一种地铁隧道施工人员定位装置的制作方法

本实用新型涉及建筑施工安全监控设备领域，具体地说涉及一种地铁隧道施工人员定位装置。

背景技术：

地铁为现代都市的出行带来了极大的便利，但是地铁施工中存在了很多危险因素。地铁施工受地质与水文等诸多因素影响，施工过程容易引起坍塌、冒顶、涌水等事故。地铁沿线多为市区主要干道，建筑物纵横交错，道路两侧分布的管道、照明及电缆等，情况复杂，不确定因素较多，施工过程中也容易引起煤气管道的破裂引发火灾、爆炸、建筑物倒塌等事故。因此，在地铁施工过程中需要加强对地铁施工现场的安全管理监控工作。

现有的地铁安全监控往往是通过人工监管或者简单生物信息识别的方式。人工监管一般是通过安排特定管理人员，通过定点摄像监控或者对讲机呼叫等方式来确定人员位置和状态。这种方式往往不容易及时发现人员安全问题，也不能及时定位该人员的位置，容易发生延误险情的情况。而简单生物信息识别的方式一般是使施工人员佩戴生物信息监测设备(例如心律仪等简单的生物信息监测设备)，然后将该设备连入总控台从而实时检测施工人员的状态，并在非正常状态时进行报警。这种方式由于也不能准确定位人员所处的准确位置，往往造成了救援效率的降低。因此，需要提供一种提供可靠的数据、图形的地铁隧道施工人员定位装置，来增加了救援工作的效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是无法直观地体现各个施工者在地下隧道中的位置和移动轨迹，不利于现场工程的管理，在遇到紧急情况时，救援工作的效率较低。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种地铁隧道施工人员定位装置，该系统包括定位检测设备1、监控设备2、无线通信基站设备3、数据传输设备4、交换机设备5、主控计算机设备6以及报警设备7，其中，主控计算机设备6设备包括中央处理器6-2、BIM数据库6-1、指挥控制屏6-3、数据接收装置6-4；主控计算机设备6的中央处理器6-2通过系统总线连接到北桥，并且主控计算机设备6通过通讯线路连接到指挥显示屏6-3上；北桥通过桥间连接总线与南桥相连接，在南桥上分别安装了读取控制器和报警控制器；其中读取控制器通过IDE总线连接到BIM数据库，报警控制器通过通讯线路连接到报警设备上；南桥通过IDE总线进一步连接了数据接收装置6-4；主控计算机设备6通过其数据接收装置6-4与外部的交换机设备5连接，交换机设备通过无线连接方式与远程的数据传输设备4连接，用于传输远程监测数据；其中定位检测设备1包括生物特征检测装置1-1以及定位装置1-2；生物特征检测装置1-1、定位装置1-2和监控设备2通过SCSI总线进行串联；上述生物特征检测装置1-1、定位装置1-2和监控设备2通过SCSI总线连接到无线通讯基站设备3；该无线通讯基站设备3包括数据采集设备3-1和通讯装置3-2，二者通过PCI总线连接，从而实现数据的传输；并且通过PCI总线，无线通讯基站设备3与数据传输设备4相互连接。

本实用新型的有益效果是：通过定位检测设备，将施工人员在隧道里面分布情况、运动轨迹以及生物特征等通过无线接入的方式将数据上传，当施工人员运动轨迹或者生物特征出现异常时，该系统可以发出声光报警，为救援人员提供可靠的数据、图形，大大增加了救援工作的效率。

进一步，该定位检测设备1进一步包括通信装置1-3。

进一步，该定位装置1-2为识别卡，其安装于施工人员的安全帽中。

进一步，定位装置1-2装贴于安全帽的表面上或嵌入安全帽的内部。

进一步，监控设备2-1包括地下摄像系统2-1、地下传感器系统2-2和地面监控2-3，其中地下摄像系统2-1包括定点摄像头以及施工人员携带摄像头。

进一步，无线通信基站设备3安装在地铁隧道的顶端，无线通信基站设备3中的通信装置3-2与定位监测设备1中的定位装置1-2进行实时通信，从而获得施工人员实时位置信息以及运动轨迹。

