CN111741086B - 一种监所用工具管理信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监所用工具管理信息系统，至少一终端装置，其分别与每一工具对应；所述终端装置包括一超声波传感器，每一超声波传感器分别通过钢丝绳与每一工具连接，所述超声波传感器用以通过钢丝绳检测每一工具的距离信息，从而判断对应的工具的状态；服务器，其对所述终端装置远端控制，以对每个工具进行动态管理、缺失预警、破坏预警、数量统计及输出显示信息；还包括触摸屏显示器，用以输出所述服务器获取的工具状态的实时信息；还包括无线路由器，其在所述终端装置和服务器之间传输数据；还包括LED报警器，其通过颜色变化显示工具的使用状态，LED报警灯亮绿色表示工具状态为：使用中，LED报警灯关闭表示工具的状态为：已放置。

Description

一种监所用工具管理信息系统

技术领域

本发明涉及劳教场所的技术领域，尤其涉及一种监所用工具管理信息系统。

背景技术

现有技术中的监所、看守所、戒毒所等特定劳教场所，这些场所对监管安全的要求很高，传统的工具管理方式主要以人员管理为主或者单纯的报警灯示警管理。传统的工具监管方式主要表现以下几个方面：

1)监管难度大，清点工具数量繁琐易出错；

2)出现安全事故时警察干预时间长，甚至当安全事故发生后才能判断工具已经遗失。

3)现有系统无法第一时间确定工具是否与操作台发生脱离；

4)现有系统无法准备定位发生违规情况的人员和位置；

5)现有系统无法将工具状态直接显示出来，且违规现场不易复原，不利于事故后期的处理工作。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种监所用工具管理信息系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明提供一种监所用工具管理信息系统，包括：

至少一终端装置，其分别与每一工具对应；所述终端装置包括一超声波传感器，每一超声波传感器分别通过钢丝绳与每一工具连接，所述超声波传感器用以通过钢丝绳检测每一工具的距离信息，从而判断对应的工具的状态；

服务器，其对所述终端装置远端控制，以对每个工具进行动态管理、缺失预警、破坏预警、数量统计及输出显示信息；

还包括触摸屏显示器，用以输出所述服务器获取的工具状态的实时信息；

还包括无线路由器，其在所述终端装置和服务器之间传输数据；

还包括LED报警器，其通过颜色变化显示工具的使用状态，LED报警灯亮绿色表示工具状态为：使用中，LED报警灯关闭表示工具的状态为：已放置；

所述终端装置包括：控制板，用以获取超声波传感器的检测数据，输出触摸屏显示器的显示数据，以及与服务器进行远程通信；继电器，其与所述控制板连接，控制板直接控制继电器，通过继电器控制所述LED报警等的开关；

进一步地，所述终端装置还包括WIFI模块，其设置在控制板内，其通过无线路由器通信，传输无线数据；USB电源线，用以对控制板充电，以及能够传输信号；面包板，其放置工具，亚克力外壳，其围成柜体结构，还包括固定螺丝螺母，用以对柜体结构进行连接，还包括杜邦线，以插接电路。

进一步地，所述超声波传感器检测工具位置信息，判定工具状态；

所述终端装置通电后，终端装置则该模块内部将循环发射8个40K赫兹的脉冲，检测若有回波信号，则在输入端会产生高电平回响信号，其持续时间与所测距离成正比，根据测出持续时间就换算成距离。

进一步地，所述超声波传感器实时检测的距离符合预设距离后，所述终端装置判定工具已经处于“放置中”的状态，所述控制板将工具状态发送至服务器中，所述服务器收到数据信息后将信息按照编码录入数据库，并将当前的工具状态显示在触摸屏显示器的界面上；同时服务器将计算后的结果返回给所述控制板，控制板接到服务器指令后打开继电器开关控制LED报警灯的开关。

