作品来源：2026届智能建造专业本科毕业设计

设计人：周睿语、朱星谕

指导老师：骆剑彬、张鹤、关振长

作品视频

作品介绍

随着城市建设规模的不断扩大，塔式起重机作为施工现场的核心大型设备，其运行安全直接关系到工程进度和作业人员的生命安全。为了更好地监测塔吊的实时运行状态、及时预警安全隐患并提升运维管理效率，基于B/S架构的塔吊监测平台应运而生。该系统采用前后端分离架构，融合了数据采集、分级阈值预警、BIM三维可视化以及智能问答解析等现代化技术，为施工现场塔吊的安全监测与协同管理提供了一套高效、智能且可追溯的后端解决方案。

1系统背景及意义

塔式起重机是建筑施工现场的核心大型设备，但传统人工巡检方式存在数据采集滞后、风险识别被动、记录分散等问题，难以满足智慧工地对实时监测与主动预警的要求。为克服现有塔吊监测系统在数据实时处理、运维效率和预警方式上的不足，本作品设计并实现了一套基于B/S架构的塔吊安全监测平台，平台通过统一数据模型与标准化接口，将设备运行状态、风险预警、三维可视化及智能辅助操作纳入综合管控范围，有效提升施工现场安全管理的数字化与协同化水平。

2系统架构设计

平台采用Dvadmin框架，前后端分离架构，自顶向下划分为五层：用户使用层面向系统管理员、项目经理等技术角色提供统一访问入口；前端交互层基于Vue3和TypeScript构建响应式界面，承载业务表单与可视化展示；后端业务层依托Django REST Framework实现模块化接口服务，覆盖项目管理、塔吊管理、传感器管理及预警判定等核心逻辑；系统支撑层提供JWT认证、RBAC权限控制、操作日志审计及统一响应与异常处理；数据存储层使用PostgreSQL完成主数据、时序数据与预警数据的持久化存储。分层解耦的设计保证了系统在高并发场景下的稳定性与可扩展性。

 

图2-1  系统架构图

 

3系统功能模块设计

平台划分为七大核心功能模块：系统基础管理实现登录认证、用户管理、角色授权与菜单控制，形成“身份可识别、权限可控制、行为可追踪”的治理闭环；项目信息管理建立统一的项目数字档案，为后续设备绑定与数据归属提供基础；塔吊信息管理记录每台塔吊的类型、产权单位、生产厂家等完整台账；传感器管理涵盖类型定义、设备登记、采集数据录入与统计数据查询，构建从设备到数据的完整链路；安全预警管理支持分级阈值配置、实时预警判定、重复预警抑制以及历史预警重建与文案刷新，提升风险识别的准确性与可追溯性；BIM可视化展示通过后端代理获取BIMFACE访问令牌，实现三维模型与监测信息的联动查看；智能问答模块借助大模型将自然语言查询解析为结构化业务指令，支持增删改查操作与多轮对话补全，显著降低非技术用户的操作门槛。

图3-1  功能模块设计图

 

4数据库设计

遵循实体定义清晰、关联关系明确、业务过程可追溯的设计原则，数据库分为基础档案层与监测业务层。基础档案层包含项目信息表、塔吊基础信息表、传感器类型信息表与传感器信息表：项目信息表记录项目编号、名称、工期及参建单位；塔吊表通过项目ID与项目表形成一对多归属；传感器类型表定义传输方式、通信协议等属性模板；传感器表关联塔吊与类型，记录安装位置、上传间隔及运行状态。监测业务层包含采集数据表、统计数据表、预警阈值表与预警记录表：采集数据表按时间存储监测数值；统计数据表周期性汇总均值与方差；阈值表为每台传感器独立配置三级预警上下限；预警记录表保存每次超限触发的等级、数值及内容。全部业务数据以传感器ID为核心纽带实现贯通，并通过主外键约束、非空约束与统一字段口径（如时间格式、状态枚举、监测单位）保证数据的一致性与可追溯性。

  以下是数据库各功能模块表一览：

 

表1 项目信息表

字段名	数据类型	说明	约束
ProjectID	INT	项目编号（主键）	唯一、非空
ProjectName	VARCHAR（50）	项目名称	非空
StartTime	DATE	开工时间	非空
FinishTime	DATE	竣工时间	非空
ConstructionPeriod	DECIMAL(5,0)	工期（天）	非空
ProjectIntroduction	TEXT	项目简介	可空
ProjectPhase	VARCHAR	项目所属阶段	非空
ProjectStatus	VARCHAR	项目执行状态	非空
ConstructionCost	DECIMAL(10,2)	工程造价（万元））	非空
OwnerUnit	VARCHAR	业主单位	可空
ConstructionUnit	VARCHAR	施工单位	可空

