CN102685668B - 一种工程施工人员无线定位和安全管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，主要解决现有技术中存在的环境中通信信号微弱时，人员定位系统没有环境信息的采集功能，不能根据环境变化，进行信息互通的问题；本发明采用一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，包括监控中心、无线定位网络、便携式无线识别装置，所述监控中心与所述无线定位网络通过光纤相连；所述无线定位网络与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块进行无线通信的技术方案，较好地解决了该问题，可用于大型建设项目施工过程管理和安全管理。

Description

一种工程施工人员无线定位和安全管理系统

技术领域

本发明涉及一种无线定位和安全管理系统，特别是指一种能进行工程施工人员定位和安全管理的系统。

背景技术

随着社会经济的发展，基础设施建设步伐加快，大型建设项目如火如荼的展开，施工的过程管理和安全管理对工程的工期、质量和安全起着非常重要的作用。很多工程建设现场环境非常恶劣，需要对施工人员进行实时跟踪，对施工人员进行实时安全管理。当前市场上施工人员定位和安全管理大都采用手机通信和GPS定位，也有采用无线电子标签识别。在有些施工现场，手机信号和GPS信号都非常微弱，通信很不可靠，而无线电子标签识别距离比较短，需要建立很密集的无线定位基站，一般不具备双向通信。另外目前市场上应用的人员定位系统没有环境信息的采集功能，因而不能根据环境变化，诸如在火灾、漫水等事故发生时，施工人员不能主动向监控中心报警，监控中心也不能及时通知施工人员进行撤离，及如何撤离。

 中国专利CN101236252公开了一种井下人员跟踪定位系统及其方法，所述系统包括计算机监控服务器、数据通信接口、分站、中继器、跟踪卡和天线，其特征是：所述计算机监控服务器、数据通信接口和分站为有线连接，所述分站、中继器和跟踪卡为微波通讯方式，所述天线为无线通信的一部分。该系统实用于具有固定线路的地表道路、矿井下的巷道、地下人防工程等地方，主要应用于人员以及设备的跟踪定位和安全管理。

 中国专利CN2702322公开了一种用于煤矿安全管理人员定位系统的身份标识器，所述身份标识器在煤矿安全管理人员定位系统中相配套设计的岗位管理器上使用，并设计可安全供给岗位管理器电源。

本发明采用一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给监控中心，监控中心通过实时分析，根据环境条件对施工人员进行安全管理，较好地解决了现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是通信信号微弱时，人员定位系统没有环境信息的采集功能，不能根据环境变化，进行信息互通的问题；提供一种新的工程施工人员无线定位和安全管理系统，该系统具有环境信息的采集功能，能根据环境变化，进行信息互通，使用灵活，便于携带。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种解决上述技术问题之一的工程施工人员无线定位和安全管理系统的定位方法。

为了解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，包括监控中心、无线定位网络、便携式无线识别装置。所述监控中心与所述无线定位网络通过光纤相连；所述无线定位网络与便携式无线识别装置通过无线数据传输模块，进行无线通信。

上述技术方案中，优选的技术方案，无线定位网络包括无线定位基站和光纤环网，所述无线定位基站与所述光纤环网相连。

优选的技术方案，无线定位基站包括MCU控制单元、无线数传单元、光网络接口单元、报警与显示单元、环境信息采集单元。所述MCU控制单元与所述无线数传单元、光纤网络接口单元、报警与显示单元和环境信息采集单元相连。报警与显示单元包括报警按钮和LED指示灯。

优选的技术方案，无线定位基站与监控中心通过光网络连接成一个局域网，无线定位基站与监控中心采用TCP/IP协议进行数据通信；无线定位基站与便携式无线识别装置通过无线射频信号组成星型网络，无线定位基站与便携式无线识别装置的通信采用自定义协议完成。

优选的技术方案，便携式无线识别装置包括MCU控制单元、无线数传单元、报警按钮与LCD显示单元。所述MCU控制单元与无线数传单元、报警按钮与LCD显示相连。

优选的技术方案，所述的MCU控制单元的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器；无线射频信号频率为400~500MHZ。

为了解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种工程施工人员无线定位和安全管理系统的定位方法，包括以下几个步骤：

