CN201402320Y - 危险区域监控装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种危险区域监控装置及系统，该装置包括：GPRS模块，用于与服务器传输数据；主处理器射频模块，与所述GPRS模块相连接，用于与移动站之间进行数据通信获得测距数据以及与GPRS模块之间进行数据通信；GPS模块，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据；放大器模块，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号。本实用新型用于对油田作业人员在危险区域进行施工时实行实时监控，并对进入危险区域的作业人员进行告警，保护作业人员的人身安全；具有使用简单，携带方便的特点。

Description

危险区域监控装置及系统

技术领域

本实用新型涉及野外石油开采作业安全技术领域，尤其涉及一种危险区域监控装置及系统。

背景技术

石油的开采过程存在着很多危险区域，这些危险区域不允许工程作业人员进入或者实施危险作业时远离危险源，因此需要对危险区域附近的作业人员状况进行实时监控，并对进入危险区域的人员进行告警。已有的监控方法有人工监控和视频监控，人工监控方法是在危险区域附近设置警戒线并由专人进行现场监控，适用于对范围较小的危险区域进行临时监管；视频监控系统往往适用于基础设施比较完善的应用场合。由于石油开采和运输往往需要长时间野外作业，而且危险区域面积较大，人为因素很多，监管管理上会有很大的漏洞，同时由于油田爆破属于地理区域范围广、流动性强的施工工程，如果在每个爆破点均采用视频监控系统，则成本高，效率低，因此这两种常用的监控方法都不适用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种危险区域监控装置及系统，以克服现有技术适用区域范围小、漏洞大、成本高的缺陷。

本实用新型提供一种危险区域监控装置，该危险区域监控装置至少包括：GPRS模块，用于与服务器传输数据；主处理器射频模块，与所述GPRS模块相连接，用于与移动站之间进行数据通信获得测距数据以及与GPRS模块之间进行数据通信；GPS模块，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据；放大器模块，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号。

所述主处理器射频模块由单片机和具有测距功能的测距芯片及电路构成。

本实用新型还提供一种危险区域监控系统，该危险区域监控系统至少包括：服务器，用于用户监管数据，接收固定站传输的数据，对数据进行收发、处理、贮存、查询、维护、交换和管理；GPS参考站，用于采集GPS数据，并将数据传输给固定站；固定站，与移动站之间进行数据通信获得测距数据，同时接收GPS参考站的数据而获取该固定站的绝对位置数据，并将测距数据和位置数据传输给服务器；移动站，与固定站进行数据通信，通过点对点的短距离无线通信方式进行测距。

所述GPS参考站至少包括：GPS模块，用于采集GPS原始数据，产生原始数据流；GPRS模块，用于将GPS数据流传输给固定站；天线，与GPS模块和GPRS模块相连接，用于接收信号；电源，与GPS模块和GPRS模块相连接，提供工作用电。

所述固定站至少包括：GPRS模块，用于与服务器传输数据；第一主处理器射频模块，与所述GPRS模块相连接，用于与移动站之间进行数据通信获得测距数据以及与GPRS模块之间进行数据通信；GPS模块，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据；放大器模块，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号。

所述的移动站至少包括：第二主处理器射频模块，用于与固定站之间进行数据通信以及控制报警器开关；放大器模块，与所述第二主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号；LED灯，与所述第二主处理器射频模块相连接，用于表示移动站的工作状态；报警器，由蜂鸣器及其控制电路构成，与第二主处理器射频模块，用于告警进入危险区域的作业人员。

本实用新型的危险区域监控装置及系统，用于对油田作业人员在危险区域进行施工时实行实时监控，并对进入危险区域的作业人员进行告警，保护作业人员的人身安全。本实用新型使用简单，携带方便。本实用新型的系统包括服务器、固定站、移动站、GPS差分参考站。所述的固定站放置在危险区域的中心，与所述的移动站进行测距和数据通信，将距离信息传输给服务器实现实时监控，同时可将危险区域中心的经纬度坐标实时上传到服务器，并保存下来为勘探作业后期数据分析使用，GPS差分参考站产生GPS差分修正经纬度坐标精度达到亚米级。所述的移动站根据测得的距离值与危险区的半径判断作业人员是否进入危险区，并对进入危险区的作业人员进行告警。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1为本实用新型的危险区域监控装置的一实施例的结构示意图；

