CN113204041A - 一种基于位置服务的电子作业票管控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于位置服务的电子作业票管控系统，包括电子作业票终端、人员定位终端、UWB基站、数字地图模块、定位处理模块和作业票管理模块，本发明还提供了一种基于位置服务的电子作业票管控方法，本发明结构设计简单合理，避免了因开票区域与实际动工区域不一致、作业人员与开票不一致以及作业时间与实际操作存在较大误区而造成安全隐患，大大提升了现场作业过程中的安全性，同时配合本发明采用的UWB和卫星定位的融合定位技术，大大提升了对工业现场的在线监查监管效果，同时降低了运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业现场作业安全管控领域，尤其涉及一种基于位置服务的电子作业票管控系统及方法。
背景技术
工作票制度是电力企业在生产现场进行安装检修等作业时，为安装检修工作提供安全的工作条件，并为保障相关设备系统的安全运行，防止发生事故而制定的一项重要措施。工作票的正确可靠是保证电厂安全运行的一种重要手段。
目前在化工厂、电厂等复杂工业现场作业过程中，传统的作业票开票系统普遍存在以下问题：(1)作业人员作业区域同开票区域不一致，(2)作业人员与开票人员不一致，(3)作业时间存在较大的误差。由于以上弊端可能会导致作业人员误操作；作业人员误入未授权危险区域以及作业现场负责监督、监视的人员离位，从而增加操作风险。
此外，对于电厂等复杂区域，要实现全厂区电子作业票的高精度(使用UWB进行定位)定位覆盖，需要投入较大的成本，但若单纯采用GPS定位的方案，由于GPS功耗的限制，人员定位终端将面临定位终端续航不足的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于位置服务的电子作业票管控系统及方法，以提升现场作业过程中的安全性以及对工业现场的在线监查监管效果，降低运行成本。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，采用如下技术方案：
一种基于位置服务的电子作业票管控系统，包括：
电子作业票终端，包括定位模块，定位模块包括UWB定位模块和卫星定位模块，用于发送定位信息以及接收人员定位信息，并实现相应的现场监管；
人员定位终端，包括UWB定位模块，与电子作业票终端信号连接，进行定位；
UWB基站，用于与所述人员定位终端和所述电子作业票终端中的UWB定位模块进行通信并将定位信息上传至定位处理模块；
数字地图模块，用于进行工厂全场地三维数字地图的创建以及作业区域的设置；
定位处理模块，用于进行定位数据的处理，并将电子作业票终端的位置在三维数字地图上呈现；
作业票管理模块，用于进行作业信息的管理并生成相应的电子作业票发送至所述电子作业票终端。
可选的，所述电子作业票终端还包括：
通信模块，用于进行与所述作业票管理模块之间的通信，从而实现对电子作业票的调取；
电源模块，用于进行电子作业票终端的供电；
控制处理模块，用于进行电子作业票信息以及作业人员定位信息的处理，同时下发相应的控制指令；
显示模块：用于进行电子作业票相关信息的现场展示；
报警模块：用于根据相应的控制指令，进行相应的现场报警工作。
可选的，所述电子作业票终端具有距离测量功能，通过UWB测量与人员定位终端的距离信息；此外还包括角度测量模块，所述角度测量模块用于测量与人员定位终端的方向信息，所述电子作业票终端通过人员定位终端的距离信息和方向信息获得人员定位终端的相对位置信息，并将人员定位终端的相对位置信息传至数字地图模块进行位置的实时展示。
根据本发明的第二方面，提供一种基于位置服务的电子作业票管控方法，包括如下步骤：
S100、开具电子作业票：通过作业票管理模块开具相应的电子作业票，包括作业票所允许作业的人员信息，以及人员所对应的人员定位终端的信息；
S200、划分作业区域：通过全厂区的三维数字地图，设定相应电子作业票所对应的作业区域；
S300、下发电子作业票：将电子作业票下发至划分作业区域对应的电子作业票终端，并与该电子作业票终端进行信息绑定；
S400、运行电子作业票终端：电子作业票终端识别人员定位终端的人员信息以及位置信息并与电子作业票设定信息对比，进行相应的判断，并根据判断结果进行相应的报警工作。
可选的，在步骤S400中，所述电子作业票终端的判断类别包括：是否为设置的可进入区域作业的人员、是否超出规定的作业时间、是否在电子作业票限定区域以及人员终端与电子作业票终端之间的距离是否超过设定值。
