CN104794853A - 基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法 - Google Patents

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李海波
孙建锐
张攀攀
李静
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Abstract

本发明提供一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法，所述系统包括：射频识别标签单元，包括射频识别标签和第一报警装置，配置在作业人员身上，射频识别标签用于存储包含标签编号的标签信息、接收射频信号后发送标签编号、接收报警指令后控制第一报警装置发出报警提示；标签编号与作业人员相对应；射频识别读写单元，配置在作业设备上，用于发送射频信号，接收标签编号后判断两单元间距和作业半径的大小，间距不大于作业半径时发送报警指令；射频识别读写单元的有效工作半径不小于作业设备的作业半径。本发明实现了在危险作业区域快速自动识别作业人员并报警，并对作业人员进行动态管理，具有结构简单、操作方便、成本低廉等优点。

Description

基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法
技术领域
本发明涉及生产作业安全预警技术领域，尤其涉及一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法。
背景技术
港口是水陆交通的集结点和枢纽，如何对港口的相关设备和人员进行科学管理，从而提升港口安全水平，实现安全生产，是广大港口管理者所关注的目标。据统计，在港口装卸生产中，起重机械装卸作业发生事故的比例较高，其主要原因是港口恶劣的工作环境、高度紧张与疲劳的工作和人员的疏忽，尤其是进入设备危险区的人员警惕性不高。而在以往的研究和应用实例中，多为对港口装卸设备的安全预警、安全管理系统，往往忽略了人员的活动在整个港口装卸作业“人—机—环”系统的重要性。
射频识别(Radio Frequency Identification，简称RFID)技术可以主动发出无线电波(调成无线电频率的电磁场)，远距离自动识别的特性，非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。有源式射频识别系统的速写能力也是重要的优点。RFID技术的抗污染能力、穿透能力强，且成本较低。
发明内容
在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
本发明提供一种快速自动识别作业人员并报警、并对作业人员进行动态管理的基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法。
本发明提供一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统，包括：
第一报警装置，用于发出报警提示；
射频识别标签，与所述第一报警装置连接，配置在所述作业人员身上，用于存储包含标签编号的标签信息，接收射频信号后发送所述标签编号，接收报警指令后控制所述第一报警装置发出报警提示；所述标签编号与所述作业人员相对应；
射频识别读写装置，配置在作业设备上，用于发送所述射频信号，接收所述标签编号后发送所述报警指令；所述射频识别读写装置的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。所述作业半径是当所述作业设备工作时，为保证作业设备下方的人员安全，应该远离作业设备的区域范围。
本发明还提供一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法，包括：
射频识别读写装置发送射频信号；
射频识别标签接收所述射频信号后发送标签编号；
所述射频识别读写单元接收所述标签编号，判断所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距是否不大于作业设备的作业半径，当所述间距不大于所述作业半径时发送报警指令；
所述射频识别标签接收报警指令后控制所述第一报警装置发出报警提示；
其中，所述标签编号与佩戴所述射频识别标签的作业人员相对应；所述射频识别读写装置的工作半径不小于安装所述射频识别读写装置的作业设备的作业半径。
本发明提供的基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法通过佩戴在作业人员身上的射频识别标签和配置在作业设备上的射频识别读写装置进行交互，实时获取标签编号并返回报警指令，由射频识别标签控制报警装置发出报警提示，从而实现快速自动识别作业人员并报警，还可将标签编号发送至中央控制台对作业人员进行动态管理。本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法具有结构简单，操作方便，成本低廉等优点。
附图说明
参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
图1为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统一种实施方式的结构示意图。
图2为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统中控制器根据预存对应关系和标签编号的信号强度进行分级控制报警的示意图。
图3为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统中读写器的安装示意图。
图4为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统一种优选实施方式的结构示意图。
图5为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统另一种优选实施方式的结构示意图。
图6为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种实施方式的流程图。
图7为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种实施方式中步骤S50的流程示意图。
图8为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种优选实施方式中步骤S50的流程示意图。
图9为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法另一种优选实施方式中步骤S50的流程示意图。
