CN106774195A - 建筑施工安全生产监督管理控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种建筑施工安全生产监督管理控制系统，包括：控制器模块；安全监控设备，其设于施工现场；监控设备控制电路；环境信息采集传感器；ZigBee模块；输入和输出模块；以及无线通信模块。本发明建筑施工安全生产监督管理控制系统，主机以高性能嵌入式微处理器为核心，通过无线通信技术、ZigBee技术、微控制技术等实现建筑施工现场安全生产智能监控，能灵活地组成特定用途的建筑施工现场安全生产智能监控网络，屏蔽了复杂的底层技术，使用灵活，操作简单，适应性强，成本低，工作稳定可靠，能有效地实现建筑施工现场的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能。
Description
技术领域
本发明涉及智能监控领域，特别涉及一种建筑施工安全生产监督管理控制系统。
背景技术
建筑施工现场安全生产关系到每位工人的生命安全和身心健康，关系着企业的兴旺和发达。为了保障施工现场安全生产的顺利进行，必须建立健全安全生产管理责任制，做好工人入场教育和特殊工种培训，进入施工现场必须佩戴合格的安全帽，施工现场严禁吸烟，高空作业需系好安全带，严禁攀登起重臂、绳索、脚手架、井架、龙门架和运料的吊笼和吊篮及吊装物上下；作业中严格执行安全技术交底、严禁触摸非本人操作的设备、电闸、闸门、开关，大型机械、塔吊、电梯安装严禁违章作业，施工现场的一切设备、安全设施、严禁随意拆除和移动。
要严格实施以上的安全措施，关键在于监控。目前我国的建筑施工现场安全监控主要靠人工，效率低，易留安全死角。随着传感器技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，具有感知、数据处理、远程通信以及远程控制能力的传感器网络也开始应用于建筑施工现场安全生产智能监控中，并取得了一定的效果。
但是，这些网络传感器系统都需要专门开发，技术复杂，成本高，使用不够灵活，功能不够全面，不能实现远程监控，并且在恶劣的建筑施工环境中系统的稳定性差，不能长时间稳定工作，无法满足现代建筑施工现场安全生产智能监控的需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种建筑施工安全生产监督管理控制系统，从而克服现有系统技术复杂、成本高、使用不够灵活、功能不够全面的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种建筑施工安全生产监督管理控制系统，包括：控制器模块；安全监控设备，其设于施工现场；监控设备控制电路，其与所述安全监控设备数据连接，用于监控所述安全监控设备；环境信息采集传感器，其用于采集施工现场的环境信息并传输到控制器模块中；ZigBee模块，其与所述控制器模块连接，所述ZigBee模块与多个ZigBee网络节点建立无线网络连接，多个所述ZigBee网络节点与设于施工现场的环境信息采集传感器和监控设备控制电路数据连接，所述ZigBee网络节点连接有红外安全检测电路，用于检测安防信息并上传到所述控制器模块；输入和输出模块，其与所述控制器模块数据连接，由所述控制器模块根据控制指令下发相应的控制指令，控制建筑施工现场的所述安全控制设备；以及无线通信模块，所述无线通信模块通过SMS协议实现短信息收发，能够以短信息方式上传建筑施工现场采集到的环境信息。
优选地，上述技术方案中，所述各种安全监控设备包括报警器装置、遥控器模块、通用传感器接口板、摄像机和视频采集卡。
优选地，上述技术方案中，还包括红外遥控转发电路，其包括红外信号接收器、红外遥控发送器、接收模块CPU、发射无线网卡，其与所述控制器模块和所述遥控器模块数据连接，用于遥控所述安全监控设备。
优选地，上述技术方案中，所述环境信息采集传感器包括：温度采集传感器，用于监测施工现场的温度，并将数据传至控制器模块；湿度采集传感器，用于监测施工现场的湿度，并将数据传至控制器模块；光照采集传感器，用于监测施工现场的光照强度，并将数据传至控制器模块；以及气体成分采集传感器，用于监测施工现场的中气体的成分，并将数据传至控制器模块。
优选地，上述技术方案中，还包括无线通信模块，所述无线通信模块为GPRS模块或3G模块。
优选地，上述技术方案中，所述控制器模块设于主机控制板上，所述主机控制板还包括电源结构，时钟电路、复位电路、存储器电路；同时还包括CF卡接口、LAN接口、Modem接口，PS/2接口，USB接口和LED液晶显示屏。
优选地，上述技术方案中，还包括安全监测模块，其与所述控制器模块数据连接，用于利用红外线实现建筑施工现场的安全监测。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明建筑施工安全生产监督管理控制系统，主机以高性能嵌入式微处理器为核心，通过无线通信技术、ZigBee技术、微控制技术等实现建筑施工现场安全生产智能监控，能灵活地组成特定用途的建筑施工现场安全生产智能监控网络，屏蔽了复杂的底层技术，使用灵活，操作简单，适应性强，成本低，工作稳定可靠，能有效地实现建筑施工现场的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能。