图2A为本实用新型的危险区域监控装置的一实施例主处理器射频模块的详细电路图；

图2B为本实用新型的危险区域监控装置的一实施例放大器模块的详细电路图；

图2C为本实用新型的危险区域监控装置的一实施例电源模块的详细电路图；

图3为本实用新型的危险区域监控系统的一实施例的结构示意图；

图4为本实用新型的危险区域监控系统中的移动站的结构示意图；

图5A为本实用新型的危险区域监控系统中的移动站第二主处理器射频模块和LED灯的详细电路图；

图5B为本实用新型的危险区域监控系统中的移动站第二放大器模块的详细电路图；

图5C为本实用新型的危险区域监控系统中的移动站蜂鸣器的详细电路图；

图5D为本实用新型的危险区域监控系统中的移动站电源模块的详细电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例一

本实施例提供一种危险区域监控装置，主要解决实时监控危险区域工作的施工人员的安全以及实时上传危险点的精确地理位置的技术问题。

请参阅图1和图2A-图2C，图1是本实用新型的危险区域监控装置的一实施例的结构示意图，图2A-图2C是本实用新型的危险区域监控装置的一实施例主处理器模块、放大器模块和电源模块的详细电路图。在本实施例中，危险区域监控装置包括：

GPRS模块104，用于与服务器传输数据；

主处理器射频模块101，与所述GPRS模块相连接，主要由单片机和具有测距功能的测距芯片及相应的电路构成，用于与移动站之间进行数据通信，以获得测距数据，将测距数据传输给GPRS模块，进行数据通信；

GPS模块103，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据，所述的绝对位置数据指的是危险区域监控装置的经纬度；

GPRS模块收到主处理器射频模块传输的测距信息和绝对位置数据后，上传测距信息以及固定站的绝对位置信息到服务器的后台监控平台上。

放大器模块102，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号，扩大通信和测距范围。

此外，在本实施例中，还包括一个电源模块105，用于提供给各个模块工作用的电源。

在图2A-图2C中，没有表示GPS模块和GPRS的模块，这两个模块采用行业常用的模块即可，本领域的技术人员都能实现这一技术，在此不再赘述。

本实施例可以实时向服务器上传当前危险点的经纬度和危险施工人员的安全距离，不需要人工参与，施工人员只需将该危险区域监控装置放置在危险点，随身正确佩戴移动站设备即可正常工作。

实施例二

请再参阅图3，图3是本实用新型的危险区域监控系统的一实施例的结构示意图。

在本实施例中，该危险区域监控系统由四部分组成：服务器、GPS参考站、固定站、多个移动站。

其中固定站与实施例一的危险区域监控装置的结构相同，由四部分组成：GPS模块，GPRS模块，第一主处理器射频模块，第一放大器模块。GPS模块：该模块具有两个功能其一是测量当前爆破点的经纬度，目前测得数据的精度已经达到亚米级；GPRS模块将测得的经纬度、固定站和移动站之间的距离信息通过GPRS传输到服务器上；第一主处理器射频模块中包括精确测距的测距模块：通过串口与GPS模块相连接，实现与移动站无线通信，以得到精确的测距信息；该信息通过串口传递到GPRS模块上进行数据上传和解析；第一放大器模块，用于放大通信信号，扩大通信和测距范围。

GPS参考站：包含一台GPS模块、一个固定在安全又稳定地方的天线、一套点对多点的GPRS模块和一个可靠电源。GPS模块连续不断地运行，采集GPS原始数据，不断产生原始数据流，输出RTK/DGPS数据，通过点对多点的GPRS模块传送给固定站GPS模块进行差分处理，使GPS模块得到高精度的经纬度坐标。

服务器：由后台监控平台和专用串口软件组成。可在GIS地图上实时显示危险作业点的地理位置及施工人员的安全状况。

移动站的结构请参阅图4和图5A-图5D，该移动站主要由LED灯401，蜂鸣器402，第二主处理器射频模块403，第二放大器模块404和电源模块405组成。与固定站相比，缺少了GPS模块和GPRS模块，其中的第二主处理器射频模块403向固定站传输射频信号，以供固定站测量距离，固定站将距离信号再反馈给移动站，当施工人员在危险区域内违规施工，第二主处理器模块403判断测量的距离小于安全距离时，控制LED灯闪烁，同时控制蜂鸣器402发出警鸣声警示施工人员。

