CN104243580A - 应用于水利施工现场的人员综合定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种应用于水利施工现场的人员综合定位方法，包括以下步骤：创建数据库，并将定位区域的地图及位置坐标信息存入数据库中，其中，定位区域包括仓面和廊道，位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带；将人员的基本信息存入数据库，其中，人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI；根据人员的基本信息选择被定位人员；根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到被定位人员在定位区域内的精确位置。本发明的方法，可以有效地保证人员定位的实时性和精确性。本发明还提供了一种应用于水利施工现场的人员综合定位系统。

Description

应用于水利施工现场的人员综合定位方法及系统

技术领域

本发明涉及人员定位技术领域，特别涉及一种应用于水利施工现场的人员综合定位方法及系统。

背景技术

水利工程的特点是面广、线长、人多、物杂，而且往往是在高山峡谷之间展开施工，其地形条件复杂，需要的配套设施较多，施工要求很高，任务繁重，时间紧迫，施工安全是突出问题，目前大型水电工程现场施工对人员的管理还主要依靠施工方、监理和业主巡视，对质量的控制以及关键场所，重要时间点，紧急突发事件的预警能力、效率有待提高，手段相对落后。而基于各种技术的人员定位技术GPS，WIFI定位等虽然在各行业得到了一些应用，但往往存在技术单一，适应面窄，无法在大型水利施工现场运用等局限。

GPS定位系统具有定位精度高、实时性好、抗干扰能力强，不受天气影响等优点。但GPS接收器至少要接收到4个卫星信号才能求解出自身坐标。因此在空旷的室外环境中，GPS接收器可以很好的工作，但是当GPS接收器和卫星之间有高山、峡谷、隧道等物体或地面阻挡时，就难以实现有效定位。而大型水利施工现场往往就处于这样的环境中，所以不能单纯依托GPS技术进行人员定位。

现代智能手机大部分配有多种传感器，可以获取加速度，角速度，高度等信息，与载体基准方向和初始位置信息相结合，就可自主递推出载体的运动方向、位置以及运动速度。此方法具有自主性强、可实时定位以及全天候工作等优点，但该方法固有的缺点就是累积误差，由于陀螺漂移和加速度计的误差随时间逐渐积累，需要引入外部校准数据进行基准位置的修正。

近年来基于蜂窝网络的移动定位技术有了较大发展，特别是在大范围区域定位上应用很广，基于Cell-ID定位方法简单易行，不过其定位误差与服务区大小成正比，为100米以内(微蜂窝)或3～6km以内，其他技术能进一步提高精度，但是涉及到网络侧和用户侧设备的升级改造，实现复杂，并且在室内、地下等蜂窝网络无法覆盖的环境不能实现目标定位。

基于wifi定位的技术具有成本低、产品成熟等优势，但由于接收信号强度受环境变化、人员移动等因素影响，具有较强的时变和随机特性，因此其定位精度相对有限。特别是在水利现场，建筑物都是随施工进度变化的，需要不断的拆除，布设wifi定位网络。对实际应用必然会造成一定的影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种应用于水利施工现场的人员综合定位方法，该方法可以有效地保证人员定位的实时性和精确性。

本发明的另一个目的在于提供一种应用于水利施工现场的人员综合定位系统。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种应用于水利施工现场的人员综合定位方法，包括以下步骤：创建数据库，并将定位区域的地图及位置坐标信息存入所述数据库中，其中，所述定位区域包括仓面和廊道，所述位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带；将所述人员的基本信息存入所述数据库，其中，所述人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI；根据所述人员的基本信息选择被定位人员；根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置。

另外，根据本发明上述实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：所述被定位人员通过预定义的操作进行告警。

在一些示例中，还包括：通过所述数据库对所述人员进行位置信息查询、报表的统计和分析；通过大数据分析的方法，对所述人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。

在一些示例中，所述根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置，进一步包括：判断所述被定位人员的移动终端接收到的无线信号的类型；如果所述无线信号为GPS信号，则判定所述被定位人员位于所述定位区域的仓面；如果所述无线信号为WIFI信号，则判定所述被定位人员位于所述定位区域的廊道；将所述无线信号数字化后发送给服务器，所述服务器通过所述数据库进行智能匹配，以推算所述被定位人员的精确位置。

