摘 要： 隨著我國建筑工程規(guī)模的日益擴大，建筑施工環(huán)境日益復雜，為了應對新工藝、新材料和新設備的不斷涌現，利用4G網絡開發(fā)多終端的移動數據采集系統可以有效加強建筑工程現場的數據采集，可以在施工現場沒有網絡基礎設施的情況下，使得施工現場的各種數據及時、有效地采集、傳輸，使采集的數據可以更加有效的被利用，可以大大提高數據的傳輸性和有效性，也將提高我國建筑施工的信息化水平和建筑工地施工的管理水平。

關鍵詞： 4G網絡； 建筑工程； 移動數據采集； 測試系統

中圖分類號： TN711?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）15?0025?03

Abstract： With the enlarging of architectural engineering scale， the architectural construction environment becomes increa?singly complex. In order to deal with the impact of new technology， new material and new equipment， the 4G network is fully used to develop the multi?terminal mobile data acquisition system， which can effectively strengthen the data acquisition of architectural engineering field， acquire and transmit various data of construction field timely and effectively without network infrastructure， enhance the data utilization availably， and improve the data transmission performance and validity greatly. This system can greatly improve the information level of architectural construction and management level of architectural site construction in China.

Keywords： 4G network； architectural engineering； mobile data acquisition； test system

0 引 言

4G網絡具有傳輸速度快、網絡頻譜寬、信號兼容性好、通信質量高等優(yōu)勢，這使得4G網絡的應用范圍不斷拓展和延伸。另外，隨著我國信息化進程的不斷推進，各行各業(yè)都在向信息化發(fā)展，從之前的單純走數字化道路，轉向走數字化、網絡化和無線化三位一體的立體化道路，4G網絡在其中充當了舉足輕重的地位。

建筑業(yè)在我國屬于勞動密集型產業(yè)，還處于依賴大量低成本工人施工的狀況，整個建筑施工過程自動化、信息化水平都很低。隨著現在建筑工程的日益龐大，建筑環(huán)境的日益復雜，新的工藝、新的材料和新的設備不斷涌現，對建筑工程現場的數據采集顯得越來越重要，數據是優(yōu)化管理和實現自動化、信息化的基礎。在建筑施工現場采集數據，需要考慮的問題很多，由于建筑業(yè)生產活動所固有的分散、地點頻繁變動等特點，特別是在施工現場通常沒有網絡基礎設施，使得施工現場的各種數據不能及時、有效地傳入現有的各種管理信息系統，因此如果充分利用4G網絡，開發(fā)多終端的移動數據采集系統，將會大大提高建筑施工的信息化水平，也將極大地提高建筑工地施工的管理水平。

1 4G移動通信網絡

1.1 4G網絡結構

4G即第四代移動通信技術，是把3G寬帶數字系統與WLAN集合于一體，能夠快速地傳輸數據以及高質量的音頻、視頻、圖片等。

4G移動系統的網絡結構可以分為物理網絡層、中間環(huán)境層和應用網絡層等三層，其中，物理網絡層由無線網和核心網結合，主要提供應用網絡的外部接入和不同路由的選擇；中間環(huán)境層主要提供QoS映射、地址變換和完全性管理等功能。物理網絡層與中間環(huán)境層之間的接口是開放的，它使發(fā)展和提供新的應用及服務變得更為容易，提供無縫高數據率的無線服務，并運行多個頻帶。

