本項目由黎明職業(yè)大學薛豪煒、歐思思、盛松同學，獲得福建省首屆開源鴻蒙開發(fā)者大賽一等獎，感謝王國棟老師傾情供稿！

一、項目背景

基于現代社會大規(guī)模開發(fā)對環(huán)境和人們正常生活造成不良影響，因此考慮制作一個對工地進行環(huán)境監(jiān)測的項目，通過對環(huán)境和工人的監(jiān)測來實現保護環(huán)境和工人生命安全的目的。

在物聯網各應用行業(yè)，如何合理實現工地云監(jiān)測這樣的物聯網綜合項目的實施部署與后期運維就是我們要實現的內容。

工地檢測平臺是工地監(jiān)管的高效方案，是集移動互聯網和物聯網技術為一體，依托部署在工地現場的各種傳感和遠距離無線電（LoRa）、藍牙及無線通信網絡實現環(huán)境的實時采集、自動警報、智能決策、遠程查看、監(jiān)管部門實時監(jiān)管，為廣大工人提供更加安全的工作環(huán)境。

二、項目簡介

1、項目描述

該項目基于OpenHarmony系統，以RK2206開發(fā)板（小凌派）為感知層核心，利用國產開源OpenHarmony操作系統為開發(fā)環(huán)境，以云服務器為基礎構建工地檢測平臺，實現云平臺與傳感網絡系統的通信連接管理等；構建遠程信息實時監(jiān)測管理和控制的應用平臺。充分利用互聯網和單片機技術為用戶提供實時監(jiān)測、遠程管理等功能，使得監(jiān)管部門在一定程度上脫離時間和空間的限制，實現對現場的遠程監(jiān)控和管理。

2、功能說明

工地施工對部分工人生命造成威脅，設計實現“當環(huán)境數值超標時控制污染，當工人未履行工地防護守則時發(fā)出警報”的方案，來降低工地事故發(fā)生率和對自然環(huán)境的污染。

例如：

（1）當我們的酒精傳感器監(jiān)測到工人體內酒精含量超標，后臺就會收到警報，并且通過播放提示音，強制工人停止工作。

（2）當監(jiān)測到工地內環(huán)境數值超標時，開啟霧化器進行降塵。

（3）當監(jiān)測到工地內燈光環(huán)境昏暗時，路燈就會自啟動等。

3、系統功能邏輯

系統的功能邏輯如下圖所示。設計方案以小凌派鴻蒙開發(fā)板為核心實現網絡層和感知層的主要功能，運行OpenHarmony操作系統，實現包括系統外設初始化、網絡接入、系統管理、數據采集、數據聯網上報等功能。平臺層和應用層功能則由云服務器和小凌派鴻蒙開發(fā)板協同實現。

4、項目展示

三、硬件方案

1、硬件總體框架2、主控芯片

主控芯片采用瑞芯微RK2206，200MHz主頻，低功耗、高集成支持802.11b/g/n無線和全介質接入控制WLAN。

• 采用IoTCluB的E53接口標準，可接入所有的E53案例擴展板。

• 主控為瑞芯微RK2206芯片，200MHz主頻，RAM 256KB、ROM 16KB、PSRAM 8M、FLASH 8M。

• 板載NFC Forum Type 2 Tag芯片及天線，可實現HarmonyOS“碰一碰”功能。

• 支持 IEEE 802.11b/g/n 制式，AP 模式。

• USB 2.0 、SD card /SPI/I2C 接口、麥克風接口、E53 接口（包含 UART、 I2C、ADC、DAC、PWM、5 個 GPIO）。

• 一根TypeC USB線，即可實現供電、下載等功能。

• 一根TypeC USB線，可支持串口調試功能。

3、北斗模塊

北斗定位模塊，本質上就是個信號接收器，可以用無線或有線方式與上位連接，將信號傳遞給云服務器做好處理，常用的GPS北斗定位模塊多是應用設備，也就是用戶部分，可以像“收音機”一樣接收、解調衛(wèi)星的傳播C/A碼信號，播發(fā)信號，屬于被動定位。