在一些示例中，所述预定义操作为在预定时间内在所述智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次。

在一些示例中，根据隐式马尔可夫过程的算法对所述人员的行为进行实时量化评价，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中，是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数；将量化评价值存储至所述数据库以便管理和回溯查询。

在一些示例中，对所述人员的行为进行精确考勤，具体包括：限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)；将所述出勤系数存储至所述数据库。

在一些示例中，所述数字化行为分析具体包括：设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c’，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至所述数据库。

根据本发明实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，人员通过携带可编程的智能移动终端，感知周围的GPS和WIFI信号，初步判断大致区域，通过现场布设的WIFI与3G通讯网络向服务器回传定位信息，服务器结合数据库中的地图信息和定位信息，根据预定的匹配算法计算出现场人员的地理位置。从而可以有效的保证了水利施工现场人员定位的实时性和精确性。并可以实现双向通信联系，持有上述移动终端的人员可以发出告警请求。另外，该方法还可客观的进行人员信息的考勤，并且能够提供个性化的实时安全评估，为大型水利工程安全施工提供技术保障。

本发明第二方面的实施例提供了一种应用于水利施工现场的人员综合定位系统，包括：数据库，所述数据库用于存储定位区域的地图、位置坐标信息以及所述人员的基本信息，其中，所述定位区域包括仓面和廊道，所述位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带，所述人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI；选择模块，所述选择模块用于根据所述人员的基本信息选择被定位人员；定位模块，所述定位模块用于根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置。

另外，根据本发明上述实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，还包括：告警模块，所述被定位人员通过所述告警模块按照预定义的操作进行告警。

在一些示例中，所述定位模块还用于通过所述数据库对所述人员进行位置信息查询、报表的统计和分析，并通过大数据分析的方法，对所述人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。

在一些示例中，所述定位模块用于判断所述被定位人员的移动终端接收到的无线信号的类型，并在所述无线信号为GPS信号时，判定所述被定位人员位于所述定位区域的仓面，以及在所述无线信号为WIFI信号时，判定所述被定位人员位于所述定位区域的廊道，并将所述无线信号数字化后发送给服务器，所述服务器通过所述数据库进行智能匹配，以推算所述被定位人员的精确位置。

在一些示例中，所述预定义操作为在预定时间内在所述智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次。

在一些示例中，所述定位模块根据隐式马尔可夫过程的算法对所述人员的行为进行实时量化评价，并将量化评价值存储至所述数据库以便管理和回溯查询，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中，是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数。

在一些示例中，所述定位模块对所述人员的行为进行精确考勤，具体包括：限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)，并将所述出勤系数存储至所述数据库。

在一些示例中，所述数字化行为分析具体包括：设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c’，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至所述数据库。

根据本发明实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，人员通过携带可编程的智能移动终端，感知周围的GPS和WIFI信号，初步判断大致区域，通过现场布设的WIFI与3G通讯网络向服务器回传定位信息，服务器结合数据库中的地图信息和定位信息，根据预定的匹配算法计算出现场人员的地理位置。从而可以有效的保证了水利施工现场人员定位的实时性和精确性。并可以实现双向通信联系，持有上述移动终端的人员可以发出告警请求。另外，该系统还可客观的进行人员信息的考勤，并且能够提供个性化的实时安全评估，为大型水利工程安全施工提供技术保障。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法的流程图；

图2是根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法的一个典型配置网路图；

图3是根据本发明一个实施例的移动终端发出告警请求的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的定位切换算法的原理示意图；

图5是根据本发明一个实施例的多数据融合方案的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的特定场合下的传感器应用示意图；

图7是根据本发明一个实施例的按照有效区域考勤的示意图；以及

图8是根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

以下结合附图描述根据本发明实施例应用于水利施工现场的人员综合定位方法及系统。

图1是根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法的流程图。如图1所示，根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，包括以下步骤：

步骤S101，创建数据库，并将定位区域的地图及位置坐标信息存入数据库中，其中，定位区域包括仓面和廊道，位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带。在具体示例中，例如可通过外部服务器布设地理信息系统(GIS系统)，并录入定位区域(包括仓面和廊道)的地图，并将位置坐标信息存入到数据库中。