表2 塔吊基础信息表

字段名	数据类型	说明	约束
TowerCraneID	INT	塔吊编号（主键）	唯一、非空
ProjectID	INT	项目编号（外键）	关联ProjectInfo的ProjectID
TowerCraneSerialNumber	INT	塔吊序列号	非空
TowerCraneType	VARCHAR	塔吊类型（平头式塔吊，塔头式塔吊，动臂式塔吊）	非空
TowerCraneName	VARCHAR	塔吊名称	非空
Property-owningUnit	VARCHAR	产权单位	非空
Manufacturer	VARCHAR	生产厂家	非空
ManufactureDate	DATE	出厂日期	非空

表3 传感器信息表

字段名	数据类型	说明	约束
SensorID	INT	传感器ID （主键）	唯一、非空
SensorName	VARCHAR	传感器名称	非空
TypeID	INT	传感器类型ID（外键）	关联SensorTypeInfo的 TypeID
InstallationLocation	VARCHAR	安装位置	非空
Manufacturer	VARCHAR	生产厂家	非空
Model	VARCHAR	型号	非空
ManufactureDate	DATE	出厂日期	非空
InstallationDate	DATE	安装日期	非空
DataUploadInterval	FLOAT	数据上传间隔	非空
Status	VARCHAR	状态(离线，在线，损坏)	非空

表4 传感器类型表

字段名	数据类型	说明	约束
TypeID	INT	类型ID（主键）	唯一、非空
TypeName	VARCHAR	类型名称	非空
TransmissionMethod	VARCHAR	传输方式	非空
CommunicationProtocol	VARCHAR	通信协议	非空
ProductSpecifications	VARCHAR	产品参数	非空
MonitoringUnit	VARCHAR	监测单位	非空

表5 传感器采集数据信息表

字段名	数据类型	说明	约束
SensorDataID	INT	采集数据ID（主键）	唯一、非空
SensorID	INT	传感器ID（外键）	关联SensorInfo的 SensorID
MonitoringTime	DATETIME	采集时间	非空
MonitoringUnit	VARCHAR	监测单位	非空
ValueOne	FLOAT	监测值1	非空
ValueTwo	FLOAT	监测值2	可空
ValueThree	FLOAT	监测值3	可空
Remarks	TEXT	备注	可空

表6 传感器统计数据信息表

字段名	数据类型	说明	约束
SensorStatisticsInfoID	INT	统计数据ID（主键）	唯一、非空
SensorID	INT	传感器ID（外键）	关联SensorInfo的 SensorID
StatisticsTime	DATETIME	统计时间	非空
Mean	FLOAT	均值	非空
Variance	FLOAT	方差	非空

表7 预警管理信息表

字段名	数据类型	说明	约束
WarningID	INT	预警信息ID（主键）	唯一、非空
SensorID	INT	传感器ID（外键）	关联SensorInfo的 SensorID
WarningLevel	VARCHAR	预警等级	非空
WarningValue	FLOAT	预警值	非空
WarningContent	TEXT	预警内容	非空
WarningTime	DATETIME	预警时间	非空

表8 传感器预警阈值表

字段名	数据类型	说明	约束
WarningThresholdID	INT	预警阈值ID（主键）	唯一、非空
SensorID	INT	传感器ID（外键）	关联SensorInfo的SensorID
TheoreticalValue	FLOAT	理论值	非空
ExperimentalValue	FLOAT	实验值	非空
OneDown	FLOAT	一级阈值下限	非空
OneUp	FLOAT	一级阈值上限	非空
TwoDown	FLOAT	二级阈值下限	非空
TwoUp	FLOAT	二级阈值上限	非空
ThreeDown	FLOAT	三级阈值下限	非空
ThreeUp	FLOAT	三级阈值上限	非空

5系统功能介绍

5.1系统登录

在本地正常运行打开项目后，用浏览器打开 http://localhost:8080/。并在登录界面输入正确的用户名和密码框后可以进入系统。预设账号是 superadmin，初始密码为 admin123456。用户登录界面如图5-1所示

