CN212013058U - 隧道精准定位装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及隧道施工安全管理领域，具体公开了隧道精准定位装置，其包括人员定位信息卡、若干基站和服务器。人员定位信息卡：供进入隧道的人员随身携带，人员定位信息卡包括Zigbee无线模块；若干基站：基站根据隧道的现场情况布置于隧道内，各基站内置基于Zigbee的无线通信模块使各基站构成无线定位网格，各基站内设有数据处理单元和报警器，各基站的顶部安装有红外摄像头，同一基站上基于Zigbee的无线通信模块检测到的红外信号个数少于红外摄像头检测到的信号数，报警器启动；服务器：服务器通过有线或无线的方式连接一个或多个基站以接收各基站上传的定位信息。Zigbee无线模块和红外摄像头同时对人员进行位置监控，以提高应急处理能力。

Description

隧道精准定位装置

技术领域

本实用新型涉及隧道施工安全管理领域，具体涉及隧道精准定位装置。

背景技术

尽管我国隧道修建理论和技术近年来得到了很大的发展，但由于隧道的特殊性，在修建过程中不确定因素仍然很多，存在着很大的风险。同时我国隧道修建过程中自动化水平不高，发生危险时，施工人员的生命安全常常受到很大的威胁。

20世纪90年代以后，隧道工程施工逐步迈向信息化时代，同时，岩土工程安全监控手段的硬件和软件发展迅速，监控范围不断扩大，监测自动化系统、信息处理和资料分析系统、安全预报系统也在不断推出和完善，目前在大坝、隧道、基坑、边坡工程中已经涌现出一些针对性的监控系统。

我国在隧道及地下工程技术的运用程度和建设管理水平上与先进国家相比，还有较大的差距。其他与隧道大国的主要差距是机械装备、监测手段以及技术可靠性保障系统方面。这些与国家快速发展的经济形势对隧道及地下工程建设的需求不相适应。

关于人员定位的相关应用在隧道内还很少，目前在国内隧道施工应用较广泛的是在洞口设置门禁卡，但这种方式只能了解洞内人员数量，无法确定具体位置。而且由于隧道内深处没有手机信号覆盖，所以也难以和隧道内人员进行通讯和交互；另外，在有人非法进入隧道后，无法进行及时了解以进行应急处理，因此存在较大的安全管理隐患。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供隧道精准定位装置，以提高对进入隧道人员的监管，降低安全隐患。

隧道精准定位装置包括人员定位信息卡、若干基站和服务器；

人员定位信息卡：供进入隧道的人员随身携带，人员定位信息卡包括Zigbee无线模块和对Zigbee无线模块进行供电的电池供电电路，Zigbee无线模块与各基站通过无线通信连接；

若干基站：基站根据隧道的现场情况布置于隧道内，各基站内置基于Zigbee的无线通信模块使各基站构成无线定位网格，基站通过基于Zigbee的无线通信模块接收基站覆盖范围内的人员定位信息卡发送的信息，各基站内设有数据处理单元和报警器，各基站的顶部安装有红外摄像头，基于Zigbee的无线通信模块、红外摄像头和报警器均与数据处理单元信号连接，同一基站上基于Zigbee的无线通信模块检测到的红外信号个数少于红外摄像头检测到的信号数，报警器启动；

服务器：服务器通过有线或无线的方式连接一个或多个基站以接收各基站上传的定位信息，服务器包括数据处理分析模块和存储器，存储器与数据处理分析模块信号连接。

本基础方案的有益效果在于：

(1)人员进入隧道后需携带人员定位信息卡，各个基站用于与人员定位信息卡进行信息交互，当人员进入基站的定位范围后，则人员信息定位卡将与该基站进行信息交流，且人员信息定位卡携带有人员信息，因此通过人员信息定位卡与基站之间的信息交流，则可以对人员进行定位，并确定相关人员在隧道中的具体位置。

(2)基站顶部还设有红外摄像头，当人员进入到红外摄像头的拍摄范围时，红外摄像头将形成红外成像并将红外成像反馈至数据处理单元，数据处理单元根据红外色块判断在该红外摄像头的拍摄范围内有几位人员。另外，红外摄像头的拍摄范围被包括在基站基于Zigbee的信号辐射范围内；因此，如果是人员正常进入隧道中，基站所检测到的Zigbee无线模块信号等于红外色块数量，或者人员之间相互遮挡时，基站所检测到的Zigbee无线模块信号大于红外色块数量。当基站所检测到的Zigbee无线模块信号小于红外色块数量，则说明有人员非法进入隧道或者有人员的人员定位信息卡损坏；由于隧道内部设有若干基站，当人员在隧道内部行动时，人员之间的相互关系在变化，人员的相互遮挡情况也会变化，因此通过多个红外摄像头对人员情况进行捕捉，从而可以判断隧道内部的人员数量情况。