步骤S102，将人员的基本信息存入数据库，其中，人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI。

步骤S103，根据人员的基本信息选择被定位人员。即根据人员的工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI选择被定位的人员。

步骤S104，根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到被定位人员在定位区域内的精确位置。在具体示例中，被定位人员携带可编程智能移动终端(如智能手机)，运行在移动终端上的软件感知所在的定位区域，并判断其接收到的无线信号的类型，如果无线信号为GPS信号，则判定被定位人员位于定位区域的仓面，如果无线信号为WIFI信号，则判定被定位人员位于定位区域的廊道，从而初步判断被定位人员在仓面或者是在廊道，并进一步将感知到的无线信号数字化后传向后端服务器。后端服务器根据数据库中存储的地图及位置坐标信息进行智能匹配，结合被定位的历史位置信息，推算出被定位人员的精确位置。

具体地说，在上述的过程中，在施工现场混合有3G信号、GPS、WiFi等无线信号的情况下，根据水利施工现场特有的大坝仓面和廊道的位置特征，首先根据模式匹配的方法进行初步判断，进行定位。同时还运用WIFI的指纹技术和智能终端的传感器数据通过一定的算法进行定位。这在本质上是一种数据融合技术，从而可以更准确，更快速的进行实际位置的推定。其中，WIFI指纹数据的采集和优化存储，以及在内存中进行快速匹配和检索，从而达到实时响应的目的。

在本发明的一个实施例中，被定位人员可通过预定义的操作进行告警。具体而言，被定位人员可以和地理信息系统进行双向交互，并通过预定义的操作进行紧急告警并通知后方服务器。换言之，在具体示例中，用户(施工人员)可以根据自己的习惯自定义动作来向系统提出联系的请求，以达到个性化服务的目的。采用预定义的手势操作，即用户在系统预定时间(例如为1S)内在智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次，以表示向系统发出告警求助。具体示意如图3所示。

在一些示例中，通过数据库对人员进行位置信息查询、报表的统计和分析，以及通过大数据分析的方法，对人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。具体地说，后方的管理人员可通过例如web方式进行的位置信息查询、报表的统计和分析，并且在上述收集的数据的基础上，通过大数据分析的方法，对施工人员的行为进行量化评价、进行精确考勤、数字化行为分析以及进行数字化安全评价。

其中，在一些示例中，施工人员的行为需要根据隐式马尔可夫过程的算法(HMM)进行实时量化评价，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数。

并将得到的量化评价值存储至数据库中以便管理和回溯查询。

对人员的行为进行精确考勤，具体为：限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)，并将得到的出勤系数存储至数据库。

进行基于轨迹数据的数字化行为分析，具体包括：设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c’，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至数据库。

作为具体地示例，以下结合图2-7对本发明的方法进行更为详细、具体地示例性描述。

具体地说，本发明的方法采取的定位策略是多种定位技术联合对人员进行定位，而且还实现了无缝连接和自动探测定位：仓面处于露天位置，使用GPS信号，廊道相当于隧道，无法接收到GPS信号，布设wifi定位基站，使用wifi信号。结合图4，具体的策略如下：

当施工人员从仓面进入廊道，这样就检测到GPS信号丢失，Wifi信号出现系统自动切换到WiFi定位模式；当人员从廊道走出来，系统自动切换到GPS定位模式；当人员离开仓面和廊道区域一段时间后，系统自动停止定位；当人员进入仓面或者廊道区域，系统自动开始定位。具体地切换算法如图4所示。

需要说明的是，由于本发明的方法采用的智能终端带有多种传感器，实际上是运用了一种新的数据融合技术，结合图5所示，具体的方案如下：

当采用3G信号传输的时候，智能终端根据3G信号的强弱推断距离已知位置点的基站的距离大小，当采用wifi定位的时候，智能终端根据wifi信号的强弱推断距离已知位置点的AP的距离大小，同时，充分利用智能终端具备的各种传感器，推算活动目标的行走速度、姿态和高度信息，然后根据地图信息进行反馈控制。举例来说，当前坝高位置为610m并且当前目标高度计传感器显示位置与610m相近，由于大坝两侧都是水面，这样即使GPS有较大的偏移，应该优先推算目标位置还在大坝坝面上。其原理如图6示。