进一步地，所述控制板通过钢丝绳与对应的工具连接，钢丝绳的一头连接在所述控制板的GND管脚，另外一头接在所述控制板的4号管脚，在4号管脚与GND管脚之间再接入1K欧姆电阻。

进一步地，当所述终端装置工作时，所述控制板每间隔2毫秒打开4号PIN脚置于高电平，发送一次200毫安的电流脉冲信号到钢丝绳中，同时在GND管脚检测到脉冲信号表示工具正常；

当终端装置发出电流脉冲信号后，GND管脚检测不到电流脉冲信号，表示工具与装置的连接线被破坏或剪断，控制板马上发出指令到继电器将LED报警灯的红色信号线和蜂鸣报警信号，开始报警；

同时，控制板发出指令给WIFI模块发送报警数据给服务器，服务器将数据处理后显示在触摸屏显示器界面上。

进一步地，所述服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，其中，Li表示工具类型，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量；J表示编码，对每种类型对应的每一工具，分别对应一编号；Z11表示固定工具的状态为：使用中；Z12表示固定工具的状态为：已放置；Z21表示活动工具的状态为：借出使用中；Z22表示活动工具的状态为：归还已放置；Z31表示备用工具的状态为：借出使用中；Z32表示备用工具的状态为：归还已放置；D表示对应的某一工具的被监管人的身份信息。

进一步地，所述工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)中，L1表示固定工具，指固定在操作台上连接的工具，工具具备唯一使用人，唯一编码；L2表示活动工具，指无需固定在操作台上，但日常劳动中需要经常使用到的工具，有唯一编码；L3表示备用工具，指日常劳动中不经常使用，只会偶尔使用，存放于工具柜中的工具，有唯一编码。

进一步地，所述服务器内设置有超声波矩阵M(J,t，Z)，其中，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量，t表示每次检测时的时间。

进一步地，所述服务器内设置有第一图像矩阵F(D，J，Z，S，t)，其中，D表示控制板获取的被监管人员的身份信息；J表示每个工具的编号；S表示对应的选择的工具的第一图像图谱信息，其为图片的图谱信息，或者，图片的编码信息；Z表示对应的每个工具的状态量；t表示每次检测时的时间；获取图像信息时，通过服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，确定当前时刻的工具应该的状态；在确定工具状态后，则通过拍摄模块的拍摄图像进行确定。

有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明应用场景是在监所等劳动教育改造场所，解决在上述特定场所中工具类危险物品的状态、数量、以及是否被破坏或私藏后无法实时监管的问题。当罪犯或接受劳教人员企图将劳动工具破坏或私自带离劳动现场时，本发明系统置将在第一时间做出反应并迅速通过LED报警和屏幕显示报警的方式通知现场警察处理，避免安全事故的发生。因本系统应用场景是在监所劳动生产车间，按规定劳动工具不准被参加劳动的罪犯私自拆卸带离劳动现场，以免发生安全事故。

尤其，本发明系统具有：

1)断线报警功能；现有系统无法检测当工具是否与设备发生脱离。本系统将实时监测工具状态，一旦劳动工具设备的连接线与系统断开将立即发出报警信号。

2)报警位置及信息锁定；现有系统无法准备定位发生违规情况的人员和位置，本系统可以实现一旦发生违规操作，实时锁定违规人员信息及位置，同时保存状态记录，作为监所警察执法的依据。

3)状态显示在显示器；现有系统无法将工具状态直接显示出来。当劳动工具状态发生改变时，本系统将状态改变信息实时发送给数据库并显示在显示屏幕界面上，同时所有状态信息保存在本地服务器，有利于追溯。

尤其，本发明整个装置结构极其简单，既实现了日常对工具数量、状态的管理，减少了日常工作的难度，提升了管理效率。同时加入了对工具缺失的预警功能，极大的减少了从工具缺失或被破坏到报警的响应时间，可以让现场警察第一时间处理安全事故，避免安全事故的发生或进一步扩大，同时也具有成本较低以及安装维护成本都较低的优点。

