表服务及多维分析服务。
38.所述智慧工地微服务模块包括工地信息模型服务、工地信息模型、机器与深度学习分析服务、工地领域算法模型、应用统一认证与授权服务、云边资源协同适配处理服务、工地数据云网关服务、工地时序数据服务、工地事件与告警库服务、事件发布订阅服务、应用权限管理服务(rbac)及多源信息优化集成服务。
39.所述gpaas-kubernetes容器云模块包括多租户、devops、镜像库服务、软件仓库服务、iaas资源接入与资源调用、容器编排与容器集群调度、容器存储、容器网络、安全服务、统一日志收集与分析及运行监控与告警。
40.所述大数据存储和计算平台模块包括数据清洗与预处理、流计算、复杂事件处理、分析处理、交互式分析、工地信息模型数据库、工地时序数据(历史库)、工地数据(实时数据库)、分布式索引与检索、分布式数据仓库、平台管理与配置存储、平台分布式对象存储、etl数据抽取(sqooq、flume、kettle)及文件系统。
41.这些数据管理模块主要用于数据信息提取，当使用者通过可视化界面直接访问或者调用所述信息利用层提供的管理模块时，信息管理层便会根据其可视化目录来调动数据管理模块里面的各种对应的模块，并将其组合起来，完成数据信息的提取，这几个模块彼此之间相互独立但不分离，有联系但有明确的分工。
42.信息利用层可为saas层，主要通过各种应用程序对工地信息的平台管理及相关的数据分析。saas层主要包括平台管理模块及数据分析模块。所述信息利用层通过可视化界面直接访问或者调用所述信息利用层提供的管理模块，所述信息管理层基于所述管理模块的功能依据所述信息管理层具有的智慧工地目录来调用对应的模块，以此方式执行所述管理平台的管理和数据分析。工地管理人员可以直接利用应用程序，即程序端接口或客户端接口从各种终端设备访问信息利用层，无需下载格外的各种终端设备系统。其中，程序端接口主要包括网页和电子沙盘，即统一的访问门户b/s和信息集成展示电子沙盘c/s；客户端接口主要是不同角色用户访问，包括岗位看板b/s和移动app。平台管理模块包括“人、机、料、法、环”的管理，即人员管理、机械管理、物料管理、方法管理和环境管理，除此之外，还有bim管理、进度管理、质量管理、安全管理及wbs结构树管理。数据分析模块主要包括设备状态分析、分包商分析、能耗分析优化、物料分析、安全分析、进度分析、质量分析及投资分析。
43.信息录入层、信息管理层和信息利用层三者相互联系并有明确的分工，并基于wbs分解的可配置工地管理模块技术，使平台内部的各个系统相互独立但不分离。工地管理人员可以根据不同的项目类型，利用基本元素进行模块之间的组合，把界面内的各个工具及
功能模块任意搭配组合，从而实现所述管理平台的管理和数据分析。。
44.本发明构建的一种多机互联智慧工地系统管理平台通过完善开放服务平台下的物联网复杂模块逻辑，将多个模块结合起来，从而满足不同项目的管理需求，实现一个平台承载多种项目管理；且由于多个模块涵盖多个终端接口，可以实现不同类型的终端设备接入本设备平台，不仅解决了智慧工地复杂场景下纷繁冗杂的设备接入难题，而且解决了工地内各管理模块信息共享、各个系统统一管理、资源数据融合互通及海量数据的处理及分析的难题，使管理人员可以实时把控工地的整体动向。
45.除此之外，在终端设备运行时，多机互联智慧工地系统管理平台会基于每台终端设备实时监测装置返回监测数据情况。不仅可以监测终端设备的的基本运行情况，而且当某些数据发生剧烈波动或者超出预设值时，多机互联智慧工地系统管理平台会将故障信息以预警方式告知管理人员，使指挥管理人员进行任务调度。不仅如此，终端设备还可将现场工作中产生的数据(包括视频、音频、图片等等)反馈到多机互联智慧工地系统管理平台端。
46.为了更清楚的对本发明实施例中的技术方案进行描述，将结合图2进行更加具体的解释。如图2所示，为多机接入物联网soa架构模型，该模型依托面向服务架构的思想(soa)，引入物联网平台规则引擎，将系统内所有模块以soa架构进行设计，更具体的，soa架构主要包括设备接入适配服务单元、设备管理服务单元、数据管理服务单元及应用管理服务单元。
47.优选的，设备接入适配服务单元包括第三方平台、第三方应用及用户侧。其中第三方平台通过传感器、设备、网关或边缘计算接入到设备管理服务单元；第三方应用通过open api接口接入应用管理服务单元；用户侧可以直接将设备信息、物理模型、终端配置或状态管理等指令下发至应用管理服务单元。
48.应用管理服务单元具备业务管理功能，基于wbs分解，业务管理之间也可划分为很多模块：包括系统管理模块、设备管理模块、网络组件模块、通知管理模块、规划引擎模块及日志管理模块等。这些模块之间虽然相互联系但是有明确的分工。其中系统管理模块包括用户管理、权限管理、角色管理、机构管理及api管理；设备管理模块包括协议管理、产品管理、设备管理、网关设备管理、地理位置管理及可视化管理；网络组件模块包括证书管理、组件管理、tcp/mqtt/uop及设备接入管理；通知管理模块包括通知配置、通知模板及通知方式等，其中通知方式包括但不限于邮件、短信等；规划引擎模块包括规划模型、规划实例、设备警告、场景联动及数据转发等；日志管理模块包括访问日志和系统日志等。