(2)本控制器设计时把服务器和数据文件合并编译，系统具有健壮性、兼容性和快速性，系统在GoAHead Web Server的基础上，编写用户应用程序与文件缓冲区接口程序，重新编译生成新的服务器应用程序，系统速度快，占用内存小。具有良好的通用性，用户能够利用该系统快速地组建大型的建筑施工现场安全生产智能监控网络，远程采集建筑施工现场的声音、图像、温度、湿度、转速、位移、光照、压力和电磁波等信息，远程控制多路监控设备，并可以根据要求对I/O端口进行扩展，组成特定用途的建筑施工现场安全生产智能监控网络，实现建筑施工现场的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能。
(3)本发明控制系统屏蔽了复杂的底层技术，工作稳定可靠，成本低，使用灵活，操作简单，适应性强，能有效地兼容各种数据采集卡和外部监控设备，有效地实现建筑施工现场安全生产智能监控，实现建筑施工现场安全生产监控的数字化、智能化、系统化和网络化，具有良好的实用性和创新性。
附图说明
图1是根据本发明的建筑施工安全生产监督管理控制系统的结构示意图。
图2是根据本发明的建筑施工安全生产监督管理控制系统中光照检测电路图。
图3是根据本发明的建筑施工安全生产监督管理控制系统中监控设备控制电路图。
图4是根据本发明的建筑施工安全生产监督管理控制系统中安全检测电路图。
图5是根据本发明的建筑施工安全生产监督管理控制系统中通用监控设备接口板电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1至图5所示，根据本发明具体实施方式的一种建筑施工安全生产监督管理控制系统，包括：控制器模块1、安全监控设备(图未视)、环境信息采集传感器2、ZigBee模块3、ZigBee网络节点4、监控设备控制电路5、GPRS模块6、输入模块为键盘7、输出模块为显示屏8。
以ARM控制器(作为控制器模块1)加外围电路构建嵌入式主控制板平台，实现系统的调度及控制。安全监控设备设于施工现场，监控设备控制电路5与所述安全监控设备数据连接，用于监控所述安全监控设备并与ZigBee网络节4点数据连接。环境信息采集传感器2用于采集施工现场的环境信息并传输到控制器模块1中。ZigBee模块3与所述控制器模块1数据连接，所述ZigBee模块与多个ZigBee网络节点4建立无线网络连接，多个所述ZigBee网络节点4与设于施工现场的环境信息采集传感器2和监控设备控制电路5数据连接。所述ZigBee网络节点连接有红外安全检测电路，用于检测安防信息并上传到所述控制器模块。输入和输出模块，其与所述控制器模块数据连接，由所述控制器模块根据控制指令下发相应的控制指令，控制建筑施工现场的所述安全控制设备。输入模块为键盘7、输出模块为显示屏8。无线通信模块为GPRS模块或3G模块。本实施采用的无线通信模块为GPRS模块6。GPRS模块6通过SMS协议实现短信息收发，能够以短信息方式上传建筑施工现场采集到的环境信息。
上述技术方案中，所述各种安全监控设备包括报警器装置、遥控器模块、通用传感器接口板、摄像机和视频采集卡。
上述技术方案中，监控设备控制电路设计多路输入、输出控制电路，使用ZigBee网络节点进行I/O连接，与单片机的P1.1、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚相连，采用继电器触点开关控制方式，可用于控制摄像机、传感器、电动机、水泵、阀门等各种监控设备或机电设备。
上述技术方案中，报警器装置内设有事故预警电路，事故预警电路与控制器模块数据连接。起到警示预警的作用。
上述技术方案中，还包括红外遥控转发电路，基于嵌入式芯片的红外遥控转发电路。包括红外信号接收器、红外遥控发送器、接收模块CPU、发射无线网卡，其与所述控制器模块和所述遥控器模块数据连接，用于遥控所述安全监控设备。解决了建筑施工现场监控设备的遥控问题。红外信号的传送采用调解转发式，先将红外载频信号调解成一组脉冲控制信号，再通过载频信号调制发射出去，因此本电路的抗干扰能力强。
上述技术方案中，所述环境信息采集传感器包括：温度采集传感器，用于监测施工现场的温度，并将数据传至控制器模块；湿度采集传感器，用于监测施工现场的湿度，并将数据传至控制器模块；光照采集传感器，用于监测施工现场的光照强度，并将数据传至控制器模块；以及气体成分采集传感器，用于监测施工现场的中气体的成分，并将数据传至控制器模块。
光照采集传感器上设有光照监测电路图，传感器电路中采用光电转换模块HA2003，调理电路将光照强度转换为0～2V的电压，量程在200～200000Lux之间。电路通过ADC0口与ZigBee节点的I/O(P0.4)连接，进行光照强度的采集，保障建筑施工现场的安全。
环境采集传感器上设有环境监测电路图，电路图中安装有温度、湿度采集元件，电路的温度、湿度采集元件选用DHT21集成模块，该芯片是一个总线数字温湿度传感器，含有已校准数字信号输出，包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，可以与与高性能单片机相连接。该传感器响应快、抗干扰能力强、性价比极高，每个DHT21传感器都在湿度校验箱中进行过精确校准，校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。传感器有单线制串行接口，具有超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，能够应用在环境苛刻的建筑施工现场中。