(3)当基于Zigbee的无线通信模块和红外摄像头判断具有人员非法进入隧道时，报警器将发出警报，以通知该人员迅速撤离隧道，以保证人员安全，降低安全隐患。

优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，还包括设置在隧道出口处的摄像机，所述服务器还包括控制模块，控制模块与数据处理分析模块信号连接，服务器的控制模块和储存器均与摄像机信号连接，当报警器启动，控制模块控制摄像头启动。当报警器启动，控制模块将控制摄像头启动，报警器将会警告非法进入隧道的人员以快速离开隧道，而摄像头将会对离开隧道的人员进行录像，以便对人员进行清查。

优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，各所述基站侧壁上设有指示灯，指示灯设置为箭头状，指示灯根据基站所处的位置指向最近的隧道出口，指示灯与对应的数据处理单元连接；报警器启动的同时，指示灯点亮。通过指示灯指示出最近的离开隧道的出口，有利于人员迅速撤离隧道。

优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述隧道的出口处安装有监控器，监控器连接监控数据存储模块。监控器用以对隧道的日常情况进行监控；且产生的监控数据通过监控数据存储模块进行存储；而摄像机产生的针对报警器响起时人员撤离隧道时的数据存储在服务器的存储器内，从而在遇到非法进入隧道的情况时，方便对劲进入隧道的人员进行清查。

优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述服务器包括按键控制模块，摄像机与按键控制模块信号连接，通过按键控制模块可以控制摄像头关闭。在正常情况下摄像机处于关闭状态，通过按键控制模块可以关闭摄像机。

优选方案五：作为对优选方案四的进一步优化，所述服务器包括与数据处理分析模块连接的显示器。基站将人员位置反馈至服务器后，经过数据分析模块对数据进行处理，可以将人员的具体位置显示在显示器上，从而便于更直观的了解人员所处位置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图；

图2为本实用新型实施例中个模块的连接框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：人员定位信息卡10、基站20、服务器30、摄像机40、覆盖的拍摄范围50、监控器60。

实施例基本如附图1、图2所示：

隧道精准定位装置包括人员定位信息卡10、若干基站20、服务器30、安装在隧道出口的摄像机40和监控器60，其具体设置如下：

人员定位信息卡：供进入隧道的人员随身携带，人员定位信息卡10包括Zigbee无线模块和对Zigbee无线模块进行供电的电池供电电路，Zigbee无线模块与各基站20通过无线通信连接；人员定位信息卡10设置为手环或悬挂等穿戴方式，以便工作人员携带且不易遗失。

若干基站：基站20根据隧道的现场情况布置于隧道内，基站20沿隧道的延伸方向等间距设置，基站20每50米设置一个，且基站20设置在隧道内部的边缘，以避免基站20阻挡隧道内部的正常施工；各基站20内置基于Zigbee的无线通信模块使各基站20构成无线定位网格，基站20通过基于Zigbee的无线通信模块接收基站20所覆盖范围内的人员定位信息卡10发送的信息。各基站20内设有数据处理单元和报警器，且各基站20的顶部安装有红外摄像头，红外摄像头所覆盖的拍摄范围50在基站20的信号覆盖范围内；基站20的侧壁上设有指示灯，指示灯设置为箭头状，指示灯根据基站20所处的位置指向最近的隧道出口，指示灯与对应的数据处理单元连接；报警器启动后，指向最近的隧道出口的指示灯点亮。基于Zigbee的无线通信模块、红外摄像头、报警器和指示灯均与数据处理单元信号连接，同一基站20上基于Zigbee的无线通信模块检测到的红外信号个数少于红外摄像头检测到的信号数，报警器启动，同时指示灯点亮，以提示人员迅速离开隧道，并根据指示灯指向的出口离开隧道。

服务器：服务器30通过有线将若干基站20连接成网络以接收各基站20上传的定位信息(服务器30和基站20也可以采用无线连接的方式连接)，服务器30包括数据处理分析模块、控制模块、按键控制模块、存储器和显示器，存储器与数据处理分析模块信号连接；存储器用于存储寻到内部人员的信息，以便后续查证。显示器与数据处理分析模块信号连接，显示器可以显示经数据处理分析模块处理后的人员位置信息。

