①作品海报
老王制作。
②作品简介
作品硬件安装在桥梁施工提升系统的起支撑作用的吊架上，如图1所示。系统采用“上下位机”相结合的架构设计，硬件作为下位机固定安装在吊架上，定时采集当前吊架部位所受的应力、以及沉降位移（吊架相对水平位置所出现的“受力变形”而下沉的位移）、温度、电量等参数。通过无线通信的方式远程传输到上位机。此时，上位机可实时监测硬件设备采集的数据、地图等信息，如图2所示；此外，可对每个参数设置报警规则，当满足规则条件的时候。系统会以电话或者短信的方式及时通知安全员，并做及时处理。如图3、图4所示；同时可进行数据对比、综合分析、导出数据分析、综合分析报表，如图5、图6所示。
图1 安装示意图
图2 主页数据展示
图3 电话报警
图4 短信报警
图5 数据对比
图6 综合分析
③工作原理
系统总体设计如下如图1所示。实物以STM32控制模块为核心，结合硬件平台和软件平台的设计，搭建相应的实现电路及软件系统，以完成整体的功能设计。
图1 总体设计图
1.硬件部分
由倾角采集模块、应力采集模块、STM32主控模块和NB-TOT数据传输模块等组成，硬件设计流程图如图2所示。其中倾角采集模块采用SCA100T芯片，获得X、Y轴倾角，再结合吊架的长度，建立三维坐标系，如图1所示。通过算法即可计算出沉降位移（详细的算法原理见技术论文）。应力采集模块采用DH1101应变计。电路中设计如图2所示的惠斯通电桥，通过监测电阻的变化量来获得“应变”。无线传输模块采用NB-73芯片。采集到的数据通过NB-IOT协议先推送到有人物联网平台的“中转服务器”，上位机软件通过程序二次开发实现“有人平台”的接口，订阅相应的设备，即可接收到来自“中转服务器”的数据。即通信流程为：下位机——>有人中转服务器——>上位机。流程图如图3所示。
图2 硬件设计流程图
图3 构建坐标系
图4 惠斯通电桥
图5 数据走向图
2.软件部分：
采用B/S结构，基于JFinal框架、MVC层次结构设计，存储模块采用MySQL与Redis双数据库结合的方式。其中MySQL作为主存储，Redis用于缓存，加快了系统的访问速度。
设备有四种状态：正常、报警、异常、离线。其中：
- 离线：设备在规定时间内未上传新的数据，则进入离线状态；
- 正常：设备在规定时间内持续上传正常的数据，为正常状态；
- 报警：设备上传的数据超过了所设置的阈值，进入报警状态；
- 异常：设备上传的数据超过了用户设置的上下线值，进入异常状态。
四种状态在监测界面使用不同的颜色体现，并且设备会随着数据的更新而实时自动更新状态。如图4所示。
图6 设备状态
报警逻辑：首先添加报警通知人，然后针对设备添加报警规则，在报警规则中设置报警方式、报警阈值、报警通知人等，其流程图如图5所示。
图7 设备监测报警流程图
④创新点
1. 外观创新
金属外壳，并且设计了多部位的螺丝钉架构，可使设备牢牢地固定在吊架上；
2. 技术创新
下位机设备的低功耗处理，通过设置硬件上传数据的时间间隔来调整设备的工作状态，做到“低功耗”处理，从而设备能够在各种环境下持续工作相当长的时间；
3. 应用创新
设计了一款多功能物联网便捷式监测软件系统。采用B/S架构，基于JFinal框架、MySQL+Redis双数据库存储结构。访问速率快，扩展性强、操作简洁、功能完善，便于用户的使用。
⑤视频制作点睛
给设备来一个360全景特写。视频中边播放边介绍（介绍它的金属外壳什么的。。。）
一、介绍项目名称与应用环境
近年来，随着4G高速网络的大规模建设，通信行业发展愈发迅速，通信铁塔的总量与日俱增。目前，全国运行中的通信铁塔约200万座，这在给人们带来便利的同时也产生了各种问题。比如，铁塔大多数为大型钢结构，在建成之后，长期处于室外自然环境，反复遭受风雨侵蚀，甚至受台风、地震等极端自然灾害的影响，使塔体剧烈振动、弯曲变形、塔身倾斜、严重危害人民群众的生命财产安全。目前，对通信铁塔运行状态的检查是用过人工周期巡检来实施。显得效率低下、灵活性差。为从，我们设计了“智慧铁塔安全监测系统”。
三、介绍创新点
我们主要有两个创新点：
