专利名称：一种基于rfid安全帽的实时监控系统及其应用方法
技术领域：
本发明属于施工安全领域，具体涉及一种用于施工现场的基于RFID安全帽的实时监控系统及其应用方法。
背景技术：
随着土建项目的不断增加，在建、待建的土建项目数量很大，土建项目的施工安全问题以及人事管理问题显得越来越突出，尤其是隧道等重大项目。在隧道工程建设施工过程中，施工安全管理是施工施工单位、建设单位、建设管理部门关注的重点。隧道施工现场的人员安全管理成为隧道施工安全管理的重要课题。近几年，隧道施工安全事故时有发生，造成了重大人员伤亡和经济损失，为防止隧道施工人身安全事故的发生，对隧道施工安全管理的研究是非常必要的，也具有巨大的经济效益和社会意义。在建的隧道建设有三大特点:一是建设规模大，同时施工作业面多，建设单位和建设管理部门的人力物力很难保证面面俱到；二是施工工期短，为满足进度要求，增加了施工人员，而相应的安全管理人员没有增加；三是施工中大量使用农民工，人员素质相对偏低，施工经验不足，安全意识淡薄；四是施工中存在施工人员相互串岗、离岗等现象，人事管理人员无法亲临现场考勤。由于施工人员自身素质参差不齐，安全意识差的人员，自身的约束力相对较差，这些人员很可能随意出入隧道，误闯入非安全施工区域内，给施工安全带来不必要的麻烦。在人员管理方面，传统上是采用挂牌方式，依靠人工来管理出入隧道的人员、车辆，在执行过程中，因为疏忽、人情关系等造成执行不力，施工人员的管理很难做到位。针对上述现象，本领域的施工建筑单位较多采用无线定位系统，通过在施工人员身上佩戴无线定位装置以实时获取其地理位置。虽然佩戴上述无线定位装置是在工作时间，但是该定位系统可以实时获取并记录施工人员的历史运动轨迹，对于施工人员毫无隐私可言，而且该无线定位系统无法起到门禁以及危险区域的预警作用，因此并不能起到实质上的安全管理作用。故本领域技术人员急需一种可以既能起到实时监控、安全管理又能达到尊重施工人员隐私的技术方案。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种基于RFID安全帽的实时监控系统，该实时监控系统通过在不同施工工区内设置发射不同射频信号频率的RFID读写器，用以同设置有RFID电子标签的安全帽进行频率验证以及信息传输，以使远程计算机实时获取施工人员是否处于其所属施工工区内，并当施工人员误闯入非安全施工工区内时进行警报。本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种基于RFID安全帽的实时监控系统，具体用于施工现场，其特征在于所述系统由设置有RFID电子标签的安全帽、RFID读写器以及远程计算机组成；所述施工现场划分为若干不同大小的施工工区，在所述各施工工区内设置RFID读写器，所述RFID读写器的射频信号覆盖半径限于其所处的施工工区内，其中设置于各施工工区内的所述RFID读写器所发射的射频信号频率各不相同。所述RFID电子标签具有唯一的ID号，同时在所述RFID电子标签内设置有施工人员基本信息及其所属工程信息。所述施工现场的入口处设置有RFID读写器。所述施工人员佩戴的RFID电子标签接收到的射频信号频率分为适配频率和异常频率两种，所述适配频率具体包括所述施工人员工作岗位所属施工工区的RFID读写器发射的射频信号频率以及设置在所述施工现场入口处的RFID读写器所发射的射频信号频率，所述异常频率具体为非该施工人员工作岗位所属的施工工区内的RFID读写器所发射的射频信号频率。所述的RFID读写器中设置有无线网络模块用以同所述远程计算机之间传输信
肩、O所述远程计算机内建有数据库，所述数据库包含所有施工人员的基本信息以及各施工人员所属的工程信息。一种基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工现场入口处的门禁验证，具体步骤如下:当施工人员佩戴设置有RFID电子标签的安全帽到达所述施工现场的入口处时，所述RFID电子标签接收到所述RFID读写器发射的射频信号并对该射频信号频率进行验证是否为适配频率；若接收到的射频信号频率为该RFID电子标签的适配频率，则所述RFID电子标签向所述入口处的RFID读写器发送其唯一的ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过所述无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，以确定该施工人员是否有进入所述施工现场的权限，若有则在所述入口处放行。