1、XX市科技方案项目任务书 技术领域：应用软件及嵌入式软件 指南代码：2103 XX市科技方案项目任务书 项目名称：基于无线传感器网络技术的建筑材料（预制件）位置跟踪与管理 承担单位：镇江雅迅软件有限责任公司单位地址：镇江丁卯开发区高新技术创业园 ：212023项目负责人：鞠时光 ：0511-88796666主管部门：镇江高新技术创业效劳中心 申报日期：2023年5月28日 XX市科学技术局二八年制 -1- 一、立项依据 1、本项目国内外科技创新开展概况和最新开展趋势； 当前，在日趋竞争剧烈的建筑市场中，建筑施工企业的利润空间越来越少，而对建筑工程的质量要求却越来越高。如何增收节支、挖潜增效、如
2、何获取最正确利润、如何降低本钱提高质量，是当今工程项目管理最值得思考的问题。解决这些问题的最有效途径是做好项目本钱的管理与控制，对生产经营所消耗的人力资源、物质资源和费用开支，都需要进行指导、监督、调节和限制。据有关统计和以往施工经验，在整个工程本钱中，材料费用占整个项目本钱的60%70%，而材料管理本钱又占很大比例，而且随着工程规模的增大，这一比例会增加。加强与材料相关的本钱的管理与控制对整个施工项目本钱管理具有重要的作用，材料管理本钱控制的好坏对于企业项目本钱的控制具有举足轻重的影响。因此，必须把材料本钱管理作为工程项目管理的必要组成局部给予高度的重视。由于建筑材料的种类很多，我们选用建筑
3、工程中常用的预制件作为跟踪管理试点对象。 对建筑材料（预制件）（本材料后面统一简称建筑材料）的自动跟踪不仅可以改进项目的整体性能，更重要的是可以使得材料的管理标准花，减少浪费，极大地节约人力本钱，使得对于建筑材料的管理不再受时间和空间的限制，实现随时随地的监控。近年来，随着数据自动采集技术（automateddatacollection）的开展，在工地现场进行材料收发和位置的自动管理成为可能。目前，已经有关于rfid技术、gps技术、传感器无线网络技术和数据库技术的报道，在国外从2002年开始有这方面的研究报道。在美国，akincietal.和ergenetal.分别在2002年和2003年提
4、出在建筑材料供应链中用rfid技术进行材料跟踪的设想；jaselskisandel-misalami在2003年那么对建材中的管材上配置了被动式rfid，进行跟踪，并进行了现场实验；jongchulsong在2023在多个大型建筑工地利用rfid技术成功地利用运动的运输车辆，对预制材料进行了跟踪和定位。这些大都处于实验阶段。将rfid技术和相关技术有机地集成在一起，并应用到建筑材料的识别和位置的实时跟踪方面，并成功实用化，国内外尚未见报道。 2、本项目研究的目的、意义（突出说明对科技、经济和社会开展的作用）； -2- 工程建设项目的实施与管理是一个动态过程，在我国参加wto以后，工程建设项目的
5、管理逐步与世界接轨。工程建设项目的管理包括很多方面，主要有：建设项目管理组织，建设项目招标投标管理，建设监理，建设项目合同管理，建设项目的方案、控制与协调管理，施工阶段的投资控制，施工阶段的进度控制，施工阶段的质量控制，工程变更与工程索赔，信息管理与计算机的应用等。在各项管理指标中，要实现管理真正现代化和自动化，信息化是根底。 根据建设设计标准的要求，建筑材料由工人进行装卸和运输，在所有的建筑材料中，构件（预制件）占到5060%，对这些构件的管理效果直接关系到整个项目的管理效果质量。在工业和民用建设项目中，数以千计的构件材料都要经过设计、制造、中间处理、运送、贮存、安装和检查等过程。每个环节都
