隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的制作方法
隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括：由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊；多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息；服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息，本實用新型通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析處理，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理。
【專利說明】隧道施工人員定位管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及隧道施工安全管理領(lǐng)域，特別是涉及一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管我國隧道修建理論和技術(shù)近年來得到了很大的發(fā)展，但由于隧道的特殊性，在修建過程中不確定因素仍然很多，存在著很大的風險。同時我國隧道修建過程中自動化水平不高，發(fā)生危險時，施工人員的生命安全常常受到很大的威脅。
[0003]20世紀90年代以后，隧道工程施工逐步邁向信息化時代，同時，巖土工程安全監(jiān)控手段的硬件和軟件發(fā)展迅速，監(jiān)控范圍不斷擴大，監(jiān)測自動化系統(tǒng)、信息處理和資料分析系統(tǒng)、安全預報系統(tǒng)也在不斷推出和完善，目前在大壩、隧道、基坑、邊坡工程中已經(jīng)涌現(xiàn)出一些針對性的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]我國在隧道及地下工程技術(shù)的運用程度和建設管理水平上與先進國家相比，還有較大的差距。其他與隧道大國的主要差距是機械裝備、監(jiān)測手段以及技術(shù)可靠性保障系統(tǒng)方面。這些與國家快速發(fā)展的經(jīng)濟形勢對隧道及地下工程建設的需求不相適應。
[0005]關(guān)于人員定位的相關(guān)應用在隧道內(nèi)還很少，目前在國內(nèi)隧道施工應用較廣泛的是在洞口設置門禁卡，但這種方式只能了解洞內(nèi)人員數(shù)量，無法確定具體位置。而且由于隧道內(nèi)深處沒有手機信號覆蓋，所以也難以和隧道內(nèi)人員進行通訊和交互。
實用新型內(nèi)容
[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型之目的在于提供一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理。
[0007]為達上述及其它目的，本實用新型提出一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括:
[0008]由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊；
[0009]多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息；
[0010]服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息。
[0011]進一步地，所述人員定位信息卡包括Zigbee無線模塊、顯示裝置、按鍵電路、指示燈以及電池供電電路，所述Zigbee無線模塊與各基站進行無線通信，其內(nèi)置一單片機，所述顯示裝置、按鍵電路、指示燈連接所述Zigbee無線模塊，所述電池供電電路與其他各部分連接以對其他部分供電。
[0012]進一步地,所述顯示裝置為液晶IXD顯示屏。
[0013]進一步地，每個基站包括Zigbee無線通信模塊以及數(shù)據(jù)處理單元，所述Zigbee無線通信模塊接收基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號，并將所述定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至所述服務器，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述Zigbee無線通信模塊連接。
[0014]進一步地，所述人員定位信息卡固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭盔內(nèi)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理，通過本實用新型，管理人員可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之架構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之基站的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之服務器的架構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的工作流程圖；
[0020]圖5為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之人員定位信息卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其它優(yōu)點與功效。本實用新型亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本實用新型的精神下進行各種修飾與變更。