系统通过对劳动工具实施精准控制，实现“五大功能”：动态管理、缺失预警、破坏报警、数量统计、智能显示，以此对生产监区劳动工具进行有效管控。

动态管理：实时显示工具放置状态、LED灯光信号报告工具状态；缺失预警：实时监测工具在线状态，缺失红灯蜂鸣报警；破坏报警：劳动工具和设备脱离时或连接线因故断开报警；数量统计：系统实时统计各生产线工具和总体数量，确保数量无误；智能显示：系统实时显示工具使用时间，在线数量，劳动工具与使用人相互绑定，迅速锁定违规位置及人员，并将上述信息显示在工作电脑和移动终端媒体。

附图说明

图1为本发明实施例中监所用工具管理信息系统的功能框图；

图2为本发明实施例中的工具状态的流程示意图；

图3为本发明实施例中的钢丝绳信号检测的流程示意图；

图4为本发明实施例中的控制板的电路结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，其为本发明实施例中监所用工具管理信息系统的功能框图；本实施例的工具管理装置包括：

至少一终端装置，其分别与每一工具对应；所述终端装置包括一超声波传感器，每一超声波传感器分别通过钢丝绳与每一工具连接，所述超声波传感器用以通过钢丝绳检测每一工具的距离信息，从而判断对应的工具的状态。

服务器，其对所述终端装置远端控制，以对每个工具进行动态管理、缺失预警、破坏预警、数量统计及输出显示信息。

还包括触摸屏显示器，用以输出所述服务器获取的工具状态的实时信息。

还包括无线路由器，其在所述终端装置和服务器之间传输数据。

还包括LED报警器，其通过颜色变化显示工具的使用状态，LED报警灯亮绿色表示工具状态为：使用中，LED报警灯关闭表示工具的状态为：已放置。

所述终端装置包括：控制板，用以获取超声波传感器的检测数据，输出触摸屏显示器的显示数据，以及与服务器进行远程通信；继电器，其与所述控制板连接，控制板直接控制继电器，通过继电器控制所述LED报警等的开关。

还包括WIFI模块，其设置在控制板内，其通过无线路由器通信，传输无线数据；USB电源线，用以对控制板充电，以及能够传输信号；面包板，其放置工具，亚克力外壳，其围成柜体结构，还包括固定螺丝螺母，用以对柜体结构进行连接，还包括杜邦线，以插接电路。

参阅图2所示，其为本发明实施例中的工具状态的流程示意图，本发明实施例的超声波传感器检测工具位置信息，判定工具是否为：放置中。终端装置通电后，终端装置则该模块内部将循环发射8个40K赫兹的脉冲，检测若有回波信号，则在输入端会产生高电平回响信号，其持续时间与所测距离成正比，根据测出持续时间就换算成距离。所述超声波传感器实时检测的距离符合预设距离后，终端装置认定工具已经处于“放置中”的状态，控制板将工具状态发送至服务器中，所述服务器收到数据信息后将信息按照编码录入数据库，并将当前的工具状态显示在触摸屏显示器的界面上；同时服务器将计算后的结果返回给所述控制板，控制板接到服务器指令后打开继电器开关控制LED报警灯的开关。其中LED报警灯亮绿色表示工具“使用中”，LED报警灯关闭表示工具“已放置”。

