CN105581411A - 智能安全帽与人员定位管理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了人员定位安全管理系统和方法，一种智能安全帽，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器、RFID标签、供电模块、无线传输模块、佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括控制器、LED灯、直流压电蜂鸣器和二至三个电容式接近传感器；电容式接近传感器设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况，并输出信号到电容式感应控制器；电容式感应控制器接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器是否接触，本发明可广泛用于厂矿、工地等场合。

Description

智能安全帽与人员定位管理系统及方法
技术领域
本发明涉及定位系统，具体涉及智能安全帽与人员定位管理系统及方法。
背景技术
目前，很多发电公司的检修和部分运行工作对外承包给了有资质的检修公司，机组大、小修时还会增加其他承包商，对这些外包项目人员和其他临时外来人员、车辆的管理已经成为企业日常安全工作的重要组成部分，也是影响企业安全生产和人身安全的重要因素。
为实现企业安全管理可控、在控，根据危险源的划分标准及安全风险要素管控重点要求，发电公司将油罐区、氢罐区、化学品仓库、锅炉房、汽机房以及其他生产厂区等进行重点监控，实施严格的人员出入管控。
为实现这一管控目标，发电公司在通过对国内外有关现场人员安全定位的相关案例和技术进行充分论证和分析的基础上，提出了采用成熟的射频识别技术(RFID)和无线通信技术，结合现代信息化管理技术和手段，开发一套人员定位安全管理系统，通过对人员、车辆的实时定位和追踪，实现对进出厂区的人员，车辆的信息及厂区内各个重点区域的人员分布的全面、及时、准确的掌握，及时发现生产现场安全隐患，避免事故发生。从而提升发电公司的安全管理水平，确保本质安全的有效落实。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供利用传感器技术、射频识别技术和无线通信技术实现的智能安全帽与人员定位管理系统及方法。
为了解决上述问题，根据本发明的第一个技术方案，一种智能安全帽，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器、RFID标签、供电模块、无线传输模块、佩戴状态监测模块，其特点是：该佩戴状态监测模块包括控制器、LED灯、直流压电蜂鸣器和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器；
电容式感应控制器接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器是否接触，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器输出中断脉冲到主机处理器，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器和LED灯；
主机处理器接收电容式感应控制器输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的参数，进行处理后得到安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块输出到系统平台；
RFID标签用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器；
供电模块用于给安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块将安全帽的佩戴信息传输给系统平台。
为了解决上述问题，根据本发明的第二个技术方案，一种人员定位安全管理系统，包括智能安全帽、电子标签、阅读器、系统平台以及现场告警设备构成，其特征在于：
智能安全帽，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器、RFID标签、供电模块、无线传输模块、佩戴状态监测模块，该佩戴状态监测模块包括控制器、LED灯、直流压电蜂鸣器和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器；
电容式感应控制器接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器是否接触，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器输出中断脉冲到主机处理器，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器和LED灯；
主机处理器接收电容式感应控制器输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的参数，进行处理后得到安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块输出到系统平台；
RFID标签用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器；
供电模块用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台；
电子标签佩戴在没有发放安全帽的人员上；
阅读器设置在管理区域的各监控点，阅读器的位置数据存入系统平台中；阅读器读取RFID标签或电子标签信息，并通过有线和/或无线通信网络将人员定位信息传回系统平台；
系统平台中设置数据分析处理模块、射频卡管理模块、可视化展示模块和告警管理模块；射频卡管理模块用于对智能安全帽和电子标签进行管理；告警管理模块进行告警规则设置和告警处置手段控制；可视化展示模块对人员定位信息和人员的身份信息进行展示；
数据分析处理模块对无线传输模块发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块还根据阅读器传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块输出信号到告警管理模块，告警管理模块控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒。