在具体示例中，该方法在实施过程中主要涉及如下几个部分：可编程智能终端、定位服务器、应用界面和数据传输网络。具体地网络结构示意图如图2所示。其中的各个网元的说明如下：

1.wifi定位终端，优选的，可以采用带有wifi功能的智能手机。

2.辅助定位AP，优选的，可以采用支持WLAN功能的WIFI AP。着重其无线RSSI信号稳定性。

3.数据AP，优选的，可以采用支持WLAN功能的WIFI AP，着重其数据传输的稳定性。

4.GPS定位终端，优选的，采用带有GPS模块的智能手机，也可以采用专用的GPS接收设备。

5.定位服务平台服务器，优选的，采用运算能力较强的服务器产品。

6.定位应用服务器，优选的，采用I/O吞吐量较大的服务器产品，对外提供各种应用服务接口。

7.定位指纹数据库服务器，优选的，采用运算能力较强的服务器产品，为了提高性能，可采用固态硬盘(Solid state Disk)SSD，并配置较大内存，同时优化算法，将指纹数据的检索操作放在内存中进行。

8.路由器，防火墙，优选的，采用成熟稳定的相关产品。

9.位置显示终端，优选的，采取屏幕较大的PC，也可以使用分辨率较高的智能手机或者平板产品。

更为具体地，对于数据传输网络，优选地，可采用基于WIFI和3G的TCP/IP网络，现场可灵活布置以太网或者光纤。其主要完成如下功能：当智能终端在廊道中时，智能终端以WIFI方式接入专用数据传输AP，然后智能终端经由综合网络控制器将定位信息回传到定位应用服务器。当智能终端位于仓面上的时，则需要通过移动运营商网络(中国移动、中国联通、中国电信)将定位信息传至Internet，然后再经由Internet将定位信息传到路由器防火墙，最终到达定位应用服务器。

对于可编程智能终端，优选地，可以为带GPS定位功能、WIFI功能模块并且可以拍照的3G智能手机。当然，用户可以根据实际需要，采用符合系统定义接口的其他移动设备。可编程智能终端主要完成如下功能：

1.自动接收安全报警，并可视地显示。

2.自动接收与人员定位相关的事件报告，并可视地显示。

3.可按人名查询人员当前位置，显示结果包含文字地名和图形。

4.查询人员位置时，为提高响应速度和节省流量，需要将关键信息缓存在本地，并可以在闲暇时与系统同步。

5.能够一键进入web管理界面，以实现和计算机终端登录系统时相同的管理效果。

6.能够显示详细的系统信息和定位信息，提高系统的专业性呈现效果，也有助于设计人员进行调试。

7.能够设置所有的参数，包括上报服务器的时间间隔，采集定位数据的时间间隔，以优化定位效果。

8.能够手动随时开启和关闭定位功能。用户可以仅使用管理功能和不对自身进行定位。

9.有账号管理功能，无关人员不允许进入系统。

10.有详细的帮助信息，以帮助非专业人士实施该方法。

11.优选的，该方法涉及的操作系统采用安卓平台，当然，也可以采用iOS，并且，可大量运用手势操作。如附图3所示的就是一种告警手势。

定位服务器主要完成如下功能：

1.信息传递。

系统自动连接到租用的短信网关，通过短信网关服务提供商提供的API发送预警短信给指定人员。

系统自动连接短信网关，自动生成和发送当日施工情况统计短信。

系统自动连接短信网关，发送其他自定义内容短信。

2.数据库功能

需要使用大型数据库，可容纳海量数据，优选的，采用MySQL。当然，用户可以根据实际需要，采用符合本系统定义接口的其他数据库系统。其中指纹数据库由于需要极高的检索效率，系统运行后全部放入内存。

3.支持系统间对接。

例如支持与其他水利工程管理系统对接，共享数据。

对于应用界面，在本发明的实施例中，可提供GUI供用户使用，优选的，采用WEB方式发布，利用可视化显示图形的技术特点，显示仓面和廊道内的人员所在的位置。不仅能够显示当前位置，还能记录和显示人员移动轨迹。其主要完成如下功能：