[0022]圖1為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之架構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括:人員定位信息卡10、基站20以及服務器30。
[0023]其中人員定位信息卡10與基站20均具有基于ZigBee的無線通信模塊，基站20的個數(shù)可以為多個，其根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況合理布置，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，例如在洞口處、區(qū)域入口處、工作面等重要地點可以多布置一些基站，而在隧道中可以少布置一些基站20，人員定位信息卡10由洞內(nèi)人員攜帶，可固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭藍內(nèi)，每個人員定位信息卡10有不同的編號，人員定位信息卡中的無線通信模塊(基于Zigbee)每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)(無線信號)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站20接收，基站20經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可確定其周圍有哪些人員定位信息卡10。由于人員定位信息卡10和人員—對應,從而可以知道在基站附近有哪些人員。同時，各基站20根據(jù)基站接收到的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號的信號強度RSSI和信號質(zhì)量LQI，可以得出攜帶該人員定位信息卡10的人員離基站大概有多遠。需說明的是，人員定位信息卡10在發(fā)送數(shù)據(jù)的間歇內(nèi)會自動進入休眠狀態(tài)，從而達到省電的目的；服務器30接收基站20上傳的人員定位信息卡10的定位信息，并對其接收到的定位信息進行分析并顯示分析結(jié)果，同時將信息儲存在數(shù)據(jù)庫中，例如基站20將接收到的人員定位信息卡10對應的相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回服務器30，定位信息經(jīng)過服務器30處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在洞外就可以直觀地看到隧道內(nèi)人員的分布情況，由于服務器30對該些信息的處理為常規(guī)的數(shù)據(jù)處理，在此不予贅述。
[0024]圖2為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之基站的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，基站20包括Zigbee無線通信模塊201以及數(shù)據(jù)處理單元202，Zigbee無線通信模塊201接收該基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號，并將數(shù)據(jù)處理單元202處理后的定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至服務器30，數(shù)據(jù)處理單元202與Zigbee無線通信模塊201連接，將Zigbee無線通信模塊201接收的無線信號進行數(shù)據(jù)處理后得出各人員定位信息卡10的定位信息,并通過Zigbee無線通信模塊201經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至服務器30。具體地說，人員定位信息卡10中的基于Zigbee的無線通信模塊每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)(無線信號)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站20接收，數(shù)據(jù)處理單元202經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可確定其周圍有哪些人員定位信息卡10。由于人員定位信息卡10和人員一一對應，從而可以知道在基站附近有哪些人員，同時，數(shù)據(jù)處理單元202根據(jù)接收到的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號的信號強度RSSI和信號質(zhì)量LQI，可以得出攜帶該人員定位信息卡10的人員離基站大概有多遠。由于上述基站端的數(shù)據(jù)處理單元對定位信息的處理為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。
