CN107634773A - 基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统 - Google Patents

Abstract

一种基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，该系统包括：多个RFID定位基站,其分布在建筑施工的各楼层；多个射频定位器，其设置在各楼层的多个局部区域；安全帽，其上设有RFID芯片；定位监控模型，其实时显示施工建筑内部及施工人员在楼层内的实时位置；监控平台，其与多个RFID定位基站连接和通信，在定位监控模型上显示位于各个区域的人员的三维位置图像。多个射频定位器感应人员佩戴的安全帽上的RFID芯片，并与RFID定位基站无线连接和通信，且射频定位器将人员的位置信息传送给RFID定位基站，RFID定位基站则与监控平台无线连接和通信，监控平台将人员的位置信息显示在建筑工地的定位监控模型上，实时掌控进入建筑工地的人员所处的位置和动态。

Description

基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统

【技术领域】

本发明涉及建筑安全技术领域，特别是涉及一种用于对建筑工地进行施工的人员进行实时定位，以便及时发现和处置异常情况，以确保施工人员安全的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统。

【背景技术】

目前，随着工业化、城市化进程的加快，建筑物的建设施工已成常态。人们在关注建设的规模和速度的同时也更加关注建筑物的质量和施工的安全。然而，实际情况却并不尽如人意。正如人们所知，在某些建筑工程中，由于技术、管理等的不到位，导致建筑质量差，安全隐患多且事故频发。在建筑施工的管理上，由于许多建筑施工的地点分散和不固定，且工地数量多，增加了安全施工、文明施工的管理难度以及人员、设备的监管难度。还由于缺乏必要的实时监控手段，使得当独处某位置施工的工人遇突发事件时，未能及时发现和处置，而导致延误施救时间。此外，由于缺乏必要的监控手段，建筑行业还存在劳务费用结算纠纷多，工人与管理方的人身安全纠纷多，在解决此类纠纷时调查取证难，导致纠纷难以妥善解决等问题。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种可对在建筑工地施工的人员进行实时位置定位，以确定是否为准入人员和有效应对和处置突发事件，保护施工人员生命安全的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统。

为实现上述目的，本发明提供一种基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，该系统包括：

多个RFID定位基站,其分布在建筑施工的各楼层；

多个射频定位器，其设置在各楼层的多个局部区域；

安全帽，其由建筑工地内的施工人员佩戴，其上设有RFID芯片，该RFID芯片与所述RFID定位基站及射频定位器无线连接和通信；

定位监控模型，其设于监控平台，并以三维图像显示施工建筑内部及施工人员在楼层内的实时位置；

监控平台，其设于总控室内，并与所述多个RFID定位基站连接和通信，对RFID定位基站传送的数据进行整合、分析及控制处理，并在所述定位监控模型上显示位于各个区域的人员的三维位置图像；

所述多个射频定位器感应位于局部区域内的人员所佩戴的安全帽上的RFID芯片，并与就近的RFID定位基站无线连接和通信，且射频定位器将位于该区域内的人员的位置信息传送给就近的RFID定位基站，RFID定位基站则与所述监控平台无线连接和通信，监控平台将位于各个区域的人员的位置信息显示在建筑工地的定位监控模型上，实时掌控进入建筑工地的人员所处的位置和动态。

在各楼层内的所述多个RFID定位基站以60～100米的间距布设。

所述射频定位器是发射频率为125KHz的低频定位器，其设置在各楼层的正在施工的各房间内。

所述安全帽上设有RFID芯片，该RFID芯片具有唯一的身份标签ID号，其与所述RFID定位基站及射频定位器无线连接和通信。

所述RFID芯片装在可拆式芯片盒内，该芯片盒则卡接或粘接在所述安全帽的外表面。

所述定位监控模型为BIM模型。

所述监控平台包括服务器和显示屏，其与所述RFID定位基站连接和通信。

本发明的贡献在于，其有效解决了现有建筑施工中由于无法对施工人员进行定位和跟踪所产生的问题。本发明通过构建对进入施工场地的人员进行实时定位及轨迹跟踪的人员定位装置，使得管理人员可实时了解进入施工现场的人员当前所处的位置及移动轨迹，因而当出现突出事件，例如事故或伤亡时能够及时发现和处置，避免因无人发现而延误施救时间。本发明可有效地将安全隐患消除在萌芽状态，并对出现的问题及突发事件实时加以控制和解决，因此可确保施工人员的安全以及在发现问题时能及时有效地加以处置。