1.地图显示。

根据CAD图和GPS标志点坐标，生成地图。包括以下特点：

地图可放大缩小，可执行圈选、点选、一键定位等操作；

有简洁地图和道路地图、卫星地图；

多地图显示界面，切换便捷。

2.人员查询。

指定某人某时间段，查询并显示其轨迹(事故回溯)。包括以下特点：

点击或者圈定某块区域，可显示该区域内所有人的概要信息，然后可以选择人员进行操作(显示轨迹、显示详细信息、发送短信)。

3.账号管理。

有账号管理功能，无关人员不允许进入系统；

4.出工时长分析管理。

可针对每个人指定施工区域。包括以下特点：

人员以每天最早和最晚在施工区域出现的时间作为考勤记录参考；

可以准实时(每隔半个小时刷新)显示所有人员的考勤情况；

可以准实时(每隔半个小时刷新)显示和按工号查询考勤情况；

可以准实时(每隔半个小时刷新)显示和按工种查询考勤情况；

可以准实时(每隔半个小时刷新)显示和按职位查询考勤情况；

可以显示考勤日报、考勤月报；

可以记录休假、离职记录；

可以导出考勤数据到excel表格。

5.审计报表。

以Excel表格或pdf文档的形式自动生成报表，可以导出。包括以下特点：

报表中需要有表格、有多种图形化呈现；

报表数据要能够实时从系统中获取，以保证报表都是最新最准确。

6.人员管理。

支持按组织结构分级显示。包括以下特点：

组织结构和人员信息均可编辑；

记录人员姓名、培训记录、身份证、手机号等大量关键字段；

对单位、部门、工种、职位进行归一化管理，不允许随意填写；

支持数据库查询指令，以便导入和导出人员管理数据。

另外，本发明的方法具有数据分析功能，提供专门算法进行数据分析，具体如下：

1.精确考勤。如图7所示，只计算落入到有效区域里的轨迹点，体现了精确性。

2..行为分析。

由于水利施工属于较规范作业的一种，人员的活动轨迹往往比较固定和程式化，如果人员随意活动，则会造成脱岗、串岗的行为。因此根据采集的数据，结合施工预期的设定路线，采用了新的计算法，方案如下：

设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c'，由轨迹点为w’₁，w’₂…w’_n组成，那么将预设轨迹曲线等分为n个点w₁，w₂…w_n，运用下列公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将相似度存入数据库中。在具体示例中，存入数据库的格式如下表1所示：

序号	人员表示	考核时间段	轨迹偏离度

表1

3.安全评价。

在该方法实施过程中，采用精确数据模型进行安全评价。同时考虑了人、物和时间的因素，一般而言，如果离隐患所在的位置越近，那么就越危险，同样地，如果离安全监管人员越近，那么就越安全。因此，在施工现场，施工人员的行为需要根据隐式马尔可夫过程的算法(HMM)进行实时量化评价，所采用的公式如下：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中是在时刻t的时候人员w总的危险度，是概率，也就是在隐患为i的时候，安全状态为j的概率，w是人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数。

并将实时计算的量化评价值存入数据库。在具体示例中，存入数据库的格式如下表2所示：

序号	人员表示	考核时刻	安全度

表2

综上所述，可以看出：本发明实施例的方法中通过布设定位相关装置和网络，部署系统，有效地解决了水利施工现场人员定位和安全管理的技术要求，有效地保证了水利施工现场人员定位的实时性和精度，为安全施工提供技术保障。

根据本发明实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，人员通过携带可编程的智能移动终端，感知周围的GPS和WIFI信号，初步判断大致区域，通过现场布设的WIFI与3G通讯网络向服务器回传定位信息，服务器结合数据库中的地图信息和定位信息，根据预定的匹配算法计算出现场人员的地理位置。从而可以有效的保证了水利施工现场人员定位的实时性和精确性。并可以实现双向通信联系，持有上述移动终端的人员可以发出告警请求。另外，该方法还可客观的进行人员信息的考勤，并且能够提供个性化的实时安全评估，为大型水利工程安全施工提供技术保障。

本发明的进一步实施例还提供了一种应用于水利施工现场的人员综合定位系统。如图8所示，根据本发明一个实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位系统800，包括：数据库810、选择模块820和定位模块830。

