[摘要] 中图分类号： TN711?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）15?0025?03 Abstract： With the enlarging of arc
中图分类号： TN711?34 文献标识码： A 文章编号： 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网络具有传输速度快、网络频谱宽、信号兼容性好、通信质量高等优势，这使得4G网络的应用范围不断拓展和延伸。另外，随着我国信息化进程的不断推进，各行各业都在向信息化发展，从之前的单纯走数字化道路，转向走数字化、网络化和无线化三位一体的立体化道路，4G网络在其中充当了举足轻重的地位。
建筑业在我国属于劳动密集型产业，还处于依赖大量低成本工人施工的状况，整个建筑施工过程自动化、信息化水平都很低。随着现在建筑工程的日益庞大，建筑环境的日益复杂，新的工艺、新的材料和新的设备不断涌现，对建筑工程现场的数据采集显得越来越重要，数据是优化管理和实现自动化、信息化的基础。在建筑施工现场采集数据，需要考虑的问题很多，由于建筑业生产活动所固有的分散、地点频繁变动等特点，特别是在施工现场通常没有网络基础设施，使得施工现场的各种数据不能及时、有效地传入现有的各种管理信息系统，因此如果充分利用4G网络，开发多终端的移动数据采集系统，将会大大提高建筑施工的信息化水平，也将极大地提高建筑工地施工的管理水平。
1 4G移动通信网络
1.1 4G网络结构
4G即第四代移动通信技术，是把3G宽带数字系统与WLAN集合于一体，能够快速地传输数据以及高质量的音频、视频、图片等。
4G移动系统的网络结构可以分为物理网络层、中间环境层和应用网络层等三层，其中，物理网络层由无线网和核心网结合，主要提供应用网络的外部接入和不同路由的选择；中间环境层主要提供QoS映射、地址变换和完全性管理等功能。物理网络层与中间环境层之间的接口是开放的，它使发展和提供新的应用及服务变得更为容易，提供无缝高数据率的无线服务，并运行多个频带。
1.2 4G优势对系统开发的益处
4G网络的主要优势可以用“更快、更便捷、更智能、更兼容”来概括。
（1） 更快。根据专业测评公司公布的数据，4G网络传输数据的最大传输速度可以高达100 Mb/s，在日常使用情况下，4G网络的传输速度也可以达到10～20 Mb/s，这个传输速度远远高出2G和3G网络的数据传输速度。4G网络在数据传输方面之所以有这么好的表现，主要是因为4G网络在接入无线网时的速度非常快。基于这一点，在建筑工程现场进行现场数据采集，然后上传数据时，速度就会大大提高。因为在进行移动数据采集时，常常要利用网络进行数据的收集、传输，这个时候工作人员就特别在意网络的速度，如果网络传输的速度快，那么现场数据采集人员在进行数据的收集和传输的速度就会加快，进而节省了工作时间，4G网络能够高速传输数据很好的满足了这一工作需求。
（2） 更便捷。4G网络可以像计算机一样传输、共享视频资料或图片资料等，甚至它还可以满足一部分人进行网络的需求，可以帮助用户实现游戏对打。在进行建筑工程现场的数据采集时，随着新材料、新工艺、新设备的引进，好多数据不再是单纯的数字或文本，图片、视频数据也随之增加，这样，利用4G网络同样可以很好地完成传输任务。 （3） 更智能。4G网络的智能化体现在两个方面：一方面是4G网络满足了人们现场观看的需求；另一方面是4G网络能够提醒4G网络用户身边的环境，如时间、天气等。在建筑施工现场，多终端间的交互可以利用4G网络的智能化进行观看，对于数据采集人员也可以提醒其工作的现场环境。
（4） 更兼容。4G网络具有特别好的兼容性，首先，4G网络能够支持种类多变的终端设备，现在经常使用的计算机、笔记本、手机或Pad等终端设备都可以使用4G网络；其次，4G网络还可以与其他多种网络进行连接；再者，与2G和3G的网络接口相比，4G网络要更加开放，开放性的网络接口可以支持多种接口的接入。这样的兼容性，让开发多终端的建筑施工现场移动数据采集系统成为可能，“多终端”必须有4G兼容性的支持，只有实现“多终端”才能体现建筑施工现场移动数据采集的便捷和可靠，多网络的连接使得采集的数据可以更加有效地被利用，可以大大提高数据的传输性和有效性。
2 多终端移动数据采集系统