上述技术方案中，所述控制器模块设于主机控制板上，所述主机控制板还包括电源结构，时钟电路、复位电路、存储器电路；同时还包括CF卡接口、LAN接口、Modem接口，PS/2接口，USB接口和LED液晶显示屏。
上述技术方案中，还包括安全监测模块，其与所述控制器模块数据连接，用于利用红外线实现建筑施工现场的安全监测。具体为，安全监测模块设有安全监测电路图，该电路利用红外线实现建筑施工现场的安全监测，电路采用RE200B型被动式热释电红外传感器，以非接触形式检测建筑施工现场施工人员的人体红外光波。由于此类型红外传感器直接检测距离小于1米，因此在其上方增加一个菲涅尔透镜聚焦，可使其检测距离达到8米左右。
为了实现传感器输出信号的滤波、放大、比较等功能，采用BIS0001芯片组成前置放大电路。BIS0001芯片内部有2级运算放大器和1个电压比较器，RE200B的S端连接BIS0001的1IN+引脚，作为第一级运放的输入端，检测信号从芯片VO引脚输出，当检测到红外光波时，芯片输出一个持续时间可调的电平信号。
上述技术方案中，通用监控设备接口板电路图。电路以高速、低功耗的SIM32F103C8为主控芯片，SIM32F103C8是ST公司的RISC内核32位ARM主控制器，工作频率达到72MHZ，通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，能够快速地响应中断事件，工作电压在2.0～3.6之间，能够实现耗电最优化。本电路中PA口和PB口组成接口板的I/O口，能够方便地实现多路外部监控设备的连接。
本发明可以构建一个建筑施工安全生产监督管理控制系统，通过Internet或WiFi实现远程监控、取证等，或者通过Web服务器对相关的外部监控设备、传感器进行控制。系统速度快，体积小，屏蔽了复杂的底层技术，工作稳定可靠，有良好的通用性和兼容性，具有良好的创新性及推广应用价值。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (7)
1.一种建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，包括：
控制器模块；
安全监控设备，其设于施工现场；
监控设备控制电路，其与所述安全监控设备数据连接，用于监控所述安全监控设备；
环境信息采集传感器，其用于采集施工现场的环境信息并传输到控制器模块中；
ZigBee模块，其与所述控制器模块连接，所述ZigBee模块与多个ZigBee网络节点建立无线网络连接，多个所述ZigBee网络节点与设于施工现场的环境信息采集传感器和监控设备控制电路数据连接，所述ZigBee网络节点连接有红外安全检测电路，用于检测安防信息并上传到所述控制器模块；
输入和输出模块，其与所述控制器模块数据连接，由所述控制器模块根据控制指令下发相应的控制指令，控制建筑施工现场的所述安全控制设备；以及
无线通信模块，所述无线通信模块通过SMS协议实现短信息收发，能够以短信息方式上传建筑施工现场采集到的环境信息。
2.根据权利要求1所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，所述各种安全监控设备包括报警器装置、遥控器模块、通用传感器接口板、摄像机和视频采集卡。
3.根据权利要求2所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，还包括红外遥控转发电路，其包括红外信号接收器、红外遥控发送器、接收模块CPU、发射无线网卡，其与所述控制器模块和所述遥控器模块数据连接，用于遥控所述安全监控设备。
4.根据权利要求1所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，所述环境信息采集传感器包括：
温度采集传感器，用于监测施工现场的温度，并将数据传至控制器模块；
湿度采集传感器，用于监测施工现场的湿度，并将数据传至控制器模块；
光照采集传感器，用于监测施工现场的光照强度，并将数据传至控制器模块；以及
气体成分采集传感器，用于监测施工现场的中气体的成分，并将数据传至控制器模块。
5.根据权利要求1所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，所述无线通信模块为GPRS模块或3G模块。
6.根据权利要求1所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，所述控制器模块设于主机控制板上，所述主机控制板还包括电源结构，时钟电路、复位电路、存储器电路；同时还包括CF卡接口、LAN接口、Modem接口，PS/2接口，USB接口和LED液晶显示屏。
7.根据权利要求1所述的建筑施工安全生产监督管理控制系统，其特征在于，还包括安全监测模块，其与所述控制器模块数据连接，用于利用红外线实现建筑施工现场的安全监测。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |