CN103248874B

CN103248874B - 施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备

Info

Publication number: CN103248874B
Application number: CN201310168071.8A
Authority: CN
Inventors: 雷正江; 王刚; 王欣一; 刘尚军
Original assignee: Wuhan Fiberhome Digtal Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Fiberhome Digtal Technology Co Ltd
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: CN103248874A

Abstract

本发明公开了一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备，涉及摄像机监控领域。本设备是：语音对讲电路、摄像机和显示屏分别与主处理单元连接，经与音视频处理模块交互实现音视频处理功能；触摸屏及按键电路、身份证阅读器、GPS电路、指纹传感器、条码扫描器、3G无线网络电路、WiFi无线网络电路和有线网络电路分别通过接口扩展匹配电路与主处理单元连接，经与信息采集传输模块交互实现信息采集传输功能。本设备是一体化箱式设备，携带、安装和使用方便；傻瓜式操作，拿出设备、打开电源，即可使用；能动态识别施工人员穿戴的安全帽、工作服和防护鞋等；实现对施工现场的安全管控。

Description

施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备

技术领域

本发明涉及摄像机监控领域，尤其涉及一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备。

背景技术

随着视频监控技术的不断发展以及安防行业的广泛应用，需要一套满足电力施工安全监控要求的具有一定技术壁垒的施工现场远程安全监控指挥系统。系统含前端设备（如：无线视频箱等）和后台管理系统。

前端设备通过3G无线信道将音视频等数据传输至后台存储、分析、展示。前端设备包括动态音视频识别技术：动态识别施工人员穿戴的安全帽、工作服、防护鞋、人脸识别技术；动态鉴别高空作业是否正确穿戴安全带；闲杂人员进入工地的识别以及告警；方便携带、安装及使用（要考虑施工人员质素不是很高的因素）。最好是傻瓜式操作，拿出设备、打开电源，即可使用。

目前市面上的前端设备一般不具备施工人员身份识别，包括身份证、指纹信息和施工器具条码信息的确认，没有专用设备实现对施工现场的安全管控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备。

本发明的目的是这样实现的：

在原有的监控摄像的基础上，增加身份证、指纹、条码、GPS的功能，从而实现相应操作及流程控制，达到规范施工现场管理、提高管理效率和减少事故的发生。

一、施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备（简称设备）

本设备包括语音对讲电路、摄像机、显示屏、接口扩展匹配电路、触摸屏及按键电路、身份证阅读器、GPS电路、指纹传感器、条码扫描器、3G无线网络电路、WiFi无线网络电路、有线网络电路和主处理单元；

主处理单元包括音视频处理模块和信息采集传输模块；

其连接关系是：

语音对讲电路、摄像机和显示屏分别与主处理单元连接，经与音视频处理模块交互实现音视频处理功能；

触摸屏及按键电路、身份证阅读器、GPS电路、指纹传感器、条码扫描器、3G无线网络电路、WiFi无线网络电路和有线网络电路分别通过接口扩展匹配电路与主处理单元连接，经与信息采集传输模块交互实现信息采集传输功能。

设备的整体设计特征：

采用便携手提式一体箱设计，防护等级达到IP65至IP66；设计满足电磁兼容相关标准，适用于电力等复杂电磁环境场所应用。

二、本设备的处理方法

本设备的处理方法包括下列步骤：

①开始；

②显示开机画面；

③显示摄像机画面；

④按键触摸控制；

⑤连接网络，与后端控制服务器的平台连接；

⑥相应操作及流程控制开始；

⑦信息判断；

⑧完成流程控制，进入待机状态。

与现有技术相比，本发明具有下列优点和积极效果：

①本设备是一体化箱式设备，携带、安装和使用方便；

②傻瓜式操作，拿出设备、打开电源，即可使用；

③能动态识别施工人员穿戴的安全帽、工作服和防护鞋等。

总之，本设备是通过触摸屏及按键电路与系统平台交互，配合现场实时视频，加上指纹、条码、身份证、GPS、WIFI和3G等相关技术的应用，实现对施工现场的安全管控。

附图说明

图1为本设备的结构方框图。

图中：

10—语音对讲电路；

20—摄像机；

30—显示屏；

40—接口扩展匹配电路，

41—触摸屏及按键电路；

42—身份证阅读器，

43—GPS电路，

44—指纹传感器，

45—条码扫描器；

46—3G无线网络电路；

47—WiFi无线网络电路；

48—有线网络电路；

50—主处理单元，

51—音视频处理模块，

52—信息采集传输模块。

图2为主处理单元的工作流程图；

图3为主处理单元的信息判断步骤的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

1、总体

如图1，本设备包括语音对讲电路10、摄像机20、显示屏30、接口扩展匹配电路40、触摸屏及按键电路41、身份证阅读器42、GPS电路43、指纹传感器44、条码扫描器45、3G无线网络电路46、WiFi无线网络电路47、有线网络电路48和主处理单元50；

主处理单元50包括音视频处理模块51和信息采集传输模块52；

其连接关系是：

语音对讲电路10、摄像机20和显示屏30分别与主处理单元50连接，经与音视频处理模块51交互实现音视频处理功能；

触摸屏及按键电路41、身份证阅读器42、GPS电路43、指纹传感器44、条码扫描器45、3G无线网络电路46、WiFi无线网络电路47和有线网络电路48分别通过接口扩展匹配电路40与主处理单元50连接，经与信息采集传输模块52交互实现信息采集传输功能。

本设备的工作原理是：

本设备通过触摸屏及按键电路与系统平台交互，配合现场实时视频，加上指纹、条码、身份证、GPS、WIFI、3G等相关技术的应用，实现对施工现场的安全管控。

2、功能部件

1）语音对讲电路10

语音对讲电路是一种把声音信号转变为电信号以及把电信号转变为声音信号的通用功能电路；

通过语音对讲电路10将声音信号与电信号相互转换，用于声音的读取、广播、存储和传输。

2）摄像机20

摄像机20是一种把光学图象信号转变为电信号的通用器件；

通过摄像机20获取的拍照或录像信息，用于显示、存储、传输、分析和判断。

本设备通过菜单可切换内置微型摄像机或外接球形摄像机。

3）显示屏30

显示屏30是目前常用的LCD显示屏，选用10.1″1024*600的彩色液晶显示屏或类似产品。

通过TTL转LVDS和LVDS转TTL芯片将数字视频信号可以长距离驱动LCD显示屏显示。

4）接口扩展匹配电路40

接口扩展匹配电路40是一种通用的接口。

具体地说，接口扩展匹配电路40将主处理单元50的信息采集传输模块52的相关信息接口如UART、I2C、SPI、USB和MII等接口，转化为触摸屏及按键电路41、身份证阅读器42、GPS电路43、指纹传感器44、条码扫描器45、3G无线网络电路46、WiFi无线网络电路47和有线网络电路48能匹配的接口，实现其它信息采集传输功能。

接口扩展匹配电路40中使用简单有效的串口扩展方法：

选用如LM3S1538类似的含有3个或3个以上串口的单片机，通过I2C和SPI与主处理单元50连接，如果串口不够，可通过软件将普通IO模拟串口，用于信息交换量小的应用：如条码扫描就没有多少数据量，其它如GPS和指纹等就选用单片机本身的串口；单片机的控制用I2C控制，上传数据选用SPI连接，以利于提高系统的效率。

5）触摸屏及按键电路41

触摸屏选用10.1″电阻式触摸屏，按键电路选用行列矩阵扫描方式的按键电路。

通过触摸屏及按键电路41可实现不同的控制或菜单操作。

6）身份证阅读器42

身份证阅读器42选用公安部授权的哈尔滨新中新电子股份有限公司的二代身份证验证系统读取模块或类似功能器件。

能够识别二代身份证，读取二代身份证上面的信息。

7）GPS电路43

GPS电路43选用UBLOX的NEO-6系列模块或类似功能模块与外围电路组成。

实现GPS信息的采集上传，如设备的经纬度、高度、速度等。

8）指纹传感器44

指纹传感器44选用维尔识别的串口指纹传感器或类似功能器件。

具有指纹图像采集功能、指纹模板采集并上传功能、指纹特征采集并上传功能以及指纹比对功能。

可实现获得指纹特征或模板数据、获得注册指纹模板、获得验证指纹特征、获得指纹图像数据、指纹设备握手和指纹比对等接口。

8）条码扫描器45

条码扫描器45选用小体积的串口扫描模块以便安装在设备里面，同时预留切换的外接串口以便连接到外部条码扫描枪。

能够识别条码以及二维码信息。

10）3G无线网络电路46

3G无线网络电路46选用中兴通讯的EVDO （如MC8630）和WCDMA（如MW3736）无线网络电路或类似功能模块。

通过USB连接到主处理单元50，根据需要可以将USB接口扩展和切换，如同时连接2个EVDO无线网络电路和2个WCDMA无线网络电路。以实现3G无线传输。

11）WiFi无线网络电路47

WiFi无线网络电路47选用EW-7711小尺寸，WiFi无线网络电路或类似功能模块。

与3G无线网络电路通过USB切换开关连接到主处理单元50，以实现WiFi无线传输。

12）有线网络电路48

有线网络电路48选用常用的有线网络PHY接口芯片，如KSZ8721或类似的功能芯片。

将主处理单元50的MII信号转换为网络信号。

13）主处理单元50

主处理单元50是整个装置的逻辑控制部分，

（1）主处理单元50的硬件配置是：主处理单元的核心硬件可选用TI公司的TMS320DM368、TMS320DM8148或能实现此功能的其它装置。

（2）主处理单元50包括音视频处理模块51和信息采集传输模块52；

音视频处理模块51将摄像机20的视频信号经过AD转换、编码、缩放和叠加操作界面等处理一路输出RGB888视频信号；另一路经压缩编码经信息采集传输模块52连接到网络；