具体而言，本发明实施例超声波测距的控制逻辑为：

触发信号trig：触发高电平脉冲大于10us

反馈信号echo：返回的高电平长度就是距离的us数字

通过声波速度和采集到的时间计算出距离。

//引脚定义

const int trig＝2；//触发信号

const int echo＝3；//反馈信号

//初始化

void setup(){

pinMode(echo,INPUT)；

pinMode(trig,OUTPUT)；

//触发端口设置为输出，反馈端口设置为输入

Serial.begin(9600)；//打开串口并设置串口比特率

}

//主循环

void loop(){

long IntervalTime＝0；//定义一个时间变量

while(1){

digitalWrite(trig,1)；//置高电平

delayMicroseconds(15)；//延时15us

digitalWrite(trig,0)；//设为低电平

IntervalTime＝pulseIn(echo,HIGH)；//用自带的函数采样反馈的高电平的宽度，单位us

float S＝IntervalTime/58.00；//使用浮点计算出距离，单位cm

Serial.println(S)；//通过串口输出距离数值

S＝0；IntervalTime＝0；//对应的数值清零。

delay(500)；//延时间隔决定采样的频率

}

}

程序解读：这个程序不需要使用库文件，直接参考时序图顺序写入对应的语句：

1、trig置高并延时大于10us

2、pulseIn(echo,HIGH)；直接用该函数测量高电平的宽度，内部自动识别电平，无需等待操作。

3、把得出的宽度值(微秒级)根据声速换算成距离。

具体而言，本发明实施例的所述控制板通过钢丝绳与对应的工具连接，钢丝绳的一头连接在所述控制板的GND管脚，另外一头接在所述控制板的4号管脚，在4号管脚与GND管脚之间再接入1K欧姆电阻。当终端装置工作时，控制板每间隔2毫秒打开4号PIN脚置于高电平，发送一次200毫安的电流脉冲信号到钢丝绳中，同时在GND管脚检测到脉冲信号表示工具正常；当终端装置发出电流脉冲信号后，GND管脚检测不到电流脉冲信号，表示工具与装置的连接线被破坏或剪断，控制板马上发出指令到继电器将LED报警灯的红色信号线和蜂鸣报警信号，开始报警；同时，控制板发出指令给WIFI模块发送报警数据给服务器，服务器将数据处理后显示在触摸屏显示器界面上。

电流脉冲核心代码如下：

#endif

注释：函数功能：检查工具固定线

参数：无

返回值：1-工具固定线正常0-工具固定线异常

6)程序解读：这个程序不需要使用库文件，直接参考时序图顺序写入对应的语句：

1.4号PIN脚置高电平，同时每间隔2毫秒发送一次脉冲信号；

2.连续五次识别从GND管脚识别到脉冲信号，即判断工具正常，返回“1”,LED警报灯不工作；

3.当GND管脚识别不到反馈的脉冲信号，即判断工具连接线异常，返回“0”；打开继电器开关，LED警报灯开始发出报警信号。

具体而言，本发明实施例的服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，其中，Li表示工具类型，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量；其中，L1表示固定工具，指固定在操作台上连接的工具，工具具备唯一使用人，唯一编码；L2表示活动工具，指无需固定在操作台上，但日常劳动中需要经常使用到的工具，有唯一编码；L3表示备用工具，指日常劳动中不经常使用，只会偶尔使用，存放于工具柜中的工具，有唯一编码。J表示编码，对每种类型对应的每一工具，分别对应一编号。Z11表示固定工具的状态为：使用中；Z12表示固定工具的状态为：已放置；Z21表示活动工具的状态为：借出使用中；Z22表示活动工具的状态为：归还已放置；Z31表示备用工具的状态为：借出使用中；Z32表示备用工具的状态为：归还已放置。D表示对应的某一工具的被监管人的身份信息，如通过场所内的编号表示，本实施例的被监管人员的身份信息唯一确定，在需要获取工具时，对应的身份信息也获取。

具体而言，本发明每一工具都有对应的终端装置位置进行放置，并具备唯一编码，当工具的任何状态发生变化时，控制板都会将当时的数据发送给服务器，经服务器处理后显示在触摸屏显示器上，以便警官实时监测工具数量的变化和总数量是否正确，有无工具缺失信息。