具体而言，数据库810用于存储定位区域的地图、位置坐标信息以及人员的基本信息。其中，定位区域包括仓面和廊道，位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带，人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI。在具体示例中，例如可通过外部服务器布设地理信息系统(GIS系统)，并录入定位区域(包括仓面和廊道)的地图，并将位置坐标信息存入到数据库810中。

选择模块820用于根据人员的基本信息选择被定位人员。即根据人员的工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI选择被定位的人员。

定位模块830用于根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到被定位人员在定位区域内的精确位置。在具体示例中，被定位人员携带可编程智能移动终端(如智能手机)，运行在移动终端上的软件感知所在的定位区域，定位模块830判断智能终端接收到的无线信号的类型，如果无线信号为GPS信号，则判定被定位人员位于定位区域的仓面，如果无线信号为WIFI信号，则判定被定位人员位于定位区域的廊道，从而初步判断被定位人员在仓面或者是在廊道，并进一步将感知到的无线信号数字化后传向后端服务器。后端服务器根据数据库中存储的地图及位置坐标信息进行智能匹配，结合被定位的历史位置信息，推算出被定位人员的精确位置。

具体地说，在上述的过程中，在施工现场混合有3G信号、GPS、WiFi等无线信号的情况下，根据水利施工现场特有的大坝仓面和廊道的位置特征，首先根据模式匹配的方法进行初步判断，进行定位。同时还运用WIFI的指纹技术和智能终端的传感器数据通过一定的算法进行定位。这在本质上是一种数据融合技术，从而可以更准确，更快速的进行实际位置的推定。其中，WIFI指纹数据的采集和优化存储，以及在内存中进行快速匹配和检索，从而达到实时响应的目的。

在本发明的一个实施例中，该系统800还包括告警模块840(图中未示出)。被定位人员通过告警模块840按照预定义的操作进行告警。具体而言，被定位人员可以和地理信息系统进行双向交互，并通过预定义的操作进行紧急告警并通知后方服务器。换言之，在具体示例中，用户(施工人员)可以根据自己的习惯自定义动作来向系统提出联系的请求，以达到个性化服务的目的。采用预定义的手势操作，即用户在系统预定时间(例如为1S)内在智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次，以表示向系统发出告警求助。具体示意如图3所示。

在一些示例中，定位模块830还用于通过数据库810对人员进行位置信息查询、报表的统计和分析，并通过大数据分析的方法，对人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。具体地说，后方的管理人员可通过例如web方式进行的位置信息查询、报表的统计和分析，并且在上述收集的数据的基础上，通过大数据分析的方法，对施工人员的行为进行量化评价、进行精确考勤、数字化行为分析以及进行数字化安全评价。

其中，在一些示例中，定位模块830根据隐式马尔可夫过程的算法对人员的行为进行实时量化评价，并将量化评价值存储至数据库以便管理和回溯查询，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中，是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数。

在一些示例中，定位模块830对人员的行为进行精确考勤，具体包括：限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)，并将出勤系数存储至数据库810。

在一些示例中，定位模块830进行数字化行为分析具体包括：设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c’，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至数据库810。

对本发明的系统800的更为详细、具体的示例性描述参见上述对本发明的方法的示例性描述部分，此处不再赘述。

根据本发明实施例的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，人员通过携带可编程的智能移动终端，感知周围的GPS和WIFI信号，初步判断大致区域，通过现场布设的WIFI与3G通讯网络向服务器回传定位信息，服务器结合数据库中的地图信息和定位信息，根据预定的匹配算法计算出现场人员的地理位置。从而可以有效的保证了水利施工现场人员定位的实时性和精确性。并可以实现双向通信联系，持有上述移动终端的人员可以发出告警请求。另外，该系统还可客观的进行人员信息的考勤，并且能够提供个性化的实时安全评估，为大型水利工程安全施工提供技术保障。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (16)

1.一种应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

创建数据库，并将定位区域的地图及位置坐标信息存入所述数据库中，其中，所述定位区域包括仓面和廊道，所述位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带；