信息采集传输模块52将接口扩展匹配电路40传输过来的各种信息（包括如指纹、身份证、GPS、条码、温度、开关量）以及音视频处理模块51的视频信息通过信息采集传输模块52连接到网络上，与后端控制服务器的平台连接，实现信息交互及流程控制。

二、本设备的处理方法

如图2，本设备的处理方法包括下列步骤：

①开始100：上电后初始化各模块，使各模块正常工作；

②显示开机画面101：主处理单元50的音视频处理模块51调用开机画面使显示屏30显示开机画面，指示设备正在启动；

③显示摄像机画面102：主处理单元50的音视频处理模块51调用默认状态或上次关机时状态的视频显示，本地显示内置摄像机或外置摄像机的实时画面；

④按键触摸控制103：按“确认”按键后，显示对话框，进入触摸屏及按键电路控制，根据显示屏提示，进行不同选型设置及控制；

⑤连接网络，与后端控制服务器的平台连接104：主处理单元50通过3G无线网络电路50、WiFi无线网络电路60或有线网络电路70，经网络与后端控制服务器的平台连接，实现信息交互及流程控制；

⑥相应操作及流程控制开始105：根据软件要求进行流程控制；

⑦信息判断106：主处理单元50依据收集的信息做出相应的判断，正确则进入下一步骤，错误则提示后返回上一步骤；

⑧完成流程控制，进入待机状态107，如果有按键触摸控制103，则回到第5步骤。

如图3，信息判断106的工作流程包括下列步骤：

A、用户登录200：在系统登录画面输入用户名与密码进行用户登入系统的操作；

B、判断认证是否成功201：系统根据输入的用户名与密码进行用户认证，是则进入下一步骤，否则继续步骤A；

C、主菜单画面202：功能选择界面，用户可以选择操不同的功能按钮进入不同的操作界面；

D、操作选择203：用户选择功能操作；

第1选择：基础台帐资料下载

E、基础台账资料下载画面204：该界面根据资料更新时间进行人员信息与工器具信息的下载操作；

F、下载更新人员与工具信息到本地205：下载的资料保存到本地数据库，为后续任务提供数据支撑；

下载成功后返回步骤C；

第2选择：项目资料下载

G、项目资料下载画面206：该界面根据当前的登入系统的管理员信息及施工时间进行项目任务信息的下载操作；

H、根据施工时间下载项目资料到本地207：下载的项目资料保存到本地数据库，为后续任务提供数据支撑；

下载成功后返回步骤C；

第3选择：开工检查

I、选择要开工检查的任务208：从任务列表中选择要开工检查的任务，并将选择的结果保存到本地数据库并上传到服务器；

J、开工检查画面209：从选择要开工检查的任务208的界面进入，从该界面可进入人员与工器具的检查操作的画面；

K、任务人员及工具验证检查210：根据输入的人员信息或工器具信息与本地数据库的信息进行对比验证检查，并将检查的结果写入数据库；

L、开工确认211：将任务人员及工具验证检查210的最终结果写入数据库并上传到服务器；

下载成功后返回步骤C；

第4选择：收工检查

M、收工检查画面212：从主菜单画面202的界面进入，从该界面可进入人员与工器具的检查操作的画面；

N、任务人员及工具验证检查213：根据输入的人员信息或工器具信息与本地数据库的信息进行对比验证检查，并将检查的结果写入数据库；

O、收工确认214：将任务人员及工具验证检查213的最终结果写入数据库并上传到服务器；

下载成功后返回步骤C；

第5选择：任务的执行结果上传

P、任务结果上传画面215：从主菜单画面202的界面进入；

Q、选择要上传的任务216：从任务已结束但还未上传的任务列表中选择要上传的任务；

R、任务的执行结果上传217：将任务的各种执行结果上传到服务器；

下载成功后返回步骤C。

Claims

1.一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备，其特征在于：

本设备包括语音对讲电路(10)、摄像机(20)、显示屏(30)、接口扩展匹配电路(40)、触摸屏及按键电路(41)、身份证阅读器(42)、GPS电路(43)、指纹传感器(44)、条码扫描器(45)、3G无线网络电路(46)、WiFi无线网络电路(47)、有线网络电路(48)和主处理单元(50)；