可选的，所述电子作业票终端识别人员定位终端的人员信息以及位置信息并与电子作业票设定信息对比，进行相应的判断，并根据判断结果进行相应的报警工作，包括：当电子作业票终端判断作业人员为非可操作人员时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员离开；当电子作业票终端判断作业人员已超出规定的作业时间时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员离开；当电子作业票终端判断作业人员已偏离电子作业票限定区域时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员已偏离电子作业票限定区域，当电子作业票终端判断人员终端与电子作业票终端之间的距离超过设定距离时，电子作业票终端进行现场报警。
可选的，在步骤S400中，电子作业票终端识别人员定位终端的位置信息包括人员定位终端与电子作业票终端的距离信息以及方向信息；根据所述距离信息和所述方向信息获得人员定位终端与电子作业票终端的相对位置信息，并将人员定位终端的相对位置信息传至三维数字地图进行位置的实时展示。
通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明采用的UWB和卫星定位的融合定位技术，可根据信号强弱实现UWB和卫星定位的自动切换，大大提升了对工业现场的在线监查监管效果，同时降低了运行成本；进一步的，电子作业票终端还可以具备角度测量功能，可以进一步精确的计算作业人员相对于电子作业票终端的精准位置，结合工厂的实景三维地图，实现作业任务、作业人员在工厂内的精准位置信息，结合高精度三维呈现，实时管控厂区作业情况的把控。
附图说明
图1为本发明一实施例中基于位置服务的电子作业票管控系统的结构框图；
图2为本发明一实施例中人员定位终端的位置判断示意图；
图3为本发明一实施例中基于位置服务的电子作业票管控系统方法的流程框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
如图1所示，示出了本发明一种基于位置服务的电子作业票管控系统的一个实施例。在本实施例中，电子作业票管控系统包括
电子作业票终端，包括定位模块，定位模块包括UWB定位模块和卫星定位模块，用于发送定位信息以及接收人员定位信息，并实现相应的现场监管；
人员定位终端，包括UWB定位模块，与电子作业票终端信号连接，进行定位；
UWB基站，用于与所述人员定位终端和所述电子作业票终端中的UWB定位模块进行通信并将定位信息上传至定位处理模块；
数字地图模块，用于进行工厂全场地三维数字地图的创建以及作业区域的设置；
定位处理模块，用于进行定位数据的处理，并将电子作业票终端的位置在三维数字地图上呈现；
作业票管理模块，用于进行作业信息的管理并生成相应的电子作业票发送至所述电子作业票终端；
具体的，定位模块采用UWB定位模块和卫星定位模块，实现电子作业票终端即支持UWB定位，也支持卫星定位，所述卫星定位包括但不限于北斗定位、GPS定位以及伽利略定位；在卫星信号弱的地方，支持UWB实时高精度定位，对于UWB无部署的地方，可以通过卫星进行定位；在使用时，通过合理的部署UWB基站，保证定位的有效覆盖，避免了卫星信号弱、UWB也无法定位的情况出现。
具体的，在本发明的一个实施例中，所述电子作业票终端还包括：
通信模块，用于进行与所述作业票管理模块之间的通信，从而实现对电子作业票的调取；
电源模块，用于进行电子作业票终端的供电；
控制处理模块，用于进行电子作业票信息以及作业人员定位信息的处理，同时下发相应的控制指令；
显示模块：用于进行电子作业票相关信息的现场展示；
报警模块：用于根据相应的控制指令，进行相应的现场报警工作。
具体的，对作业信息的管理例如包括对作业类型、作业内容、作业级别、作业时间、作业单位、作业人员、作业区域等信息的管理。
所述作业票管理模块，除后台管理功能外，还可以与数字地图模块，以及电子围栏结合，准确的限定作业票的作业区域，例如电子围栏划定的区域，在地图上进行划定区域的显示。
在一个实施例中，所述人员定位终端，通常情况下，为了能够满足工业现场长时间的续航，仅具备定位功能，不具备显示等信息。根据特定需要，也可以设置显示信息等其他功能。所述人员定位终端可以是卡片形式进行佩戴、也可以是安全帽的形式。
所述人员定位终端能够通过与UWB定位基站通信实现人员定位，也可以通过电子作业票终端的位置信息对人员进行定位。
在本实施例中，所述电子作业票终端具有距离测量功能，通过UWB测量与人员定位终端的距离信息；此外还可以包括角度测量模块，所述角度测量模块用于测量与人员定位终端的方向信息，如图3所示，获取夹角α、距离d等，从而获得人员定位终端更为精准的位置信息，此外，电子作业票终端亦可将获取的人员定位终端的位置信息传至数字地图模块进行位置的实时展示。
如图3所示，本发明示出了一种基于位置服务的电子作业票管控方法，包括如下步骤：
S100、开具电子作业票：通过作业票管理模块开具相应的电子作业票，包括作业票所允许作业的人员信息，以及人员所对应的人员定位终端的信息；