定位模塊的運用重點在于串口通信協議上，也就是信號的輸入輸出格式，主要包含數據類型與信息格式，常用Modbus等協議傳輸。

4、TFT液晶顯示屏

TFT(Thin Film Transistor)即薄膜場效應晶體管，屬于有源矩陣液晶顯示器中的一種。TFT液晶顯示屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷，但也存在著比較耗電和成本較高的不足。

5、溫濕度SHTC3

SHTC3是一個檢測溫度、濕度的傳感器，可以檢測-40℃~125℃的溫度范圍和0%~100%的濕度范圍。SHTC3的工作電壓范圍為：1.62V~3.6V。SHTC3使用的通訊方式是I2C，通訊速率可以達到400KHz。

6、MQ-3酒精傳感器

MQ3是MQ傳感器系列中最常用的傳感器之一。它是金屬氧化物半導體（MOS）類型的傳感器。金屬氧化物傳感器也被稱為化學電阻在暴露于醇，因為感測基于所述感測材料的電阻的變化。因此，通過將其放置在簡單的分壓器網絡中，可以檢測到酒精濃度。MQ3酒精傳感器可在5V直流電壓下工作，功耗約800mW。它可以檢測25至500 ppm范圍內的酒精濃度。

7、其他硬件

舵機、USB霧化加濕器、LED信號燈、光敏傳感器等通過開發(fā)板接口實現控制。音響通過功放模塊MAX98357驅動。

四、軟件方案

1、開發(fā)環(huán)境簡介

軟件開發(fā)在OpenHarmony內核抽象層之上進行。內核抽象層為用戶提供進程管理、內存管理、文件系統、網絡管理和外設管理等操作系統功能。鴻蒙的內核抽象層支持CMSIS應用程序標準接口，本次開發(fā)采用輕量級系統中常用的CMSIS標準。

本項目開發(fā)環(huán)境布置在Window以及Linux操作系統上面。系統編譯環(huán)境在Linux系統性建立，應用程序使用C語言編寫，在VSCode上實現編程。需要安裝配置Python及gcc編譯器的支持，開發(fā)環(huán)境還需要安裝npm和hpm等鴻蒙操作系統的組包和發(fā)行版管理工具。

2、環(huán)境參數采集

環(huán)境參數通過操作溫濕度傳感器、光敏傳感器、一氧化碳濕度傳感器、酒精傳感器實現。獲取到的環(huán)境數據通過MQTT協議發(fā)送到云端處理，空氣數據不合格時自動打開灑水降塵，當光照強度不夠時自動打開工地所有燈光。

五、項目總結及展望

“工地檢測云平臺”是我們?yōu)楣と藗兇蛟斓囊粋€系統，意在減少工人施工時所受環(huán)境的污染，保護工人人生安全。我們希望此系統在以后可以得到完善和升級，并且應用在實際工作中，減少工人發(fā)生事故的概率，讓工人兄弟們可以安全、放心的工作！

本次開源鴻蒙大賽的過程可以說是跌宕起伏。在確認小組主題后我們開始設想要實現的功能。所以加入了酒精、光敏、溫濕度傳感器等，達到監(jiān)測工地環(huán)境和保護工人施工安全的目的。期間我們了一些困難，調試設備期間因為我們的接口出現了問題，導致工作節(jié)奏慢，最有難度的或許是北斗定位的地圖刷新，在網頁顯示時一直頻繁閃爍，查詢了許多資料才得以解決。

參加了本次比賽我們小組的成員都收獲頗豐，不管是想法還是行動都變動更加默契，對小凌派和鴻蒙也加深了了解，以及系統化的理解了各個模塊之間的運作，相信本次比賽對我們今后的生涯帶來的莫大的收獲。

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