下面详细说明本实用新型危险区域监控系统各个组成部分之间的工作过程：

本实用新型的危险区域监控系统包括服务器、固定站、若干个移动站、GPS参考站。服务器与固定站之间通过GPRS进行通信；固定站与移动站之间通过主处理器射频模块进行点对点的短距离无线通信；GPS参考站与固定站采用GPRS点对多点的数据通信。

工作原理：

将所述固定站放置于需要监控的危险区域中心，通过GPS模块获取经纬度坐标。

固定站通过第一主处理器射频模块周期性的广播时隙分配表，并以发送广播的时刻为该周期起始时刻。所述时隙分配表为一个周期内各个移动站测距和数据通信的次序。

移动站收到时隙分配表后，计算本移动站被分配的测距和数据通信时间，并以收到广播的时刻为该周期的起始时刻。

各移动站在被分配的时间内与固定站进行测距操作，并将测得的距离值发送给固定站。当移动站测得本移动站与固定站之间的距离小于危险区域半径时，开启报警器进行告警。当测得本移动站与固定站之间的距离大于危险区域半径时关闭报警器。

固定站在周期结束时刻将自身的绝对位置、本区域内各个移动站距离本固定站的距离值通过GPRS模块发送给服务器，实现实时监控。

GPS参考站与固定站的GPS模块实时进行GPS差分处理，保证GPS模块得到的经纬度坐标为亚米级精度的坐标位置。

本实用新型的危险区域监控系统，能对危险作业区域施工作业的施工人员产生警示作用并可有效的杜绝违章事故的发生，为石油系统(或类似作业性质的企业)安全管理提供新的技术手段，彻底的替代人工不能实现的全程实时监控；有效提高了石油系统(或类似作业性质的企业)工作效率，降低石油系统的管理成本，减少不必要的开支。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1、一种危险区域监控装置，其特征在于，该危险区域监控装置至少包括：

GPRS模块，用于与服务器传输数据；

主处理器射频模块，与所述GPRS模块相连接，用于与移动站之间进行数据通信获得测距数据以及与GPRS模块之间进行数据通信；

GPS模块，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据；

放大器模块，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号。

2、根据权利要求1所述的危险区域监控装置，其特征在于：所述主处理器射频模块由单片机和具有测距功能的测距芯片及电路构成。

3、一种危险区域监控系统，其特征在于，该危险区域监控系统至少包括：

服务器，用于用户监管数据，接收固定站传输的数据，对数据进行收发、处理、贮存、查询、维护、交换和管理；

GPS参考站，用于采集GPS数据，并将数据传输给固定站；

固定站，与移动站之间进行数据通信获得测距数据，同时接收GPS参考站的数据而获取该固定站的绝对位置数据，并将测距数据和位置数据传输给服务器；

移动站，与固定站进行数据通信，通过点对点的短距离无线通信方式进行测距。

4、根据权利要求3所述的危险区域监控系统，其特征在于，所述GPS参考站至少包括：

GPS模块，用于采集GPS原始数据，产生原始数据流；

GPRS模块，用于将GPS数据流传输给固定站；

天线，与GPS模块和GPRS模块相连接，用于接收信号；

电源，与GPS模块和GPRS模块相连接，提供工作用电。

5、根据权利要求3所述的危险区域监控系统，其特征在于，所述固定站至少包括：

GPRS模块，用于与服务器传输数据；

第一主处理器射频模块，与所述GPRS模块相连接，用于与移动站之间进行数据通信获得测距数据以及与GPRS模块之间进行数据通信；

GPS模块，与所述GPRS模块相连接，用于获取所述危险区域监控装置的绝对位置数据；

第一放大器模块，与所述主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号。

6、根据权利要求3所述的危险区域监控系统，其特征在于，所述的移动站至少包括：

第二主处理器射频模块，用于与固定站之间进行数据通信以及控制报警器开关；

第二放大器模块，与所述第二主处理器射频模块相连接，用于放大通信信号；

LED灯，与所述第二主处理器射频模块相连接，用于表示移动站的工作状态；

报警器，由蜂鸣器及其控制电路构成，与第二主处理器射频模块，用于告警进入危险区域的作业人员。

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