6、需要对这些构件材料进行管理。 大型工程建筑项目计算机管理信息系统（简称工程mls）是近年为了适应工程项目日趋扩大、技术日趋复杂、对工程质量、工期、费用的控制日益严格的形势下开展起来的新兴学科。其研究对象，可以是项目决策阶段的宏观管理，也可以是项目实施阶段的微观管理。在工程建设项目管理中引入现代信息技术是促进工程建设项目管理现代化、科学化的根本保证。 appc（automatedprojectperformancecontrol）项目整体质量自动控制是由以色列特拉维夫工学院的研究人员提出的，当时提出这一理论主要是出于以下目的：1）通过对建筑构件的自动识别和跟踪，实时掌握和了解整个项目中的各个子项
7、目的实施情况，2）科学评估子项目的进度（按照准备阶段、进行阶段、完成阶段进行评估）3）综合采集到的数据，对项目的整体指标（如劳动效率等）进行判定。利用rfid技术进行材料识别、定位与跟踪是项目整体质量自动控制的一个根底建设。工程项目管理信息化建设和项目整体质量自动控制的根底与核心是信息资源规划。信息资源规划是指对整个工程周期所需要的信息，从采集、处理、传输到使用的全面规划。通过信息资源规划，可以梳理业务流程，搞清信息需求，建立企业信息标准和信息系统标准和模型。用这些标准和模型来衡量现有的信息系统及各种应用，符合的就继承并加以整合，不符合的进行改造优化或重新开发，从而能积极稳步地推进工程管理的信
8、息化建设。其最终目的是在统一的信息平台上建成集成化、网络化的信息系统，从而形成大型工程项目管理的“神经网络。 -3- 3、本项目研究现有起点科技水平及已存在的知识产权情况（必须附科技查新报告）； 目前已经有很多关于rfid技术、gps技术、gprs技术、gis技术、无线传感器网络技术和数据库技术的报道，但将这些技术有机地集成在一起并应用到建筑工程中建筑材料的识别和位置的实时跟踪方面，本项目的目的用尽量少的人力本钱，利用附着在建筑材料上的rfid电子标签、gps技术以及传感器网络技术，进行材料识别、定位与跟踪，并对其收发和现场利用情况进行管理，在国内目前这方面的研究和应用尚未见报道。 查新报告结
9、论。对于利用嵌入式技术，rfid技术，gps技术和无线传感器网络技术，在三维环境下进行目标定位，国内未见相关文献报道。 4、本项目研究国内外竞争情况及产业化前景。 该项目的完成，将有机地把rfid技术、gps技术、无线传感器网络、数据库技术和网络传输技术集成到建筑工程中建筑材料位置跟踪与管理技术中，研究成果如果直接应用到建筑材料的生产、运输和工程现场实际使用中，必将极大地改善建筑工程中建筑材料位置跟踪与管理的识别手段、跟踪手段、运输和库存管理手段，实现对建筑材料的入库、出库、运输、消耗全过程的自动监控管理、信息的实时追踪与追溯，提高管理和监控水平，提高建筑项目的管理质量，加快建筑工程管理信息化
10、步伐，对于增加我国建筑产业的水平，减少浪费，节约人力本钱，增强我国建筑行业在全世界建筑市场的竞争力具有极为长远和重要的意义。 此外，本课题的研究成果，必将对现有的建材管理模式产生重大的影响，全面促进工程项目现场管理水平的提高。中国作为一个重要的大国，人口众多，经济规模不断扩大，正成为全球建筑大国，在未来的信息社会里扮演着举足轻重的角色。面对西方兴旺国家积极构建各个行业信息化的趋势，我国有必要紧跟兴旺国家，积极研究建材电子编码技术、自动识别技术和网络技术，提高信息化程度，从建筑大国向建筑强国迈进。努力研制关键核心产品，从战略的高度认识构建建材识别网络体系，建立一套既融入全球一体化又保持自己话语权