附图标记说明：
10      射频识别标签单元
20      射频识别读写单元
30      中央控制台
40      移动终端
21      读写器
101     第一射频识别标签单元
102     第二射频识别标签单元
103     第三射频识别标签单元
211     全向天线
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
图1为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统一种实施方式的结构示意图。
如图1所示，在本实施方式中，本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统，包括：
射频识别标签单元10，包括射频识别标签和第一报警装置，配置在作业人员身上，所述射频识别标签用于存储包含标签编号的标签信息、接收射频信号后发送所述标签编号、接收报警指令后控制所述第一报警装置发出报警提示。所述标签编号与所述作业人员相对应。
射频识别读写单元20，配置在作业设备上，用于发送所述射频信号，接收所述标签编号后判断所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距是否不大于所述作业设备的作业半径，当所述间距不大于所述作业半径时发送报警指令。射频识别读写单元20的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。
具体地，在本实施方式中，射频识别标签单元10为有源RFID腕带标签，标签内设有所述第一报警装置。所述第一报警装置为振动马达或蜂鸣器。
优选地，射频识别读写单元20包括读写器和控制器，所述读写器用于发送所述射频信号、接收所述射频识别标签发送的标签编号并发送至所述控制器，所述控制器用于接收所述标签编号后判断所述间距和所述作业半径的大小，当所述间距不大于所述作业半径时控制所述读写器发送所述报警指令。
具体地，在本实施方式中，所述读写器为固定式RFID读写器，预留有RS232串口和以太网接口。
优选地，所述控制器中存储有不同环境下，信号强度与信号传播距离的对应关系。所述对应关系通过在各不同环境下，对所述读写器和射频识别标签单元10在不同距离所传递的信号进行数据收集，并对所收集的信号进行预处理去除噪声后进行数据分析并统计得到。
所述控制器接收所述标签编号后，根据所述标签编号的信号强度，和当前环境下的所述信号强度与信号传播距离的对应关系，计算得到射频识别标签单元10与射频识别读写单元20的相隔距离。
所述控制器中还存储有预设的紧急预警距离，当所述相隔距离大于所述紧急预警距离时，所述控制器控制所述读写器发送第一报警指令；当所述相隔距离小于或等于所述紧急预警距离时，所述控制器控制所述读写器发送第二报警指令。所述第二报警指令的报警频率高于所述第一报警指令的报警频率。
图2为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统中控制器根据预存对应关系和标签编号的信号强度进行分级控制报警的示意图。
如图2所示，第一射频识别标签单元101并未进入安装所述射频识别读写装置20的作业设备的作业半径，不会触发报警；
第二射频识别标签单元102进入了安装所述射频识别读写装置20的作业设备的作业半径，且与射频识别读写单元20的相隔距离大于紧急预警距离，所述控制器控制所述读写器发送第一报警指令，射频识别标签单元10接收所述第一报警指令后控制所述第一报警装置发出第一频率的报警提示；
第三射频识别标签单元103进入了安装所述射频识别读写装置20的作业设备的作业半径，且与射频识别读写单元20的相隔距离小于紧急预警距离，所述控制器控制所述读写器发送第二报警指令，射频识别标签单元10接收所述第二报警指令后控制所述第一报警装置发出第二频率的报警提示；所述第二频率高于所述第一频率。
图3为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统中读写器的安装示意图。如图3所示，在本实施方式中，读写器21安装在作业设备的操作臂上，读写器21上设有全向天线211，全向天线211发送射频信号的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。
优选地，射频识别读写单元20还包括：
第二报警装置，与所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下发出报警提示。
图4为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统一种优选实施方式的结构示意图。
如图4所示，在一种优选实施方式中，所述港口装卸作业人员安全预警系统还包括：
中央控制台30，与所述控制器通信连接，用于接收控制器发送的标签编号，得到并存储所述标签编号所对应的作业人员的出入信息。
具体地，一个港口码头配置一个中央控制台30，对应通信管理所述港口码头所有作业设备上配置的射频识别读写单元20的控制器。
优选地，所述港口装卸作业人员安全预警系统还包括用于对所述射频识别标签写入所述标签信息的发卡器。
图5为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统另一种优选实施方式的结构示意图。
如图5所示，相较图4所示港口装卸作业人员安全预警系统，图5所示系统中还包括与射频识别读写单元20通信连接的移动终端40，移动终端40接收读写器21通过以太网、RS232总线或蓝牙等方式发送的所述标签编号，并根据移动终端40中存储的标签编号与作业人员的对应关系得到作业人员的出入信息。
图6为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种实施方式的流程图。
如图6所示，在本实施方式中，本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法包括：
S10：射频识别读写单元发送射频信号；
S30：射频识别标签单元接收所述射频信号后发送标签编号；
S50：所述射频识别读写单元接收所述标签编号，判断所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距是否不大于作业设备的作业半径，当所述间距不大于所述作业半径时发送报警指令；
S70：所述射频识别标签单元接收报警指令后发出报警提示；
其中，所述标签编号与佩戴所述射频识别标签单元的作业人员相对应；所述射频识别读写单元配置在作业设备上；所述射频识别读写单元的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。
