CN205302557U - 流动机械人员防碰撞预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种流动机械人员防碰撞预警系统，包括多个设置在所述的流动机械上的车载终端，以及多个供佩戴的移动标签，所述的车载终端包括车载接收终端和报警显示设备，所述的车载接收终端包括供电模块、车端存储单元、集成有车端无线收发模块的车端MCU，所述的报警显示设备包括与所述的车端MCU通讯连结的蜂鸣器和显示设备，所述的移动标签包括集成移动端无线收发模块通讯连结的移动端MCU、供电电池以及移动端存储单元。而且本实用新型的设备体积小，工业现场人员佩戴不影响正常工作；功耗低，不需要总进行更换供电电池，减少维护量和使用成本；且扫描周期为1s，有效的提高了反应速度，避免事故发生。

Description

流动机械人员防碰撞预警系统

技术领域

本实用新型涉及安全防护技术领域，特别是涉及一种流动机械人员防碰撞预警系统。

背景技术

在散货码头或散货堆场，例如矿石、煤炭堆场，有大量的流动机械，如装载机、挖掘机等进行作业。这些大型流动机械往往不是单独作业，仍然需要现场人员在设备下进行辅助工作。而这些大型流动机械的司机常常因为光线和视野被阻挡，导致撞伤现场工作人员，造成严重事故。

传统的防碰撞装置原理包括：基于GPS定位的防碰撞预警系统；基于RSSI值定位的防碰撞预警系统；基于超声波距离监测的防碰撞预警系统；基于RFID距离监测的防碰撞预警系统；基于机器视觉的防碰撞预警系统；这些防撞预警系统原理各不相同，但是也有各自的相对局限性，并不适用于这些移动大型机械针对现场工作人员的防撞。具体来说：

1)基于GPS定位的防碰撞预警系统；

由于GPS采集到的数据是一个坐标数据，因此需要将车辆位置信息，现场人员位置信息全部通过无线网络上传到服务器，通过运算，得到人员与车辆的相对位置关系后，再将是否预警的信号传回给车载终端；这样定位延迟和数据延迟的叠加会造成预警的不及时。即使可以通过差分基站的建立来提高定位精度，使用3G,4G网络来提升数据传输的速度，但是其造价，体积与功耗将无法适用于实际的应用。

2)基于RSSI值定位的防碰撞预警系统；

RSSI值实际是通过对信号强度能量的检测来判断接收装置与被测装置之间的距离，通常信号是采用2.4GHz的免费频段，信号强度的影响因素诸多，包括物体的反射，穿透物体的衰减，同频段通信设备的干扰，导致该技术仅在民用，环境因素较好的场合可以发挥作用，在环境复杂的工业现场则会出现大量误报，无法正常使用。

3)基于超声波距离监测的防碰撞预警系统；

超声波测距技术常用于车辆的倒车雷达，但由于超声波功率的局限仅使用于近距离的测距，通常在30m之内，而且是对所有的障碍物都进行报警，并无法识别是工作人员还是货物，所以超声波技术并不能适用于此场合。

4)基于RFID距离监测的防碰撞预警系统；

RFID即射频识别技术，常用于门禁系统，其优点在于作业人员携带的识别设备体积小且无源，但是距离同样是其最大的局限，无法适用于大型机械周围远距离，甚至是多级的预警。

5)基于机器视觉的防碰撞预警系统；

机器视觉方式是通过车载摄像机采集车辆周围的信息，通过计算机处理后，对摄像机视野范围内的情况进行预警。但要对机械设备周围360°进行预警则需要多个摄像头。这种方法缺点是数据处理量大，很难解决实时性问题，对硬件会有很高的要求，成本也难以控制；另外，使用机器视觉系统时还必须很好地解决识别环境对识别效果的影响，要求系统对工作环境，气候条件以及光线条件等都必须具有很好的适应性。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种流动机械人员防碰撞预警系统。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种流动机械人员防碰撞预警系统，包括多个设置在所述的流动机械上的车载终端，以及多个供佩戴的移动标签，所述的车载终端包括车载接收终端和报警显示设备，所述的车载接收终端包括供电模块、车端存储单元、集成有车端无线收发模块的车端MCU，所述的报警显示设备包括与所述的车端MCU通讯连结的蜂鸣器和显示设备，所述的移动标签包括集成移动端无线收发模块通讯连结的移动端MCU、供电电池以及移动端存储单元。