图5-1  登陆界面截图

5.2系统首页

系统首页是平台运行状态的集中展示页面，顶部统计卡片展示在线项目、塔吊总数和今日预警数量。用户可点击统计卡片跳转至对应的项目管理、塔吊管理或预警管理页面。

首页还提供智能问答快捷入口、BIM模型展示区域、预警等级分布图、最新预警列表和传感器最新监测值列表。通过这些模块，用户可以在进入系统后快速掌握塔吊监测的整体状态。

页面主要包含以下核心模块：

①在线项目统计

②塔吊总数统计

③今日预警统计

④智能问答入口

⑤BIM模型展示

⑥预警等级分布

⑦最新预警信息

⑧传感器最新监测值

其布局如图5-2所示。

 

图5-2  系统首页截图

 

 

5.3项目管理

项目管理页面用于维护塔吊施工项目的基础信息。页面中显示项目编号、项目名称、开工时间、竣工时间、项目阶段、项目状态、业主单位和施工单位等内容。

如图5-3，点击“添加”即可录入新的项目信息。填写完成后点击保存，项目信息会显示在列表中。页面支持查询、编辑、删除、导入和导出等操作。

新增塔吊前，应先在项目管理中建立对应项目。

图5-3 项目管理页面

5.4塔吊管理

塔吊管理页面用于维护塔吊设备档案。页面中显示塔吊编号、所属项目、塔吊序列号、塔吊类型、塔吊名称、产权单位、生产厂家和出厂日期等内容。

如图5-4，点击“添加”即可登记新的塔吊。填写塔吊基础信息后点击保存，系统会将该塔吊加入列表。页面支持对塔吊信息进行查询、编辑和删除。

塔吊信息会被传感器信息页面调用。新增传感器前，应先确认对应塔吊已经建立。

图5-4 塔吊管理页面

5.5传感器管理

传感器管理部分主要包括传感器类型、传感器信息、传感器数据采集和传感器数据统计。该部分用于维护传感器基础资料，并查看采集和统计结果。

5.5.1传感器类型

传感器类型页面用于维护传感器分类信息。页面中显示类型ID、类型名称、传输方式、通信协议和产品参数等内容。

如图5-5，点击“添加”即可新增传感器类型。新增后的类型可在传感器信息页面中选择。

图5-5 传感器类型页面

5.5.2传感器信息

传感器信息页面用于维护具体传感器设备。页面中显示传感器ID、所属塔吊、传感器名称、传感器类型、安装位置、生产厂家、型号、安装日期、上传间隔和状态等内容。

如图5-6，点击“添加”即可新增传感器。新增时需要选择所属塔吊和传感器类型，并填写安装位置。

传感器信息会被采集数据、预警信息和塔吊模型可视化页面调用。

图5-6 传感器信息页面

5.5.3传感器数据采集

传感器数据采集页面用于查看传感器监测数据。页面中显示采集数据ID、传感器、采集时间、监测单位、监测值和备注等内容。

如图5-7，用户可以按照采集数据ID、传感器、采集时间和监测单位进行查询。点击“添加”可以手动录入数据。

图5-7 传感器数据采集页面

如图5-8，点击“下载模板”后，浏览器会下载传感器采集数据模板。用户按模板填写后，可点击“批量导入”上传数据（如图5-9），。若需要删除多条记录，可先勾选数据，再点击“批量删除”。

 

图5-8 传感器数据模板下载成功

图5-9 传感器数据批量导入功能

 