一种基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工人员的考勤，具体步骤如下:当施工人员进入所述施工现场后，施工人员所佩戴的安全帽上的RFID电子标签开始接收其实时所处施工工区内RFID读写器所发送的射频信号，所述RFID电子标签对所接收到的射频信号频率进行验证； 若所接收到的射频信号频率为适配频率，则表明该施工人员的实时位置处于其岗位所属的施工工区内，所述RFID电子标签向所述施工工区内的RFID读写器发送其唯一的ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过所述无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，记录其所处的施工工区以及时间，用以后续的人事考勤；若所接收到的射频信号频率为异常频率，则表明该施工人员的实时位置处于非其岗位所属的施工工区内，所述的RFID电子标签拒绝向该施工工区内的RFID读写器发送信息建立联系，此时所述远程计算机上的内建数据库中显示该ID号的RFID电子标签处于离线状态并记录所持续的时间。一种基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工人员误闯入非安全施工工区内的预警提示，具体步骤如下:当施工人员误闯入非安全施工工区内时，施工人员所佩戴的安全帽上的RFID电子标签将接收到该施工工区内的RFID读写器所发送的射频信号，在所述RFID电子标签验证所述射频信号频率属于异常频率之后，向所述设置在非安全施工工区内的RFID读写器发送ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，以确定该施工人员是否有进入所述非安全施工工区内的权限，若没有则向设置于所述非安全施工工区内的蜂鸣器发送指令提醒该施工人员迅速离开。本发明的优点是，将RFID电子标签设置于安全帽上，携带便捷造价低；实时监控系统组成简单，各RFID电子标签均设有唯一 ID码，加密性好；可作为施工现场门禁使用，预防闲杂无关人员进入施工现场；可实时获知施工人员是否处于所属施工工区内，方便进行人事考勤管理的同时尊重施工人员隐私；该实时监控系统还可对误闯入非安全施工区域的施工人员进行警报以提醒其迅速离开，安全管理效率高，减少人员开支。
图1为本发明的平面布置示意 图2为本发明中设置有RFID电子标签的安全帽结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-2，图中标记1-9分别为:施工工区1、RFID读写器2、施工工区3、非安全施工工区4、施工工区5、施工工区6、入口处7、安全帽8、RFID电子标签9。实施例:如图1、2所示，本实施例具体涉及一种基于RFID安全帽的实时监控系统及其应用方法，该系统具体可使用于隧道、基坑开挖现场、高层建筑内等施工场所。该系统具体由设置有RFID电子标签9的安全帽8、RFID读写器2、远程计算机组成，RFID读写器2中设置有无线网络模块用以同远程计算机传输信息。由于工程项目进度以及施工作业内容的不同，因此将施工现场划分为若干区域，即入口处7、施工工区1、施工工区3、施工工区
5、施工工区6以及非安全施工工区4，在上述的各施工工区以及入口处7内均设置有RFID读写器2，RFID读写器2用于向外发射射频信号并接收读取RFID电子标签9内所存储的信息，但是RFID读写器2所向外发射的射频信号覆盖半径限于其所处的施工工区内，射频信号覆盖半径的大小通过控制信号强度来实现，并且各RFID读写器2所发射的射频信号频率互不相同，即各个施工工区均有其各自相对应使用的频率。施工人员工作时必须佩带安全帽8，RFID电子标签9可拆卸式固定在安全帽8的侧面。每个RFID电子标签9均含有一个唯一的ID号，该ID号对应于施工人员岗位所处的一个或多个施工工区，同时在RFID电子标签9内录入有施工人员的基本信息以及其所属工程的信息，包括施工人员编号、姓名、性别、年龄、联系方式、身份证编号、照片、工程名称以及工程编号等；在RFID电子标签9内设置有频率验证模块用以区分适配频率和异常频率，上述的适配频率包括设置在入口处7的RFID读写器所发射的射频信号频率以及RFID电子标签9的ID号所对应的一个或多个施工工区内设置的RFID读写器2所发射的射频信号频率；上述的异常频率具体为与RFID电子标签9的ID号所不对应的施工工区或者非安全施工工区4内的RFID读写器2所发射的射频信号频率。
远程计算机内建有数据库，该数据库包括该施工单位所有施工人员的基本信息、工程信息以及各施工人员的出入权限。以下为上述基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法:
①该实时监控系统用于施工现场入口处7的门禁验证:闲杂人员进入施工现场不仅扰乱正常施工作业，而且较易发生危险事故。因此在入口处7设置有RFID读写器2，RFID读写器2的射频信号覆盖半径限于施工现场的入口，当施工人员佩戴设置有RFID电子标签9的安全帽8时，该RFID电子标签9接收到RFID读写器2向外发射的射频信号，并通过其频率验证模块用以验证该射频信号频率是否属于其ID号所对应的适配频率；
若验证为适配频率之后，则RFID电子标签9向入口处7的RFID读写器2发送唯一的ID号，RFID读写器2将接收到的ID号解码后通过无线网络模块向远程计算机发送，远程计算机通过接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，以确定该施工人员是否有进入施工现场的权限，若有则放行；
若验证为异常频率，那么RFID电子标签9将不会同RFID读写器2建立联系，所以该施工人员将无法进入施工现场。此种应用方法有效的降低了施工现场的无关人员的流动量，减少了发生安全事故的可能性。②该实时监控系统用于人事考勤:现有的人事考勤方法有两种，一种是通过人工考勤，效率较低；另外一种是通过在施工人员身上佩戴无线定位装置来达到考核的目的，但是精确的定位忽视了对于施工人员隐私的尊重，并且精确定位设备的价格太高。因此采用本实时监控系统来进行人事考勤，当施工人员进入施工现场后，安全帽8上的RFID电子标签9开始接收RFID读写器2所发送的射频信号，RFID电子标签通过频率验证模块对射频信号频率进行验证，
若所接收到的射频信号频率验证为RFID电子标签9的ID号所对应的适配频率，则表明该施工人员在岗，处于其岗位所属的施工工区内，RFID电子标签9向该施工工区内的RFID读写器2发送唯一的ID号，RFID读写器2将接收到的ID号解码后通过无线网络模块向远程计算机发送，远程计算机通过接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，记录该施工人员所处的施工工区，并记录其在岗时间；
若所接收到的射频信号频率验证为RFID电子标签9的ID号所对应的异常频率，则表明该施工人员不在岗或串岗，处于并非其工作岗位所属的施工工区内，此时RFID电子标签
9将拒绝与RFID读写器2建立通信连接，而远程计算机将记录该施工人员处于离线状态，即该施工人员并不处于工作岗位上，并记录其离线状态所持续的时间。当施工人员进入所述施工现场后，施工人员所佩戴的安全帽上的RFID电子标签开始接收其实时所处施工工区内RFID读写器所发送的射频信号，所述RFID电子标签对所接收到的射频信号频率进行验证；以上方法可以较好的完成人事考勤的需要，实时监控施工人员所处的施工工区，避免精确定位给施工人员隐私带来的泄漏。③该实时监控系统用于非安全施工工区4的预警提示:施工现场的部分区域通常危险系数较高，因为该处可能有重型设备在施工，结构处于养护期等，进入该非安全施工工区4内的施工人员较易发生危险事故。当施工人员误闯入非安全施工工区4内时，施工人员所佩戴的安全帽8上的RFID电子标签9将接收到非安全施工工区4内的RFID读写器2所发送的射频信号，RFID电子标签9内的频率验证模块验证接收到的射频信号频率属于异常频率之后，向设置在非安全施工工区4内的RFID读写器2发送唯一的ID号，RFID读写器2将接收到的ID号解码后通过无线网络模块向远程计算机发送，远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，查看该施工人员是否具有进入非安全施工工区4内的权限，若没有则向设置于非安全施工工区4内的蜂鸣器发送指令提醒该施工人员迅速离开，以防发生危险。以上三种应用方法为基于本RFID安全帽的实时监控系统的较佳应用实施例，包括但不限于上述的应用方法，任何基于本实时监控系统所作出的方法变化均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于RFID安全帽的实时监控系统，具体用于施工现场，其特征在于所述系统由设置有RFID电子标签的安全帽、RFID读写器以及远程计算机组成；所述施工现场划分为若干不同大小的施工工区，在所述各施工工区内设置RFID读写器，所述RFID读写器的射频信号覆盖半径限于其所处的施工工区内，其中设置于各施工工区内的所述RFID读写器所发射的射频信号频率各不相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于RFID安全帽的实时监控系统，其特征在于所述RFID电子标签具有唯一的ID号，同时在所述RFID电子标签内设置有施工人员基本信息及其所属工程信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于RFID安全帽的实时监控系统，其特征在于所述施工现场的入口处设置有RFID读写器。