所述的供电模块为车载直流供电。

所述的车端存储单元和移动端存储单元分别为EEPROM芯片。

所述的移动标签为卡片状。

所述的显示设备为LCD触摸屏。

所述的车载终端还包括壳体，所述的车载接收终端及蜂鸣器设置在所述的壳体内，所述的LCD触摸屏设置在壳体的表面上。

所述的车载接收终端和报警显示设备通过数据线或射频或蓝牙方式连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

车载终端以预定周期不断扫描周围标签的信息同时进行距离判断，当移动标签进入到车载终端的预警范围时，车载终端向司机发出报警信息，报警针对性强，反应速度块，处理数据少。而且本实用新型的设备体积小，工业现场人员佩戴不影响正常工作；功耗低，不需要总进行更换供电电池，减少维护量和使用成本；且扫描周期为1s，有效的提高了反应速度，避免事故发生。

附图说明

图1所示为本实用新型的流动机械人员防碰撞预警系统的结构示意图；

图2所示为车载终端结构示意图；

图3所示为移动标签结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-3所示，本实用新型的流动机械人员防碰撞预警系统包括多个设置在所述的机械上的车载终端，以及多个供佩戴的移动标签1，所述的车载终端包括车载接收终端2和报警显示设备3，所述的车载接收终端包括供电模块、车端存储单元，如EEPROM芯片、集成有车端无线收发模块的车端MCU，以及收发天线，所述的报警显示设备包括与所述的车端MCU通讯连结的蜂鸣器和LCD触摸屏，所述的移动标签1包括集成有移动端无线收发模块通讯连结的移动端MCU、供电电池以及移动端存储单元，如EEPROM芯片，以及收发天线。其中，所述的供电模块为车载直流供电。所述的移动标签可设计成多种形状，或者依附在各种设备上，如所述的移动标签为卡片状，或者将其设置在安全帽上，按施工要求配套安全帽的同时，即能保证移动标签的随身携带。

作为优选方案，所述的车载终端还包括壳体，所述的车载接收终端及蜂鸣器设置在所述的壳体内，所述的LCD触摸屏设置在壳体的表面上，将车载终端集成到一起，增加了配置的便利性，仅需提供电源即可工作，可以将该车载终端与司机进行身份绑定而随身携带，做到各种信息对应记录，可便捷建立各种操作档案。

作为另一个实施方案，所述的车载接收终端和报警显示设备通过数据线或蓝牙或射频方式连通，其中，所述的报警显示单元可直接采用机械上的已有设备，仅需进行必要的通讯设置即可，减少构件成本。

本实用新型基于信号到达时间(TDOA)的原理进行距离的识别，工作人员携带的移动标签向车载终端发射信号，信号中携带一定的数据信息，在识别到距离的同时无需再借助其他网络进行数据交换，减少延迟，降低使用成本。

通过工作人员携带的移动标签与车载终端的数据交换，系统只针对携带移动标签的人员进行预警，并可以识别设备携带者的身份，减少误报。而且影响信号在空气中传播速度的因素较少，解决了复杂环境下对信号影响，造成数据不准确及误报的问题。而且本实用新型的设备体积小，工业现场人员佩戴不影响正常工作；功耗低，不需要总进行更换供电电池，减少维护量和使用成本；且扫描周期为1s，有效的提高了反应速度，避免事故发生。

车载终端以预定周期不断扫描周围标签的信息同时进行距离判断，当移动标签进入到车载终端的预警范围时，车载终端向司机发出报警信息，报警针对性强，反应速度块，处理数据少。

多台装载机可分别安装车载终端和报警显示设备同时工作，互不影响。多个工作人员可分别佩戴此移动标签同时工作，互不影响。所有安装此系统的装载机同时扫描进入工作范围的所有移动标签，多个移动标签同时进入多个装载机的预警范围，多个装载机同时报警，并可以分辨数量及各移动标签的身份。

