CN212572979U - 一种基于uwb无线技术的智慧隧道安全施工管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，包括平台客户端、通过网线与平台客户端连接的服务器以及通过网线与服务器连接的第一交换机；所述第一交换机通过光纤收发器连接有若干第二交换机，各第二交换机通过网线连接有相对应的UWB基站；在腕带、安全帽和车辆上设置有与UWB基站相配合的定位标签；在服务器内设有管理中心，所述管理中心分别与平台客户端以及第一交换机连接；本实用新型通过利用UWB无线技术，在地下隧道施工中实现人员和车辆的精准定位，并对各种风险源进行报警，提高施工场所的安全性，能够对隧道施工场所进行统一高效地管理，提高了定位精度、整合了系统资源、配置简洁，提高了管理效率。

Description

一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统

技术领域

本实用新型涉及智慧隧道安全施工管理，具体是一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统。

背景技术

随着我国高速的现代化发展，城镇化程度越来越高，于此带来的就是人口激增，交通成为掣肘一个城市发展的主要矛盾，为此国内的各大中城市开始大面积的发展轨道交通，从而涌现大量的地下施工作业处所。这些工程建设规模不断扩大，工艺流程纷繁复杂，如何完善现场施工现场管理，控制事故发生频率，保障文明施工一直是施工企业、政府管理部门关注的焦点。工地人员定位管理是管理工作中的一个盲点，一直以来采用粗放的方式，在现有的工地项目中往往出现施工人员实时督查难，现场带班人员敷衍职责等问题，现场管理水平的低下是目前工地效率低下，事故频发的一个重要原因。

大规模地下轨道交通发展以来，对于作业现场的管理也采取了很多措施，包括视频监控、车辆管理、人员管理的各种系统广布施工现场，这些系统的使用的确也为施工作业现场的管理提供了方便，尤其是人员定位系统，可以为管理带来很大的便利：位置信息精准化；通过精准的位置信息快速查看施工人员作业位置，提高位置管理效率。任务分配科学化；根据人员的位置信息，作分配更加合理、科学。管理可视化；人员在作业、物品装载、施工过程中能够实时知道具体位置，跟踪生产进度，可视化管理。现有的定位技术主要有以下几种：一、Wi-Fi技术。Wi-Fi定位应用采用在区域内安置无线基站，根据待定位Wi-Fi设备的信号特征，结合无线基站的拓扑结构，综合确定待定位Wi-Fi设备的坐标。Wi-Fi定位技术便于利用现有的无线设备实现定位功能，但由于Wi-Fi的安全性较差，功耗较高，频谱资源已趋近饱和，因此，不利于终端设备的长期携带和厂区内的大规模应用。二、射频识别技术。它是利用电磁感应原理，通过无线激发近距离无线标签，实现信息读取的技术。射频识别距离从几厘米到十几米。RFID用于人员定位的典型应用来自人员考勤系统的拓展，主要进行人员是否存在于某个区域的辨识，不能做到实时跟踪，并且定位应用还没有标准的网络体系，因此，网络建立成本和建立难度较大。

为加强施工人员管理，监督现场工作情况，保障人员或区域安全，以及对现场的物资设备进行定位管理，便于需要时及时进行调配和考勤管理，提高施工管理水平，也能为事故处理和救援工作提供可靠的数据依据，保证抢险救灾工作的高效运作。不少企业利用飞速发展的电子信息技术推出了各种各样的相应施工场所的管理系统，但都存在着各种各样无法解决的难题：系统兼容性差、定位不准、功能单一等等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，包括平台客户端、通过网线与平台客户端连接的服务器以及通过网线与服务器连接的第一交换机；所述第一交换机通过光纤收发器连接有若干第二交换机，各第二交换机通过网线连接有相对应的UWB基站；在腕带、安全帽和车辆上设置有与UWB基站相配合的定位标签；在服务器内设有管理中心，所述管理中心分别与平台客户端以及第一交换机连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述管理中心包括管理数据库，以及分别与管理数据库连接的通信协议软件库、硬件管理数据库和管理报告；所述管理数据库通过通信协议软件库分别与平台客户端和第一交换机连接。

作为本实用新型进一步的方案：所述通信协议软件库包括管理数据库与其他外接设备通信协议的接口协议；

所述硬件管理数据库包括定位标签识别号、摄像机识别号、门禁识别号、日期、所配置的硬件信息、位置处所、控制管理协议；

所述管理报告通过读取各UWB基站的编号结构和各UWB基站控制器的信息，根据所述配置数据库、配置报告进行判断，对腕带、安全帽、车辆的定位标签进行定位、管理、统计。

作为本实用新型进一步的方案：所述UWB基站的编号结构包括基站代号、硬件号、软件号、网络号、标定号、基站控制数据。

作为本实用新型再进一步的方案：所述平台客户端显示至少包括平面场景数据、定位标签识别号、定位标签识别号的方位、定位标签识别号的状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过利用UWB无线技术，在地下隧道施工中实现人员和车辆的精准定位，并对各种风险源进行报警，提高施工场所的安全性，能够对隧道施工场所进行统一高效地管理，提高了定位精度、整合了系统资源、配置简洁，提高了管理效率。通过图形化显示将隧道施工内的人员位置和周边监测数据提供给管理系统，进行及时处理。适应了施工管理过程中对安全防范的需求，实现隧道内施工人员和车辆的规范有序的调度和安全预警。

