CN110825037A - 作业现场智能主动管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作业现场智能主动管控系统。系统通过实时采集并记录各技术数据信息，包括“身份”识别图像数据及预警信息、安全工器具检查数据信息、智能预警安全带传感器同步交互数据信息、智能一体化安全帽数据信息、工具包开合状态感应数据信息等，便于地面监护人员与远程管理人员实时掌握现场工作全流程状态，进行事故预判分析及适时采取措施；同时，系统具备将采集的现场作业人员的技术管理数据，进行大数据分析，纳入现场作业人员年度安全信用评价体系考核，依据员工考核评价方式，发现违章记分(安监12分体系)，对员工进行标准考核。本发明能够加强作业现场全方位监控管理，以期保障作业现场工作人员及财产安全。

Description

作业现场智能主动管控系统

技术领域

本发明涉及的是一种电力生产管理技术领域，具体涉及一种作业现场智能主动管控系统。

背景技术

作为电力企业，一些作业现场更易存在事故隐患，必须时刻做好安全监控与预防，而如何能够实现作业管过程实时监控人员安全状态，也成为当下安全管理中急于解决的一部分。目前现场作业过程中存在安全管理制度执行力不强、安全知识教育落实不彻底、传统现场作业方式不灵活、作业人员工作状态跟踪不实时、安全事故预防措施不到位等一系列作业现场管理弊端。

为彻底消除安全事故的发生，必须实时监测工作现场事前、事中、事后的每一过程状态数据，达到全方位安全监控，地面监护人员与现场作业人员时刻保持信息交流，一经分析监控数据发现异常，便及时发出安全警示信息纠正其不规范行为。

综上所述，本发明设计了能够加强作业现场全方位监控管理，以期保障作业现场工作人员及财产安全的作业现场智能主动管控系统。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种作业现场智能主动管控系统，能够实时监控现场作业人员的作业状态，及时纠正作业人员不安全行为，地面监护人员需要实时获取作业人员的监控数据，对数据进行观测分析，若发现安全异常，及时提醒并做出相应的安全保护措施，避免作业人员安全事故的发生。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：作业现场智能主动管控系统，包括数据服务中心、GPRS/CDMA网络、ZIBEE网络、无线传输模块、智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查，数据服务中心通过GPRS/CDMA网络与无线传输模块相连，无线传输模块通过ZIBEE网络分别与智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查进行数据传输；系统通过实时采集并记录各技术数据信息，包括“身份”识别图像数据及预警信息、安全工器具检查数据信息、智能预警安全带传感器同步交互数据信息、智能一体化安全帽数据信息、工具包开合状态感应数据信息等，便于地面监护人员与远程管理人员实时掌握现场工作全流程状态，进行事故预判分析及适时采取措施；同时，系统具备将采集的现场作业人员的技术管理数据，进行大数据分析，纳入现场作业人员年度安全信用评价体系考核，依据员工考核评价方式，发现违章记分(安监12分体系)，对员工进行标准考核。

所述的身份识别预警围栏采用视觉定位和无线定位技术，通过部署一台融合基站，依据设定的安全工作范围判断进入电子围栏的人员身份标签，采集器实时从设备上采集有效数据并传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取并进行判断，若发现异常身份信息，及时报警提醒，对作业前事故预防、作业过程中事故提醒与事故处理进行全方位综合治理。

所述的智能预警安全带使用时进行三维定位和实时监控，安全带一旦佩戴异常，即刻声光报警器发出报警声并通过GPRS通讯模块上传至作业现场智能主动管控系统，若发现安全带位置异常信息，及时报警提醒，并做好相应防护措施，从而消除现场高空作业人员因高空作业坠落而带来的安全隐患。

所述的智能安全帽具有定位、感知、预警和音视频通讯等功能的一体化智能穿戴产品，通过打开无线路由电源开关，安全帽和无线路由自动连接，系统自动运行，作业现场信息自动上传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取并生成相应的数据报告，若发现安全帽位置异常信息，及时报警提醒，使生产、施工全程透明化，至使作业人员自觉遵守安全规程。

所述的智能工具套件：工具包扣合处装设接触式传感器，可通过传感器可用来检测位置及开合状态，并将状态信息自动上传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取工具套件状态，若发生工具包未扣好的情况下进行报警提示。

所述的智能安全工器具检查：针对现场工器具过期及不适配现场作业的违章情况，在围栏出入口装设工器具清点门设备，通过RFID模块具备的通信功能，方便读取人员ID卡及设备附着电子标签，并将电子标签与服务器进行数据交互，作业现场智能主动管控系统通过服务器获取工器具数据信息并与数据库相应数据信息进行比对，发现信息不匹配时对不符合要求工器具进行报警，及时提醒作业人员需要对工器具进行维修或更换，有效提高作业人员的工作效率，杜绝因工器具不合格的原因造成的安全隐患。