测距原理：

车载接收终端以固定周期向外发送状态请求信息(statusrequest),并在系统内增加时间戳信息，当移动标签进入到车载接收终端覆盖范围后，会接收到状态请求信息后，马上回复自己ID号表明自己的身份信息。

当车载接收终端接收到移动标签的返回信息后，更新此ID号移动标签的时间戳。车载接收终端再经过一定的运算得出该移动标签的距离。

系统原理：

车载接收终端以一定的周期，将状态请求信息调制后通过天线发送，同时记录发射数据的时间，例如记录为t0。当移动标签进入车载接收终端无线信号的覆盖范围后(此无线信号覆盖范围由所配天线等因素决定，一般无线信号覆盖范围为数米到十米左右，足够建立一个安全的警示距离)，会接收到状态请求信息，经过信号解调后移动端MCU识别为请求信号，立刻将自己的移动标签ID号调制后通过天线发送。当车载接收终端接收到移动标签的回复后，更新此移动标签ID的时间戳，例如记录为t1，车载接收终端通过t0、t1两个时间，以及无线信号在空气中传播的速度，计算出车载接收终端与移动标签之间的距离，完成测距的目的。测得的距离连同移动标签ID号一起显示在显示设备上，如达到预设危险距离，预设危险距离车端MCU也会发出指令触发报警装置，提醒驾驶者。

具体来说，车载接收终端预装在每台装载机驾驶室内，使用24V直流电源供电，内部使用集成无线收发功能的车端MCU作为处理器进行无线信号的调制解调、信号时间距离运算、音频报警输出、人机交互界面显示、车载接收终端参数存储等工作。同时，可控制蜂鸣器进行音频报警输出，通过LCD触摸屏进行报警显示与参数配置等，所配置参数为预警危险距离、报警危险距离、车载接收终端无线信道等，存储单元，即内置EEPROM芯片用来储存各种参数信息。

移动标签由进入施工现场的工作人员佩戴，使用3.6V锂电池供电，内部使用集成无线收发功能的移动端MCU作为处理器进行无线信号的调制解调工作，内置EEPROM芯片用来储存各种参数信息。此参数信息包括移动标签无线信道与移动标签ID号等，使用配套软件在PC端进行配置。

综上所述，本实用新型具有以下优势，

⑴利用TDOA技术实现移动机械对工作人员距离多级预警，在对工作人员距离判断的同时可对身份进行识别。

⑵适用于环境复杂工业现场，不受环境条件影响，不借助其它网络设施而自成体系，实现指定工作人员的距离预警，在任何地方有一个车载终端和一个移动标签即可实现该功能，无需构建服务器或者依靠外部网络，适用于复杂工业现场，不受环境因素影响，不受其它通讯设备信号影响。

⑶实现多设备在同一网络运行互不影响，间隔1S刷新频率达到实时安全报警效果，响应速度快，低功耗，同时可实时报警输出响应，人机交互界面友好，参数配置方便快捷。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，包括多个设置在所述的流动机械上的车载终端，以及多个供佩戴的移动标签，所述的车载终端包括车载接收终端和报警显示设备，所述的车载接收终端包括供电模块、车端存储单元、集成有车端无线收发模块的车端MCU，所述的报警显示设备包括与所述的车端MCU通讯连结的蜂鸣器和显示设备，所述的移动标签包括集成移动端无线收发模块通讯连结的移动端MCU、供电电池以及移动端存储单元。

2.如权利要求1所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的供电模块为车载直流供电。

3.如权利要求1所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的车端存储单元和移动端存储单元分别为EEPROM芯片。

4.如权利要求1所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的移动标签为卡片状。

5.如权利要求1所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的显示设备为LCD触摸屏。

6.如权利要求5所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的车载终端还包括壳体，所述的车载接收终端及蜂鸣器设置在所述的壳体内，所述的LCD触摸屏设置在壳体的表面上。

7.如权利要求1所述的流动机械人员防碰撞预警系统，其特征在于，所述的车载接收终端和报警显示设备通过数据线或射频或蓝牙方式连通。