本发明利用传感器技术对安全帽的佩戴进行识别，利用射频识别技术实现对人员、车辆的实时定位、追踪，利用网络通信技术将射频识别的数据实时传送给系统平台，并将人员、车辆的定位信息进行可视化展现，根据RFID标签或电子标签的信息和佩戴人员的实际定位地点，系统会自动形成预警、报警、各种记录及分析，还能通过现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒，局域网用户根据其权限可对系统进行访问、管理和维护。
根据本发明所述的人员定位安全管理系统的优选方案，射频读卡器包括无源固定式读卡器、有源固定式读卡器，无源固定式读卡器将读取的电子标签信息通过无线访问节点和无线路由交换设备以及局域网，回传到系统平台；有源固定式读卡器将读取的电子标签信息通过交换设备以及局域网，回传到系统平台。
根据本发明的第三个技术方案，人员定位安全管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、建立管理区域的电子地图；并将电子地图存入系统平台；
B、在管理区域的监控点设置阅读器；并将各阅读器的位置数据存入系统平台；阅读器包括无源固定式读卡器和有源固定式读卡器，无源固定式读卡器通过无线访问节点和无线路由交换设备以及局域网与系统平台进行通讯；有源固定式读卡器通过交换设备以及局域网与系统平台进行通讯；
C、设置智能安全帽，该智能安全帽包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器、RFID标签、供电模块、无线传输模块和佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器、LED灯、直流压电蜂鸣器和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器；
电容式感应控制器接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的耦合电容容量发生变化时，电容式感应控制器输出中断脉冲到主机处理器，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器和LED灯；
主机处理器接收电容式感应控制器输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块输出到系统平台；
RFID标签用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器；
供电模块用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块用于将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台；
D、在系统平台中设置数据分析处理模块、射频卡管理模块、可视化展示模块和告警管理模块；射频卡管理模块用于对智能安全帽和电子标签的管理；告警管理模块进行告警规则设置和告警处置手段控制；可视化展示模块对人员定位信息和人员的身份信息进行展示；
E、人员佩戴智能安全帽或电子标签进入管理区域；
F、根据进入管理区域的人员身份在系统平台中的射频卡管理模块对RFID标签和电子标签进行基本信息和规则设置；基本信息包括标签的序列号以及人员的身份信息；规则设置包括人员的活动区域和有效时间；
G、人员佩戴智能安全帽1或电子标签7进入管理区域；电容式接近传感器检测电容的变化，输出信号到电容式感应控制器；电容式感应控制器接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器输出中断脉冲到主机处理器，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器和LED灯；主机处理器接收电容式感应控制器输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块输出到系统平台；
当人员经过阅读器覆盖区域时，RFID标签或电子标签被阅读器读取；当阅读器为无源固定式读卡器时，阅读器将读取的RFID标签或电子标签信息通过无线访问节点和无线路由交换设备以及局域网回传到系统平台；当阅读器为有源固定式读卡器时，阅读器将读取的RFID标签或电子标签信息通过交换设备以及局域网回传到系统平台将人员定位信息通过有线和/或无线通信网络传回系统平台；
H、数据分析处理模块对无线传输模块发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块还根据阅读器传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块输出信号到告警管理模块，告警管理模块控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒；
I、当智能安全帽或电子标签交回后，射频卡管理模块进行销卡处理。
本发明所述的智能安全帽与人员定位管理系统及方法的有益效果是：本发明利用传感器技术对安全帽的佩戴进行识别，并进行声、光提示，保证了人员的安全；利用射频识别技术实现对人员、车辆的实时定位、追踪，利用无线网络通信技术将射频识别的数据实时传送给系统平台，并将人员定位信息进行可视化展现，根据标签的设定权限和佩戴标签人员的实际定位地点，系统会自动形成预警、报警、各种记录及分析，并通过现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒，局域网用户根据其权限可对系统进行访问、管理和维护；实现了定位管理的数字化、网络化和智能化；可广泛用于厂矿、施工工地等场合。
附图说明
图1是本发明所述的智能安全帽的结构示意图。
图2是本发明所述的人员定位安全管理系统的结构示意图。
图3是本发明所述的系统平台的模块结构示意图。
图4是本发明所述的人员定位安全管理方法的流程图。
具体实施方式
参见图1，一种智能安全帽，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器13、RFID标签16、供电模块18、无线传输模块17、佩戴状态监测模块；该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器12、LED灯14、直流压电蜂鸣器15和二至三个电容式接近传感器11a、11b、11c；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧；当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与传感器的导体层间会形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化可以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器12；
