电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统及方法与流程

本发明涉及安全监测领域，具体涉及电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统及方法。

背景技术：

安全生产事关人民群众的生命和财产安全，各级政府单位一贯高度重视安全生产问题，并采取一系列措施不断加强安全生产工作。如何提升目前隧道作业过程的安全管理水平，实现管理的现代化、信息化成为管理者研究的重要课题。因此，借助以灾害预防、事故救助、电子信息化等先进的管理手段是隧道安全安全管理的必然选择。本项目针对电力电缆隧道内人员作业情况，通过理论研究、试验验证等手段，提出有效的电力电缆隧道内人员定位、身体状态监测、作业实时图像监测、语音交互、应急救援等措施，力求达到安装简单、可靠性高的要求，并进行试运行。

随着城市的快速发展，电力需求不断增加，城市的电力电缆数量也不断增加。由于电力电缆隧道是近年来才开始普及的电缆敷设形式，国家还没有颁布有关电缆隧道人员作业安全相关规范与要求，电力电缆隧道环境各不相同，有必要对电力电缆隧道内作业人员的作业安全进行探讨。电力隧道内电磁环境复杂，施工环境较地面有很大差距，地面安全监测定位以及图像回传方式在电缆隧道内受到很大限制，亟需研究相应的作业人员安全保障技术机制。

解决电缆隧道下各种应用，必须先解决通信问题。过往我国井下主要通讯为有线方式，但由于有线通信方式使用不灵活、部署费用高等缺点，随着科技的发展，无线通讯已经慢慢代替有线通讯的方式。但由于井下环境差,巷道分布多,干扰信号源多,对无线的发展障碍多,电缆隧道内部通信方式一直没有统一的办法进行解决。近年泄漏技术、小灵通技术、无线对讲技术及WiFi技术相继用于电力、煤矿井下，但是各种通信方式在电缆隧道环境下均有着明确的优缺点，需进一步对比研讨，落实一种行之有效的通信方式。

目前人员安全监测、定位以及通信回传有着多种的方式来实现，但没有成系统的方案落实。不同的应用需要不同的环境、网络、硬件进行支持，目前各行业内进行均根据本行业自身实际需求针对业务进行定制开发，也无统一的解决方案。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的不足，本发明公开了电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统及方法，能够实现电缆隧道内的数据实时上传并对人员进行精确的定位，确保人员的安全及数据的精确。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统，包括：

音视频终端，用于采集电缆隧道内的声音及视频信息并通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

安全监测终端，用于实现对电缆隧道抢修人员的生物信息进行监测并将监测信息通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

声光报警装置，用于与安全监测终端相连，当安全监测终端监测到的数据不满足设定条件时，进行声光报警；

定位标签对电缆隧道抢修人员的定位，定位标签与定位基站进行通信，将定位信息传输至综合管理平台的定位管理系统；

综合管理平台，根据接收到的数据实现在电缆隧道内图像安全监测、音视频调度，综合管理平台包括定位管理系统，所述定位管理系统实现对工作人员的定位的管理。

进一步的，所述音视频终端及安全监测终端均通过无线的方式实现与隧道通信模块的地下部分进行通信。

进一步的，所述声光报警装置及定位标签通过无线的方式实现与定位基站的通信。

进一步的，所述定位基站、隧道通信模块的地下部分分别按照有线的方式实现与隧道通信模块的地面部分进行通信。

进一步的，所述隧道通信模块的地面部分通过有线方式与卫星网络及3/4G网络进行通信，所述卫星网络及3/4G网络分别连接至综合管理平台。

进一步的，所述隧道通信模块的地下部分包括无线站点与AP节点，电缆隧道内设有多个无线站点，每个无线站点以无线方式与AP节点进行通信，所述AP节点采用12V/1A充电设备对其供电，所述AP节点及其供电设备安装在盒体内，盒体为长方体，盒体的侧面开有通讯孔。

