CN110716176A - 施工现场人员定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种施工现场人员定位系统，发射单元，接收单元，数据传输单元，数据分析服务器；发射单元通过调制电路将数据信息通过发光源及变焦透镜发射单元以载波光线发出，并在监控区域形成位光斑，光斑的坐标数据信息对应并形成记录表存储；每个接收单元都有其独立的接收端身份信息，接收单元移动至光斑内时，光电接收器将载波光线转化成还原出数据信息，数据信息同时与接收端身份信息通过数据传输单元实时地传送至数据分析服务器，数据分析服务器通过对照记录表获得接收单元在某时刻的定位信息。只需在需要监控定位的区域将载波光线照射在该范围即可实现，调试简单，在建筑物较高或者定位区域广阔的场景更实用。

Description

施工现场人员定位系统

技术领域

本发明涉及光通讯定位技术领域，特别是一种施工现场人员定位系统。

背景技术

在我国的建筑工程中，因施工人员较多，工程工期紧，施工过程危险源多，作业人员的安全意识偏低等问题，安全事故时有发生。为加强施工工地人员安全管理，防范和降低事故发生，现有技术是通过在施工区部署定位基站，人员、车辆佩戴定位标签，实现施工人员、车辆的精准定位，通过实时位置数据、轨迹回放、电子围栏、sos告警、人员数量统计、大屏显示等功能，提升施工工地人员安全管理，现有的人员定位设备是基于无线rf实现的，将“UWB定位技术”应用于施工工地人员安全管理系统中，以解决施工安全监管问题，现有的UWB定位技术存在造价高，施工部署不灵活，调试复杂，无法灵活面对形式多变的监控区域变化的场景，无法在建筑物较高的场景或范围较大的场景灵活部署等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种部署灵活，对监控区域的适应性强的施工现场人员定位系统。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种施工现场人员定位系统，包括至少一个发射单元，若干接收单元，数据传输单元和数据分析服务器；

发射单元包括调制电路、发光源和变焦透镜，每个发射单元预设一串独立的数据信息，数据信息经过调制电路调制后被发光源形成载波光线发出，经过调整变焦透镜形成束状平行光路射出至监控区域中的建筑体壁面或地面，形成位置固定的光斑，光斑所在位置的坐标与数据信息相对应并形成记录表存储在数据分析服务器中；

接收单元包括光电接收器、信号解析模块、解码模块、信号传输模块和供电模块，每个接收单元都有其独立的接收端身份信息，当接收单元移动至光斑范围内时，光电接收器将对应的发射单元发出的载波光线转化成电信号，并通过信号解析模块和解码模块还原出数据信息，数据信息同时与接收端身份信息通过数据传输单元实时地传送至数据分析服务器，数据分析服务器通过对照记录表获得接收单元在某时刻的定位信息。

进一步地，所述的载波光线是红外线或激光。

进一步地，所述的接收单元的光电接收器是360度光电接收器。

进一步地，所述的接收单元的供电模块间隔开启供电。

与现有技术相比，本发明只需在需要监控定位的区域将载波光线照射在该范围即可实现，施工部署灵活，调试简单，仅需要在数据分析服务器端修改对应的坐标和数据码的关系就可以实现，可以灵活面对多种监控区域变化的场景。

附图说明

图1是发射单元结构示意图；

图2是数据信息和接收端身份信息汇总并上传的工作流程图；

图3是大气光电三维定位系统红外室内人员定位示意图；

图4是大气光电三维定位系统激光室外人员定位示意图。

图中：1-发射单元，11-调制电路、12-发光源、13-变焦透镜，14-数据信息，15-载波光线，2-接收单元，21-光电接收器，22-信号解析模块，23-解码模块，24-信号传输模块，25-供电模块，26-接收端身份信息，3-数据传输单元，4-数据分析服务器，5-监控区域，51-建筑体壁面，52-地面，53-光斑。

具体实施方式

本发明一种典型的实施方式提供的一种施工现场人员定位系统，包括至少一个发射单元（1），若干接收单元（2），数据传输单元（3）和数据分析服务器（4）。

发射单元（1）包括调制电路（11）、发光源（12）和变焦透镜（13），每个发射单元（1）预设一串独立的数据信息（14），数据信息（14）经过调制电路（11）调制后被发光源（12）形成载波光线（15）发出，经过调整变焦透镜（13）形成束状平行光路射出至监控区域（5）中的建筑体壁面（51）或地面（52），形成位置固定的光斑（53），光斑（53）所在位置的坐标与数据信息（14）相对应并形成记录表存储在数据分析服务器（4）中；