摄像机：摄像机40设置在隧道的出口处，服务器30的控制模块和按键控制模块均与摄像机40信号连接，且服务器30的存储器采用有线连接的方式与摄像机40进行信号连接。通过服务器30的数据分析处理模块对基站20反馈的数据进行处理后，通过控制器可以控制摄像机40打开，即报警器启动后，控制模块将控制摄像机40打开；而通过按键控制模块，则可以手动关闭摄像机40，摄像机40拍摄的数据信息将通过数据传输存储在服务器30的存储器内。

监控器：监控器60安装在隧道的出口处，监控器60通过有线连接的方式连接监控数据存储模块，监控数据存储模块用于存储日常的监控数据。

具体实施过程如下：

人员进入隧道后需携带人员定位信息卡10，各个基站20用于与人员定位信息卡10进行信息交互，当人员进入基站20的定位范围后，则人员信息定位卡将与该基站20进行信息交流，且人员信息定位卡携带有人员信息，因此通过人员信息定位卡与基站20之间的信息交流，则可以对人员进行定位，并确定相关人员在隧道中的具体位置，服务器30的显示器可以直观的现实隧道内的人员信息及位置。

当人员进入到红外摄像头的拍摄范围时，红外摄像头将形成红外成像并将红外成像反馈至数据处理单元，数据处理单元根据红外色块判断在该红外摄像头的拍摄范围内有几位人员。另外，红外摄像头的拍摄范围被包括在基站20的定位信号覆盖范围内；因此，如果是人员正常进入隧道中，基站20所检测到的Zigbee无线模块信号等于红外色块数量，或者人员之间相互遮挡时，基站20所检测到的Zigbee无线模块信号大于红外色块数量。当基站20所检测到的Zigbee无线模块信号小于红外色块数量，则说明有人员非法进入隧道或者有人员的人员定位信息卡10损坏；由于隧道内部设有若干基站20，当人员在隧道内部行动时，人员之间的相互关系在变化，人员的相互遮挡情况也会变化，因此通过多个红外摄像头对人员情况进行捕捉，从而可以判断隧道内部的人员数量情况。

当基于Zigbee的无线通信模块和红外摄像头判断具有人员非法进入隧道时，报警器将发出警报，同时指示灯点亮进行方向引导，以通知该人员迅速撤离隧道，以保证人员安全。

监控器60可以对隧道的日常情况进行监控，其产生的监控数据通过监控数据存储模块进行存储；摄像机40产生的针对报警器响起、人员撤离隧道时的摄像数据存储在服务器30的存储器内，从而在遇到非法进入隧道的情况时，方便对劲进入隧道的人员进行清查。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.隧道精准定位装置，其特征在于，包括人员定位信息卡、若干基站和服务器；

人员定位信息卡：供进入隧道的人员随身携带，人员定位信息卡包括Zigbee无线模块和对Zigbee无线模块进行供电的电池供电电路，Zigbee无线模块与各基站通过无线通信连接；

若干基站：基站根据隧道的现场情况布置于隧道内，各基站内置基于Zigbee的无线通信模块使各基站构成无线定位网格，基站通过基于Zigbee的无线通信模块接收基站覆盖范围内的人员定位信息卡发送的信息，各基站内设有数据处理单元和报警器，各基站的顶部安装有红外摄像头，基于Zigbee的无线通信模块、红外摄像头和报警器均与数据处理单元信号连接，同一基站上基于Zigbee的无线通信模块检测到的红外信号个数少于红外摄像头检测到的信号数，报警器启动；

服务器：服务器通过有线或无线的方式连接一个或多个基站以接收各基站上传的定位信息，服务器包括数据处理分析模块和存储器，存储器与数据处理分析模块信号连接。

2.根据权利要求1所述的隧道精准定位装置，其特征在于：还包括设置在隧道出口处的摄像机，所述服务器还包括控制模块，控制模块与数据处理分析模块信号连接，服务器的控制模块和储存器均与摄像机信号连接，当报警器启动，控制模块控制摄像头启动。

3.根据权利要求2所述的隧道精准定位装置，其特征在于：各所述基站侧壁上设有指示灯，指示灯设置为箭头状，指示灯根据基站所处的位置指向最近的隧道出口，指示灯与对应的数据处理单元连接；报警器启动的同时，指示灯点亮。

4.根据权利要求3所述的隧道精准定位装置，其特征在于：所述隧道的出口处安装有监控器，监控器连接监控数据存储模块。

5.根据权利要求4所述的隧道精准定位装置，其特征在于：所述服务器包括按键控制模块，摄像机与按键控制模块信号连接，通过按键控制模块可以控制摄像头关闭。

6.根据权利要求5所述的隧道精准定位装置，其特征在于：所述服务器包括与数据处理分析模块连接的显示器。

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