进一步的，所述隧道通信模块的地面部分包括3G无线路由器，3G无线路由器的供电设备可采用车载充电器或者12V/1A充电设备对其供电，所述3G无线路由器及其供电设备安装在盒体内，盒体为长方体，盒体的侧面开有通讯孔。

电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统的工作方法，包括以下步骤：

音视频终端采集电缆隧道内的声音及视频信息并通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

安全监测终端对电缆隧道抢修人员的生物信息进行监测并将监测信息通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

当安全监测终端监测到的数据不满足设定条件时启功声光报警装置，进行声光报警并将报警信息传输至综合管理平台；

定位标签对电缆隧道抢修人员的定位，定位标签与定位基站进行通信，将定位信息传输至综合管理平台；

综合管理平台，根据接收到的数据实现在电缆隧道内图像安全监测、音视频调度及定位的管理。

进一步的，在定位时，定位标签发送脉冲数据至定位基站；

定位基站接收脉冲数据并识别标签上线；

判断基站是否是持续接收脉冲数据，如是，则定位基站读取多个脉冲数据的接收时间与间隔，计算标签与基站的距离，若否，则定位基站丢失标签发来的脉冲数据，定位标签掉线。

本发明的有益效果：

本发明为超前预警、切实保护好电力电缆隧道内人员的安全作业，采取技防措施预防意外事件的发生，对突发事故超前防范，对应急处理和电网安全稳定运行有着极为重要的意义。

本发明的研究成果具有丰富的理论基础和广阔的应用前景，切实保护了电力电缆隧道内作业人员的安全与作业标准化，本发明不仅适用于电力电缆隧道内，而且适用于其他电力作业环境。

本发明的电缆隧道内人员搜索定位技术，以一整套解决方案的形式，可快速部署实施，简单便携，不仅可用于解决电缆隧道内作业人员的安全监测问题，同时对其他电力施工安全监测提供借鉴意义。

本发明通过多种通信方式的优缺点对比，作出隧道通信模块，用于搭建隧道内外部网络通信系统。

本发明的通过音视频终端实现实时图像监测，实现隧道外部实时掌握隧道内作业关键部位的进展情况，隧道环境(灰尘、光线等)情况，是否按工艺要求作业等情况。可让管理人员通过远程的方式对现场不安全因素进行预判提供可能。保存施工过程影像资料，供以后存档备查。也可作为安全事故突发时的影像记载，供施救人员参考，将会为施救工作提供莫大的帮助。

本发明解决隧道内语音通讯及定位问题，实现隧道内外部实时语音通讯与定位，可让隧道内作业人员及时汇报作业情况、人员状态、位置等相关信息，隧道外部指挥人员可实时下达指令与决策。

本发明通过抢修人员安全监测终端，实时监测抢修人员作业状态。

本发明当隧道内作业人员发生安全事故时，救援人员可通过隧道内作业人员自带的声光电报警装置，及时锁定救援位置。

附图说明

图1本发明的整体系统架构图；

图2本发明的定位系统组成图；

图3本发明的定位工作流程图；

图4本发明的通信装置原理图；

图中，1、音视频终端，2、3G无线路由器，3、检修井，4、电缆隧道，5、AP节点。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明进行详细说明：

如图1所示，电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统，包括：

音视频终端，用于采集电缆隧道内的声音及视频信息并通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

安全监测终端，用于实现对电缆隧道抢修人员的生物信息进行监测并将监测信息通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

