基于UWB技术的人员定位地图实时显示方法和系统与流程

本发明属于隧道施工管理，特别涉及一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法和系统。

背景技术：

1、随着中国经济高速的发展，各地省市隧道建设的不断增加，各地相关部门的现代化安全管理意识在不断的增强，安全管理要求及水平也在不断地提高。目前在隧道施工管理方面多采用出入口实名制验证，以避免非工地人员未经登记和授权擅自进入施工现场，进一步提高了施工工地的安全性。但是对于隧道内的施工人员却无法保证实时监控。

2、公开号为cn104329120b的中国授权发明专利公开了一种隧道施工安全监控管理系统和方法，通过施工人员安全管理系统和视频监控等方式可直观的了解隧道内的施工状况并了解施工人员的移动轨迹，事故发生时，当事故发生时可以根据隧道内的人员位置制定应急方案。在现阶段的隧道开挖工程中，隧道坍塌事故发生的概率很小，因此除了针对事故发生研发管理系统外，还需要针对隧道内日常施工设定管理系统，尽可能避免施工过程中出现的安全事故。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中无法在日常施工过程中对施工人员提供安全保障的缺陷，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法和系统。

2、本发明的第一方面，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，包括与远端控制中心连接的隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统；

3、所述隧道施工出入口管理系统包括出入口通道门禁和感应卡，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；

4、所述隧道内施工人员监控系统包括集成有信号采集模块、uwb定位模块、控制模块和至少一个指令执行模块的安全帽；所述信号采集模块、控制模块和指令执行模块分别信号连接；所述uwb定位模块与所述信号采集模块信号连接。

5、所述信号采集模块采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；

6、所述信号采集模块采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；

7、所述第一传感信息为所述uwb定位模块获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；

8、所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。

9、进一步的方案为，对隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；

10、在隧道内设置有若干个uwb定位基站，每个所述uwb定位基站与所述uwb定位模块通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站尝试与所述uwb定位模块建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块通信的uwb定位基站，基于uwb定位模块与该uwb定位基站的相对距离确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。

11、进一步的方案为，基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏，施工人员进入所述单子围栏后，所述控制模块生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现电子围栏的闪烁警示。

12、进一步的方案为，所述安全帽上设置有姿态传感器，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；

13、所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置，所述收紧装置与安全帽的紧固带顶部连接，紧固带底部通过插扣结构可拆卸连接；

14、所述信号采集模块实时采集姿态传感器的姿态信息并发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。

15、进一步的方案为，所述收紧装置为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂用于安装第一转轴和第二转轴；

16、所述第一转轴和第二转轴的两端分别与两个所述支撑臂转动连接，且第一转轴和第二转轴上分别套设有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均位于两个所述支撑臂之间；

17、所述紧固带的顶部与所述主动轮固定且缠绕在所述主动轮上，所述紧固带的底部绕过所述从动轮与另一个紧固带底部通过插扣连接；

18、所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱，所述驱动箱与所述中空壳体结构的内壁固定连接；

19、所述驱动箱内部设置有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和驱动马达；所述第一齿轮与所述第一转轴连接，用于驱动所述第一转轴转动；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定设置，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述驱动马达与所述第四齿轮连接，用于驱动所述第四齿轮转动；

20、所述驱动马达与所述控制模块信号连接。

21、本发明的第二方面，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，包括：隧道施工出入口管理方法和隧道内施工人员管理方法；

22、所述隧道施工出入口管理方法包括在隧道出人口通道设置门禁，施工人员携带感应卡出入，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述出入口通道门禁感应到人卡不一以时触发自动报警并记录相应人脸信息发送至远端控制中心；所述安全帽集成有信号采集模块、uwb定位模块、控制模块和至少一个指令执行模块；

23、所述隧道内施工管理方法包括：通过信号采集模块采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块，所述控制模块内部设置有与所述第一传感信息对应的第一阈值，若所述第一传感信息超过所述第一阈值，则所述控制模块根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；

24、所述信号采集模块采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块，所述控制模块内部设置有与所述第二传感信息对应的第二阈值，若所述第二传感信息超过所述第二阈值，所述控制模块根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；

25、所述第一传感信息为所述uwb定位模块获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；

26、所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。

27、进一步的方案为，所述第一传感信息的采集过程为：

28、在隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；

29、在隧道内设置有若干个uwb定位基站，每个所述uwb定位基站与所述uwb定位模块通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站尝试与所述uwb定位模块建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块通信的uwb定位基站，基于uwb定位模块与该uwb定位基站的相对距离确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。

30、进一步的方案为，所述第一阈值的设定过程为：基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏。

31、进一步的方案为，所述第二传感信息的采集过程为：

32、在安全帽上设置有姿态传感器，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；

33、所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置，所述收紧装置与安全帽的紧固带顶部连接，紧固带底部通过插扣结构可拆卸连接；

34、所述信号采集模块实时采集姿态传感器的姿态信息并发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。

35、进一步的方案为，所述收紧装置为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂用于安装第一转轴和第二转轴；

36、所述第一转轴和第二转轴的两端分别与两个所述支撑臂转动连接，且第一转轴和第二转轴上分别套设有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均位于两个所述支撑臂之间；

37、所述紧固带的顶部与所述主动轮固定且缠绕在所述主动轮上，所述紧固带的底部绕过所述从动轮与另一个紧固带底部通过插扣连接；

38、所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱，所述驱动箱与所述中空壳体结构的内壁固定连接；

39、所述驱动箱内部设置有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和驱动马达；所述第一齿轮与所述第一转轴连接，用于驱动所述第一转轴转动；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定设置，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述驱动马达与所述第四齿轮连接，用于驱动所述第四齿轮转动；

40、所述驱动马达与所述控制模块信号连接。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在隧道施工出入口设置出入口管理门禁，对进出隧道的人员进行实名制验证，可有效防止非工作人员进入隧道施工区域；对于已经进入施工区域的工作人员进行实时定位监控和身体姿态监控，在隧道内设置危险区，对于误入危险区的工作人员进行提醒，当身体姿态超出预设阈值时，即工作人员前倾角度或后仰角度过大，控制模块实现安全帽的自动收紧，避免安全帽脱落。