[0025]圖3為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之服務器的架構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的工作流程圖。服務器30包括數(shù)據(jù)處理分析模塊301、消息平臺302、消息發(fā)送終端303、消息客戶端304、預警消息配置模塊305以及存儲器306，其中數(shù)據(jù)處理分析模塊301對隧道內(nèi)基站20上傳獲得的數(shù)據(jù)(定位信息)進行分析并儲存在存儲器306，進而供其他模塊對人員位置和警戒狀態(tài)進行判斷，例如數(shù)據(jù)處理分析模塊301通過定位信息可以跟蹤人員在洞內(nèi)的運動軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點和他們在各監(jiān)測點的停留時間，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可進行考勤統(tǒng)計，自動記錄人員的進洞、出洞時間，并自動統(tǒng)計生成每日考勤、每月考勤報表等，為隧道施工提供考勤管理基礎(chǔ)信息，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可對隧道內(nèi)各區(qū)域人員進行統(tǒng)計，可自動統(tǒng)計出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計方法:對于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計法，與洞口考勤統(tǒng)計方法相同；對于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)，另外，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可自動檢測出人員在洞內(nèi)長時間(如8小時以上)未出的情況，并觸發(fā)消息客戶端304發(fā)出提示信息。
[0026]消息發(fā)送終端303以及消息平臺302以windows服務方式運行，保證計算機啟動后能自動運行，并提供監(jiān)視功能，對不同來源的消息進行集中管理與發(fā)送，消息發(fā)送終端303以及消息平臺302用于實現(xiàn)各類預警信息的集中管理與發(fā)送，包括隱患報警信息分級發(fā)送、日常調(diào)度、安全管理系統(tǒng)隱患排查情況、通知等信息的群發(fā)；預警消息配置模塊305主要實現(xiàn)各監(jiān)控子系統(tǒng)報警信息的組織管理，管理系統(tǒng)如辦公自動化、生產(chǎn)調(diào)度、安全管理系統(tǒng)等系統(tǒng)通過消息平臺302提供的接口組織相關(guān)消息；消息客戶端304主要負責將消息以桌面提醒方式進行提交，只要用戶打開計算機，就會彈出消息框提示。
[0027]在本實用新型較佳實施例中，服務器30通過主控電腦提供一個直觀的圖形顯示界面，直觀顯示隧道洞內(nèi)示意圖及洞內(nèi)各工作區(qū)域人員分布信息，信息內(nèi)容包括:當前洞內(nèi)總?cè)藬?shù)、當前洞內(nèi)各區(qū)域人數(shù)及人員信息、當前各部門進洞人數(shù)及人員區(qū)域分布情況。
[0028]管理人員可利用主控電腦通過網(wǎng)絡訪問服務器30，實時了解隧道施工現(xiàn)場人員的位置分布，并進行人員考勤管理。它可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度；同時，在隧道進入紅色警報或出現(xiàn)事故后，提供現(xiàn)場人員分布情況信息，并對現(xiàn)場人員發(fā)出警報和指令。
[0029]圖5為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之人員定位信息卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。在本實用新型較佳實施例中，人員定位信息卡10是一個Zigbee無線網(wǎng)絡終端節(jié)點設備，它主要用于人員定位，同時可以與基站之間進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，該人員定位信息卡10包括Zigbee無線模塊101、顯示裝置102、按鍵電路103、指示燈104以及電池供電電路105。
[0030]人員定位信息卡上的Zigbee無線模塊101能自動實現(xiàn)網(wǎng)絡的構(gòu)架和數(shù)據(jù)的收發(fā)，內(nèi)置了 C8051單片機，能將應用層控制程序嵌入。人員定位信息卡上提供了顯示裝置102、指示燈104以及按鍵電路103，其中顯示裝置102為液晶IXD顯示屏，指示燈104為LED指示燈，用于人機交互。電池供電電路105電采用了可充電鋰電池，并內(nèi)置充電電路，外部留出了通用的接口方便設備充電。
[0031]人員定位信息卡在Zigbee無線網(wǎng)絡中移動到某個基站的覆蓋范圍時會通過Zigbee協(xié)議與基站建立聯(lián)系，服務器根據(jù)基站返回的周邊信息卡的信息來確定基站的位置。
[0032]可見，本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)可實現(xiàn)的以下功能:
[0033](1)隧道人員定位:在隧道的進出口、交叉道口、工作面、地面主要出入口等位置安裝基站。當攜帶有人員定位信息卡的人員進入基站檢測范圍時，基站可以將相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回服務器。定位信息經(jīng)過服務器處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在洞外就可以直觀地看到隧道內(nèi)人員的分布情況。
[0034](2)路徑跟蹤:本實用新型可以跟蹤人員在洞內(nèi)的運動軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點和他們在各監(jiān)測點的停留時間。
[0035](3)短消息:洞外管理人員可以通過服務器發(fā)送短消息呼叫洞內(nèi)人員，洞內(nèi)人員可以通過帶液晶LCD顯示屏的識別卡發(fā)送短消息到洞外系統(tǒng)。
[0036]本實用新型可以實現(xiàn)各類預警信息的集中管理與發(fā)送，包括隱患報警信息分級發(fā)送、日常調(diào)度、安全管理系統(tǒng)隱患排查情況、通知等信息的群發(fā)；系統(tǒng)具有預警信息收集與發(fā)送的分布式部署，桌面消息提醒功能，同時提供多重方式的消息接收(短信、計算機桌面客戶端、網(wǎng)頁)功能。