1.2 4G優(yōu)勢對系統開發(fā)的益處

4G網絡的主要優(yōu)勢可以用“更快、更便捷、更智能、更兼容”來概括。

（1） 更快。根據專業(yè)測評公司公布的數據，4G網絡傳輸數據的最大傳輸速度可以高達100 Mb/s，在日常使用情況下，4G網絡的傳輸速度也可以達到10～20 Mb/s，這個傳輸速度遠遠高出2G和3G網絡的數據傳輸速度。4G網絡在數據傳輸方面之所以有這么好的表現，主要是因為4G網絡在接入無線網時的速度非?？??；谶@一點，在建筑工程現場進行現場數據采集，然后上傳數據時，速度就會大大提高。因為在進行移動數據采集時，常常要利用網絡進行數據的收集、傳輸，這個時候工作人員就特別在意網絡的速度，如果網絡傳輸的速度快，那么現場數據采集人員在進行數據的收集和傳輸的速度就會加快，進而節(jié)省了工作時間，4G網絡能夠高速傳輸數據很好的滿足了這一工作需求。

（2） 更便捷。4G網絡可以像計算機一樣傳輸、共享視頻資料或圖片資料等，甚至它還可以滿足一部分人進行網絡的需求，可以幫助用戶實現游戲對打。在進行建筑工程現場的數據采集時，隨著新材料、新工藝、新設備的引進，好多數據不再是單純的數字或文本，圖片、視頻數據也隨之增加，這樣，利用4G網絡同樣可以很好地完成傳輸任務。

（3） 更智能。4G網絡的智能化體現在兩個方面：一方面是4G網絡滿足了人們現場觀看的需求；另一方面是4G網絡能夠提醒4G網絡用戶身邊的環(huán)境，如時間、天氣等。在建筑施工現場，多終端間的交互可以利用4G網絡的智能化進行觀看，對于數據采集人員也可以提醒其工作的現場環(huán)境。

（4） 更兼容。4G網絡具有特別好的兼容性，首先，4G網絡能夠支持種類多變的終端設備，現在經常使用的計算機、筆記本、手機或Pad等終端設備都可以使用4G網絡；其次，4G網絡還可以與其他多種網絡進行連接；再者，與2G和3G的網絡接口相比，4G網絡要更加開放，開放性的網絡接口可以支持多種接口的接入。這樣的兼容性，讓開發(fā)多終端的建筑施工現場移動數據采集系統成為可能，“多終端”必須有4G兼容性的支持，只有實現“多終端”才能體現建筑施工現場移動數據采集的便捷和可靠，多網絡的連接使得采集的數據可以更加有效地被利用，可以大大提高數據的傳輸性和有效性。

2 多終端移動數據采集系統

如今，我國建筑工程的規(guī)模日益擴大，建筑施工環(huán)境也變得日益復雜，為了應對新工藝、新材料和新設備不斷涌現，加強建筑工程現場的數據采集顯得越來越重要。然而，由于建筑施工現場十分分散，而且施工地點也存在頻繁變動的情況，特別是在施工現場通常沒有網絡基礎設施，使得施工現場各種數據的及時、有效地采集、傳輸存在極大困難，在建筑施工現場采集數據，如果能充分利用4G網絡，開發(fā)多終端的移動數據采集系統，以上問題將迎刃而解。因此，研究、設計、開發(fā)4G網絡下的多終端建筑工程現場移動數據采集系統就顯得十分迫切。

2.1 需求分析

通過調查，對于多終端建筑工程現場移動數據采集系統需要解決八個主要問題：施工現場分散、經常變動，采集人員需要在施工現場內不斷移動，如何在較低的經濟和時間成本下快速搭建系統是首先需要解決的問題；多個不同數據采集點同時進行數據采集任務的需求問題；計算機、筆記本、手機或Pad等不同終端設備平臺之間的兼容問題；保證圖片數據、視頻數據的實時性問題；網絡帶寬對實時影像信息傳輸的限制與影響問題；為現場數據采集人員提供遠程技術支持問題；滿足建筑工程多方提出的對施工現場數據信息共享的問題；所有數據的保存和檢索問題。

通過對比和分析目前建筑工程施工現場數據采集的方式和系統的不足和主要需求，可以將上述八個問題歸納分為4類：系統的便捷式移動；系統的多終端實時采集、傳輸；影像數據的二次處理；工程數據的共享。