a）便携式无线识别装置在开机后，通过无线数据传输单元定时发出自己唯一的ID信息；

b）无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心；

c）监控中心根据信息分辨便携式无线识别装置所处位置，从而确定携带便携式识别装置的施工人员所处位置。

上述技术方案中，优选的技术方案为，当携带便携式无线识别装置的施工人员遇到紧急情况时，还包括以下几个步骤：

a）按动携带的便携式无线识别装置上的报警按钮进行报警呼叫；

b）监控中心收到呼叫后，通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信；

c）如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理；

d）无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心；

e）控制中心通过实时分析，根据环境条件对施工人员进行安全管理。

本发明的工作原理：便携式无线识别装置在开机后，会通过无线数传单元定时发出自己唯一的ID信息，无线定位基站收到便携式无线识别装置的ID信息后，将收到的ID信息和自己的站名信息采用TCP/IP协议通过光网络发给监控中心，监控中心就能知道便携式无线识别装置所处位置，从而知道携带便携式识别装置的施工人员所处位置。当施工人员遇到紧急情况时，可按动自己随身携带的便携式无线识别装置上的报警按钮进行报警呼叫，监控中心收到呼叫后通过无线定位基站向便携式无线识别装置以短信方式发出呼叫受理短信，施工人员可在便携式无线识别装置的LCD显示上看到监控中心的受理短信。如果施工人员在报警呼叫时需要监控中心知道自己的精确位置，还可按下就近无线定位基站上的报警按钮，监控中心知道无线定位基站的报警信息后，发出报警受理信息，无线定位基站的LED指示灯闪烁，显示报警已受理。无线定位基站实时采集本站环境温度、烟雾、水浸信息，并实时上报给控制中心，控制中心通过实时分析，根据环境条件对施工人员进行安全管理，当出现火灾、漫水等事故时，监控中心通过短信指导施工人员撤离，以及撤离方案。

本发明是一种集成了计算机控制技术、传感技术、光网络通信技术、无线射频传输技术的无线定位和安全管理系统。通过本发明可实现监控中心通过光网络和无线通信技术，进行实时无线定位、安全管理。本发明的系统具有多功能双向通信、环境适应性强、系统结构简单、使用方便、安全性好的优点，可在手机通信、GPS定位无法实现的环境里得到很好应用，特别是施工现场管理，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1是本发明一种工程施工人员无线定位和安全管理系统的连接示意图。

图2是本发明的无线定位基站连接示意图。

图3是本发明的便携式无线识别装置的连接示意图。

图1中，10为无线定位基站；11为光纤环网；12为监控中心；20便携式无线识别装置。

图2中，101为光网络接口单元；102为无线数传单元；103为MCU控制单元；104为环境信息采集单元；105为报警与显示单元；其中报警与显示单元105包括报警按钮1051和LED指示灯1052。

图3中，20为便携式无线识别装置；该便携式无线识别装置20包括MCU控制单元202、无线数传单元201和报警与显示单元203。其中报警与显示单元203包括报警按钮2031和LCD显示2032。

下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

【实施例1】

           图1是本发明一种工程施工人员无线定位和安全管理系统在工程施工管理中的连接示意图，也是实施例1的结构示意图。该定位系统包括便携式无线识别装置20、无线定位基站10、光纤环网11和监控中心12。

图2是无线定位基站10连接示意图。该无线定位基站10包括MCU控制单元103、无线数据传输单元102、报警与显示单元105、光网络接口单元101和环境信息采集单元104。其中报警与显示单元105包括报警按钮1051和LED指示灯1052。

所述的MCU控制单元103的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器；光网络接口单元101由光收发器和MCU处理器内部的10/100M以太网接口电路组成，可实现光电数据转换；无线数据传输单元102采用433MHZ的无线射频模块通过串行接口与MCU控制单元103相连，可以实现双向无线数据通信；报警与显示单元105通过输入输出接口与MCU控制单元103相连，可实现施工人员到就近无线定位基站10手动报警，方便监控中心12及时准确判别人员的精确位置。

便携式无线识别装置20连接示意图如图3所示，该便携式无线识别装置20包括MCU控制单元202、无线数据传输单元201和报警与显示单元203。其中报警与显示单元203包括报警按钮2031和LCD显示2032。

具体地，该MCU控制单元202处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S811微处理器；无线数据传输单元201采用433MHZ的无线射频模块通过串行接口与MCU控制单元202相连，可以实现双向无线数据通信；报警按钮2031与MCU控制单元202通过输入/输出接口相连，可实现施工人员手动报警，LCD显示2032与MCU控制单元202通过输入/输出接口相连，可显示监控中心12发送的报警确认和安全指挥短信。

施工人员进入施工现场时，先在监控中心12登记自己姓名和随身携带的便携式无线识别装置20，施工人员身上的便携式无线识别装置20会定时发出自己的ID信息，附近无线定位基站10收到ID信息后，将本站站名信息和接收到的ID信息一起通过光纤环网11送到监控中心12，监控中心12就可知道施工人员的位置信息，有时可能同时有几个无线定位基站10收到施工人员的ID信息，几个无线定位基站10都向监控中心发送自己站名信息和接收到的ID信息，监控中心12也可判别施工人员在这几个无线定位基站10的附近，定位精度可通过施工人员随身携带的便携式无线识别装置20的无线数据传输单元201的无线发射功率大小来进行调整。

【实施例2】

一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，结构如实施例1。在因突发事故造成施工人员遇险，而便携式无线识别装置20损坏时，监控中心12一定时间内（时间可以设置）没有收到施工人员定时发送的ID信息，根据其失去联系前的位置信息，派人前往处理。