所述的大数据分析包括：

(1)、统一数据平台：汇聚作业现场全部数据资源，主动实现系统之间的数据共享。

(2)深度数据分析：自动生成分析结果，通过数据分析，辅助安全生产管理决策。

(3)健全量化考核：作业人员工作运用信息化手段全面体现，综合利用系统采集数据，推进量化管理，助力考核有迹可循。

(4)电子卷宗：全面快捷的保留记录现场数据和决策过程，为以后事件的处理提供依据，提高工作效率。

所述的智能化工器具管理包括：

1、标签管理

统一录入安全工器具编号、名称、生产日期、状态等基本数据信息，形成并打印电子标签，标签信息根据工器具使用状态自动更新，由专职人员粘贴到相应工器具；

2、异常报警

围栏出入口装设工器具清点门设备，读取人员ID卡及设备附着电子标签，发现数据异常及时报警。

3、职责划分

协助梳理划分安全监察部门管理职责与班组管理职责，安全监察部门主要负责安全工器具的购置、验收、试验、使用、保管、报废等监督管理工作；班组主要负责建立台账，做到账、卡、物相符，试验报告、检查记录齐全，设专人保管，严格按照安全工器具使用规范进行使用。

4、考核记录

违规规章使用工器具人员，系统识别后立即将工器具异常数据及当前使用人员基本信息上传监控中心，列入年度安全信用评价体系考核，参与员工标准化考核。

所述的远程管理人员进行一站式远程监控，主要包括：

1、远程指导精细操作

专家可通过回传视频，及时指导一线工作人员进行高精操作，提升工作效率。

2、可视化指挥

实时一键语音和视频对讲，有助领导掌控全局，指挥人员处理事件，全面掌握作业过程，提升事件处理时效。

3、远程巡查

领导无论身在何处，可随时随地查看现场情况，实时掌握人员位置及工作区域，掌握一切安全生产管理工作。

4、动态建组

领导可以随时对某一区域人员进行圈选建组，实现人员的快速集结，便于指挥人员调配及时处理突发事件。

本发明具有以下有益效果：

1、安全效益

作业现场智能主动管控系统可实现作业现场的全方位安全监控，可防止非授权工作人员非法进入或外来人员误入作业现场造成的安全事故而带来的经济损失，并确保了企业设备的安全，同时避免了因非法进入变电站而造成的人员伤亡、设备损失等安全事故的发生。

其中，该系统可实现各种监控装置、单个或多组传感器同步交互数据的安全传输可保护数据资产的安全性和可靠性，确保数据及文件传输过程中不会被窃取或泄露，全方位保护监控中心的核心数据资产。

2、经济效益

作业现场智能主动管控系统通过采用智能“身份”识别预警围栏、智能安全工器具检查、智能预警安全带、智能一体化安全帽、防坠物智能工具套件等技术创新手段对现场作业人员进行管理，保障了现场作业人员人身安全、企业设备安全，减少了因作业人员违章、作业不规范；安全工器具不合格；外来人员误入等原因造成企业不必要的经济损失。作业现场的安全作业，安全工器具的正常使用，保障了作业人员的工作质量，提高了作业人员的工作效益，从而提高了企业的经济效益。

3、推广前景

作业现场智能主动管控系统采用智能“身份”识别预警围栏、智能安全工器具检查、智能预警安全带、智能一体化安全帽、防坠物智能工具套件等技术创新手段，实现对现场作业人员工作全过程管理，保障现场作业人员的人身安全与企业设备的财产安全。该系统坚持以人为主，科技为辅，充分运行现代科学技术，制定出更加安全、智能、灵活的现场作业管理的解决方案。作为一种新型的作业现场智能主动管控系统，其监控范围的精细化程度，行为动作识别的精准度，更是推动着作业现场安全监控技术的不断更新迭代，系统自身的集成化、智能化及可集成性可应用与企业及广泛行业。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的系统结构图；