[0037](4)考勤統(tǒng)計:本實用新型可自動記錄人員的進洞、出洞時間，并自動統(tǒng)計生成每日考勤、每月考勤報表等，為隧道施工提供考勤管理基礎(chǔ)信息。
[0038](5)區(qū)域統(tǒng)計:本實用新型可自動統(tǒng)計出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計方法。對于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計法，與洞口考勤統(tǒng)計方法相同；對于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)。
[0039](6)數(shù)據(jù)存儲:本實用新型具有長期保存數(shù)據(jù)的能力，將考勤定位信息存入數(shù)據(jù)庫，并隨時可以方便地查詢到考勤定位歷史信息。
[0040](7)異常提示:本實用新型可以自動檢測出人員在洞內(nèi)長時間(如8小時以上)未出的情況，并發(fā)出提示信息。
[0041]異常提示是本實用新型人性化管理的重要體現(xiàn)，它根據(jù)人員的身體狀況，可選擇允許某人在洞內(nèi)的累計時間不能超過多少小時。具體確定由現(xiàn)場管理人員制定后輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)默認健康狀態(tài)良好的人員在洞內(nèi)停留時間不超過10小時，健康狀態(tài)一般在洞內(nèi)停留時間不超過8小時，健康狀態(tài)較差在洞內(nèi)停留時間不超過6小時。一旦超過以上規(guī)定，系統(tǒng)就通過服務器提示。另外，系統(tǒng)可通過服務器發(fā)送指令到人員卡，通過振動傳送信息提醒盡快出洞。
[0042](8)網(wǎng)絡共享:本實用新型之服務器具有網(wǎng)絡共享功能，可以通過局域網(wǎng)訪問考勤定位信息，為隧道各部門及上級各層及時提供實時監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。
[0043](9)洞內(nèi)危險區(qū)域報警提示:在洞內(nèi)設立報警功能，當該區(qū)域超過規(guī)定的安全人數(shù)時自動報警，可有效地阻止其他人員繼續(xù)進入。同時，當禁進區(qū)域有非法人員進入時自動報警，可有效地阻止人員違章進入，并將違章人員記錄在案，有效保證洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境的安全。
[0044]綜上所述，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理，通過本實用新型管理人員可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度；同時，本實用新型在隧道進入紅色警報或出現(xiàn)事故后，可提供現(xiàn)場人員分布情況信息，便于實施營救或采取應急措施；另外，本實用新型的收發(fā)短消息功能極大地方便洞內(nèi)與洞外人員及時溝通，一旦洞內(nèi)發(fā)生事故，救援人員可以根據(jù)本實用新型所提供的數(shù)據(jù)、圖表，迅速了解洞內(nèi)人員的位置情況，從而及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。
[0045]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本實用新型的權(quán)利保護范圍，應如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊； 多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息； 服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息； 所述人員定位信息卡包括Zigbee無線模塊、顯示裝置、按鍵電路、指示燈以及電池供電電路，所述Zigbee無線模塊與各基站進行無線通信，其內(nèi)置一單片機，所述顯示裝置、按鍵電路、指示燈連接所述Zigbee無線模塊，所述電池供電電路與其他各部分連接以對其他部分供電； 每個基站包括Zigbee無線通信模塊以及數(shù)據(jù)處理單元，所述Zigbee無線通信模塊接收基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號，并將所述定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至所述服務器，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述Zigbee無線通信模塊連接； 所述服務器包括數(shù)據(jù)處理分析模塊、消息平臺、消息發(fā)送終端、消息客戶端、預警消息配置模塊以及存儲器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示裝置為液晶IXD顯示屏。
3.如權(quán)利要求1所述的一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于:所述人員定位信息卡固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭盔內(nèi)。
【文檔編號】E21F17/18GK204069358SQ201420166081
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】葉英, 楊新銳, 張智明 申請人:北京市市政工程研究院