进一步，该无线通信基站设备3为定位基站、中继基站或采集基站，无线网络为ZigBee。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的地铁隧道施工人员定位装置的结构示意图；

图2为本实用新型的地铁隧道施工人员定位装置通信原理图。

附图标记：

1定位检测设备；2监控设备；3无线通信基站设备；4数据传输设备；5交换机设备；6主控计算机设备；7报警设备；1-1生物特征检测装置；1-2定位装置；1-3通信装置；2-1地下摄像系统；2-2地下传感器系统；2-3地面监控；3-1数据采集装置；3-2通信装置；6-1BIM数据库；6-2中央处理器；6-3指挥显示屏；6-4数据接收装置；7-1通信装置；7-2光电报警装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型提供的地铁隧道施工人员定位装置包括定位检测设备1、监控设备2、无线通信基站设备3、数据传输设备4、交换机设备5、主控计算机设备6以及报警设备7。其中，主控计算机设备6设备包括中央处理器6-2、BIM数据库6-1、指挥控制屏6-3、数据接收装置6-4。主控计算机设备的电路连接方式为：主控计算机设备6的中央处理器6-2通过系统总线连接到北桥，并且主控计算机设备6通过通讯线路连接到指挥显示屏6-3上；北桥通过桥间连接总线与南桥相连接，在南桥上分别安装了读取控制器和报警控制器。其中读取控制器通过IDE总线连接到BIM数据库的读取，从而实现中央处理器对于BIM数据库的读取；报警控制器通过通讯线路连接到报警设备上，从而实现中央处理器对于报警设备启动的控制。南桥通过IDE总线进一步连接了数据接收装置6-4。

主控计算机设备6通过其数据接收装置6-4与外部的交换机设备5连接，优选地二者通过IDE总线或者PCI总线连接。交换机设备5进一步地通过无线连接方式与远程的数据传输设备4连接，用于传输远程监测数据。

远程的检测数据来自定位检测设备1和监控设备2的检测数据，其中定位检测设备1包括生物特征检测装置1-2以及定位装置1-2。生物特征检测装置1-1、定位装置1-2和监控设备2通过SCSI总线进行串联，并且在该SCSI总线的末端还设置了终结器从而实现整个检测系统的完整和封闭，起到了抗干扰的作用。

上述被SCSI总线串联的生物特征检测装置1-1、定位装置1-2和监控设备2进一步通过SCSI总线连接到无线通讯基站设备3。该无线通讯基站设备3包括数据采集设备3-1和通讯装置3-2，二者通过PCI总线连接，从而实现数据的传输。并且通过PCI总线，无线通讯基站设备3与数据传输设备4相互连接。

下面进一步结合图2，简述本实用新型的通讯原理:该定位检测设备1分别与无线通信基站设备3和数据传输设备4分别连接，监控设备2与数据传输设备4连接，无线通信基站设备3与数据传输设备4连接，数据传输设备4与交换机设备5连接，交换机设备5与主控计算机设备6连接，主控计算机设备6与报警设备7连接。

其中定位检测设备1用于在地下隧道中收集施工人员的位置和生物信息。该定位检测设备1包括生物特征检测装置1-1,定位装置1-2和通信装置1-3。定位装置1-2安装于施工人员的安全帽上。该定位装置1-2的具体形式为识别卡，该识别卡安装于施工人员的安全帽中。具体的该定位装置的识别卡1-2可以装贴于安全帽的表面上，也可以嵌入安全帽的内部。

生物特征检测装置1-1由施工人员随身携带，优选地的该生物特征检测装置1-1为心率检测带，该心率检测带由施工人员随身携带，以便随时观察施工人员的生命学状态。此外，该生物特征检测装置还可以为红外感测装置、气敏(二氧化碳检测仪生命探测装置，上述生物特征检测装置一般由施工者贴身携带。