S200、划分作业区域：通过全厂区的三维数字地图，设定相应电子作业票所对应的作业区域，作业区域不限于一处；
S300、下发电子作业票：将电子作业票下发至划分作业区域对应的电子作业票终端，并与该电子作业票终端进行信息绑定；
S400、运行电子作业票终端：电子作业票终端识别人员定位终端的人员信息以及位置信息并与电子作业票设定信息对比，进行相应的判断，并根据判断结果进行相应的报警工作。
具体的，在步骤S200中，为方便进行电子作业票终端与人员定位终端之间距离的测量以及人员定位终端方向角的测量，作业区域在设定过程中，在进行作业区域的设定时，以电子作业票终端为圆心，多个作业区域成圆周均匀间距进行分布。
具体的，在步骤S300中，电子作业票终端中的定位模块将电子作业票终端的定位信息发至UWB基站，定位信息为UWB信息或者卫星定位信号，在有UWB覆盖的区域，UWB基站收到的信息为UWB信息，在无UWB覆盖的区域，UWB基站收到的信息为GPS信号，UWB基站将接收的信息传至定位处理模块做信号处理，定位处理模块最终将处理的信号传至三维建模模块，实现电子作业票终端在三维数字地图中位置的展示，通过选择三维数字地图中相应的电子作业票终端，实现电子作业票的精准下发，电子作业票终端通过通信模块接收到电子作业票，通过控制处理模块进行信号处理，最终通过显示模块进行现场的展示，便于现场观察。
具体的，在步骤S400中，电子作业票终端与人员定位终端通过UWB通信连接，保证了人员定位终端的有效续航，通过UWB测距技术与人员定位终端进行测距，得到人员的距离信息，同时通过角度测量模块，得到人员的方向信息，控制处理模块将人员距离信息和方向信息进行处理发至三维建模模块，实现人员定位终端在三维数字地图上的展示，同时控制处理模块对处理的人员距离信息和方向信息与处理的电子作业票信息进行对比判断，做相应控制指令的下达，具体操作如下：
判断作业人员是否为可操作人员：当电子作业票终端判断作业人员为非可操作人员时作业人员，控制处理模块下达指令，控制报警模块进行现场报警，提示作业人员离开，从而避免了作业人员与开票不一致的情况发生；
判断人员终端与电子作业票终端之间的距离是否超过设定值：当电子作业票终端判断人员终端与电子作业票终端之间的距离超出预设值，控制处理模块下达指令，控制报警模块进行现场报警，提示作业人员；判断作业人员是否偏离电子作业票限定区域：当电子作业票终端判断人员终端偏离了电子作业票限定区域时，控制处理模块下达指令，控制报警模块进行现场报警，提示作业人员已偏离电子作业票限定区域，从而避免了因开票区域与实际动工区域不一致的问题发生；
判断作业人员是否超出规定工作时间：当判断作业人员为可操作人员且未偏离电子作业票限定区域，报警模块不进行报警，作业人员可在作业区域进行维修操作，而当控制处理模块判断作业人员在作业区域停留时间超出电子作业票设定的时间时，控制处理模块下达命令，控制报警模块进行现场报警，提醒作业人员离开，从而避免了作业时间与实际操作存在较大误区而造成安全隐患的情况发生。具体的，在步骤S400中，电子作业票终端识别人员定位终端的位置信息包括人员定位终端与电子作业票终端的距离信息以及方向信息，距离信息通过UWB测距进行测算，方向信息通过角度测量模块测算，如图3所示，设定距离门限值为D，人员定位终端到电子作业票终端之间的距离值为d，人员定位终端与电子作业票终端之间的方向角为α，当d>D时，电子作业票终端判定人员终端与电子作业票终端之间的距离超出设定值，进行报警，当d<D或d＝D时，此时角度测量模块对α值进行测量，配合d的数值，测算出人员定位终端的具体方位信息，通过将测算的具体方位信息与预设电子票限定区域对比，进行报警提示。
具体的，UWB测量主要运用ToF测距方法，ToF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，相比于传统的仅利用交点质心算法推算距离信息，大大提升了作业人员位置的准确性，从而大大提高了对工业现场的在线监查监管效果。ToF测距方法为现有技术，在此不做赘述。
本发明相对于现有技术，至少具有以下优点：
(1)实现电子作业票的实体化，该实体电子作业票终端的定位模块采用UWB和卫星定位的融合定位方式，在无UWB信号覆盖情况下，终端切换为GPS定位与服务器进行通信，电子作业票终端与人员定位终端之间采用UWB通信连接，使得无需进行全厂区的UWB信号覆盖，节约了运行成本，同时保证了人员定位终端的有效续航，提升了工业现场的在线监查监管效果；
(2)电子作业票终端会识别人员定位终端内的人员信息，判断判断作业人员是否为可操作人员，通过报警的形式进行现场提示，避免了因作业人员与开票不一致而造成安全隐患；
(3)电子作业票终端会进行人员定位终端的距离测算，判断人员终端与电子作业票终端之间的距离是否超过设定值，同时亦可进行方向测算，并根据人员定位终端的距离信息和方向信息判断作业人员是否远离电子作业票限定区域，通过报警的形式进行现场提示，避免了因开票区域与实际动工区域不一致而造成安全隐患，同时基于电子作业票终端本身的位置信息，以及基于电子作业票终端与人员定位终端的相对位置信息(基于角度和距离测算)，可以实现人员定位终端在三维地图、数字地图端的显示；