进一步，施工人员在遇突发情况而无法移动时，按下随身携带的便携式无线识别装置20上的报警按钮2031，向附近无线定位基站10发出报警信息，附近无线定位基站10收到信息后，将自己的站名信息与报警信息一起发给监控中心12，监控中心12通过无线定位基站10向报警的施工人员随身携带的便携式无线识别装置20发出受理意见短信，便携式无线识别装置20上的LCD显示2032上显示短信内容。报警处理完毕，复位便携式无线识别装置20，LCD显示2032上的内容清除。

进一步，施工人员需要紧急处理事情时，可到附近无线定位基站10，按其上的报警按钮1051，此无线定位基站10向监控中心12发出求助信息，监控中心12收到求助信息后向无线定位基站10发出响应信号，无线定位基站10收到响应信号后，其上LED灯1052闪亮，表示求助信息已接受，求助处理完毕，复位无线定位基站10，其上LED灯1052熄灭。

【实施例3】

一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，结构如实施例1。每个无线定位基站10还有环境信息采集功能，其上环境信息采集单元104实时采集本站的环境温度、烟雾和水浸信息，并将这些环境信息定时上传到监控中心12，监控中心12根据当地环境、天气情况综合分析，当某一区域有烟雾告警、漫水事故发生时，监控中心12可以及时通过此区域的无线定位基站10向附近施工人员发出警告或撤离短信，施工人员通过随身携带的便携式无线识别装置20上的LCD显示2032可以查看到监控中心12发来的短信。如果灾害蔓延开来，监控中心12通过无线定位基站10向施工人员随身携带的便携式无线识别装置20广播安全指挥短信，通知施工人员紧急撤离。

Claims (1)

1.一种工程施工人员无线定位和安全管理系统，该定位系统包括便携式无线识别装置（20）、无线定位基站（10）、光纤环网（11）和监控中心（12）；

该无线定位基站（10）包括MCU控制单元（103）、无线数据传输单元（102）、报警与显示单元（105）、光网络接口单元（101）和环境信息采集单元（104）；其中报警与显示单元（105）包括报警按钮（1051）和LED指示灯（1052）；

所述的MCU控制单元（103）的处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S8962微处理器；光网络接口单元（101）由光收发器和MCU处理器内部的10/100M以太网接口电路组成，实现光电数据转换；无线数据传输单元（102）采用433MHZ的无线射频模块通过串行接口与MCU控制单元（103）相连，实现双向无线数据通信；报警与显示单元（105）通过输入输出接口与MCU控制单元（103）相连，实现施工人员到就近无线定位基站（10）手动报警，方便监控中心（12）及时准确判别人员的精确位置；

便携式无线识别装置（20）包括MCU控制单元（202）、无线数据传输单元（201）和报警与显示单元（203）；其中报警与显示单元（203）包括报警按钮（2031）和LCD显示（2032）；

具体地，该MCU控制单元（202）处理器采用ARM CORTEX-M3架构的LM3S811微处理器；无线数据传输单元（201）采用433MHZ的无线射频模块通过串行接口与MCU控制单元（202）相连，可以实现双向无线数据通信；报警按钮（2031）与MCU控制单元（202）通过输入/输出接口相连，实现施工人员手动报警，LCD显示（2032）与MCU控制单元（202）通过输入/输出接口相连，显示监控中心（12）发送的报警确认和安全指挥短信；

施工人员进入施工现场时，先在监控中心（12）登记自己姓名和随身携带的便携式无线识别装置（20），施工人员身上的便携式无线识别装置（20）会定时发出自己的ID信息，附近无线定位基站（10）收到ID信息后，将本站站名信息和接收到的ID信息一起通过光纤环网（11）送到监控中心（12），监控中心（12）就知道施工人员的位置信息，有时可能同时有几个无线定位基站（10）收到施工人员的ID信息，几个无线定位基站(10)都向监控中心发送自己站名信息和接收到的ID信息，监控中心(12)也可判别施工人员在这几个无线定位基站(10)的附近，定位精度可通过施工人员随身携带的便携式无线识别装置(20)的无线数据传输单元(201)的无线发射功率大小来进行调整；

其中，每个无线定位基站（10）还有环境信息采集功能，其上环境信息采集单元（104）实时采集本站的环境温度、烟雾和水浸信息，并将这些环境信息定时上传到监控中心（12），监控中心（12）根据当地环境、天气情况综合分析，当某一区域有烟雾告警、漫水事故发生时，监控中心（12）及时通过此区域的无线定位基站（10）向附近施工人员发出警告或撤离短信，施工人员通过随身携带的便携式无线识别装置（20）上的LCD显示（2032）可以查看到监控中心（12）发来的短信；如果灾害蔓延开来，监控中心（12）通过无线定位基站（10）向施工人员随身携带的便携式无线识别装置（20）广播安全指挥短信，通知施工人员紧急撤离。