一种人员数量与位置分布监控系统及其方法与流程

本发明涉及人员定位技术领域，尤其涉及一种人员数量与位置分布监控系统及其方法。

背景技术：

在万物互联的大背景下，位置信息的获取和应用在项目落地中越来越重要。相对于室外定位，室内定位的工作环境更为复杂、精细，其技术更是多种多样。未来，室内定位技术将席卷我们生产、生活的方方面面，例如：智慧工厂人员及货物管理与调度、生产安全管理、地下停车场寻车导航、智慧大楼人员/访客定位管理、会展位置导航等。

基于位置的蓝牙服务解决方案通常分为两类：接近类解决方案和定位系统。无论是实时定位，还是室内定位，原理都是类似的，即在数据包传输中加入rssi（接收信号强度）机制，通过rssi来虚拟出产品的大致范围，再通过三边测量法，实现相互交集的测量算法，最终完成室内定位。

只要设备的蓝牙功能开启，就能够对其进行定位。蓝牙传输不受视距的影响，但对于复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性稍差，受噪声信号干扰大，且蓝牙器件和设备的价格比较贵。

在如今日益增长的工地事故，加之能源危机、环境污染问题的双重压力下，急需解决施工建筑物的人员定位监控问题。若全部采用蓝牙技术进行定位，则可能出现稳定性差、受噪声信号干扰大、成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种人员数量与位置分布监控系统及其方法，该系统提供lora定位器结合ble蓝牙技术作为通讯载体，连接安保手环和危险源报警器有效实现三方通讯；同时，该方法通过在施工建筑物及其进出口布设定位器，在危险源布设报警器，全方位实现对施工工人的定位监控及危险警告。

为实现上述目的，本发明提供一种人员数量与位置分布监控系统，采用以下技术方案：

一种人员数量与位置分布监控系统，包括被管理人员佩戴的安保手环、用于采集人员位置信息的若干位置信息采集上传器、安装在危险源的若干危险源报警器，以及用于接收位置信息采集上传器、危险源报警器信息的若干lora网关；所述lora网关将接收的信息经lorawan服务器上传至云端平台；所述位置信息采集上传器还可用于将位置信息直接上传至云端平台。

较佳地，所述若干位置信息采集上传器中的一部分为lora定位器，lora定位器靠近lora网关布置，用于检测安保手环的位置信息并经lora网关、lorawan服务器上传至云端平台；另一部分位置信息采集上传器为2g定位器，2g定位器远离lora网关布置，用于将安保手环的位置信息直接上传至云端平台。

较佳地，所述lora定位器、危险源报警器均内置有供电模块、天线、lora模块、ble蓝牙通信模块。

较佳地，所述2g定位器内置有ble蓝牙模块、2g通信模块、gps定位模块、供电模块、天线。

较佳地，所述安保手环内置有ble蓝牙模块、震动提示模块、供电模块、天线。

较佳地，所述lora网关内置有lora模块、供电模块、天线、微处理器。

本发明还提供一种人员数量与位置分布监控方法，采用以下技术方案：

每一施工工人佩戴的安保手环；在施工建筑物及其进出口每隔一定距离布设lora定位器或2g定位器，用于检测安保手环以判断工人进出施工建筑物及在施工建筑物内的分布情况，并将检测结果经lora网关或直接上传至云端平台；每一危险源至少布设一个危险源报警器，危险源报警器用于检测安保手环的强弱信号，以判断是否有工人进入危险区域，并将检测结果经lora网关上传至云端平台；将lora网关安装于建筑物附近，以接收lora定位器、危险源报警器发送的信息，并将接收的信息经lorawan服务器上传至云端平台。

较佳地，在爬梯上每隔一定距离布设一个2g定位器，用于检测施工楼面上安保手环的强弱信号以判断施工工人的位置及数量，并将检测信号上传至云端平台；在施工建筑物各楼层的楼梯口处布置至少一个lora定位器，用于检测楼梯口附近安保手环的强弱信号以判断施工工人的位置及数量，并将检测信号经lora网关上传至云端平台；在施工建筑物的进口、出口附近各放置至少一个lora定位器，用于检测安保手环的信号强弱，以判断作业人员进出施工建筑物的状况，并将检测信号经lora网关上传至云端平台。

较佳地，所述安保手环与lora定位器、危险源报警器、2g定位器之间均通过ble蓝牙无线通信方式相互通讯。

较佳地，所述危险源报警器检测到安保手环的信号，并判断安保手环进入危险区域后，反馈信号给对应的安保手环执行震动提示。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