(4)电子作业票终端会根据人员定位终端在作业区域内停留的时间判断是否超出维修预设时间，通过报警的形式进行现场提示，避免了因作业时间与实际操作存在较大误区而造成安全隐患。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种基于位置服务的电子作业票管控系统，其特征在于，包括：
电子作业票终端，包括定位模块，定位模块包括UWB定位模块和卫星定位模块，用于发送定位信息以及接收人员定位信息，并实现相应的现场监管；
人员定位终端，包括UWB定位模块，与电子作业票终端信号连接，进行定位；
UWB基站，用于与所述人员定位终端和所述电子作业票终端中的UWB定位模块进行通信并将定位信息上传至定位处理模块；
数字地图模块，用于进行工厂全场地三维数字地图的创建以及作业区域的设置；
定位处理模块，用于进行定位数据的处理，并将电子作业票终端的位置在三维数字地图上呈现；
作业票管理模块，用于进行作业信息的管理并生成相应的电子作业票发送至所述电子作业票终端。
2.根据权利要求1所述的基于位置服务的电子作业票管控系统，其特征在于，所述电子作业票终端还包括：
通信模块，用于进行与所述作业票管理模块之间的通信，从而实现对电子作业票的调取；
电源模块，用于进行电子作业票终端的供电；
控制处理模块，用于进行电子作业票信息以及作业人员定位信息的处理，同时下发相应的控制指令；
显示模块：用于进行电子作业票相关信息的现场展示；
报警模块：用于根据相应的控制指令，进行相应的现场报警工作。
3.根据权利要求1所述的基于位置服务的电子作业票管控系统，其特征在于，所述电子作业票终端具有距离测量功能，通过UWB测量与人员定位终端的距离信息；此外还包括角度测量模块，所述角度测量模块用于测量与人员定位终端的方向信息，所述电子作业票终端通过人员定位终端的距离信息和方向信息获得人员定位终端的相对位置信息，并将人员定位终端的相对位置信息传至数字地图模块进行位置的实时展示。
4.一种基于位置服务的电子作业票管控方法，采用如权利要求1至3中任一一项所述的电子作业票管控系统，其特征在于，包括如下步骤：
S100、开具电子作业票：通过作业票管理模块开具相应的电子作业票，包括作业票所允许作业的人员信息，以及人员所对应的人员定位终端的信息；
S200、划分作业区域：通过全厂区的三维数字地图，设定相应电子作业票所对应的作业区域；
S300、下发电子作业票：将电子作业票下发至划分作业区域对应的电子作业票终端，并与该电子作业票终端进行信息绑定；
S400、运行电子作业票终端：电子作业票终端识别人员定位终端的人员信息以及位置信息并与电子作业票设定信息对比，进行相应的判断，并根据判断结果进行相应的报警工作。
5.根据权利要求4所述的基于位置服务的电子作业票管控方法，其特征在于，在步骤S400中，所述电子作业票终端的判断类别包括：是否为设置的可进入区域作业的人员、是否超出规定的作业时间、是否在电子作业票限定区域以及人员终端与电子作业票终端之间的距离是否超过设定值。
6.根据权利要求5所述的基于位置服务的电子作业票管控方法，其特征在于，所述电子作业票终端识别人员定位终端的人员信息以及位置信息并与电子作业票设定信息对比，进行相应的判断，并根据判断结果进行相应的报警工作，包括：当电子作业票终端判断作业人员为非可操作人员时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员离开；当电子作业票终端判断作业人员已超出规定的作业时间时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员离开；，当电子作业票终端判断作业人员已偏离电子作业票限定区域时，电子作业票终端进行现场报警，提示作业人员已偏离电子作业票限定区域，当电子作业票终端判断人员终端与电子作业票终端之间的距离超过设定距离时，电子作业票终端进行现场报警。
7.根据权利要求4所述的基于位置服务的电子作业票管控方法，其特征在于，在步骤S400中，所述电子作业票终端识别人员定位终端的的位置信息包括人员定位终端与电子作业票终端的距离信息以及方向信息,根据所述距离信息和所述方向信息获得人员定位终端与电子作业票终端的相对位置信息，并将人员定位终端的相对位置信息传至三维数字地图进行位置的实时展示。
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| CN113204041B (zh) | 2024-04-12 |
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