【專利摘要】本實用新型公開了一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括：由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊；多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息；服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息，本實用新型通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析處理，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理。
【專利說明】隧道施工人員定位管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及隧道施工安全管理領(lǐng)域，特別是涉及一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管我國隧道修建理論和技術(shù)近年來得到了很大的發(fā)展，但由于隧道的特殊性，在修建過程中不確定因素仍然很多，存在著很大的風險。同時我國隧道修建過程中自動化水平不高，發(fā)生危險時，施工人員的生命安全常常受到很大的威脅。
[0003]20世紀90年代以后，隧道工程施工逐步邁向信息化時代，同時，巖土工程安全監(jiān)控手段的硬件和軟件發(fā)展迅速，監(jiān)控范圍不斷擴大，監(jiān)測自動化系統(tǒng)、信息處理和資料分析系統(tǒng)、安全預報系統(tǒng)也在不斷推出和完善，目前在大壩、隧道、基坑、邊坡工程中已經(jīng)涌現(xiàn)出一些針對性的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0004]我國在隧道及地下工程技術(shù)的運用程度和建設管理水平上與先進國家相比，還有較大的差距。其他與隧道大國的主要差距是機械裝備、監(jiān)測手段以及技術(shù)可靠性保障系統(tǒng)方面。這些與國家快速發(fā)展的經(jīng)濟形勢對隧道及地下工程建設的需求不相適應。
[0005]關(guān)于人員定位的相關(guān)應用在隧道內(nèi)還很少，目前在國內(nèi)隧道施工應用較廣泛的是在洞口設置門禁卡，但這種方式只能了解洞內(nèi)人員數(shù)量，無法確定具體位置。而且由于隧道內(nèi)深處沒有手機信號覆蓋，所以也難以和隧道內(nèi)人員進行通訊和交互。
實用新型內(nèi)容
[0006]為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型之目的在于提供一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理。
[0007]為達上述及其它目的，本實用新型提出一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括:
[0008]由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊；
[0009]多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息；
[0010]服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息。
[0011]進一步地，所述人員定位信息卡包括Zigbee無線模塊、顯示裝置、按鍵電路、指示燈以及電池供電電路，所述Zigbee無線模塊與各基站進行無線通信，其內(nèi)置一單片機，所述顯示裝置、按鍵電路、指示燈連接所述Zigbee無線模塊，所述電池供電電路與其他各部分連接以對其他部分供電。
[0012]進一步地,所述顯示裝置為液晶IXD顯示屏。
[0013]進一步地，每個基站包括Zigbee無線通信模塊以及數(shù)據(jù)處理單元，所述Zigbee無線通信模塊接收基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號，并將所述定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至所述服務器，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述Zigbee無線通信模塊連接。
[0014]進一步地，所述人員定位信息卡固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭盔內(nèi)。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理，通過本實用新型，管理人員可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之架構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之基站的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之服務器的架構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的工作流程圖；
[0020]圖5為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之人員定位信息卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】本實用新型的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其它優(yōu)點與功效。本實用新型亦可通過其它不同的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離本實用新型的精神下進行各種修飾與變更。