接收单元（2）包括光电接收器（21）、信号解析模块（22）、解码模块（23）、信号传输模块（24）和供电模块（25），每个接收单元（2）都有其独立的接收端身份信息（26），当接收单元（2）移动至光斑（53）范围内时，光电接收器（21）将对应的发射单元（1）发出的载波光线（15）转化成电信号，并通过信号解析模块（22）和解码模块（23）还原出数据信息（14），数据信息（14）同时与接收端身份信息（26）通过数据传输单元（3）实时地传送至数据分析服务器（4），数据分析服务器（4）通过对照记录表获得接收单元（2）在某时刻的定位信息。

光波载波技术已应用于红外遥控器、光纤信息传输领域。在本实施方式中，只需在需要监控定位的区域将载波光线照射在该范围即可实现，施工部署灵活，调试简单，仅需要在数据分析服务器端修改对应的坐标和数据码的关系就可以实现，可以灵活面对变化多端的监控区域变化的场景，新增的区域只需要新增发射单元即可实现。在建筑物较高或者定位区域广阔的场景，发射单元无需工人爬高安装，只需在光线可以照射到的远处安装即可实现灵活部署，信号传输单元可以利用wifi、蓝牙、zigbee、4g、5g、gprs等低能耗、低延迟传输的网络装置，在gprs、wifi等普及的场景，本发明可以非常方便地利用其进行通讯。

以上所述的载波光线（15）是红外线或激光。红外线广泛应用于遥控器、红外数据传输等领域，因此采用红外线的方案成本低廉，红外线可以通过变焦透镜13形成聚拢的光束以形成一定探照面积的光斑。

激光光束天然为平行光，激光光线可以通过变焦透镜13形成一定的散射光斑，从而增加光斑的面积从而调整监控定位的精度需要，激光的投射距离相比红外线来说更远，光束更集中，抗干扰能力强，可以适用在户外更广阔的监控领域，可以适用更高物体的监控领域，相比传统的人员定位系统，部署更快速、便捷。

所述的接收单元（2）的光电接收器（21）是360度光电接收器，有助于增大接收范围。

所述的接收单元（2）的供电模块（25）间隔开启供电，根据工人移动的平均速度以及定位精度的要求实现间隔电源开启，比如每隔15秒或者更长时间的间隔接收一次光信号或者每隔15秒或者更长时间的间隔记录发送一次数据信息，以节省电池的电能。

下面结合一些实施例对本发明要求保护的技术方案及其应用做进一步清楚、完整的说明。

实施例1

某施工现场包含20个室内施工场地，总共需要定位监控30个工人出入任意房间的实时位置信息。

如图1-3所示的，构建的定位系统使用20套发射单元1，30套接收单元2，数据传输单元3采用接收单元2的蓝牙功能与手机蓝牙通讯，通过手机的gprs联网功能将数据上传至数据分析服务器4。

其中发射单元1包括调制电路11、发光源12、变焦透镜13，发光源12采用红外二极管发射器，发光源12和变焦透镜13安装在套管的两端，防止光线从变焦透镜13以外的地方溢出。每个发射单元1预设一串独一无二的数据信息14，每个房间安装一个发射单元1，根据被监控定位的房间编号，发射单元1的数据信息14相应地设置成001、002、003、004…020，对应每个房间的房间号；以2号房间为例，数据信息14的内容为002的发射单元1安装在2号房间的屋顶角落，通电后数据信息14经过调制电路11调制后被红外二极管发光源12形成红外线载波光线15发出，经过调整变焦透镜13，形成均匀散射并针对整个房间地面52区域为主的光斑53。

接收单元2包括光电接收器21、信号解析模块22、解码模块23、信号传输模块24、及供电模块25，该实施例中的接收单元2安装在工人安全头盔顶部，每个接收单元2都设定固定的接收端身份信息26，接收端身份信息26采用信号传输模块24内部的网络通讯芯片的IP地址或者mac地址，并与30个工人的工号对应形成列表储存在数据分析服务器4，光电接收器21采用红外线接收三极管，所有接收单元1都可以识别20个发射单元1的用户识别码从而形成通讯。以编号为015的工人为例，其所戴头盔的接收单元的信号传输模块24的IP地址末尾数字为15，当015号工人进入2号房间时，光电接收器21将对应的发射单元1发出的红外载波光线15转化成电信号，并通过信号解析模块22和解码模块23的解码程序还原出发射单元1预设的数据信息14。

数据信息14为002的信息和接收端身份信息26为015号员工的信息同时实时地通过数据传输单元3上传至数据分析服务器4，数据分析服务器4即时地得出015号员工在某时刻在002号房间的定位信息。