如今，我国建筑工程的规模日益扩大，建筑施工环境也变得日益复杂，为了应对新工艺、新材料和新设备不断涌现，加强建筑工程现场的数据采集显得越来越重要。然而，由于建筑施工现场十分分散，而且施工地点也存在频繁变动的情况，特别是在施工现场通常没有网络基础设施，使得施工现场各种数据的及时、有效地采集、传输存在极大困难，在建筑施工现场采集数据，如果能充分利用4G网络，开发多终端的移动数据采集系统，以上问题将迎刃而解。因此，研究、设计、开发4G网络下的多终端建筑工程现场移动数据采集系统就显得十分迫切。
2.1 需求分析
通过调查，对于多终端建筑工程现场移动数据采集系统需要解决八个主要问题：施工现场分散、经常变动，采集人员需要在施工现场内不断移动，如何在较低的经济和时间成本下快速搭建系统是首先需要解决的问题；多个不同数据采集点同时进行数据采集任务的需求问题；计算机、笔记本、手机或Pad等不同终端设备平台之间的兼容问题；保证图片数据、视频数据的实时性问题；网络带宽对实时影像信息传输的限制与影响问题；为现场数据采集人员提供远程技术支持问题；满足建筑工程多方提出的对施工现场数据信息共享的问题；所有数据的保存和检索问题。
通过对比和分析目前建筑工程施工现场数据采集的方式和系统的不足和主要需求，可以将上述八个问题归纳分为4类：系统的便捷式移动；系统的多终端实时采集、传输；影像数据的二次处理；工程数据的共享。
2.2 系统层次结构
整个建筑工程现场移动数据采集系统是由移动终端设备、JMF API、数据库及应用程序组成；数据分析处理子系统由Web服务器、Struts架构、数据库组成。在系统的底层，影响传输接口采用的是JMF API，影响数据采集设备可以采用Pad、计算机、智能手机以及无线摄像头等多种无线设备，实现整个系统的运行。图1对系统的层次结构作了比较详细的介绍。
2.3 系统总体设计
为了实现上述功能，多终端建筑工程现场移动数据采集系统的用户除了常见的个人计算机用户外，重要的用户对象是智能手机、Pad等智能移动终端设备，所以整个系统的Web应用以及流媒体技术必须支持不同平台之间的使用，而系统资源的管理采用Windows系统平台。系统在4G网络技术的基础上，应用Android，IOS等终端平台都支持的协议，这样就可以保证不同的移动终端可以完美对接。在数据上传管理方面，采用高效符合4G网络的软件分发系统，使每一个终端用户在不同的建筑施工现场都能快速高效地完成数据的采集和传输。在基础数据的储存和管理方面，系统又由专门的储存设备和管理设备组成，储存设备是整个移动数据采集系统的硬件基础，而数据管理设备系统是实现数据存储辑化、冗余化的必要前提。另外，该系统的核心部分是根据实际多个现场采集的不同数据，开发不同的应用服务接口，提供不同的应用服务，使得整个系统可以远程对采集过程进行指导和管理，对采集人员的数量和采集资源进行分配，并且对数据实时进行分析、存储，更重要的是保持数据和系统的安全性。4G网络下多终端建筑工程现场移动数据采集系统架构示意图如图2所示。
3 实验验证
根据本课题的目标，设计了4G网络下多终端建筑工程现场移动数据采集系统，根据系统框架搭建了试验测试系统，试验了多终端移动数据采集情况，并且实时检测和控制了系统通信的全过程，在整个实验过程中，计算机、智能手机、Pad等不同的移动终端设备与系统之间建立了明确、透明的数据传输通信链。
在实施多现场、多终端远程移动数据采集和控制时，数据上传成功后，通过特定的程序将数据缓存区中欲发进的数据进行发送，这些数据格式是多样的，包括文本、图片和视频等。发送数据的原理与建立连接时的基本相同，均是通过4G网络实现连接，但数据的接收是通过申口中断接收完成的，同时将接收到的数据必须先放人接收缓存区以便做校验。通过示波器对传输数据电路的输入端口以及系统输出端口进行监视，可以判断数据发送的快速和有效性。
通过实验证明本文设计的4G网络下多终端建筑工程现场移动数据采集系统是可行有效的，可以在施工现场没有网络基础设施的情况下，使得施工现场的各种数据及时、有效地采集、传输，使采集的数据可以更加有效地被利用，提高了数据的传输性和有效性。
4 结 语
随着4G网络在全国范围内实现全覆盖，4G网络的优势也越发凸显，其“更快、更便捷、更智能、更兼容”的特点对开发多终端建筑工程现场移动数据采集起到了举足轻重的作用。利用4G网络开发多终端的移动数据采集系统，可以有效加强建筑工程现场的数据采集，可以在施工现场没有网络基础设施的情况下，使得施工现场的各种数据及时、有效地采集、传输，使采集的数据可以更加有效地被利用，大大提高数据的传输性和有效性，这也将大大提高我国建筑施工的信息化水平和建筑工地施工的管理水平。本文设计的4G网络下多终端建筑工程现场移动数据采集系统具有很强的现实指导意义，值得相关领域借鉴。