[0022]圖1為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之架構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，包括:人員定位信息卡10、基站20以及服務器30。
[0023]其中人員定位信息卡10與基站20均具有基于ZigBee的無線通信模塊，基站20的個數(shù)可以為多個，其根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況合理布置，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，例如在洞口處、區(qū)域入口處、工作面等重要地點可以多布置一些基站，而在隧道中可以少布置一些基站20，人員定位信息卡10由洞內(nèi)人員攜帶，可固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭藍內(nèi)，每個人員定位信息卡10有不同的編號，人員定位信息卡中的無線通信模塊(基于Zigbee)每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)(無線信號)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站20接收，基站20經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可確定其周圍有哪些人員定位信息卡10。由于人員定位信息卡10和人員—對應,從而可以知道在基站附近有哪些人員。同時，各基站20根據(jù)基站接收到的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號的信號強度RSSI和信號質(zhì)量LQI，可以得出攜帶該人員定位信息卡10的人員離基站大概有多遠。需說明的是，人員定位信息卡10在發(fā)送數(shù)據(jù)的間歇內(nèi)會自動進入休眠狀態(tài)，從而達到省電的目的；服務器30接收基站20上傳的人員定位信息卡10的定位信息，并對其接收到的定位信息進行分析并顯示分析結(jié)果，同時將信息儲存在數(shù)據(jù)庫中，例如基站20將接收到的人員定位信息卡10對應的相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回服務器30，定位信息經(jīng)過服務器30處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在洞外就可以直觀地看到隧道內(nèi)人員的分布情況，由于服務器30對該些信息的處理為常規(guī)的數(shù)據(jù)處理，在此不予贅述。
[0024]圖2為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之基站的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，基站20包括Zigbee無線通信模塊201以及數(shù)據(jù)處理單元202，Zigbee無線通信模塊201接收該基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號，并將數(shù)據(jù)處理單元202處理后的定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至服務器30，數(shù)據(jù)處理單元202與Zigbee無線通信模塊201連接，將Zigbee無線通信模塊201接收的無線信號進行數(shù)據(jù)處理后得出各人員定位信息卡10的定位信息,并通過Zigbee無線通信模塊201經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至服務器30。具體地說，人員定位信息卡10中的基于Zigbee的無線通信模塊每隔幾秒向外發(fā)送一次數(shù)據(jù)(無線信號)，這些數(shù)據(jù)被周圍的基站20接收，數(shù)據(jù)處理單元202經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后可確定其周圍有哪些人員定位信息卡10。由于人員定位信息卡10和人員一一對應，從而可以知道在基站附近有哪些人員，同時，數(shù)據(jù)處理單元202根據(jù)接收到的人員定位信息卡10發(fā)送的無線信號的信號強度RSSI和信號質(zhì)量LQI，可以得出攜帶該人員定位信息卡10的人員離基站大概有多遠。由于上述基站端的數(shù)據(jù)處理單元對定位信息的處理為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。
[0025]圖3為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之服務器的架構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)的工作流程圖。