【附图说明】

图1是本发明的定位系统结构框图。

图2是本发明的定位系统结构示意图

图3是本发明的安全帽结构示意图。

图4是本发明的定位监控模型示意图。

图5是本发明的监控平台结构框图。

图6是本发明的控制流程图。

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

参阅图1，本发明的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统包括多个RFID定位基站10、多个射频定位器20、安全帽30、定位监控模型40及监控平台50。

图1、图2中，所述多个RFID定位基站10分布在建设中的建筑物的各楼层，在各楼层内的所述多个RFID定位基站10以60～100米的间距布设。其可以是公知的RFID定位基站，本实施例中，该RFID定位基站10可接收直径8米范围内的射频信号，因此，在一个楼层内可根据定位精度需要装设多个RFID定位基站10，用于覆盖楼层内人员所佩戴的安全帽的RFID芯片31发出的射频信号，其与所述监控平台50无线连接和通信，将所接收到的RFID芯片的位置信息发送到监控平台50，监控平台50可从该位置信息判断该施工人员的大概位置，该施工人员的精确定位还需通过射频定位器20来确定。

如图2所示，为了对施工人员进行精确定位，在各楼层的多个局部区域，例如各楼层的每个房间各设置一个射频定位器20，该射频定位器20为低频定位器，本实施例中，该射频定位器20为125KHz低频定位器，其与人员所佩戴的安全帽的RFID芯片31及RFID定位基站10无线连接和通信，其可对1～3米内的施工人员进行精确定位。一般情况下，所述RFID芯片31处于半休眠状态，功耗很低，其会主动与RF基站通信，报告大概位置信息。当佩戴此有源芯片安全帽的人员经过某个区域，如某个房间时，所述的RFID芯片31被射频定位器20的射频信号唤醒，射频定位器20获取了进入房间人员的准确位置信息后与就近的RFID定位基站10无线连接和通信，射频定位器20将位于该区域内的人员的位置信息传送给就近的RFID定位基站10，RFID定位基站10则与所述监控平台50无线连接和通信，监控平台50将位于各个区域的人员的位置信息显示在建筑工地的定位监控模型40上，实时掌控进入建筑工地的人员所处的位置和动态。所述射频定位器20为具有接收和发射射频信号功能的有源RFID室内定位器,因其在建筑物内的坐标是固定和已知的，而带有安全帽的施工人员的位置则可能是移动的或静止的，因此射频定位器20的位置可作为坐标参考点，通过其与安全帽上的RFID芯片31的标签之间的通信，可获取两者之间的无线射频信号强度值，继而获取RFID芯片31的标签与多个射频定位器20之间的无线射频信号强度值，根据该无线射频信号强度值与通信距离之间的对应关系，可获取RFID芯片31标签与多个射频定位器20的距离关系。RFID定位基站10通过公知的算法经比较几个最邻近的射频定位器20的参考标签的坐标与RFID芯片31的无线射频信号强度值的大小，并结合它们的权重，可计算出载有RFID芯片31的安全帽30所处位置的坐标，因而准确定位了某施工人员所处位置的坐标。

如图3所示，每个进入建筑工地的施工人员都须佩戴一个安全帽30，该安全帽30上设有用于射频识别的RFID芯片31，该RFID芯片31与所述RFID定位基站10及射频定位器20无线连接和通信。所述RFID芯片31装在可拆式芯片盒32内，在其中的一个实施例中，该芯片盒32通过卡接结构与安全帽30相连接。所述芯片盒32呈扁方形，其一侧敞口，且在其敞口端边缘设有卡舌321，与之相对应，在安全帽30外表面设有卡槽33，芯片盒32通过其卡舌321与安全帽的卡槽33相卡接。在芯片盒32的内壁上固定有RFID芯片31，本实施例中，该RFID芯片31为柔性芯片，其可发出有源2.4G电磁波，该RFID芯片31载有每个使用者个人身份信息的全球唯一的身份标签ID号，不同人员佩戴的安全帽有不同的身份标签ID号，通过该身份标签ID号可以快速准确地对进入建筑工地的每个人的身份加以识别。另一实施例中，所述芯片盒32为封闭式盒体，其内侧贴附有双面胶，芯片盒32通过双面胶粘接于安全帽30外侧。上述实施例中，所述RFID芯片31由钮扣电池供电，由于多数时间RFID芯片31处于非工作状态，只有当戴有安全帽30的施工人员进入某个区域时，RFID芯片31才被射频定位器22的射频信号唤醒，因此其耗电较少，通常一粒钮扣电池工作可达两年以上。