实施例2

该实施例中要解决的是管理人员需要掌握施工建筑的户外外墙壁的操作人员的定位信息，假设建筑高度为30米，宽度区域为30米，需要全面定位，如果使用传统的微波定位，需要在每个楼层的安装多个微波发射和探测装置，如果建筑物不断增高，则需要不断的后续新增部署，费时费力。

本实施例的方案如图1、2、4中所示的，以每个楼层高度为4米计算，则每个定位坐标是4X4约16平方米的区域，总面积900平方米的区域需要划分约56个坐标，按照由低到高、从右到左的坐标编码规则，依次编号为w001、w002、w003……w056，采用本发明的大气光电三维定位系统需要部署56个发射单元1，接收单元2的数量与被定位的工人数量相等，其中数据传输单元3和数据分析服务器4则可以参考实施例1。

发射单元1的部署：其中发射单元1包括调制电路11、发光源12、变焦透镜13，发光源采用二极管激光发射器，光源12和变焦透镜13安装在套管的两端，呈单筒望远镜状，每个发射单元1预设一串独一无二的数据信息14，数据码根据定位监控区域5的建筑体壁面51以及每个光斑53的面积，分别设置成w001、w002、w003……w056，以对应每个区域的坐标，以w002号坐标为例，数据码为w002的发射单元1安装在建筑墙面对面约50米远的高处，通电后数据码经过调制电路11调制后被激光二极管光源12以激光载波光线15发出，经过调整变焦透镜13，让发射的激光光线在建筑左下方w002号坐标位置形成直径为4米的光斑53，如果想增加定位的精度，可以将光斑53缩小尺寸，则相应地增加发射单元1的数量，这里可以通过旋转/震动棱镜的方式实现有限区域的快速扫描替代变焦透镜13；所述的信号传输单元包括wifi、蓝牙、zigbee、4g、5g、gprs等低能耗、低延迟传输网络装置。

接收单元2的部署：接收单元2包括光电接收器21、信号解析模块22、解码模块23、信号传输模块24、及供电模块25，该实施例中的接收单元2是安装在工人头盔顶部的装置，30个工人，每个人戴的头盔有固定的接收端身份信息26，光电接收器21采用光电管，所有接收单元都可以识别20个发射单元1的用户识别码从而形成通讯，该接收端身份信息26采用信号传输模块24内部的网络通讯芯片的IP地址或者mac地址，我们以编号为315的工人为例，当315号工人进入w002号坐标区域时，光电接收器21将对应的发射单元1发出的激光载波光线15转化成电信号，并通过信号解析模块22和解码模块23的解码程序还原出发射单元1预设的数据信息14；

数据信息14为w002的信息和接收端身份信息26为315号员工的信息同时实时地通过数据传输单元3上传至数据分析服务器4，数据分析服务器4即时地得出315号员工在某时刻在w002号坐标区域的定位信息；所述的信号传输单元包括wifi、蓝牙、zigbee、4g、5g、gprs等低能耗、低延迟传输网络装置。

Claims (4)

1.一种施工现场人员定位系统，其特征在于，包括至少一个发射单元（1），若干接收单元（2），数据传输单元（3）和数据分析服务器（4）；

发射单元（1）包括调制电路（11）、发光源（12）和变焦透镜（13），每个发射单元（1）预设一串独立的数据信息（14），数据信息（14）经过调制电路（11）调制后被发光源（12）形成载波光线（15）发出，经过调整变焦透镜（13）形成束状平行光路射出至监控区域（5）中的建筑体壁面（51）或地面（52），形成位置固定的光斑（53），光斑（53）所在位置的坐标与数据信息（14）相对应并形成记录表存储在数据分析服务器（4）中；

接收单元（2）包括光电接收器（21）、信号解析模块（22）、解码模块（23）、信号传输模块（24）和供电模块（25），每个接收单元（2）都有其独立的接收端身份信息（26），当接收单元（2）移动至光斑（53）范围内时，光电接收器（21）将对应的发射单元（1）发出的载波光线（15）转化成电信号，并通过信号解析模块（22）和解码模块（23）还原出数据信息（14），数据信息（14）同时与接收端身份信息（26）通过数据传输单元（3）实时地传送至数据分析服务器（4），数据分析服务器（4）通过对照记录表获得接收单元（2）在某时刻的定位信息。

2.根据权利要求1所述的施工现场人员定位系统，其特征在于，所述的载波光线（15）是红外线或激光。

3.根据权利要求1所述的施工现场人员定位系统，其特征在于，所述的接收单元（2）的光电接收器（21）是360度光电接收器。

4.根据权利要求1所述的施工现场人员定位系统，其特征在于，所述的接收单元（2）的供电模块（25）间隔开启供电。

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