服務器30包括數(shù)據(jù)處理分析模塊301、消息平臺302、消息發(fā)送終端303、消息客戶端304、預警消息配置模塊305以及存儲器306，其中數(shù)據(jù)處理分析模塊301對隧道內(nèi)基站20上傳獲得的數(shù)據(jù)(定位信息)進行分析并儲存在存儲器306，進而供其他模塊對人員位置和警戒狀態(tài)進行判斷，例如數(shù)據(jù)處理分析模塊301通過定位信息可以跟蹤人員在洞內(nèi)的運動軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點和他們在各監(jiān)測點的停留時間，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可進行考勤統(tǒng)計，自動記錄人員的進洞、出洞時間，并自動統(tǒng)計生成每日考勤、每月考勤報表等，為隧道施工提供考勤管理基礎(chǔ)信息，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可對隧道內(nèi)各區(qū)域人員進行統(tǒng)計，可自動統(tǒng)計出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計方法:對于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計法，與洞口考勤統(tǒng)計方法相同；對于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)，另外，數(shù)據(jù)處理分析模塊301還可自動檢測出人員在洞內(nèi)長時間(如8小時以上)未出的情況，并觸發(fā)消息客戶端304發(fā)出提示信息。
[0026]消息發(fā)送終端303以及消息平臺302以windows服務方式運行，保證計算機啟動后能自動運行，并提供監(jiān)視功能，對不同來源的消息進行集中管理與發(fā)送，消息發(fā)送終端303以及消息平臺302用于實現(xiàn)各類預警信息的集中管理與發(fā)送，包括隱患報警信息分級發(fā)送、日常調(diào)度、安全管理系統(tǒng)隱患排查情況、通知等信息的群發(fā)；預警消息配置模塊305主要實現(xiàn)各監(jiān)控子系統(tǒng)報警信息的組織管理，管理系統(tǒng)如辦公自動化、生產(chǎn)調(diào)度、安全管理系統(tǒng)等系統(tǒng)通過消息平臺302提供的接口組織相關(guān)消息；消息客戶端304主要負責將消息以桌面提醒方式進行提交，只要用戶打開計算機，就會彈出消息框提示。
[0027]在本實用新型較佳實施例中，服務器30通過主控電腦提供一個直觀的圖形顯示界面，直觀顯示隧道洞內(nèi)示意圖及洞內(nèi)各工作區(qū)域人員分布信息，信息內(nèi)容包括:當前洞內(nèi)總?cè)藬?shù)、當前洞內(nèi)各區(qū)域人數(shù)及人員信息、當前各部門進洞人數(shù)及人員區(qū)域分布情況。
[0028]管理人員可利用主控電腦通過網(wǎng)絡訪問服務器30，實時了解隧道施工現(xiàn)場人員的位置分布，并進行人員考勤管理。它可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度；同時，在隧道進入紅色警報或出現(xiàn)事故后，提供現(xiàn)場人員分布情況信息，并對現(xiàn)場人員發(fā)出警報和指令。
[0029]圖5為本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)之人員定位信息卡的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。在本實用新型較佳實施例中，人員定位信息卡10是一個Zigbee無線網(wǎng)絡終端節(jié)點設備，它主要用于人員定位，同時可以與基站之間進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，該人員定位信息卡10包括Zigbee無線模塊101、顯示裝置102、按鍵電路103、指示燈104以及電池供電電路105。
[0030]人員定位信息卡上的Zigbee無線模塊101能自動實現(xiàn)網(wǎng)絡的構(gòu)架和數(shù)據(jù)的收發(fā)，內(nèi)置了 C8051單片機，能將應用層控制程序嵌入。人員定位信息卡上提供了顯示裝置102、指示燈104以及按鍵電路103，其中顯示裝置102為液晶IXD顯示屏，指示燈104為LED指示燈，用于人機交互。電池供電電路105電采用了可充電鋰電池，并內(nèi)置充電電路，外部留出了通用的接口方便設備充電。
[0031]人員定位信息卡在Zigbee無線網(wǎng)絡中移動到某個基站的覆蓋范圍時會通過Zigbee協(xié)議與基站建立聯(lián)系，服務器根據(jù)基站返回的周邊信息卡的信息來確定基站的位置。
[0032]可見，本實用新型之隧道施工人員定位管理系統(tǒng)可實現(xiàn)的以下功能:
[0033](1)隧道人員定位:在隧道的進出口、交叉道口、工作面、地面主要出入口等位置安裝基站。當攜帶有人員定位信息卡的人員進入基站檢測范圍時，基站可以將相關(guān)人員的身份等信息讀出并傳送回服務器。定位信息經(jīng)過服務器處理后生成人員分布圖和人員分布表，從而在洞外就可以直觀地看到隧道內(nèi)人員的分布情況。
[0034](2)路徑跟蹤:本實用新型可以跟蹤人員在洞內(nèi)的運動軌跡，記錄他們經(jīng)過的監(jiān)測點和他們在各監(jiān)測點的停留時間。
[0035](3)短消息:洞外管理人員可以通過服務器發(fā)送短消息呼叫洞內(nèi)人員，洞內(nèi)人員可以通過帶液晶LCD顯示屏的識別卡發(fā)送短消息到洞外系統(tǒng)。
[0036]本實用新型可以實現(xiàn)各類預警信息的集中管理與發(fā)送，包括隱患報警信息分級發(fā)送、日常調(diào)度、安全管理系統(tǒng)隱患排查情況、通知等信息的群發(fā)；系統(tǒng)具有預警信息收集與發(fā)送的分布式部署，桌面消息提醒功能，同時提供多重方式的消息接收(短信、計算機桌面客戶端、網(wǎng)頁)功能。
[0037](4)考勤統(tǒng)計:本實用新型可自動記錄人員的進洞、出洞時間，并自動統(tǒng)計生成每日考勤、每月考勤報表等，為隧道施工提供考勤管理基礎(chǔ)信息。