附图说明

图1为一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统的示意图。

图2为一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统中管理中心示意图。

图中：1、平台客户端；2、服务器；3、第一交换机；4、第二交换机；5、UWB基站；6、定位标签；7、管理中心；8、管理数据库；9、通信协议软件库；10、硬件管理数据库；11、管理报告。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-2，一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，包括平台客户端1、通过网线与平台客户端1连接的服务器2以及通过网线与服务器2连接的第一交换机3；所述第一交换机3通过光纤收发器连接有若干第二交换机4，各第二交换机4通过网线连接有相对应的UWB基站5；在腕带、安全帽和车辆上设置有与UWB基站5相配合的定位标签6；在服务器2内设有管理中心7；所述管理中心7包括管理数据库8，以及分别与管理数据库8连接的通信协议软件库9、硬件管理数据库10和管理报告11；所述平台客户端1与管理数据库8连接；所述管理数据库8用以维护各UWB基站5的信息和控制各UWB基站5的启动运行，该信息至少包括各UWB基站5的编号结构、各UWB基站5的配置信息；所述UWB基站5的编号结构包括基站代号、硬件号、软件号、网络号、标定号、基站控制数据。所述通信协议软件库9至少包括管理数据库8与其他外接设备通信协议的接口协议。所述硬件管理数据库10包括定位标签识别号、摄像机识别号、门禁识别号、日期、所配置的硬件信息、位置处所、控制管理协议。所述管理报告11用于对腕带、安全帽、车辆的定位标签的信息进行识别、统计、报警提醒。管理报告11通过读取各UWB基站5的编号结构和各UWB基站5控制器的信息，根据所述配置数据库、配置报告进行判断，对腕带、安全帽、车辆的定位标签6进行定位、管理、统计。所述平台客户端1显示至少包括平面场景数据、定位标签识别号、定位标签识别号的方位、定位标签识别号的状态。

在本实施例中，UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz，不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。UWB信号的辐射非常低，通常只有手机辐射的千分之一，因此在工业上应用时，其不存在对其他仪器仪表的干扰问题。

高精度无线定位系统，采用先进的脉冲无线定位技术，通过在工业现场室外部署定位基站，采取佩戴签的方式，能够实现对人员的实时高精度定位，最高精度高达10～30cm，系统容量大，实时性好。基于系统定位功能开发的电子围栏、车辆统计及SOS报警等功能，对于方便工厂人员管理，具有巨大价值。

本实用新型的工作流程：

步骤一：提供一管理数据库8，该管理数据库8维护各UWB基站5的信息和控制其启动运行，并将基站采集的腕带、安全帽和车辆定位标签6信息，存入数据库。所述信息至少包括基站编号结构、基站的配置信息，所述基站编号结构包括基站代号、硬件号、软件号、网络号、标定号；定位优选地，基站的控制数据。

步骤二：在工作范围内，架设UWB基站5，为需定位的施工人员、车辆配置定位标签6。

步骤三：服务器2采用网桥方式发送通信协议与各基站建立通信联系，并对基站的运行进行控制和检测。

步骤四：定位标签6发射脉冲信号，基站将实时定位数据传回后台服务器2。

步骤五：服务器2通过通信协议软件库9获取基站采集的腕带、安全帽和车辆的定位标签识别号，该识别号对应该人员或者车辆的配置信息，服务器2通过优化的高精度定位算法，解算出设备和人员精确的实时位置信息及运动轨迹；同时获取人员或者车辆的位置区域信息。

步骤六：根据基站获取的定位标签识别卡号，查询定位标签6管理报告。

步骤七：判断该定位标签识别卡是否有相关异常、获取其准确的空间位置。

步骤八：从管理数据库8链接的协议接口数据库中调取与定位标签识别卡位置相符合的其他数据。

步骤九：用步骤六中所提取的外接数据库信息刷新被获取定位标签识别号的信息。

步骤十：更新定位标签识别号的信息，并根据其他信息判断该定位标签识别号是否处于安全状态，并作出预警提示。

步骤十一：生成被获取定位标签识别号的数据库完整性报告，并在平台客户端1显示。

步骤十二：结束。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，包括平台客户端(1)、通过网线与平台客户端(1)连接的服务器(2)以及通过网线与服务器(2)连接的第一交换机(3)；其特征在于，所述第一交换机(3)通过光纤收发器连接有若干第二交换机(4)，各第二交换机(4)通过网线连接有相对应的UWB基站(5)；在腕带、安全帽和车辆上设置有与UWB基站(5)相配合的定位标签(6)；在服务器(2)内设有管理中心(7)，所述管理中心(7)分别与平台客户端(1)以及第一交换机(3)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，其特征在于，所述管理中心(7)包括管理数据库(8)，以及分别与管理数据库(8)连接的通信协议软件库(9)、硬件管理数据库(10)和管理报告(11)；所述管理数据库(8)通过通信协议软件库(9)分别与平台客户端(1)和第一交换机(3)连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，其特征在于，所述通信协议软件库(9)包括管理数据库(8)与其他外接设备通信协议的接口协议；

所述硬件管理数据库(10)包括定位标签识别号、摄像机识别号、门禁识别号、日期、所配置的硬件信息、位置处所、控制管理协议；

所述管理报告(11)通过读取各UWB基站(5)的编号结构和各UWB基站(5)控制器的信息，根据配置数据库、配置报告进行判断，对腕带、安全帽、车辆的定位标签(6)进行定位、管理、统计。

4.根据权利要求3所述的一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，其特征在于，所述UWB基站(5)的编号结构包括基站代号、硬件号、软件号、网络号、标定号、基站控制数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于UWB无线技术的智慧隧道安全施工管理系统，其特征在于，所述平台客户端(1)显示至少包括平面场景数据、定位标签识别号、定位标签识别号的方位、定位标签识别号的状态。

Images