具体而言，本发明通过对劳动工具实施精准控制，实现动态管理、缺失预警、破坏报警、数量统计、智能显示，以此对生产监区劳动工具进行有效管控。动态管理：实时显示工具放置状态、LED灯光信号报告工具状态。缺失预警：实时监测工具在线状态，缺失红灯蜂鸣报警。破坏报警：劳动工具和设备脱离时或连接线因故断开报警。数量统计：系统实时统计各生产线工具和总体数量，确保数量无误。智能显示：系统实时显示工具使用时间，在线数量，劳动工具与使用人相互绑定，迅速锁定违规位置及人员，并将上述信息显示在工作电脑和移动终端媒体。

具体而言，本发明实施例中，所述服务器内设置有超声波矩阵M(J,t，Z)，其中，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量，t表示每次检测时的时间。

具体而言，本发明实施例中，为了确保工具测量的准确性，终端控制还包括拍摄模块，其为CCD相机，其实时获取每一工具的第一图像信息，并传输至服务器，与所述服务器内预先存储的工具标准图像信息进行对比，若图像吻合，则状态正常，若图像不能匹配，则工具的实时位置发生变化，出现异常，则控制板向LED报警灯发送信息。

具体而言，本发明实施例中，所述服务器内设置有第一图像矩阵F(D，J，Z，S，t)，其中，D表示控制板获取的被监管人员的身份信息，如通过编号表示，本实施例的被监管人员的身份信息唯一确定；J表示每个工具的编号；S表示对应的选择的工具的第一图像图谱信息，其为图片的图谱信息，或者，图片的编码信息；Z表示对应的每个工具的状态量；t表示每次检测时的时间。获取图像信息时，通过服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，确定当前时刻的工具应该的状态，如使用中，已放置状态；在确定工具状态后，则通过拍摄模块的拍摄图像进行确定。

具体而言，本发明实施例中，所述服务器内设置有预设标准图像矩阵G(J，Z，S0，t0)，其中，J表示每个工具的编号；S表示对应的存储的工具的第一图像图谱信息，其为图片的图谱信息，或者，图片的编码信息；Z表示对应的每个工具的状态量；t0表示每次检测时的时间。通过对各个时段的实时信息监测监测，并与预设的图谱信息进行比对，以确定实时状态是否正确。若第一图像信息与服务器内的标准图像信息不一致，判定图谱系信息的重合率是否大于90％，若大于90％，则工具存在磨损，但仍为原工具，此时，标准图像矩阵进行修订，将其中的S0信息修订为S信息，作为新的标准图像信息；若小于90％，则工具状态出现异常。

具体而言，本实施例的信号传输采用超文本传输协议HTTP进行数据的发送，控制板收到超声波传感器收集的数据后TCP/IP网络使用HTTP协议发送至服务器，当网络出现故障时，代码指令保存当前的状态值并进行多次重复传送，重复传送50次之后会自动重启WIFI模块，并继续进行重复传送的动作，直至数据被服务器接收为止。

关键代码片段如下：

以上所述仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种监所用工具管理信息系统，其特征在于，包括：至少一终端装置，其分别与每一工具对应；所述终端装置包括一超声波传感器，每一超声波传感器分别通过钢丝绳与每一工具连接，所述超声波传感器用以通过钢丝绳检测每一工具的距离信息，从而判断对应的工具的状态；服务器，其对所述终端装置远端控制，以对每个工具进行动态管理、缺失预警、破坏预警、数量统计及输出显示信息；还包括触摸屏显示器，用以输出所述服务器获取的工具状态的实时信息；还包括无线路由器，其在所述终端装置和服务器之间传输数据；还包括LED报警器，其通过颜色变化显示工具的使用状态，LED报警灯亮绿色表示工具状态为：使用中，LED报警灯关闭表示工具的状态为：已放置；所述终端装置包括：控制板，用以获取超声波传感器的检测数据，输出触摸屏显示器的显示数据，以及与服务器进行远程通信；继电器，其与所述控制板连接，

