CN205880231U - 一种基于uwb技术的工地人员3d定位系统 - Google Patents
一种基于uwb技术的工地人员3d定位系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，属于无线定位技术领域，包括人员安全帽单元、数个UWB基站单元和定位中心单元，采用以UWB技术、GPS技术和2.4G无线传输技术相结合的技术方案，解决了由于UWB的传输距离近而不能满足大型工地的需求的问题，保证了工地人员的定位精度，并解决了对处于危险地带的人员发出语音报警的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于无线定位技术领域。
背景技术
随着城市不断的扩大，越来越多的建筑空地随之兴起，而建筑工人的安全问题也越来越受到人们的关注，如何定位建筑工人在建筑工地的位置，并向处于危险位置的工人发出报警已经成为必须解决的问题。
UWB也可称为脉冲无线电，UWB通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率，此项技术目前被广泛的应用在定位领域，然而此技术的传输距离只能达到10米，很难满足大型工地的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，采用以UWB技术、GPS技术和2.4G无线传输技术相结合的技术方案，解决了由于UWB的传输距离近而不能满足大型工地的需求的问题，并且结合UWB技术、GPS技术和2.4G无线传输技术实现了工地人员的3D定位，保证了工地人员的定位精度，并解决了对处于危险地带的人员发出语音报警的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，包括人员安全帽单元、数个UWB基站单元和定位中心单元，人员安全帽单元与任意UWB基站单元均通过UWB脉冲无线电通信，所述人员安全帽单元还与定位中心单元通过2.4G无线信号通信；
人员安全帽单元包括锂电池、电池管理模块、第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块，GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块均与第一主控制器连接，锂电池连接电池管理模块，电池管理模块为第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块供电；
UWB基站单元包括以太网模块、第二主控制器、UWB基站和广播模块，以太网模块、UWB基站和广播模块均与第二主控制器连接，UWB基站与所述UWB标签模块通过UWB脉冲无线电通信；
定位中心单元包括定位服务器、数据库服务器、监控终端、第二语音通话模块、第二2.4G无线模块、第三主控制器和485模块，第二2.4G无线模块和485模块均与第三主控制器连接，485模块还与定位服务器连接，数据库服务器通过互联网连接定位服务器，监控终端通过互联网连接定位服务器，第二语音通话模块连接监控终端，所述以太网模块通过网络连接定位服务器。
所述第一主控制器、所述第二主控制器和所述第三主控制器均为ARM7控制器。
所述485模块的型号为MAX485，所述监控终端为电脑。
所述报警模块包括NV065A语音芯片和喇叭，所述NV065A语音芯片连接喇叭,所述NV065A语音芯片还连接所述第一主控制器。
所述广播模块为喇叭。
所述以太网模块的型号为DM9000A。
所述第一语音通话模块和所述第二语音通话模块均包括喇叭和MIC。
本实用新型所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，采用在安全帽上加入UWB定位标签、GPS定位模块和2.4G无线模块的技术方案，实现了对建筑工人的远距离精确定位，弥补了单独的UWB定位系统的定位距离短的问题，并且结合UWB技术、GPS技术和2.4G无线传输技术实现了工地人员的3D定位，满足了大型工地对人员定位的距离要求；本实用新型在人员安全帽单元设有报警模块和语音通话模块，当佩戴安全帽的人员到达危险地带时，可以向佩戴安全帽的人员发出语音报警，确保了工地人员的安全；本实用新型在UWB基站单元设有广播模块，使定位中心单元也可以在工地人员到达危险地带的时候对工地人员发出语音报警，对工地人员的安全施加了双保险。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构示意图；
图2是本实用新型的人员安全帽单元的原理图框图；
图3是本实用新型的UWB基站单元的原理图框图；
图4是本实用新型的定位中心单元的原理图框图。
具体实施方式
如图1-4所示的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，包括人员安全帽单元、数个UWB基站单元和定位中心单元，人员安全帽单元与任意UWB基站单元均通过UWB脉冲无线电通信，所述人员安全帽单元还与定位中心单元通过2.4G无线信号通信；
人员安全帽单元包括锂电池、电池管理模块、第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块(所述UWB标签模块为现有技术，固不详细叙述)、报警模块和第一语音通话模块，GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块均与第一主控制器连接，锂电池连接电池管理模块，电池管理模块为第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块供电；
UWB基站单元包括以太网模块、第二主控制器、UWB基站(所述UWB基站为现有技术，固不详细叙述)和广播模块，以太网模块、UWB基站和广播模块均与第二主控制器连接，UWB基站与所述UWB标签模块通过UWB脉冲无线电通信；