2.2 系統層次結構

整個建筑工程現場移動數據采集系統是由移動終端設備、JMF API、數據庫及應用程序組成；數據分析處理子系統由Web服務器、Struts架構、數據庫組成。在系統的底層，影響傳輸接口采用的是JMF API，影響數據采集設備可以采用Pad、計算機、智能手機以及無線攝像頭等多種無線設備，實現整個系統的運行。圖1對系統的層次結構作了比較詳細的介紹。

2.3 系統總體設計

為了實現上述功能，多終端建筑工程現場移動數據采集系統的用戶除了常見的個人計算機用戶外，重要的用戶對象是智能手機、Pad等智能移動終端設備，所以整個系統的Web應用以及流媒體技術必須支持不同平臺之間的使用，而系統資源的管理采用Windows系統平臺。系統在4G網絡技術的基礎上，應用Android，IOS等終端平臺都支持的協議，這樣就可以保證不同的移動終端可以完美對接。在數據上傳管理方面，采用高效符合4G網絡的軟件分發(fā)系統，使每一個終端用戶在不同的建筑施工現場都能快速高效地完成數據的采集和傳輸。在基礎數據的儲存和管理方面，系統又由專門的儲存設備和管理設備組成，儲存設備是整個移動數據采集系統的硬件基礎，而數據管理設備系統是實現數據存儲輯化、冗余化的必要前提。另外，該系統的核心部分是根據實際多個現場采集的不同數據，開發(fā)不同的應用服務接口，提供不同的應用服務，使得整個系統可以遠程對采集過程進行指導和管理，對采集人員的數量和采集資源進行分配，并且對數據實時進行分析、存儲，更重要的是保持數據和系統的安全性。4G網絡下多終端建筑工程現場移動數據采集系統架構示意圖如圖2所示。

3 實驗驗證

根據本課題的目標，設計了4G網絡下多終端建筑工程現場移動數據采集系統，根據系統框架搭建了試驗測試系統，試驗了多終端移動數據采集情況，并且實時檢測和控制了系統通信的全過程，在整個實驗過程中，計算機、智能手機、Pad等不同的移動終端設備與系統之間建立了明確、透明的數據傳輸通信鏈。

在實施多現場、多終端遠程移動數據采集和控制時，數據上傳成功后，通過特定的程序將數據緩存區(qū)中欲發(fā)進的數據進行發(fā)送，這些數據格式是多樣的，包括文本、圖片和視頻等。發(fā)送數據的原理與建立連接時的基本相同，均是通過4G網絡實現連接，但數據的接收是通過申口中斷接收完成的，同時將接收到的數據必須先放人接收緩存區(qū)以便做校驗。通過示波器對傳輸數據電路的輸入端口以及系統輸出端口進行監(jiān)視，可以判斷數據發(fā)送的快速和有效性。

通過實驗證明本文設計的4G網絡下多終端建筑工程現場移動數據采集系統是可行有效的，可以在施工現場沒有網絡基礎設施的情況下，使得施工現場的各種數據及時、有效地采集、傳輸，使采集的數據可以更加有效地被利用，提高了數據的傳輸性和有效性。

4 結 語

隨著4G網絡在全國范圍內實現全覆蓋，4G網絡的優(yōu)勢也越發(fā)凸顯，其“更快、更便捷、更智能、更兼容”的特點對開發(fā)多終端建筑工程現場移動數據采集起到了舉足輕重的作用。利用4G網絡開發(fā)多終端的移動數據采集系統，可以有效加強建筑工程現場的數據采集，可以在施工現場沒有網絡基礎設施的情況下，使得施工現場的各種數據及時、有效地采集、傳輸，使采集的數據可以更加有效地被利用，大大提高數據的傳輸性和有效性，這也將大大提高我國建筑施工的信息化水平和建筑工地施工的管理水平。本文設計的4G網絡下多終端建筑工程現場移動數據采集系統具有很強的現實指導意義，值得相關領域借鑒。

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