电容式感应控制器12接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器12的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器12输出中断脉冲到主机处理器13，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器15和LED灯14；
主机处理器13接收电容式感应控制器12输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块17输出到系统平台；
RFID标签16用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签16采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器2的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器2；
供电模块18用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块17将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台。
在具体实施例中，电容式感应控制器12可以选用CY8CMBR31系列感应控制器；为了保证佩戴状态监测的准确性，防止误判，采用2至3只电容式接近传感器安装在安全帽主体内侧。
参见图2和图3，人员定位安全管理系统，包括智能安全帽1、系统平台6、电子标签71、阅读器2、无线路由交换设备3、交换设备4、无线访问节点5、局域网10、手持PDA8以及现场告警设备，其中：监控中心设置有监控主机6、电子地图及三维模型服务器7、数据库服务器8和应用服务器9，数据库服务器8储存和管理各种基础数据和实时数据；应用服务器9管理和运行基于J2EE技术的系统组件以实现各种业务功能。电子地图及三维模型服务器7存储监控区域的二维电子地图及三维场景模型，提供GIS管理和三维交互等功能，以实现人员定位信息和周边环境信息的直观展示。现场告警设备包括控制器,22、警铃25、广播24、摄象机23等。
智能安全帽1，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器13、RFID标签16、供电模块18、无线传输模块17、佩戴状态监测模块，该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器12、LED灯14、直流压电蜂鸣器15和二至三个电容式接近传感器11a、11b、11c；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，用于检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况，输出信号到电容式感应控制器12；当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与传感器的导体层间会形成一个耦合电容，根据耦合电容的大小可以确定智能安全帽的佩戴状况；
电容式感应控制器12接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器12的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器12输出中断脉冲到主机处理器13，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器15和LED灯14；
主机处理器13接收电容式感应控制器12输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块17输出到系统平台；
RFID标签16用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签16采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器2的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器2；
供电模块18用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块17将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台6；
智能安全帽1或电子标签71佩戴在人员头上或胸前；阅读器2设置在管理区域的各监控点，阅读器2的位置数据存入系统平台中；阅读器2读取RFID标签和电子标签信息，并通过有线和/或无线通信网络将人员定位信息传回系统平台6；
系统平台中设置数据分析处理模块、射频卡管理模块、可视化展示模块和告警管理模块；射频卡管理模块用于对智能安全帽和电子标签的管理，包括发放管理、收回管理和审核流程；发放管理提供对固定或临时人员及车辆的信息录入、活动授权、制卡写入、发行记录与查询等功能。收回管理提供对标签在有效期结束后的回收管理功能。审核流程采用工作流技术，提供对发卡申请、活动授权等业务操作的审核流程功能。告警管理模块进行告警规则设置和告警处置手段控制；告警规则设定包括禁区设置、超时逗留设置、未按时到岗、未明身份人员越界、区域人数限制设置、人员消失卡片信号丢失等；同时可预设多种告警规则模式以减化管理人员操作、避免设置差错。告警处置手段包括：在监控界面上提供热点闪烁、对话框弹出、声音提醒等告警提示；自动向违规人员发送提示短信；在监控界面及时弹出违规人员电话等信息，由监控人员电话提醒违规人员；在重点工作现场安装现场告警设备，系统自动或工作人员人工提醒现场违规人员。可视化展示模块对人员定位信息和人员的身份信息进行展示。
根据进入管理区域的人员身份在系统平台中的射频卡管理模块对需佩戴的智能安全帽1或电子标签7进行标签的基本信息和规则设置；该基本信息包括标签的序列号以及人员的身份信息；该规则包括人员的活动区域和有效时间。
数据分析处理模块61对无线传输模块17发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块61还根据阅读器2传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块61输出信号到告警管理模块，告警管理模块64控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒。