控制板直接控制继电器，通过继电器控制所述LED报警灯的开关；

所述超声波传感器检测工具位置信息，判定工具状态；所述终端装置通电后，终端装置的超声波传感器模块内部将循环发射8个40K赫兹的脉冲，检测若有回波信号，则在输入端会产生高电平回响信号，其持续时间与所测距离成正比，根据测出持续时间换算成距离；

所述服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，其中，Li表示工具类型，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量；J表示编码，对每种类型对应的每一工具，分别对应一编号；Z11表示固定工具的状态为：使用中；Z12表示固定工具的状态为：已放置；Z21表示活动工具的状态为：借出使用中；Z22表示活动工具的状态为：归还已放置；Z31表示备用工具的状态为：借出使用中；Z32表示备用工具的状态为：归还已放置；D表示对应的某一工具的被监管人的身份信息；所述工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)中，L1表示固定工具，指固定在操作台上连接的工具，工具具备唯一使用人，唯一编码；L2表示活动工具，指无需固定在操作台上，但日常劳动中需要经常使用到的工具，有唯一编码；L3表示备用工具，指日常劳动中不经常使用，只会偶尔使用，存放于工具柜中的工具，有唯一编码；所述服务器内设置有超声波矩阵M(J,t，Z)，其中，J表示每个工具的编号，Z表示对应的每个工具的状态量，t表示每次检测时的时间；所述服务器内设置有第一图像矩阵F(D，J，Z，S，t)，其中，D表示控制板获取的被监管人员的身份信息；J表示每个工具的编号；S表示对应的选择的工具的第一图像图谱信息，其为图片的图谱信息，或者，图片的编码信息；Z表示对应的每个工具的状态量；t表示每次检测时的时间；获取图像信息时，通过服务器内设置有工具状态矩阵H(Li，J，D，Z)，确定当前时刻的工具应该的状态；在确定工具状态后，则通过拍摄模块的拍摄图像进行确定。

2.根据权利要求1所述的监所用工具管理信息系统，其特征在于，所述终端装置还包括WIFI模块，其设置在控制板内，其通过无线路由器通信，传输无线数据；USB电源线，用以对控制板充电，以及能够传输信号；面包板，其放置工具，亚克力外壳，其围成柜体结构，还包括固定螺丝螺母，用以对柜体结构进行连接，还包括杜邦线，以插接电路。

3.根据权利要求1所述的监所用工具管理信息系统，其特征在于，所述超声波传感器实时检测的距离符合预设距离后，所述终端装置判定工具已经处于“放置中”的状态，所述控制板将工具状态发送至服务器中，所述服务器收到数据信息后将信息按照编码录入数据库，并将当前的工具状态显示在触摸屏显示器的界面上；同时服务器将计算后的结果返回给所述控制板，控制板接到服务器指令后打开继电器开关控制LED报警灯的开关。

4.根据权利要求2所述的监所用工具管理信息系统，其特征在于，所述控制板通过钢丝绳与对应的工具连接，钢丝绳的一头连接在所述控制板的GND管脚，另外一头接在所述控制板的4号管脚，在4号管脚与GND管脚之间再接入1K欧姆电阻。

5.根据权利要求4所述的监所用工具管理信息系统，其特征在于，当所述终端装置工作时，所述控制板每间隔2毫秒打开4号PIN脚置于高电平，发送一次200毫安的电流脉冲信号到钢丝绳中，同时在GND管脚检测到脉冲信号表示工具正常；当终端装置发出电流脉冲信号后，GND管脚检测不到电流脉冲信号，表示工具与装置的连接线被破坏或剪断，控制板马上发出指令到继电器，接 LED报警灯的红色信号线和蜂鸣报警信号线，开始报警；同时，控制板发出指令给WIFI模块发送报警数据给服务器，服务器将数据处理后显示在触摸屏显示器界面上。

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