4.根据权利要求1所述的一种基于RFID安全帽的实时监控系统，其特征在于所述施工人员佩戴的RFID电子标签接收到的射频信号频率分为适配频率和异常频率两种，所述适配频率具体包括所述施工人员工作岗位所属施工工区的RFID读写器发射的射频信号频率以及设置在所述施工现场入口处的RFID读写器所发射的射频信号频率，所述异常频率具体为非该施工人员工作岗位所属的施工工区内的RFID读写器所发射的射频信号频率。
5.根据权利要求1所述的一种基于RFID安全帽的实时监控系统，其特征在于所述的RFID读写器中设置有无线网络模块用以同所述远程计算机之间传输信息。
6.根据权利要求1所述的一种基于RFID安全帽的实时监控系统，其特征在于所述远程计算机内建有数据库，所述数据库包含所有施工人员的基本信息以及各施工人员所属的工程息。
7.—种权利要求1-6所述的基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工现场入口 处的门禁验证，具体步骤如下:当施工人员佩戴设置有RFID电子标签的安全帽到达所述施工现场的入口处时，所述RFID电子标签接收到所述RFID读写器发射的射频信号并对该射频信号频率进行验证是否为适配频率；若接收到的射频信号频率为该RFID电子标签的适配频率，则所述RFID电子标签向所述入口处的RFID读写器发送其唯一的ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过所述无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，以确定该施工人员是否有进入所述施工现场的权限，若有则在所述入口处放行。
8.—种权利要求1-6所述的基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工人员的考勤，具体步骤如下:当施工人员进入所述施工现场后，施工人员所佩戴的安全帽上的RFID电子标签开始接收其实时所处施工工区内RFID读写器所发送的射频信号，所述RFID电子标签对所接收到的射频信号频率进行验证； 若所接收到的射频信号频率为适配频率，则表明该施工人员的实时位置处于其岗位所属的施工工区内，所述RFID电子标签向所述施工工区内的RFID读写器发送其唯一的ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过所述无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，记录其所处的施工工区以及时间，用以后续的人事考勤； 若所接收到的射频信号频率为异常频率，则表明该施工人员的实时位置处于非其岗位所属的施工工区内，所述的RFID电子标签拒绝向该施工工区内的RFID读写器发送信息建立联系，此时所述远程计算机上的内建数据库中显示该ID号的RFID电子标签处于离线状态并记录所持续的时间。
9.一种权利要求1-6所述的基于RFID安全帽的实时监控系统的应用方法，其特征在于所述监控系统用于施工人员误闯入非安全施工工区内的预警提示，具体步骤如下:当施工人员误闯入非安全施工工区内时，施工人员所佩戴的安全帽上的RFID电子标签将接收到该施工工区内的RFID读写器所发送的射频信号，在所述RFID电子标签验证所述射频信号频率属于异常频率之后，向所述设置在非安全施工工区内的RFID读写器发送ID号，所述RFID读写器将接收到的所述ID号解码后通过无线网络模块向远程计算机发送，所述远程计算机通过所接收到的ID号调用内建数据库内相对应的施工人员信息，以确定该施工人员是否有进入所述非安全施工工区内的权限，若没有则向设置于所述非安全施工工区内的蜂鸣器发送指令提醒该施工 人员迅速离开。
全文摘要
本发明属于施工安全领域，具体涉及一种用于施工现场的基于RFID安全帽的实时监控系统及其应用方法。其具体方案如下该系统由设置有RFID电子标签的安全帽、RFID读写器以及远程计算机组成，在各施工工区中设置RFID读写器，RFID读写器的射频信号覆盖半径限于其所处的施工工区内，各施工工区内的RFID读写器发射的射频信号互不相同，RFID电子标签可验证射频信号频率为适配频率或异常频率。本发明的优点是，基于RFID技术的实时监控系统构成简单，造价低，自动化程度高可减少人员开支；可作为门禁验证以及非安全施工工区内的预警，避免闲杂人员进入危险区域；同时其以施工工区为定位的方法还可作为人事考勤的依据，避免实时精确定位给施工人员的隐私带来泄漏。
文档编号G07C9/00GK103116926SQ20131003360
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者胡劲松, 赵国强, 陈立生, 曹华, 陈介华 申请人:上海城建市政工程(集团)有限公司