其中，射频读卡器2包括无源固定式读卡器、有源固定式读卡器，无源固定式读卡器将读取的电子标签信息通过无线访问节点5和无线路由交换设备3以及局域网10回传到系统平台；有源固定式读卡器将读取的电子标签信息通过交换设备4以及局域网10回传到系统平台。无线访问节点5和无线路由交换设备3采用无线组网，用于在有线网络未覆盖区域的射频读卡器2与系统平台的数据通信。
该系统平台主要提供以下几方面的业务应用：
一、信息管理和操作：提供电子标签管理、阅读器管理、门禁管理、规则设定等业务的信息管理和业务操作功能；
二、实现对标签信息的实时采集；
三、可视化信息展示：通过二维/三维/表格/图形等多种方式对定位信息和基础信息进行展示具体为：
A、二维地图显示
采用地理信息管理GIS技术，在二维电子地图上对人员和车辆的空间位置和基本信息进行可视化展示，并提供全图显示、放大、缩小、漫游、平移、回放、鹰眼等电子地图操作功能。
B、三维场景显示
采用三维虚拟现实技术，通过对重点区域和建筑物的三维建模，在三维场景中对人员和车辆的空间位置和基本信息进行可视化展示，并提供飞到、缩放、漫游、平移、飞行记录、置标、回放等三维交互操作功能。
C、图形热点交互
提供在二维/三维图形上的热点交互功能，在图形界面上快速获取相关人员和车辆的详细信息；同时通过与视频监控系统的接口，还可在图形界面上快速调取视频监控点的实时监控画面。
D、动态跟踪
采用动态显示技术，在二维/三维图形上实时显示被监控对象的运行轨迹，实现对人员和车辆的动态跟踪。
四、告警分析和处置：根据设置规则和定位信息进行告警分析，并启动相应的告警处置程序；
五、数据接口：提供与外部系统的数据交换功能；
六、统计报表：提供按时间、按人员、按车辆、按区域、按事件等维度对业务数据、告警数据进行统计、汇总打印等功能。
七查询功能：
(a)位置分布查询；采用在图形上选定区域或区域列表选择方式对该区域进行人员的位置分布查询，以图形热点方式或列表方式显示查询结果，并可链接进一步显示查询对象的详细信息，如人员名称、联系电话、车牌号、进入区域时间、停留时间等。
b、区域数量查询
采用在图形上选定区域或区域列表选择方式对该区域的人员进行数量查询。
c、逗留时间查询
采用在图形上选定或列表选择、条件选择方式查询人员和车辆在某个区域的逗留时间。
d、运动轨迹查询
采用在图形上选定或列表选择、条件选择等方式查询人员和车辆在某个时段的运动轨迹，并在电子地图或三维场景中显示、回放和打印。
e、事后追溯查询：
利用系统存储的定位历史数据，可对过去某个时段、某些区域的人员和车辆位置分布、运动轨迹等信息进行追溯查询和回放，实现“事故后点名”功能。
阅读器2包括无源固定式读卡器、有源固定式读卡器，无源固定式读卡器将读取的RFID标签或电子标签信息通过无线访问节点5和无线路由交换设备3以及局域网10回传到系统平台；有源固定式读卡器将读取的RFID标签或电子标签信息通过交换设备4以及局域网10回传到系统平台。
人员定位安全管理方法，包括如下步骤：
A、建立管理区域的电子地图；并将电子地图存入系统平台；
B、在管理区域的监控点设置阅读器2；并将各阅读器2的位置数据存入系统平台；阅读器2包括无源固定式读卡器和有源固定式读卡器，无源固定式读卡器通过无线访问节点5和无线路由交换设备3以及局域网10与系统平台进行通讯；有源固定式读卡器通过交换设备4以及局域网10与系统平台进行通讯；
C、设置智能安全帽，该智能安全帽包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器13、RFID标签16、供电模块18、无线传输模块17和佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器12、LED灯14、直流压电蜂鸣器15和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器12；
电容式感应控制器12接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器12的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的耦合电容容量发生变化时，电容式感应控制器12输出中断脉冲到主机处理器13，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器15和LED灯14；
主机处理器13接收电容式感应控制器12输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块17输出到系统平台；
RFID标签16用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签16采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器2的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器2；
供电模块18用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块17用于将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台；
D、在系统平台中设置数据分析处理模块61、射频卡管理模块62、可视化展示模块63和告警管理模块64；射频卡管理模块62用于对智能安全帽1和电子标签7的管理；告警管理模块64进行告警规则设置和告警处置手段控制；可视化展示模块63对人员定位信息和人员的身份信息进行展示；
E、人员佩戴智能安全帽1或电子标签7进入管理区域；
F、根据进入管理区域的人员身份在系统平台中的射频卡管理模块对RFID标签和电子标签进行基本信息和规则设置；基本信息包括标签的序列号以及人员的身份信息；规则包括人员的活动区域和有效时间；
G、人员佩戴智能安全帽1或电子标签7进入管理区域；电容式接近传感器11a、11b、11c检测电容的变化，输出信号到电容式感应控制器12；电容式感应控制器12接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器12输出中断脉冲到主机处理器13，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器15和LED灯14；主机处理器13接收电容式感应控制器12输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器12的数据，进行处理后得到安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块17输出到系统平台6；