1）该系统中安保手环与lora定位器、危险源报警器、2g定位器之间以ble蓝牙无线通信方式相互通讯，实现简单；lora定位器、危险源报警器通过lora网关将信息上传至云端平台，可远距离传输、低成本、超低功耗；2g定位器则通过2g（gprs）通信技术，将数据直接上传至云端平台。

2）该方法通过在施工建筑物及其进出口布设定位器，在危险源布设报警器，全方位实现对人员的定位监控及危险警告，安全可靠；每一定位器对其负责的范围内的安保手环进行监控，无需对建筑物进行建模、规划人员移动路径等，简单易于实现。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

图2为本发明原理性框图；

其中，附图标识说明：

1—安保手环，2—危险源报警器，

3—lora网关，4—lorawan服务器，

5—lora定位器，6—2g定位器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1至2所示，本发明提供一种人员数量与位置分布监控系统，包括被管理人员佩戴的安保手环1、用于采集人员位置信息的若干位置信息采集上传器5/6、安装在危险源的若干危险源报警器2，以及用于接收位置信息采集上传器5/6、危险源报警器2信息的若干lora网关3；所述lora网关3将接收的信息经lorawan服务器4上传至云端平台；所述位置信息采集上传器5/6还可用于将位置信息直接上传至云端平台。

其中，所述若干位置信息采集上传器5/6中的一部分为lora定位器5，lora定位器5靠近lora网关3布置，用于检测安保手环1的位置信息并经lora网关3、lorawan服务器4上传至云端平台；另一部分位置信息采集上传器5/6为2g定位器6，2g定位器6远离lora网关3布置，用于将安保手环1的位置信息直接上传至云端平台。

所述lora定位器5、危险源报警器2均内置有供电模块、天线、lora模块、ble蓝牙通信模块。所述2g定位器6内置有ble蓝牙模块、2g通信模块、gps定位模块、供电模块、天线。

所述安保手环1内置有ble蓝牙模块、震动提示模块、供电模块、天线。所述lora网关3内置有lora模块、供电模块、天线、微处理器。

本发明还提供一种人员数量与位置分布监控方法，采用以下技术方案：

每一施工工人佩戴的安保手环1；在施工建筑物及其进出口每隔一定距离布设lora定位器5或2g定位器6，用于检测安保手环1以判断工人进出施工建筑物及在施工建筑物内的分布情况，并将检测结果经lora网关3或直接上传至云端平台；每一危险源至少布设一个危险源报警器2，危险源报警器2用于检测安保手环1的强弱信号，以判断是否有工人进入危险区域，并将检测结果经lora网关3上传至云端平台；将lora网关3安装于建筑物附近，以接收lora定位器5、危险源报警器2发送的信息，并将接收的信息经lorawan服务器4上传至云端平台。

其中，在爬梯上每隔一定距离（可选为30~50米）布设一个2g定位器6，用于检测施工楼面上安保手环1的强弱信号以判断施工工人的位置及数量，并将检测信号上传至云端平台；在施工建筑物各楼层的楼梯口处布置至少一个lora定位器5，用于检测楼梯口附近安保手环1的强弱信号以判断施工工人的位置及数量，并将检测信号经lora网关3上传至云端平台；在施工建筑物的进口、出口附近各放置至少一个lora定位器5，用于检测安保手环1的信号强弱，以判断作业人员进出施工建筑物的状况，并将检测信号经lora网关3上传至云端平台。

所述安保手环1与lora定位器5、危险源报警器2、2g定位器6之间均通过ble蓝牙无线通信方式相互通讯。所述危险源报警器2检测到安保手环1的信号，并判断安保手环1进入危险区域后，反馈信号给对应的安保手环1执行震动提示。

本发明工作原理：

该系统中安保手环1与lora定位器5、危险源报警器2、2g定位器6之间以ble蓝牙无线通信方式相互通讯，危险源报警器2、lora定位器5与lora网关3是基于lorawan®协议进行信息交换，在数据包传输中加入rssi（接收信号强度）机制，通过rssi来虚拟出产品的大致范围，再通过三边测量法，实现相互交集的测量算法，最终完成区域定位。lora网关3与lora定位器5采用lora通信技术相互连接，很好地解决了通信受阻的问题。

lorawan定义了通信协议和系统架构，而lora定义了物理层，lorawan使用远程星形架构。在lorawan网络中，节点不与特定网关关联。相反，节点发送的数据通常由多个网关接收。每个网关都会通过lora定位器将收到的数据包从终端节点转发到基于云的网络服务器。网络服务器具有过滤来自不同网关的重复数据包，检查安全性，向网关发送ack以及将数据包发送到特定应用程序服务器所需的智能。