5.5.4传感器数据统计

传感器数据统计页面用于查看采集数据的统计结果。页面中显示统计数据ID、传感器、统计时间、均值和方差。

如图5-10，用户可以通过页面查看不同传感器的统计数据。该页面主要用于了解监测数据的变化情况。

图5-10 传感器数据统计页面

5.6安全预警管理

安全预警管理部分主要包括预警信息和传感器阈值配置。该部分用于查看异常记录，并维护传感器的预警判断标准。

5.6.1预警信息

预警信息页面用于查看系统生成的预警记录。页面中显示预警信息ID、传感器、预警等级、预警值、预警内容和预警时间。

如图5-11，用户可以按照预警信息ID、传感器、预警等级和预警时间进行查询。页面中的预警等级会用标签形式显示，便于快速区分风险程度。

查看预警时，应重点关注预警等级、预警值和预警内容。若出现较高等级预警，应结合传感器位置进行检查。

图5-11 预警信息页面

5.6.2传感器阈值配置

传感器阈值配置页面用于设置各传感器的预警范围。页面中显示阈值ID、传感器、理论值、实验值和各级预警上下限。

如图5-12，点击“添加”可以新增阈值配置。用户选择传感器后，填写理论值、实验值和各级上下限，点击保存即可完成配置。

阈值设置会影响预警结果。配置时应结合实际监测要求，避免误报或漏报。

图5-12 传感器阈值配置页面

5.7塔吊模型可视化

塔吊模型可视化页面用于展示塔吊BIM模型。用户可以在页面中查看塔吊三维结构，并对模型进行旋转、缩放和拖动。

如图5-13，页面右侧显示传感器实时数据。用户可以通过传感器类型和监测点进行筛选，查看对应采集时间、数值和单位。

该页面用于把传感器数据和塔吊模型结合起来查看，便于判断监测数据对应的大致位置。

图5-13 塔吊模型可视化页面

5.8智能问答

智能问答页面用于辅助用户查询和维护平台数据。用户可以选择业务模块，并在输入框中输入查询、新增、修改或删除相关问题。

如图5-14，用户输入“查询传感器类型”后，系统会返回传感器类型列表。页面下方提供查询、新增、修改和删除示例，用户可以参考示例输入问题。

图5-14 智能问答查询结果

如图5-15，当用户询问与平台无关的问题时，系统会提示无法查询。智能问答主要用于项目、塔吊、传感器和预警等平台业务数据。

图5-15 智能问答无关问题提示

5.9系统后台管理

系统后台管理主要用于维护系统菜单、部门、角色和用户。该部分一般由管理员使用。

5.9.1菜单管理

菜单管理页面用于维护系统左侧菜单和页面权限。左侧为菜单列表，右侧为按钮权限配置和列权限配置。

如图5-16，管理员可以选择某个菜单，查看该菜单下的按钮权限。点击“添加”可以新增权限，点击“批量生成”可以生成常用按钮权限。

图5-16 菜单管理页面

如图5-17，点击菜单配置按钮后，可以打开菜单配置弹窗。页面中可以设置菜单名称、父级菜单、路由地址、图标、状态、侧边显示和组件地址等内容。

图5-17 菜单配置弹窗

5.9.2部门管理

部门管理页面用于维护系统部门和部门下的用户信息。左侧为部门架构，右侧显示部门信息、用户统计和用户列表。

如图5-18，用户可以查看塔吊施工项目部及其下级部门。点击左侧底部按钮可以新增、编辑、上移、下移或删除部门。

图5-18 部门管理页面

如图5-19，新增部门时需要填写父级部门、部门名称、部门标识、负责人和备注。填写完成后点击“新增”即可保存。

图5-19 部门配置弹窗

5.9.3角色管理

角色管理页面用于维护系统角色。页面中显示角色名称、权限标识、排序和状态。

如图5-20，系统中包含系统管理员、项目经理、技术员和操作员等角色。管理员可以查看、编辑、删除角色，也可以进行授权用户和权限配置。

图5-20 角色管理页面

如图5-21，新增角色时需要填写角色名称、权限标识、排序和状态。填写完成后点击“确定”即可保存。

图5-21 角色添加弹窗

5.9.4用户管理

用户管理页面用于维护系统账号。页面中可以按账号、姓名、手机号码、用户类型和状态进行查询。

如图5-22，用户列表中显示账号、姓名、所属部门、角色和操作按钮。管理员可以编辑用户、删除用户或重置密码。

图5-22 用户管理页面

如图5-23，新增用户时需要填写账号、密码、姓名、所属部门、角色、手机号、邮箱、性别和状态等内容。填写完成后点击“确定”即可保存。

图5-23 用户添加弹窗

 

6 作品亮点

本平台面向智慧工地与工程安全管理场景，具有以下特点与创新点：

（1）多业务数据融合与统一管理：  

平台围绕项目管理、传感器管理、塔吊监测、预警阈值、监测数据统计等业务模块，构建统一的数据管理体系，实现施工现场多类信息的集中维护、查询与分析，提升数据流转效率。

（2）BIM 三维可视化与工程场景联动：

平台引入 BIM 可视化能力，将工程模型与现场业务数据结合展示，使项目结构、设备位置和监测信息更加直观，帮助管理人员从二维表格管理转向三维空间化管理。

（3）智能监测预警与安全风险管控：  

系统支持对传感器数据、塔吊运行数据等进行持续监测，并可结合预警阈值实现异常识别与风险提醒，辅助管理人员及时发现问题，提升施工现场安全管理能力。

（4）模块化架构与智能化辅助能力：

平台采用前后端分离和模块化设计，各功能模块相对独立，便于后续扩展和维护；同时结合智能问答功能，降低用户查询和使用门槛，提高平台的管理效率与实用性。