当人员经过阅读器2覆盖区域时，RFID标签或电子标签被阅读器2读取；当阅读器2为无源固定式读卡器时，阅读器2将读取的RFID标签或电子标签信息通过无线访问节点5和无线路由交换设备3以及局域网10回传到系统平台；当阅读器2为有源固定式读卡器时，阅读器2将读取的RFID标签或电子标签信息通过交换设备4以及局域网10回传到系统平台将人员定位信息通过有线和/或无线通信网络传回系统平台；
H、数据分析处理模块61对无线传输模块17发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块61还根据阅读器2传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块61输出信号到告警管理模块，告警管理模块64控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒；
I、当智能安全帽或电子标签交回后，射频卡管理模块62进行销卡处理。
具体为：当人员或车辆请求进入厂区时，安全管理人员首先登记人员或车辆的基本信息，建立人员与标签的关联，然后通过规则设定授予此标签关联的人员或车辆的活动权限，如允许活动区域、允许逗留时间、告警规则等。完成电子标签的授权后，安全管理人员发放智能安全帽1或电子标签给准备进入现场的人员，人员携带智能安全帽1或电子标签进入监控区后，通过设置在监控区各监控点的射频读卡器实时读取标签的信息，利用有线和/或无线通信网络传输到监控中心。监控中心对阅读器回传的信息实时采集和展示，并进行告警分析；若人员或车辆擅自进入非权限区域，阅读器会在第一时间识别并向系统反馈该越界行为，系统通过现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒。
利用本发明所述的人员定位安全管理系统，还可实现对人员的考勤管理。具体为：利用在厂区大门安装阅读器，记录厂内人员进出大门的时间等数据，对通过厂区大门进出人员进行考勤记录；也可在进入的交通车上安装阅读器，对上下交通车的人员进行识别和记录，实现对通过交通车进出厂区的人员进行考勤记录。系统根据厂区的进出记录进行员工考勤，包括按时上班、下班、迟到、早退、请假、缺勤等，自动生成考勤报表。
利用本发明所述的人员定位安全管理系统，还可实现对车辆管理。

Claims (4)

1.一种智能安全帽，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器(13)、RFID标签(16)、供电模块(18)、无线传输模块(17)和佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器(12)、LED灯(14)、直流压电蜂鸣器(15)和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器(12)；
电容式感应控制器(12)接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器(12)的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器是否接触，当电容式接近传感器的耦合电容容量发生变化时，电容式感应控制器(12)输出中断脉冲到主机处理器(13)，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器(15)和LED灯(14)；
主机处理器(13)接收电容式感应控制器(12)输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块(17)输出到系统平台；
RFID标签(16)用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签(16)采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器(2)的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器(2)；
供电模块(18)用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块(17)将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台。
2.一种人员定位安全管理系统，包括智能安全帽(1)、电子标签(7)、阅读器(2)、系统平台(6)以及现场告警设备，其特征在于：
智能安全帽(1)，包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器(13)、RFID标签(16)、供电模块(18)、无线传输模块(17)、佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器(12)、LED灯(14)、直流压电蜂鸣器(15)和二至三个电容式接近传感器(11a、11b、11c)；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器(12)；
电容式感应控制器(12)接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器(12)的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器(12)输出中断脉冲到主机处理器(13)，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器(15)和LED灯(14)；
主机处理器(13)接收电容式感应控制器(12)输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块(17)输出到系统平台；
RFID标签(16)用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签(16)采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器(2)的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器(2)；
供电模块(18)用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块(17)将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台(6)；