图2为本发明的数据采集示意图；

图3为本发明的智能化工器具管理示意图；

图4为本发明的进程通信机制原理图；

图5为本发明的服务器数据传输示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1-图5，本具体实施方式采用以下技术方案：作业现场智能主动管控系统，包括数据服务中心、GPRS/CDMA网络、ZIBEE网络、无线传输模块、智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查，数据服务中心通过GPRS/CDMA网络与无线传输模块相连，无线传输模块通过ZIBEE网络分别与智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查进行数据传输；系统通过实时采集并记录各技术数据信息，包括“身份”识别图像数据及预警信息、安全工器具检查数据信息、智能预警安全带传感器同步交互数据信息、智能一体化安全帽数据信息、工具包开合状态感应数据信息等，便于地面监护人员与远程管理人员实时掌握现场工作全流程状态，进行事故预判分析及适时采取措施；同时，系统具备将采集的现场作业人员的技术管理数据，进行大数据分析，纳入现场作业人员年度安全信用评价体系考核，依据员工考核评价方式，发现违章记分(安监12分体系)，对员工进行标准考核。

本具体实施方式的数据信息采集：现场工作过程中，摄像记录现场实时情况，关键节点留痕，现场施情况以图片或者视频的形式实时回传指挥中心，发现缺陷与隐患及时上报，为指挥中心提供最及时、最详实的一线资料。事件上报及时，保证事件的时效性与准确性，当网络状况不佳时，可将数据存储在本地。

本具体实施方式采用以下技术原理：

1、进程通信机制

作业现场智能主动管控主要采用Socket作为编程接口实现进程通信。Socket是通信的基石，是支持TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。它是网络通信过程中端点的抽象表示，包含进行网络通信必须的五种信息：连接使用的协议，本地主机的IP地址，本地进程的协议端口，远地主机的IP地址，远地进程的协议端口。

应用层通过传输层进行数据通信时，TCP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP连接或多个应用程序进程可能需要通过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不同的应用程序进程和连接，许多计算机操作系统为应用程序与TCP/IP协议交互提供了套接字(Socket)接口。应用层可以和传输层通过Socket接口，区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。

建立Socket连接至少需要一对套接字，其中一个运行于客户端，称为ClientSocket，另一个运行于服务器端，称为ServerSocket。套接字之间的连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。

服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态，等待客户端的连接请求。

客户端请求：指客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器端套接字的地址和端口号，然后就向服务器端套接字提出连接请求。

连接确认：当服务器端套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求时，就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端，一旦客户端确认了此描述，双方就正式建立连接。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

2、服务器数据传输

在数据传输环节，通过采用VPN和数据传输加密等技术，实现数据传输通道的安全，防止通道被借用，攻击内网服务器。

数据传输网络是由数据终端设备、数据电路终端设备、数据交换设备和传输信道组成的传输系统，以某种拓扑形式通过各种接口电路相互连接而成的一种网络。数据在网络中的传输必须遵循某一共同的通信协议。网络的功能是保证网络内各终端间数据的正确传输和交换。典型的数据传输网络除采用专线组成的专用网外，还采用公共通信网，主要有公众电话交换网(PSTN)和公众数据网(PDN)。国外已在发展综合业务数字网(ISDN)。

接口电路数据传输网络中的接口电路是指该网上各种硬件设备相互连接的界面，它的功能是完成相互连接设备在通信时要求实现的相互控制、信号转换和阻抗匹配，诸如操作顺序控制、启停控制、电号转换、码型转换、速率转换和规程转换等。典型的电路如DTE与DCE间不同标准的CCITT V.10、V.11、V.24和V.28等。DCE与信道间不同调制速率和调制方法的CCITT V.21、V.22、V.23、V.25、V.26、V.27、V.29、V.32、V.33及X.20、X.21等。

3、系统平台安全管理

采用低粒度的权限控制。对用户可操作的功能设置业务功能和按钮功能两级控制。并用用户，部门，角色进行管理，设置了每个用户可操作的业务和功能按钮的权限，在用户的每次业务操作中都进行权限判断。

4、GPS(全球定位系统)

GPS(Global Positioning System)即全球卫星定位系统，它是真正实现了全球、全天候、连续、实时、以空中卫星为基础的高精度无线电导航系统。在全球任何地方以及近地空间能够给出准确三维位置、速度和精确的时间信息；GPS由地面控制站、空间设备(SV)、GPS用户接收机和地面通信网部分组成。

除军用外，GPS系统广泛的应用于大地测量、地质勘探和车辆导航等方面，近年来随着GPS模块的成本不断下降和地面通信系统的不断发展，应用于车辆监控调度管理的GPS系统正如火如荼地向前发展。由GPS系统的工作原理可知，星载时钟的精确度越高，其定位精度也越高。早期试验型卫星采用由霍普金斯大学研制的石英振荡器，相对频率稳定度为/秒。误差为14m。1974年以后，GPS卫星采用铷原子钟，相对频率稳定度达到/秒，误差8m。1977年，BOKCK II型采用了马斯频率和时间系统公司研制的铯原子钟后相对稳定频率达到/秒，误差则降为2.9m。1981年，休斯公司研制的相对稳定频率为/秒的氢原子钟使BLOCK IIR型卫星误差仅为1m。地面监控部分主要由1个主控站(Master Control Station，简称MCS)、4个地面天线站(Ground Antenna)和6个监测站(Monitor Station)组成。