11、的体系，有准备地迎接未来智能化信息化社会的到来。建筑材料识别自动化是建筑工程管理信息化的必然要求，对建筑材料信息准确及时地跟踪、监控和管理，将加快物流速度、提高准确率、减 -4- 少库存、缩短生产周期等，构建现代化建筑材料信息管理系统有助于推动整个建筑行业的开展。 二、研究内容 1、项目的总体目标； （1）研究建立建筑材料（预制件）的身份识别技术 由于我国目前建筑材料（预制件）的生产虽然具有了一定的社会化程度，但是信息化程度较低，个别产品虽然也有条形码等识别编号，但是产品本身一般没有能够自动的身份识别标志。要实现对产品进行自动识别，首先必须在出厂后或流通中建立一个相应的建筑材料电子编码系统，用
12、本项目组所开发的身份自动识别技术和自动定位两项技术对建筑材料的编号和位置进行识别和管理，并将此过程纳入建筑工程的整个周期中，使得工程管理人员实时掌握建筑材料当前的状况。使用射频识别技术（rfid）、无线网络传输技术、多通道信息采集技术等对材料进行编码标识、运输、入库。在建筑工地，对于材料的入库、分发、消耗过程中，将建筑材料的动态使用过程的位置等信息实时传输到监控中心，存入中心数据库，实现建筑材料的标识、位置的实时监控与跟踪。 （2）研究并实现建筑材料（预制件）的定位与跟踪技术 无线传感器网络（wirelesssensornetwork，简称wsn）经常要求大量的分布式计算。无线传感器网的节点一
13、般比较简单，依靠自带电池供电，所以要求最大限度节约使用能量，延长电池使用时间。对大多数wsn应用，采用一定机制或算法实现节点定位很重要。定位算法要求：、算法简单，以便最大限度地减少运算量，从而尽可能节约有限的能量。 2、模型与实际网络尽量接近，具有实用性。 3、节约硬件本钱。 目前的定位模型模型与技术多是在建立在二维的根底上的，而真实的无传感器网络的信号是分布在三维空间上的，例如对于红外、雷达、rfid等有源信号，它们的信号辐射范围显然呈现三维状态，即通讯有效范围分布在三维空间中，所以建立三维模型更有接近实际。本项目利用项目组提出的3d-pmwsn（3d-basedpositioningmod
14、elinwirelesssensornetworks）模型把二维空间下的定位模型扩展到三维空间，实现目标的空间定位。 （3）建立建筑材料（预制件）的数据库 监控中心系统具有数据采集、实时监控、数据分析与系统维护等功能。数据采 -5- 集完成整个数据链上各个节点的数据接口建立和数据采集；实时监控以产品为单位进行全程动态数据监控；数据分析与系统维护负责对历史数据进行分析和系统相关信息维护。 在监控中心数据库的设计上，考虑到该系统所涉及相关单位的特征：生产企业、加工企业、储存企业、销售企业以及最终用户分布区域广、规模千差万别、条件各有不同，所以该系统在构建时须保证以下特征： （a）通用性。能够适应不
15、同类型、不同规模、不同生产条件的需要，在一个系统中，完成各种不同数据源、数据类型的采集、跟踪与分析。 （b）灵活性：在通用性的前提下，作到灵活性。例如：建筑材料在其生存周期的各个环节中，每个环节都有数据采集，为了能够作到采集的顺利、完整，同时不过分增加各个环节相关部门的额外开销，系统就应该作到： 从数据通讯角度看，既要支持有线通讯，又要支持无线通讯，还要提供人工接口； 从数据获取方式看，既要适应现代、大型企业特点，充分利用他们的已有资源，特别是信息化资源，直接通过接口获得相关数据，同时，对于那些小型的、尚不具备信息化条件的企业，系统提供人工接口，用灵活性保障数据链的完整性。 （c）扩展性。很显然，伴随我国经济的迅速开展，建筑材料的生产、加工、运输等的条件也在不断变化和开展，系统应该能够适应这一趋势，能够做到开放性、可扩展性。 监控中心数据库的构成： （a）数据采集系统：完成建筑材料原始数据在各个环节的收集、加工、传输及储存功能，包括：。监控中心同各个节点的接口：报文格式、数据校验、数据加密、节点分类等;。数据提取：对各个节点过来的数据进行统计取样，使数据具有代表性;。数据入库：对经过采样