图7为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种实施方式中步骤S50的流程示意图。
如图7所示，优选地，步骤S50包括：
S51：读写器接收所述射频识别标签单元发送的标签编号并发送至控制器；
S53：所述控制器接收所述标签编号后计算所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距；
S55：所述控制器判断所述间距和所述作业半径的大小，当所述间距不大于所述作业半径时控制所述读写器发送报警指令。
具体地，在步骤S53中：所述控制器接收所述标签编号后，根据所述标签编号的信号强度，和当前环境下的所述信号强度与信号传播距离的对应关系，计算得到所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的相隔距离。
优选地，在步骤S55中，所述控制器中还预存有紧急预警距离。所述控制器比较所述相隔距离和所述紧急预警距离，当所述相隔距离大于所述紧急预警距离时，所述控制器控制所述读写器发送第一报警指令；当所述相隔距离小于或等于所述紧急预警距离时，所述控制器控制所述读写器发送第二报警指令；所述第二报警指令的报警频率高于所述所述第一报警指令的报警频率。
图8为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法一种优选实施方式中步骤S50的流程示意图。
如图8所示，优选地，步骤S50还包括：
S57：所述控制器控制第二报警装置发出报警提示。
图9为本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法另一种优选实施方式中步骤S50的流程示意图。
如图9所示，优选地，步骤S50还包括：
S58：所述控制器发送所述标签编号至中央控制台；
S59：所述中央控制台通过所述标签编号得到并存储所述标签编号所对应的作业人员的出入信息。
综上所述，本发明提供的基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法通过佩戴在作业人员身上的射频识别标签和配置在作业设备上的射频识别读写装置进行交互，实时获取标签编号并返回报警指令，由射频识别标签控制报警装置发出报警提示，从而实现快速自动识别作业人员并报警，还可将标签编号发送至中央控制台对作业人员进行动态管理。本发明基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统和方法具有结构简单，操作方便，成本低廉等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，包括：
射频识别标签单元，包括射频识别标签和第一报警装置，配置在作业人员身上，所述射频识别标签用于存储包含标签编号的标签信息、接收射频信号后发送所述标签编号、接收报警指令后控制所述第一报警装置发出报警提示；所述标签编号与所述作业人员相对应；
射频识别读写单元，配置在作业设备上，用于发送所述射频信号，接收所述标签编号后判断所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距是否不大于所述作业设备的作业半径，当所述间距不大于所述作业半径时发送报警指令；所述射频识别读写单元的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。
2.根据权利要求1所述的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，所述射频识别读写单元包括读写器和控制器；所述读写器用于发送所述射频信号，接收所述射频识别标签发送的标签编号并发送至所述控制器；所述控制器用于接收所述标签编号后判断所述间距和所述作业半径的大小，当所述间距不大于所述作业半径时控制所述读写器发送所述报警指令。
3.根据权利要求2所述的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，所述射频识别读写单元还包括：
第二报警装置，与所述控制器连接，用于在所述控制器的控制下发出报警提示。
4.根据权利要求2所述的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，还包括：
中央控制台，与所述控制器通信连接，用于接收控制器发送的标签编号，得到并存储所述标签编号所对应的作业人员的出入信息。
5.根据权利要求1所述的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，所述第一报警装置为振动马达或蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述的港口装卸作业人员安全预警系统，其特征在于，还包括用于对所述射频识别标签写入所述标签信息的发卡器。
7.一种基于射频识别的港口装卸作业人员安全预警方法，其特征在于，包括：
射频识别读写单元发送射频信号；
射频识别标签单元接收所述射频信号后发送标签编号；
所述射频识别读写单元接收所述标签编号，判断所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距是否不大于作业设备的作业半径，当所述间距不大于所述作业半径时发送报警指令；
所述射频识别标签单元接收报警指令后发出报警提示；
其中，所述标签编号与佩戴所述射频识别标签单元的作业人员相对应；所述射频识别读写单元配置在作业设备上；所述射频识别读写单元的工作半径不小于所述作业设备的作业半径。
8.根据权利要求7所述的港口装卸作业人员安全预警方法，其特征在于，所述“所述射频识别读写单元接收所述标签编号并发送报警指令”包括：
读写器接收所述射频识别标签单元发送的标签编号并发送至控制器；
所述控制器接收所述标签编号后计算所述射频识别标签单元与所述射频识别读写单元的间距；
所述控制器判断所述间距和所述作业半径的大小，当所述间距不大于所述作业半径时控制所述读写器发送报警指令。
9.根据权利要求8所述的港口装卸作业人员安全预警方法，其特征在于，所述“所述控制器接收所述标签编号后控制所述读写器发送报警指令”之后还包括：
所述控制器控制第二报警装置发出报警提示。
10.根据权利要求8所述的港口装卸作业人员安全预警方法，其特征在于，所述“所述控制器接收所述标签编号后控制所述读写器发送报警指令”之后还包括：
所述控制器发送所述标签编号至中央控制台；
所述中央控制台通过所述标签编号得到并存储所述标签编号所对应的作业人员的出入信息。
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