定位检测设备1还包括通信装置1-3，上述定位装置1-2检测获得相关定位信息通过该通信装置实时与无线通信基站3的通信装置3-2进行实时通信和数据传输，以便能够获得施工人员实时位置信息以及运动轨迹；和生物特征检测装置1-1检测获得生物信息之后通过该通信装置1-3实时与数据传输设备4进行实时通信和数据传输，以便实时监测施工人员的生物特征。

监控设备2-1包括地下摄像系统2-1、地下传感器系统2-2和地面监控2-3。其中地下摄像系统2-1包括定点摄像头以及施工人员携带摄像头。其中定点摄像头安装在地下隧道的特定位置处，以便对敏感区域进行实时情况监控。施工人员携带摄像头安装于施工人员的安全帽上，以便实时收集施工人员情况信息。地面监控2-3安装在隧道挖掘路线的地表位置，从而实时监测隧道上方地表的情况。通过地下摄像系统2-1、地下传感器系统2-2和地面监控2-3能够较为全面地获得施工区域的施工情况，进一步保证了施工安全，并且在出现意外事故时能够提供更多的环境信息，更加有利于提高救援的效率。监控设备2-1将相关摄像数据发送到数据传输设备4中。

无线通信基站设备3安装在地铁隧道的顶端，无线通信基站设备3中的通信装置3-2与定位监测设备1中的定位装置1-2进行实时通信，从而获得施工人员实时位置信息以及运动轨迹。该无线通信基站设备3可以为定位基站、中继基站和采集基站。无线网络优选为ZigBee。无线通信基站设备3中的通信装置3-2接收定位数据后，将该数据传送到无线通信基站设备3的数据采集装置3-1中，并且由数据采集装置3-1将相关定位信息数据发送到数据传输设备4中。

数据传输设备4通过无线传输网络收集定位检测设备1发送的的生物信息、监控设备2发送的摄像信息以及无线通信基站设备3发送的定位信息数据。并且通过交换机设备5将上述数据发送到主控计算机设备6中。

主控计算机设备6包括BIM数据库6-1、中央处理器6-2、指挥显示屏6-3和数据接收装置6-4。该数据接收装置6-4通过交换机接收生物信息、定位信息和摄像信息，并通过中央处理器6-2进行数据的处理。

对于接收到的生物信息数据，中央处理器6-2根据预设的数据阈值进行该生物信息数据是否出现异常，当数据超出阈值时则判定该生物信息数据出现异常。对于收到的定位信息，中央处理器6-2将该实时地定位信息，映射到BIM数据库中。该BIM(建筑信息化模型，Building Information Modeling数据库是将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型。通过将实时定位信息映射到BIM数据库中，可以得到各个施工人员在三维建模的地铁隧道中的实时位置以及移动路径信息。中央处理器6-2将上述在三维建模的地铁隧道中的实时位置以及移动路径信息发送到指挥显示屏6-3中，以便管理人员在整体调控过程中及时、准确地获取宏观信息，有利于管理和紧急事件的处理效率。

此外，对于接收到的摄像信息，中央处理器6-2将其存储到相应地存储器(未示出中，并且在必要时提供在指挥显示器6-3上进行显示。

主控计算机设备6的中央处理器6-2与报警设备7的通信装置7-1连接。并且在生物信息数据出现异常时通过无线或者有线网络与报警设备7的通信装置7-1进行通信，报警设备7的通信装置7-1接收到相关信号时，开启光电报警装置7-2进行光电信号的报警。

本实用新型提供的定位系统，通过定位检测设备，将施工人员在隧道里面分布情况、运动轨迹以及生物特征等通过无线接入的方式将数据上传，当施工人员运动轨迹或者生物特征出现异常时，该系统可以发出声光报警，为救援人员提供可靠的数据、图形，大大增加了救援工作的效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。