49.设备管理服务单元基于wbs分解分为设备注册中心模块、设备接入网关模块及消息网关模块等。设备注册中心模块又分为两个模块，其中设备注册中心一模块主要负责管理设备硬件信息，包括设备信息、物理模型、终端配置、状态管理等；设备注册中心二模块主要负责设备软件信息，包括设备警告、场景联动及数据转发等。值得说明的是，此设备注册中心模块根据实际应用可选择性扩展。设备接入网关模块用于认证、会证或编解码第三方平台的信息：包括tcp、udp、mqtt、coap及http等；消息网关模块含有连接器，可以用于订阅者订阅、发布者发布相关的设备消息或其他消息。
50.数据管理服务单元具有持久性，主要用于接收、缓存、调用等相关信息，基于wbs分解可分为日志设备数据模块、缓存集群调度模块及业务数据模块。
51.设备接入适配服务单元与设备管理服务单元和应用管理服务单元相连接，第三方
平台可以通过传感器、设备、网关或边缘计算接入到设备管理服务单元中的设备接入网关模块；第三方应用通过open api接口直接接入应用管理服务单元；而用户侧是直接将设备信息、物理模型、终端配置或状态管理等指令下发至应用管理服务单元。应用管理服务单元接收到指令后，将信息反馈给设备管理服务单元和数据管理服务单元。同时设备管理服务单元接收到指令后，也会将信息反馈给应用管理服务单元和数据管理服务单元。设备管理服务单元和应用管理服务单元的信息是互通交融的，模块之间有明确的分工，但却不分离。更具体的，当应用管理服务单元接到指令时，将信息反馈给设备注册中心一模块，设备注册中心一模块会进一步将信息反馈给设备接入网关模块和数据管理服务单元。当设备接入网关模块接到指令时，会将信息反馈到设备注册中心一模块和消息网关模块中的连接器。连接器会进一步将信息反馈到设备设备注册中心二模块和数据管理服务单元。而设备注册中心二模块会进一步将信息反馈给应用管理服务单元和数据管理服务单元。最终，数据管理模块单元接收各个单元的指令，实现物联网资源数据的融合统一。
52.总之，本发明基于物联网构建了一种多机互联智慧工地系统管理平台，实现了智慧工地内多终端、多协议、多设备的广泛接入，实现最大范围内智慧工地的信息的采集，解决了智慧工地复杂场景下纷繁芜杂的设备接入难和工地内各管理模块信息不能共享、互为孤岛及海量异构数据的处理与分析难题，实现了全状态信息感知，保障工地的安全和效益、降低运营成本。
53.需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本技术并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本技术，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本技术所必须的。
54.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
55.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些服务接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
56.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
57.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
58.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或
者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：u盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
59.本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通进程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取器(random access memory，ram)、磁盘或光盘等。
60.以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的公开后，将容易想到本公开的其实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的范围和精神由权利要求限定。
61.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
62.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。