定位中心单元包括定位服务器、数据库服务器、监控终端、第二语音通话模块、第二2.4G无线模块、第三主控制器和485模块，第二2.4G无线模块和485模块均与第三主控制器连接，485模块还与定位服务器连接，数据库服务器通过互联网连接定位服务器，监控终端通过互联网连接定位服务器，第二语音通话模块连接监控终端，所述以太网模块通过网络连接定位服务器。
所述第一主控制器、所述第二主控制器和所述第三主控制器均为ARM7控制器。
所述485模块的型号为MAX485，所述监控终端为电脑。
所述报警模块包括NV065A语音芯片和喇叭，所述NV065A语音芯片连接喇叭,所述NV065A语音芯片还连接所述第一主控制器。
所述广播模块为喇叭。
所述以太网模块的型号为DM9000A。
所述第一语音通话模块和所述第二语音通话模块均包括喇叭和MIC(所述喇叭和所述MIC为现有技术，固不详细叙述)。
工作时，首先将UWB基站单元安装在工地的高危地带，而一个工地上可以设置数个UWB基站单元，UWB基站单元的传输距离为10米，在UWB基站单元的传输距离范围之内均预设为警戒距离，再将UWB基站单元通过网线与定位中心单元连接，最后将人员安全帽单元安装在工地人员的安全帽上。
当佩戴安全帽的人员行走到建筑工地上时，人员安全帽单元首先判断是否到达某个UWB基站单元：是，则人员安全帽单元启动UWB标签模块，使用UWB定位技术对佩戴安全帽的人员进行定位，并且UWB基站单元通过网络将佩戴安全帽的人员的定位信息发送给定位中心单元；否，则人员安全帽单元启动GPS定位模块，首先通过GPS定位模块对自身位置进行定位，然后通过第一2.4G无线模块将佩戴安全帽的人员的定位信息发送给定位中心单元，2.4G无线模块的传输距离可达到100M，弥补了UWB定位技术的传输距离短的缺点。
定位中心单元处理监控终端人员的定位信息，并将定位信息显示到监控终端，供管理人员查看，当监控中心的人员发现有人到达危险地带的时候，可以通过第二语音通话模对人员安全帽单元的第一语音通话模进行语音呼叫，提醒工地人员迅速撤离到安全地带，也可以通过第二语音通话模对UWB基站单元的广播模块进行语音呼叫，通过广播喊话的方式对工地人员做出提醒，保证工地人员的安全。
定位中心单元实时统计所有工地人员的位置信息和运动轨迹，生成3D效果图，并将位置信息和运动轨迹存储在数据库服务器，方便监控人员进行历史查询。
本实用新型所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，采用在安全帽上加入UWB定位标签和GPS定位模块的技术方案，实现了对建筑工人的远距离精确定位，弥补了单独的UWB定位系统的定位距离短的问题，并且结合UWB技术、GPS技术和2.4G无线传输技术实现了工地人员的3D定位，满足了大型工地对人员定位的距离要求；本实用新型在人员安全帽单元设有报警模块和语音通话模块，当佩戴安全帽的人员到达危险地带时，可以向佩戴安全帽的人员发出语音报警，确保了工地人员的安全；本实用新型在UWB基站单元设有广播模块，使定位中心单元也可以在工地人员到达危险地带的时候对工地人员发出语音报警，对工地人员的安全施加了双保险。
Claims (7)
1.一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：包括人员安全帽单元、数个UWB基站单元和定位中心单元，人员安全帽单元与任意UWB基站单元均通过UWB脉冲无线电通信，所述人员安全帽单元还与定位中心单元通过2.4G无线信号通信；
人员安全帽单元包括锂电池、电池管理模块、第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块，GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块均与第一主控制器连接，锂电池连接电池管理模块，电池管理模块为第一主控制器、GPS定位模块、第一2.4G无线模块、UWB标签模块、报警模块和第一语音通话模块供电；
UWB基站单元包括以太网模块、第二主控制器、UWB基站和广播模块，以太网模块、UWB基站和广播模块均与第二主控制器连接，UWB基站与所述UWB标签模块通过UWB脉冲无线电通信；
定位中心单元包括定位服务器、数据库服务器、监控终端、第二语音通话模块、第二2.4G无线模块、第三主控制器和485模块，第二2.4G无线模块和485模块均与第三主控制器连接，485模块还与定位服务器连接，数据库服务器通过互联网连接定位服务器，监控终端通过互联网连接定位服务器，第二语音通话模块连接监控终端，所述以太网模块通过网络连接定位服务器。
2.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述第一主控制器、所述第二主控制器和所述第三主控制器均为ARM7控制器。
3.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述485模块的型号为MAX485，所述监控终端为电脑。
4.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述报警模块包括NV065A语音芯片和喇叭，所述NV065A语音芯片连接喇叭,所述NV065A语音芯片还连接所述第一主控制器。
5.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述广播模块为喇叭。
6.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述以太网模块的型号为DM9000A。
7.如权利要求1所述的一种基于UWB技术的工地人员3D定位系统，其特征在于：所述第一语音通话模块和所述第二语音通话模块均包括喇叭和MIC。
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