主控站全球定位系统位于美国科罗拉多州的谢里佛尔空军基地，是整个地面监控系统的管理中心和技术中心。另外还有一个位于马里兰州盖茨堡的备用主控站，在发生紧急情况时启用。

注入站目前有4个，分别位于南太平洋马绍尔群岛的瓜加林环礁，大西洋上英国属地阿森松岛，英属印度洋领地的迪戈加西亚岛和位于美国本土科罗拉多州的科罗拉多斯普林斯。注入站的作用是把主控站计算得到的卫星星历、导航电文等信息注入到相应的卫星。

注入站同时也是监测站，另外还有位于夏威夷和卡纳维拉尔角2处监测站，故监测站目前有6个。监测站的主要作用是采集GPS卫星数据和当地的环境数据，然后发送给主控站。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.作业现场智能主动管控系统，其特征在于，包括数据服务中心、GPRS/CDMA网络、ZIBEE网络、无线传输模块、智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查，数据服务中心通过GPRS/CDMA网络与无线传输模块相连，无线传输模块通过ZIBEE网络分别与智能预警安全带、智能安全帽、身份识别预警围栏、智能工具套件和智能安全工器具检查进行数据传输；系统通过实时采集并记录各技术数据信息，包括“身份”识别图像数据及预警信息、安全工器具检查数据信息、智能预警安全带传感器同步交互数据信息、智能一体化安全帽数据信息、工具包开合状态感应数据信息等，便于地面监护人员与远程管理人员实时掌握现场工作全流程状态，进行事故预判分析及适时采取措施；同时，系统具备将采集的现场作业人员的技术管理数据，进行大数据分析，纳入现场作业人员年度安全信用评价体系考核，依据员工考核评价方式，发现违章记分，对员工进行标准考核。

2.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的身份识别预警围栏采用视觉定位和无线定位技术，通过部署一台融合基站，依据设定的安全工作范围判断进入电子围栏的人员身份标签，采集器实时从设备上采集有效数据并传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取并进行判断，若发现异常身份信息，及时报警提醒，对作业前事故预防、作业过程中事故提醒与事故处理进行全方位综合治理。

3.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的智能预警安全带使用时进行三维定位和实时监控，安全带一旦佩戴异常，即刻声光报警器发出报警声并通过GPRS通讯模块上传至作业现场智能主动管控系统，若发现安全带位置异常信息，及时报警提醒，并做好相应防护措施，从而消除现场高空作业人员因高空作业坠落而带来的安全隐患。

4.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的智能安全帽具有定位、感知、预警和音视频通讯等功能的一体化智能穿戴产品，通过打开无线路由电源开关，安全帽和无线路由自动连接，系统自动运行，作业现场信息自动上传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取并生成相应的数据报告，若发现安全帽位置异常信息，及时报警提醒，使生产、施工全程透明化，至使作业人员自觉遵守安全规程。

5.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的智能工具套件：工具包扣台处装设接触式传感器，可通过传感器可用来检测位置及开合状态，并将状态信息自动上传至服务器，作业现场智能主动管控系统通过服务器实时获取工具套件状态，若发生工具包未扣好的情况下进行报警提示。

6.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的智能安全工器具检查：针对现场工器具过期及不适配现场作业的违章情况，在围栏出入口装设工器具清点门设备，通过RFID模块具备的通信功能，方便读取人员ID卡及设备附着电子标签，并将电子标签与服务器进行数据交互，作业现场智能主动管控系统通过服务器获取工器具数据信息并与数据库相应数据信息进行比对，发现信息不匹配时对不符合要求工器具进行报警，及时提醒作业人员需要对工器具进行维修或更换，有效提高作业人员的工作效率，杜绝因工器具不合格的原因造成的安全隐患。

7.根据权利要求1所述的作业现场智能主动管控系统，其特征在于，所述的大数据分析包括：

(1)、统一数据平台：汇聚作业现场全部数据资源，主动实现系统之间的数据共享。

(2)深度数据分析：自动生成分析结果，通过数据分析，辅助安全生产管理决策。

(3)健全量化考核：作业人员工作运用信息化手段全面体现，综合利用系统采集数据，推进量化管理，助力考核有迹可循。

(4)电子卷宗：全面快捷的保留记录现场数据和决策过程，为以后事件的处理提供依据，提高工作效率。

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