将所述人员的基本信息存入所述数据库，其中，所述人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI；

根据所述人员的基本信息选择被定位人员；

根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置。

2.根据权利要求1所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，还包括：

所述被定位人员通过预定义的操作进行告警。

3.根据权利要求1所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，还包括：

通过所述数据库对所述人员进行位置信息查询、报表的统计和分析；

通过大数据分析的方法，对所述人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。

4.根据权利要求1所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，所述根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置，进一步包括：

判断所述被定位人员的移动终端接收到的无线信号的类型；

如果所述无线信号为GPS信号，则判定所述被定位人员位于所述定位区域的仓面；

如果所述无线信号为WIFI信号，则判定所述被定位人员位于所述定位区域的廊道；

将所述无线信号数字化后发送给服务器，所述服务器通过所述数据库进行智能匹配，以推算所述被定位人员的精确位置。

5.根据权利要求2所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，所述预定义操作为在预定时间内在所述智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次。

6.根据权利要求3所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，根据隐式马尔可夫过程的算法对所述人员的行为进行实时量化评价，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中，是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数；

将量化评价值存储至所述数据库以便管理和回溯查询。

7.根据权利要求3所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，对所述人员的行为进行精确考勤，具体包括：

限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)；

将所述出勤系数存储至所述数据库。

8.根据权利要求3所述的应用于水利施工现场的人员综合定位方法，其特征在于，所述数字化行为分析具体包括：

设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c'，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至所述数据库。

9.一种应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，包括：

数据库，所述数据库用于存储定位区域的地图、位置坐标信息以及所述人员的基本信息，其中，所述定位区域包括仓面和廊道，所述位置坐标信息包括边缘、附属物和危险地带，所述人员的基本信息包括：工号、姓名、所属单位、手机号、手机的IMSI和IMEI；

选择模块，所述选择模块用于根据所述人员的基本信息选择被定位人员；

定位模块，所述定位模块用于根据被定位人员所具备的智能终端接收的无线信号得到所述被定位人员在所述定位区域内的精确位置。

10.根据权利要求9所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，还包括：告警模块，所述被定位人员通过所述告警模块按照预定义的操作进行告警。

11.根据权利要求9所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述定位模块还用于通过所述数据库对所述人员进行位置信息查询、报表的统计和分析，并通过大数据分析的方法，对所述人员的行为进行实时量化评价、精确考勤、数字化行为分析和数字化安全评价。

12.根据权利要求9所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述定位模块用于判断所述被定位人员的移动终端接收到的无线信号的类型，并在所述无线信号为GPS信号时，判定所述被定位人员位于所述定位区域的仓面，以及在所述无线信号为WIFI信号时，判定所述被定位人员位于所述定位区域的廊道，并将所述无线信号数字化后发送给服务器，所述服务器通过所述数据库进行智能匹配，以推算所述被定位人员的精确位置。

13.根据权利要求10所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述预定义操作为在预定时间内在所述智能终端的操作界面的预设范围内向上滑动并向下滑动各两次。

14.根据权利要求11所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述定位模块根据隐式马尔可夫过程的算法对所述人员的行为进行实时量化评价，并将量化评价值存储至所述数据库以便管理和回溯查询，具体包括：

$R_t^w={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{M_i}{p}_t^w(i,j)\×C(i,j),$

其中，是在时刻t的时候人员w总的危险度，表示概率，w表示人员，j为安全状态，i为隐患，t为时间，C(i,j)为状态j和i关联的权重，N是隐患的总个数，Mi是和隐患i关联的状态个数。

15.根据权利要求11所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述定位模块对所述人员的行为进行精确考勤，具体包括：

限定考勤区域为D，且在设定时间T内有效轨迹点为M个，无效轨迹点为N个，则出勤系数为M/(M+N)，并将所述出勤系数存储至所述数据库。

16.根据权利要求11所述的应用于水利施工现场的人员综合定位系统，其特征在于，所述数字化行为分析具体包括：

设预设轨迹曲线为c，实际估计曲线为c'，轨迹点为w₁，w₂…w_n，则通过如下公式计算相似度：

$D(c,c^{\′})=\sqrt{{(w_1-{w_1}^{\′})}^2+...+{(w_n-{w_n}^{\′})}^2},$

并将计算得到的相似度存储至所述数据库。