- 首先，当硬件设备挂上铁塔之后，几乎不会再对其有任何的操作。比如更换电池，甚至是调试设备。所以，这就涉及到一个低功耗的问题。我们的设备默认是30分钟（四川实验区域统一间隔）采集并上传一次数据，能够准确反映被测铁塔的状态。同时，这个间隔也可以通过我们的软件进行下发给硬件进行配置。当未发数据时，设备处于休眠状态。经验证，我们的设备能够在低功耗状态下，持续工作至少5年以上。
- 然后，设计了一款多功能物联网监测系统。采用B/S架构，基于Jfinal框架、MySQL+Redis双数据库存储结构。访问速率快，扩展性强、操作简洁、功能完善，便于用户的使用
四、介绍硬件
我们的硬件主要由角度采集模块、数据转发模块组成，其中角度传感器采用ICM20602，集成3轴加速度计和3轴陀螺仪。采集出X、Y轴倾角，再结合塔高与相应的转换算法得到铁塔的水平位移与垂度信息。数据转发模块采用过NB-IOT协议的，通过此芯片可将数据从远端传输到我们的软件进行处理。
五、介绍软件
智慧施工吊架安全监测系统（视频制作台词）
在中国，桥梁是不可或缺的存在。有不少的桥梁所承担的职责不只是舒缓交通，甚至还承担着城市地标的作用，有些还因其特殊性成为“网红桥”。针对桥梁建设这一大工程，中国就有许多的“世界之最”。
第一，桥梁总数最多。公路桥梁超80万座，铁路桥梁超20万座；
第二，桥梁跨度最大；
世界十大拱桥、十大梁桥、十大斜拉桥、十大悬索桥，国分别占据了半壁江山或一半以上。
钢拱桥中的重庆朝天门大桥(跨径552米)
梁桥中的石板坡长江复线大桥(跨度330米)
斜拉桥中的苏通长江大桥(跨度1088米)
悬索桥中的西堠门大桥(跨径1650米)等，均是同类桥梁中跨度超群的大桥
第三，世界最长跨海大桥（港珠澳大桥）；
第四，世界跨度最长公铁两用大桥（沪通长江大桥）；
第五，世界最长高铁桥（丹昆特大桥）；
第六，世界跨径最大钢拱桥（朝天门长江大桥）
等等
当代生活中，越来越多的大跨度桥梁在城市发展中大量建设，建桥中需要施工提升系统持续工作，用于提升建构材料到指定的高度。这时对建材提升系统中起支撑作用的吊架的工作状态进行监测就显得极为重要。
本作品对建材提升系统中吊架的多个参数进行实时监测，包括应力、沉降位移、环境(如温湿度、电量等)。保证监测数据的真实性、实时性。
此作品具有3个创新点：
- 外观创新（展示设备图）
金属外壳，并且设计了多部位的螺丝钉架构，可使设备牢牢地固定在吊架上（此处找李老师或者宋哥帮忙解释）； - 技术创新
设备低功耗处理，通过远程上位机设置设备上传数据的时间间隔来调整设备的工作状态，当不发送采集数据时候，设备处于“休眠状态”。做到“低功耗”处理。设备能够在各种环境下持续工作相当长的时间； - 应用创新（展示软件截图）
设计了一款多功能物联网便捷式监测软件系统。采用B/S架构，基于JFinal框架、MySQL+Redis双数据库存储结构。访问速率快，扩展性强、操作简洁、功能完善，便于用户的使用。
作品硬件安装在桥梁施工提升系统的起支撑作用的吊架上，如图1所示。系统采用“上下位机”相结合的架构设计，如图2所示。
设备定时采集当前吊架部位所受的应力、以及沉降位移（吊架相对水平位置所出现的“受力变形”而下沉的位移）、温度、电量等参数。通过无线通信的方式远程传输到上位机。
同时，上位机根据序列号添加此设备（包含添加添加通道类型、添加型号、添加设备等流程。此处直接上图），并设置此设备的地理位置。即可实时监测硬件设备采集的数据、地图等信息，如图2所示；
此外，可对每个参数设置报警规则（上图），当满足规则条件的时候。系统会以电话或者短信的方式及时通知安全员，并做及时处理。如图3、图4所示；
点击设备进入设备详情，查看各个通道；点击通道进入通道详情，查看通道数据；点击历史统计，可以查看任意时间段内的数据；点击右上角的导出数据，即可将当前的数据以excel的形式导出到本地。
可进行数据对比，可以以折现图的形式对比多个设备相同通道的数据，并呈现出这段时间段的最大最小值，一目了然；
可进行综合分析，可以分析任意时间段内的数据完整率、数据超标率、报警类型分布等因子。同时用户也可以设置需要检测的设备、因子，系统就能自动地每天、每周、每月、每年产生计算一个数据报表。也支持也支持报表的导出。
如图5、图6所示。
谢谢观赏~
图1 安装示意图
图2 总体设计图
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