若干位置信息采集上传器5/6中一部分为lora定位器5，lora定位器5靠近lora网关3布置，lora定位器5才能将信号上传至lora网关3；正在施工的楼面上，为防止信号上传不及时或无法上传，另一部分位置信息采集上传器5/6选择采用2g定位器6，2g定位器6安装在爬梯（爬梯随施工楼面上升，停留在正在施工的楼面周侧）上，随爬梯升降，2g定位器6可以将检测到的安保手环1的位置信息直接上传至云端平台，2g定位器6内置的2g通信模块为2g通信卡。

lora网关3：

一具体实施例中，lora网关3安装在建筑施工的工程部（工程指挥中心），lora网关3的数量取决于施工监控范围的大小，每一lora网关3的城市环境下可覆盖5-8km.，空旷区域覆盖范围大于15km。lora网关3是基于lorawan®协议的城市级通信网关，运行于opwrt操作系统，支持上行多信道并发，可更快捷高效地组建大容量的物联网络系统，实现各类lorawan应用节点的数据采集、管理、控制等功能，工作频段433~928mhz，支持接入100000节点设备，网关通过2g/3g/4g、以太网接入云端平台，内置gnss同步位置坐标信息。

lora网关3为lora服务提供商和希望扩展其lora网络覆盖范围的个别企业提供持久，低功耗，广域连接以支持m2m和物联网应用，可以作为现有电信塔，独立支架或墙壁安装的一部分进行部署。

lora定位器5：

一具体实施例中，lora定位器5的型号为bgw5053-l（架设高度2米，空旷有效距离50米），超低功耗，远距离通讯，三防设计，适应严酷环境要求。

作为楼层定位器，布置于施工建筑物各楼层楼梯口处，内置ble蓝牙模块，通过蓝牙监测施工人员佩戴的安保手环1的信号强度，判断施工人员位置（是否在定位器探测区域），并基于lora通信技术将信息上传至lora网关3，从而经lorawan服务器4上传至云端平台。

在施工建筑物的进出口，如门闸的进口方向（可选离闸门30~50米处）放置一lora定位器5，用于检测进入施工建筑物的施工人员；在出口方向（可选离闸门30~50米处）放置一lora定位器5，用于检测走出施工建筑物的施工人员，以此判断施工人员是否进场或出场，方便监控施工建筑物内的人员数量。

2g定位器6：

一具体实施例中，2g定位器6的型号为bgw5053-g（架设高度2米，空旷有效距离50米），优选为每隔30~50米布置一个，gps高精度定位追踪（可选），三防设计，适应严酷环境要求。

作为楼面定位器，布置于爬梯上（爬梯跟随施工楼面上升，停留在正在建造的楼面，即最高层），实现对楼层平面的人员位置探测与监控。内置ble蓝牙模块，通过ble蓝牙探测安保手环1（ble信号强度检测），判断施工人员位置（是否在定位器探测区域），并将信息通过2g（gprs）通信技术，数据可直接上传至云端平台。此外，其内置有gps定位模块，方便确认其安装位置。

安保手环1：

类似于手表的构造，其面壳、底盖采用pc材质制作。

本发明中的被管理人员为工地施工人员，每一施工人员佩戴一安保手环1，定位器5/6通过检测安保手环1的信号强弱实现对施工人员的位置检测，其内置有ble蓝牙模块，是佩戴于施工人员手上的互动报警器，通过与施工现场的“lora定位器5”、“危险源报警器2”、“2g定位器6”等进行信息交互，实现平台和设备对施工人员进行位置监测和管理。

危险源报警器2：

危险源报警器2是一款基于lorawan®的报警器，内置ble蓝牙模块，在没有蜂窝网络和wifi的地方也能将数据上传至平台，免费ism频段，470mhz-510mhz，ble蓝牙探测（有效距离0~25米可调）。

在每一危险源至少布设一危险源报警器2，危险源包括但不仅限于坑洼楼面、围架、未建好的地方、电梯口、塔吊经过的地方等，实时检测是否有安保手环靠近一定范围（通过检测安保手环的信号强弱判断），以判断是否有施工人员在危险区域；若判断有施工人员进入危险区域，则安保手环1震动提醒施工人员注意安全；同时危险源报警器2通过其内置的lora模块将检测结果上传至lora网关3。可广泛应用于施工安全员巡检识别“危险区域”，对区域内施工人员进行安全警示。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。