[0038](5)區(qū)域統(tǒng)計:本實用新型可自動統(tǒng)計出各區(qū)域的人數(shù)，根據(jù)不同的情況采用兩種區(qū)域統(tǒng)計方法。對于有狹長入口的區(qū)域，可以采用入口統(tǒng)計法，與洞口考勤統(tǒng)計方法相同；對于沒有狹長入口的區(qū)域，可以采用基站和統(tǒng)計法，即將區(qū)域中各基站檢測到的人數(shù)相加得到區(qū)域總?cè)藬?shù)。
[0039](6)數(shù)據(jù)存儲:本實用新型具有長期保存數(shù)據(jù)的能力，將考勤定位信息存入數(shù)據(jù)庫，并隨時可以方便地查詢到考勤定位歷史信息。
[0040](7)異常提示:本實用新型可以自動檢測出人員在洞內(nèi)長時間(如8小時以上)未出的情況，并發(fā)出提示信息。
[0041]異常提示是本實用新型人性化管理的重要體現(xiàn)，它根據(jù)人員的身體狀況，可選擇允許某人在洞內(nèi)的累計時間不能超過多少小時。具體確定由現(xiàn)場管理人員制定后輸入系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)默認健康狀態(tài)良好的人員在洞內(nèi)停留時間不超過10小時，健康狀態(tài)一般在洞內(nèi)停留時間不超過8小時，健康狀態(tài)較差在洞內(nèi)停留時間不超過6小時。一旦超過以上規(guī)定，系統(tǒng)就通過服務器提示。另外，系統(tǒng)可通過服務器發(fā)送指令到人員卡，通過振動傳送信息提醒盡快出洞。
[0042](8)網(wǎng)絡共享:本實用新型之服務器具有網(wǎng)絡共享功能，可以通過局域網(wǎng)訪問考勤定位信息，為隧道各部門及上級各層及時提供實時監(jiān)測信息與歷史信息，為他們監(jiān)督指揮決策提供重要依據(jù)。
[0043](9)洞內(nèi)危險區(qū)域報警提示:在洞內(nèi)設立報警功能，當該區(qū)域超過規(guī)定的安全人數(shù)時自動報警，可有效地阻止其他人員繼續(xù)進入。同時，當禁進區(qū)域有非法人員進入時自動報警，可有效地阻止人員違章進入，并將違章人員記錄在案，有效保證洞內(nèi)作業(yè)環(huán)境的安全。
[0044]綜上所述，本實用新型一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)通過于隧道內(nèi)建立Zigbee無線網(wǎng)絡，通過基站接收覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號并對其進行處理獲得定位信息后送至服務器分析，使隧道外的管理人員能夠?qū)崟r了解隧道施工現(xiàn)場人員、機械設備的位置分布，并進行人員考勤管理，通過本實用新型管理人員可實時掌握工作面及整個隧道人員的分布情況，非常方便施工管理人員對施工進度、勞動力的合理安排及時掌握和調(diào)度；同時，本實用新型在隧道進入紅色警報或出現(xiàn)事故后，可提供現(xiàn)場人員分布情況信息，便于實施營救或采取應急措施；另外，本實用新型的收發(fā)短消息功能極大地方便洞內(nèi)與洞外人員及時溝通，一旦洞內(nèi)發(fā)生事故，救援人員可以根據(jù)本實用新型所提供的數(shù)據(jù)、圖表，迅速了解洞內(nèi)人員的位置情況，從而及時采取相應的救援措施，提高應急救援工作的效率。
[0045]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本實用新型的權(quán)利保護范圍，應如權(quán)利要求書所列。
【權(quán)利要求】
1.一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 由進入隧道人員攜帶的人員定位信息卡，所述人員定位信息卡具有基于Zigbee的無線通信模塊； 多個基站，根據(jù)隧道的現(xiàn)場情況布置于隧道內(nèi)，各基站均具有基于Zigbee的無線通信模塊，構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡，與所述人員定位信息卡進行無線通信獲取定位信息； 服務器，通過有線或無線方式連接一個或多個基站，接收各基站上傳的定位信息； 所述人員定位信息卡包括Zigbee無線模塊、顯示裝置、按鍵電路、指示燈以及電池供電電路，所述Zigbee無線模塊與各基站進行無線通信，其內(nèi)置一單片機，所述顯示裝置、按鍵電路、指示燈連接所述Zigbee無線模塊，所述電池供電電路與其他各部分連接以對其他部分供電； 每個基站包括Zigbee無線通信模塊以及數(shù)據(jù)處理單元，所述Zigbee無線通信模塊接收基站覆蓋范圍內(nèi)的人員定位信息卡發(fā)送的無線信號，并將所述定位信息經(jīng)各基站組成的無線網(wǎng)絡發(fā)送至所述服務器，所述數(shù)據(jù)處理單元與所述Zigbee無線通信模塊連接； 所述服務器包括數(shù)據(jù)處理分析模塊、消息平臺、消息發(fā)送終端、消息客戶端、預警消息配置模塊以及存儲器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于:所述顯示裝置為液晶IXD顯示屏。
3.如權(quán)利要求1所述的一種隧道施工人員定位管理系統(tǒng)，其特征在于:所述人員定位信息卡固定于洞內(nèi)人員身上或嵌在頭盔內(nèi)。
【文檔編號】E21F17/18GK204069358SQ201420166081
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】葉英, 楊新銳, 張智明 申請人:北京市市政工程研究院
相關(guān)技術(shù)
網(wǎng)友詢問留言
已有0條留言
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！
1