主处理单元(50)包括音视频处理模块(51)和信息采集传输模块(52)；

其连接关系是：

语音对讲电路(10)、摄像机(20)和显示屏(30)分别与主处理单元(50)连接，经与音视频处理模块(51)交互实现音视频处理功能；

触摸屏及按键电路(41)、身份证阅读器(42)、GPS电路(43)、指纹传感器(44)和条码扫描器(45)、3G无线网络电路(46)、WiFi无线网络电路(47)和有线网络电路(48)分别通过接口扩展匹配电路(40)与主处理单元(50)连接，经与信息采集传输模块(52)交互实现信息采集传输功能。

2.基于权利要求1所述的一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备的处理方法，其特征在于包括下列步骤：

①开始(100)：上电后初始化各模块，使各模块正常工作；

②显示开机画面(101)：主处理单元(50)的音视频处理模块(51)调用开机画面使显示屏(30)显示开机画面，指示设备正在启动；

③显示摄像机画面(102)：主处理单元(50)的音视频处理模块(51)调用默认状态或上次关机时状态的视频显示，本地显示内置摄像机或外置摄像机的实时画面；

④按键触摸控制(103)：按“确认”按键后，显示对话框，进入触摸屏及按键电路控制，根据显示屏提示，进行不同选型设置及控制；

⑤连接网络，与后端控制服务器的平台连接(104)：主处理单元(50)通过3G无线网络电路(46)、WiFi无线网络电路(60)或有线网络电路(70)，经网络与后端控制服务器的平台连接，实现信息交互及流程控制；

⑥相应操作及流程控制开始(105)：根据软件要求进行流程控制；

⑦信息判断(106)：主处理单元(50)依据收集的信息做出相应的判断，正确则进入下一步骤，错误则提示后返回上一步骤；

⑧完成流程控制，进入待机状态(107)，如果有按键触摸控制(103)，则回到第5步骤。

3.按权利要求2所述的一种施工现场便携式无线数据采集传输系统前端设备的处理方法，其特征在于步骤⑦信息判断(106)：

A、用户登录(200)：在系统登录画面输入用户名与密码进行用户登入系统的操作；

B、判断认证是否成功(201)：系统根据输入的用户名与密码进行用户认证，是则进入下一步骤，否则继续步骤A；

C、主菜单画面(202)：功能选择界面，用户选择操不同的功能按钮进入不同的操作界面；

D、操作选择(203)：用户选择功能操作；

第1选择：基础台帐资料下载

E、基础台账资料下载画面(204)：该界面根据资料更新时间进行人员信息与工器具信息的下载操作；

F、下载更新人员与工具信息到本地(205)：下载的资料保存到本地数据库，为后续任务提供数据支撑；

下载成功后返回步骤C；

第2选择：项目资料下载

G、项目资料下载画面(206)：该界面根据当前的登入系统的管理员信息及施工时间进行项目任务信息的下载操作；

H、根据施工时间下载项目资料到本地(207)：下载的项目资料保存到本地数据库，为后续任务提供数据支撑；

下载成功后返回步骤C；

第3选择：开工检查

I、选择要开工检查的任务(208)：从任务列表中选择要开工检查的任务，并将选择的结果保存到本地数据库并上传到服务器；

J、开工检查画面(209)：从选择要开工检查的任务(208)的界面进入，从该界面可进入人员与工器具的检查操作的画面；

K、任务人员及工具验证检查(210)：根据输入的人员信息或工器具信息与本地数据库的信息进行对比验证检查，并将检查的结果写入数据库；

L、开工确认(211)：将任务人员及工具验证检查(210)的最终结果写入数据库并上传到服务器；

下载成功后返回步骤C；

第4选择：收工检查

M、收工检查画面(212)：从主菜单画面(202)的界面进入，从该界面可进入人员与工器具的检查操作的画面；

N、任务人员及工具验证检查(213)：根据输入的人员信息或工器具信息与本地数据库的信息进行对比验证检查，并将检查的结果写入数据库；

O、收工确认(214)：将任务人员及工具验证检查(213)的最终结果写入数据库并上传到服务器；

下载成功后返回步骤C；

第5选择：任务的执行结果上传

P、任务结果上传画面(215)：从主菜单画面(202)的界面进入；

Q、选择要上传的任务(216)：从任务已结束但还未上传的任务列表中选择要上传的任务；

R、任务的执行结果上传(217)：将任务的各种执行结果上传到服务器；

下载成功后返回步骤C。