声光报警装置，用于与安全监测终端相连，当安全监测终端监测到的数据不满足设定条件时，进行声光报警；

如图2所示，定位标签，用于实现对电缆隧道抢修人员的定位，定位标签与定位基站进行通信，将定位信息传输至综合管理平台；

综合管理平台，根据接收到的数据实现在电缆隧道内图像安全监测、音视频调度及定位的管理。

音视频终端及安全监测终端均通过无线的方式实现与隧道通信模块的地下部分进行通信。

声光报警装置及定位标签通过无线的方式实现与定位基站的通信。

定位基站、隧道通信模块的地下部分分别按照有线的方式实现与隧道通信模块的地面部分进行通信。

隧道通信模块的地面部分通过有线方式与卫星网络及3/4G网络进行通信，所述卫星网络及3/4G网络分别连接至综合管理平台。

隧道通信模块的地下部分包括无线站点与AP节点，电缆隧道4内设有多个无线站点，每个无线站点以无线方式与AP节点5进行通信，所述AP节点5采用12V/1A充电设备对其供电，所述AP节点5及其供电设备安装在盒体内，盒体为长方体，盒体的侧面开有通讯孔。

隧道通信模块的地面部分包括3G无线路由器2，3G无线路由器2的供电设备可采用车载充电器或者12V/1A充电设备对其供电，所述3G无线路由器及其供电设备安装在盒体内，盒体为长方体，盒体的侧面开有通讯孔。3G无线路由器放置在检修井3的外面，AP节点5与音视频终端1进行通信。

电缆隧道抢修人员安全监测定位及图像回传系统的工作方法，包括以下步骤：

音视频终端采集电缆隧道内的声音及视频信息并通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

安全监测终端对电缆隧道抢修人员的生物信息进行监测并将监测信息通过隧道通信模块传输至综合管理平台；

当安全监测终端监测到的数据不满足设定条件时启功声光报警装置，进行声光报警并将报警信息传输至综合管理平台；

定位标签对电缆隧道抢修人员的定位，定位标签与定位基站进行通信，将定位信息传输至综合管理平台的定位管理系统；

综合管理平台，根据接收到的数据实现在电缆隧道内图像安全监测、音视频调度，综合管理平台包括定位管理系统，所述定位管理系统实现对工作人员的定位的管理。

如图3所示，在定位时，定位标签发送脉冲数据至定位基站；

定位基站接收脉冲数据并识别标签上线；

判断基站是否是持续接收脉冲数据，如是，则定位基站读取多个脉冲数据的接收时间与间隔，计算标签与基站的距离，若否，则定位基站丢失标签发来的脉冲数据，定位标签掉线。

本发明研究目前通信方式，解决地面及地下通信问题，作出隧道通信模块，从而为各类业务的运行提供网络支持。

实时图像监测：根据实际工作环境，进行实时图像监测，音视频终端设备易于携带，可将作业人员现场作业情况实时回传隧道外部监控平台，即可监测抢修人员工作状态，又可将现场情况反馈专家，以便进行会商决策。

语音通讯系统及定位：根据隧道的特殊情况，通过对比分析，通过定位标签及定位基站实现对人员的定位，便于及时交流沟通以及事发时可及时定位人员位置。

人员状态监测：综合目前各种人员状态监测方案，适宜隧道抢修人员使用的安全监测终端，包括心率监测设备、血压监测设备等人员的生物监测，即可将抢修人员各种状态实时反馈，又可减少误报，确保地面人员实时了解地下作业人员的安全状态。

当人员状态监测的安全监测终端检测到人员状态监测发送的数据异常时，声电报警装置将自动进行声光电报警，便于外部救援人员进行定位与救援。

随着通信及应用业务的不断发展，各种通信方式及业务扩展均有着长足的发展，各行业也根据其自身的情况尝试摸索。本发明综合对比各类已有通信方式及各种应用解决方案，在实际作业环境中进行不断的检测，从中选取最优方案，然后定制研发集成，不断进行效果测试，形成最终解决目前应用需求的成型系统。

本发明针对电力电缆隧道环境特性，通过多种通信方式对比，解决电缆隧道内通信问题。

本发明抢修人员图像回传及定位方法,便于实时跟踪现场处置状况以及事故快速定位。

本发明的抢修人员人身安全监测机制，减少系统误报，提供系统准确度。

本发明分析研判系统示警及快速定位追踪机制，便于快速救援。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。