隧道建设物联网系统

Zenitaka Corporation ('Zenitaka') 有两大业务领域：其建筑业务专注于政府大楼、办公楼和商业设施等结构，而其土木工程业务则专注于隧道、桥梁和水坝等结构。在这些区域中，存在两个一直存在的山区隧道建设问题。这些问题是“提高安全性”和“降低能耗”。山区隧道建设需要大量的电力。这是因为白天和黑夜都在使用的电气设备种类繁多，包括工程机械、建筑照明和换气扇。 . 尽管如此，电力消耗量通常并没有得到严格管理。在许多情况下，只有在电力公司的账单可用时才能确定确切的电力消耗量。有时，公司安装需求监控设备以帮助控制电力消耗。然而，即使在这些情况下，设备也只能确定总用电量，或者它们可能会发出警告以防止超过合同规定的电量。消耗，首先有必要获得每个特定区域使用多少电力的准确细分。换句话说，我们需要能够可视化消耗的电量。安全，也没有得到非常严格的管理。即使是现在，隧道施工现场也经常使用“名称标签”系统来管理进入工地的入口。具体来说，隧道工地入口处贴有红底白字的工人姓名标签。然后，工人自己在进入或离开工作现场时将名称标签翻转到适当的一侧，以表明他们是否在任何给定时间在隧道内工作。如果工人在进出隧道时忘记翻转姓名标签，将无法有效进行管理。为了应对上述挑战，Zenitaka 决定建立一个可以提高隧道施工安全性并减少电力消耗的系统。换句话说，这个新系统将有助于清楚地了解山区隧道施工现场的每个位置有哪些工人在工作，以及在任何给定时间在这些相应位置进行了哪些流程。该系统将维护所有工人的安全，同时还仔细控制电气设备以减少不必要的电力消耗。确定了这个概念后，我们接下来关心的是是否存在任何一种坚固的硬件，在施工现场不会发生故障，可以根据工作环境的变化自由移动，并且可以准确地检测到工人和车辆使用射频识别 (RFID)。鉴于该系统将涉及许多对 Zenitaka 来说是新的组件，我们决定与 EISol Co., Ltd. ('EISol') 作为我们的共同开发合作伙伴进行合作，因为他们为我们提供了非常实用的建议。

开发使用 CompactRIO 的 IoT（“物联网”）系统，该系统可以检测工人和车辆，测量灰尘或可燃气体等物质的浓度，并监控各种电气设备。使用收集到的数据确认可以确保工人的安全，然后通过自动控制照明和通风风扇来减少不必要的能源消耗。 EISo 针对 Zenitaka 的系统概念及其相应要求提出了各种建议。一个建议是使用美国国家仪器 (NI) 的产品作为实现该系统的一种手段。具体来说，EISol建议我们使用NI LabVIEW作为软件平台，使用NI CompactRIO作为硬件平台来构建系统。该系统由位于现场的服务器（例如施工现场的办公室）和分配有IP地址的多个控制终端组成。 CompactRIO 用作控制终端，所需的功能已使用 LabVIEW 开发。每个控制终端都配备了诸如用于检测进入隧道的工人和施工车辆的 RFID 阅读器、用于测量灰尘和可燃气体等物质浓度的密度计以及监控施工照明、通风运行状态的功率计等组件。风机、隧道挖掘机械。这些终端连接到每个将被控制的电气设备，以及隧道内每 100 m 定位的配电板，所有这些都通过网络连接到服务器。每个控制终端收集隧道内工人和车辆的位置以及各种气体浓度的数据，并将这些信息发送到服务器。对服务器接收到的数据进行分析处理，根据数据结果向终端下发照明和换气扇控制指令。该机制将各种测量数据与电气设备相关联，并利用物联网进行互通，以控制和自动降低功耗。基于 CompactRIO 的分布式测量系统使用 CompactRIO 来执行测量和处理数据。在大多数情况下，这些结果只在一个方向上发送：上游到服务器。然而，TUNNEL EYE 系统也能够将数据从服务器向下游发送到 CompactRIO。这种双向数据传输是 TUNNEL EYE 系统的特殊功能之一。

• [Efficiency Improvement - Labor Safety]
  Improved safety by ensuring that all people entering the work site carry a portable RFID tag.
• [Cost Reduction - Energy]
  Ability to control the ventilating fan contributes greatly to reducing energy consumption.

• The design and implementation of the TUNNEL EYE system was able to be completed in just two months.