如图4所示，所述定位监控模型40为BIM模型，其设于监控平台50，具体地说，其为三维模型，该BIM模型是从AutoCAD导出建筑结构数据到软件平台解析并还原成BIM模型，将每个定位区域加入到BIM对象中，并根据所采集到的RFID人员定位数据与施工人员身份标签ID自动识别BIM定位区域对象，匹配并呈现出施工人员在BIM中的位置与人员身份信息。当施工人员移动位置时，BIM将自动切换相应的区域，达到施工人员位置与BIM模型对象的联动，定位数据同步到所述监控平台50,管理人可通过监控平台50随时掌握建筑工地人员动向及查询人员的历史活动轨迹。

如图5所示，所述监控平台50包括服务器51和显示屏52，其设于总控室内，其服务器51用于接收、存储和处理RFID定位基站10传送的施工人员定位数据，并在显示屏52进行显示。该监控平台50通过局域网与所述多个RFID定位基站10连接和通信，并将所采集到的RFID人员定位数据在BIM模型中以三维位置图像实时显示，因而可随时掌握建筑工地人员动向及查询人员的历史活动轨迹。

本发明的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统可实现如下功能：

a、工作区域识别并确定某人员是否准入；

b、实时监测人员的活动状况，发生异常立刻报警；

c、所有人员的定位数据都可以通过定位监控模型40呈现输出；

d、可进行进入危险区域预警，并根据危险等级在定位监控模型40上予以不同的颜色警示和警报，操作人员、现场监控中心和其他管理人员可立即进行处理；

e、工人长时间不动预警；

f、工人突然消失预警；

g、指定部分工种进入特定区域预警。

籍此，本发明通过在建筑工地设置施工人员场内定位系统，可对在建筑工地施工的人员进行实时位置定位，以随时掌握建筑工地人员动向及查询人员的历史活动轨迹，有效应对和处置突发事件，保护施工人员生命安全。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，该系统包括：

多个RFID定位基站(10),其分布在建筑施工的各楼层；

多个射频定位器(20)，其设置在各楼层的多个局部区域；

安全帽(30)，其由建筑工地内的施工人员佩戴，其上设有RFID芯片(31)，该RFID芯片(31)与所述RFID定位基站(10)及射频定位器(20)无线连接和通信；

定位监控模型(40)，其设于监控平台(50)，并以三维图像显示施工建筑内部及施工人员在楼层内的实时位置；

监控平台(50)，其设于总控室内，并与所述多个RFID定位基站(10)连接和通信，对RFID定位基站(10)传送的数据进行整合、分析及控制处理，并在所述定位监控模型(40)上显示位于各个区域的人员的三维位置图像；

所述多个射频定位器(20)感应位于局部区域内的人员所佩戴的安全帽上的RFID芯片(31)，并与就近的RFID定位基站(10)无线连接和通信，且射频定位器(20)将位于该区域内的人员的位置信息传送给就近的RFID定位基站(10)，RFID定位基站(10)则与所述监控平台(50)无线连接和通信，监控平台(50)将位于各个区域的人员的位置信息显示在建筑工地的定位监控模型(40)上，实时掌控进入建筑工地的人员所处的位置和动态。

2.如权利要求1所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，在各楼层内的所述多个RFID定位基站(10)以60～100米的间距布设。

3.如权利要求1所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述射频定位器(20)是发射频率为125KHz的低频定位器，其设置在各楼层的正在施工的各房间内。

4.如权利要求1所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述安全帽(30)上设有RFID芯片(31)，该RFID芯片(31)具有唯一的身份标签ID号，其与所述RFID定位基站(10)及射频定位器(20)无线连接和通信。

5.如权利要求4所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述RFID芯片(31)装在可拆式芯片盒(32)内，该芯片盒(32)则卡接或粘接在所述安全帽(30)的外表面。

6.如权利要求1所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述定位监控模型(40)为BIM模型。

7.如权利要求1所述的基于安全的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述监控平台(50)包括服务器和显示屏，其与所述RFID定位基站(10)连接和通信。