电子标签(7)佩戴在没有发放安全帽的人员上；
阅读器(2)设置在管理区域的各监控点，阅读器(2)的位置数据存入系统平台中；阅读器(2)读取RFID标签和电子标签信息，并通过有线和/或无线通信网络将人员定位信息传回系统平台(6)；
系统平台(6)中设置数据分析处理模块(61)、射频卡管理模块(62)、可视化展示模块(63)和告警管理模块(64)；
射频卡管理模块(62)用于对智能安全帽(1)和电子标签(7)的管理；告警管理模块(64)进行告警规则设置和告警处置手段控制；可视化展示模块(63)对人员定位信息和人员的身份信息进行展示；
数据分析处理模块(61)对无线传输模块(17)发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块(61)还根据阅读器(2)传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块(61)输出信号到告警管理模块，告警管理模块(64)控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒。
3.根据权利要求2所述的人员定位安全管理系统，其特征在于：阅读器(2)包括无源固定式读卡器、有源固定式读卡器，无源固定式读卡器将读取的RFID标签或电子标签信息通过无线访问节点(5)和无线路由交换设备(3)以及局域网(10)回传到系统平台；有源固定式读卡器将读取的RFID标签或电子标签信息通过交换设备(4)以及局域网(10)回传到系统平台。
4.人员定位安全管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、建立管理区域的电子地图；并将电子地图存入系统平台；
B、在管理区域的监控点设置阅读器(2)；并将各阅读器(2)的位置数据存入系统平台；阅读器(2)包括无源固定式读卡器和有源固定式读卡器，无源固定式读卡器通过无线访问节点(5)和无线路由交换设备(3)以及局域网(10)与系统平台进行通讯；有源固定式读卡器通过交换设备(4)以及局域网(10)与系统平台进行通讯；
C、设置智能安全帽，该智能安全帽包括安全帽主体以及设置在安全帽主体上的主机处理器(13)、RFID标签(16)、供电模块(18)、无线传输模块(17)和佩戴状态监测模块，其特征在于：该佩戴状态监测模块包括电容式感应控制器(12)、LED灯(14)、直流压电蜂鸣器(15)和二至三个电容式接近传感器；
电容式接近传感器：设置在安全帽主体内侧，当智能安全帽佩戴在头部时，人体电场、头部与电容式接近传感器的导体层间形成一个耦合电容，通过检测耦合电容的变化以确定智能安全帽的佩戴状况；电容式接近传感器输出信号到电容式感应控制器(12)；
电容式感应控制器(12)接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器(12)的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的耦合电容容量发生变化时，电容式感应控制器(12)输出中断脉冲到主机处理器(13)，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器(15)和LED灯(14)；
主机处理器(13)接收电容式感应控制器(12)输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器的数据，进行处理后得到智能安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块(17)输出到系统平台；
RFID标签(16)用于存储佩戴者的个人信息，RFID标签(16)采用休眠唤醒工作方式，当收到阅读器(2)的唤醒指令时才被唤醒工作，并将佩戴者的位置信息发送给阅读器(2)；
供电模块(18)用于给智能安全帽上的各个模块提供电源；供电模块包括充电锂电池和开关；
无线传输模块(17)用于将智能安全帽的佩戴信息传输给系统平台；
D、在系统平台中设置数据分析处理模块(61)、射频卡管理模块(62)、可视化展示模块(63)和告警管理模块(64)；射频卡管理模块(62)用于对智能安全帽(1)和电子标签(7)的管理；告警管理模块(64)进行告警规则设置和告警处置手段控制；可视化展示模块(63)对人员定位信息和人员的身份信息进行展示；
E、人员佩戴智能安全帽(1)或电子标签(7)进入管理区域；
F、根据进入管理区域的人员身份在系统平台中的射频卡管理模块(62)对RFID标签和电子标签进行基本信息和规则设置；基本信息包括标签的序列号以及人员的身份信息；规则设置包括人员的活动区域和有效时间；
G、人员佩戴智能安全帽1或电子标签7进入管理区域；电容式接近传感器11a、11b、11c检测电容的变化，输出信号到电容式感应控制器12；电容式感应控制器12接收电容式接近传感器输出的信号，电容式感应控制器的内置感应算法确定头部与电容式接近传感器接触的存在，当电容式接近传感器的电容容量发生变化时，电容式感应控制器12输出中断脉冲到主机处理器13，并输出驱动信号到直流压电蜂鸣器15和LED灯14；主机处理器13接收电容式感应控制器12输出的中断脉冲信号，通过通讯接口读取电容式感应控制器12的数据，进行处理后得到安全帽的佩戴状况，并通过无线传输模块17输出到系统平台6；
当人员经过阅读器(2)覆盖区域时，RFID标签或电子标签被阅读器(2)读取；当阅读器(2)为无源固定式读卡器时，阅读器(2)将读取的RFID标签或电子标签信息通过无线访问节点(5)和无线路由交换设备(3)以及局域网(10)回传到系统平台；当阅读器(2)为有源固定式读卡器时，阅读器(2)将读取的RFID标签或电子标签信息通过交换设备(4)以及局域网(10)回传到系统平台将人员定位信息通过有线和/或无线通信网络传回系统平台；
H、数据分析处理模块(61)对无线传输模块(17)发回的智能安全帽的佩戴信息进行处理后记录到数据库；并且数据分析处理模块(61)还根据阅读器(2)传回的人员定位信息、系统存储的阅读器的位置数据、告警规则以及RFID标签或电子标签信息进行逻辑分析，将相关逻辑分析结果记录到数据库；同时根据逻辑分析结果判断人员是否有符合告警的行为发生；当人员有符合告警的行为发生时，数据分析处理模块(61)输出信号到告警管理模块，告警管理模块(64)控制现场告警设备对违规人员进行现场告警和提醒；
I、当智能安全帽或电子标签交回后，射频卡管理模块(62)进行销卡处理。
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