建筑行業(yè)是我國國民經濟中重要的物質生產部門和支柱性產業(yè)之一，對我國國民經濟增長和創(chuàng)造就業(yè)機會起著關鍵的作用。作為如此重要的一個行業(yè)，物聯網在建筑行業(yè)的應用才剛剛起步，諸如LoRa?等物聯網連接技術將給建筑業(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，大中型施工現場是最理想的物聯網應用場景，但其場景復雜性和多樣性也給多數物聯網技術帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

為有效解決施工現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)的物聯網技術，憑借其遠距離、低功耗、快速組網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?室內外綜合定位技術，可為施工現場的人員、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等物聯網技術，對施工現場的人、機、料、法、環(huán)等資源進行集中管理，從而實現了管理的智能化和自動化。環(huán)境復雜的施工現場隱藏著人員傷亡的風險，一旦出現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，容易出現監(jiān)管漏洞。此外，對施工現場的揚塵和噪聲監(jiān)測，以及施工現場的水電等公用設施使用等，都存在周期長、數據量大的特點，依靠人工測量的傳統(tǒng)方式，耗費大量人力且效率低下，記錄的數據缺乏客觀性及說服力。因此，如何利用LoRa等物聯網技術來加強施工現場安全管理、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。

濟南有人物聯網技術有限公司（以下簡稱“有人物聯網”）作為一家業(yè)界領先的物聯網解決方案提供商，通過采用Semtech的LoRa通信芯片，開發(fā)出了LoRa通信模組和組網設備，通過其定制開發(fā)的私有通信協議，助力智慧工地實現環(huán)境監(jiān)測及大型設備監(jiān)控；并可以根據建筑監(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。

在有人物聯網的現有標準化解決方案中，通過利用LoRa器件，使施工現場的各類設備實現聯網監(jiān)控，各類設備分區(qū)管理，各自形成自己的局域網，互不影響通信；監(jiān)控數據集中上傳服務平臺，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通信，用戶可根據現場設備監(jiān)控要求，選用合理的LoRa通信方式。兩個點之間數據傳輸的場景可選擇點對點通信，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，對外的數據傳輸由特定的控制臺負責。

多點數據監(jiān)控集中匯總上傳的場景應選擇組網通信，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相同的網關會有響應；隨后，終端入網有響應的網關，形成自己的局域網絡，終端設備只能在局域網內通信，對外都由網關負責數據通信。

具體應用場景詳解

l 升降機控制

圖：方案架構

現場利用LoRa技術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。

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通信在這里只做數據透傳，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據；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

控制臺能夠實時獲取升降機的狀態(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。在異常情況下，當出現通信中斷時，800ms以內立即停止。

· 穿透力強

施工現場環(huán)境復雜、遮擋物多，傳統(tǒng)433MHz無線通信網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。有人物聯網的LoRa設備能夠實時監(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，有效避免數據干擾，現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

現場利用LoRa技術實時采集塔機數據和狀態(tài)，異常事件可及時發(fā)送報警通知到服務平臺。具體監(jiān)測內容主要包括：重量、力矩、幅度、回轉、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據采集，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，此時需要采用組網方式對局域內的所有節(jié)點進行管理。

LoRa組網通信又分為私有組網和LoRaWAN組網，相較而言，私有組網更方便、易部署、成本低、通用性強、更適合私有開發(fā)；LoRaWAN組網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，局域內監(jiān)控，設備數量不多，私有組網更具優(yōu)勢。

私有組網設備在該場景應用的主要特點

· 多通道組網通信

網關支持多通道通信，一個管理通道，多個數據通道，終端設備需通過管理信道先入網，統(tǒng)一由網關管理；入網后，網關根據接收終端的RSSI值推出鏈路預算，并合理分配通信信道和速率，終端設備按照網關分配的數據通道和速率進行通信。

· 輪詢采集+報警

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

“借助Semtech的LoRa器件，我們?yōu)榻ㄖI(yè)智慧工地應用開發(fā)了通信模組和組網設備，以及定制開發(fā)的私有通信協議，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。”有人物聯網CEO古欣說，“作為一家業(yè)內領先的工業(yè)物聯網解決方案提供商，有人物聯網將基于LoRa和建筑行業(yè)的需要，不斷為更多領域開發(fā)出領先的解決方案，助力行業(yè)的智能化發(fā)展。” 

“很高興看到有人物聯網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擁有經過驗證的技術和成熟的生態(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。”