基于UWB定位的隧道管理系统及方法与流程

本发明涉及定位技术领域，具体而言，涉及一种基于uwb定位的隧道管理系统及方法。

背景技术：

在隧道作业中，由于作业环境的特殊性，工作人员经常需要面对可能出现的危险情况。目前的隧道管理通过人工管理，管理效率低，无法掌握隧道内每个工作人员的状态，给隧道作业人员的人身安全带来了很大的不确定性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于uwb定位的隧道管理系统及方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种基于uwb定位的隧道管理系统，该隧道管理系统包括uwb定位基站、uwb人员标签和管理终端，其中，所述uwb定位基站设置在隧道内预设位置，所述uwb定位基站用于发送uwb定位信号；所述uwb人员标签用于接收所述uwb定位信号，并根据所述uwb定位信号解算该uwb人员标签的位置信息，所述管理终端用于：

建立与隧道相匹配的至少一个隧道围栏；

根据所述uwb人员标签的位置，确定该uwb人员标签进入所述隧道围栏的时刻以及离开所述隧道围栏的时刻；

当达到预设时刻时，确定仍未离开所述隧道围栏的第一目标人员标签；

生成第一报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第一报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述管理终端还用于：

确定与所述第一目标人员标签之间的距离小于预设距离的第二目标人员标签；

将所述第一报警信息以及所述第二目标人员标签与所述第一目标人员标签的距离信息发送至所述第二目标人员标签。

进一步地，所述管理终端还用于：

根据所述uwb人员标签对应的人员信息，配置所述uwb人员标签进入所述隧道围栏的权限；

根据所述uwb人员标签的位置，确定进入所述隧道围栏的人员是否具有进入该隧道围栏的权限；

当进入所述隧道围栏的人员不具备进入该隧道围栏的权限时，生成第二报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第二报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述隧道管理系统还包括uwb设备标签，所述uwb设备标签配置在预设设备上，用于接收所述uwb定位信号，所述管理终端还用于：

获得所述uwb设备标签的位置信息；

根据所述uwb设备标签的位置信息，确定所述uwb人员标签与uwb设备标签之间的距离；

当所述uwb人员标签与uwb设备标签之间的距离小于预设安全距离时，生成第三报警信息，并发送至距离小于安全距离的uwb人员标签与uwb设备标签，以使uwb人员标签与uwb设备标签根据所述第三报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述uwb人员标签上配置有声光报警器，所述声光报警器用于根据接收到的报警信息进行声光报警。

本发明还提供了一种基于uwb定位的隧道管理方法，应用于隧道管理系统，该隧道管理系统包括uwb定位基站、uwb人员标签和管理终端，其中，所述uwb定位基站设置在隧道内预设位置，所述uwb定位基站用于发送uwb定位信号；所述uwb人员标签用于接收所述uwb定位信号，并根据所述uwb定位信号解算该uwb人员标签的位置信息，所隧道管理方法包括：

建立与隧道相匹配的至少一个隧道围栏；

根据所述uwb人员标签的位置，确定该uwb人员标签进入所述隧道围栏的时刻以及离开所述隧道围栏的时刻；

当达到预设时刻时，确定仍未离开所述隧道围栏的第一目标人员标签；

生成第一报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第一报警信息进行报警提醒。

进一步地，该隧道管理方法还包括：

确定与所述第一目标人员标签之间的距离小于预设距离的第二目标人员标签；

将所述第一报警信息以及所述第二目标人员标签与所述第一目标人员标签的距离信息发送至所述第二目标人员标签。

进一步地，该隧道管理方法还包括：

根据所述uwb人员标签对应的人员信息，配置所述uwb人员标签进入所述隧道围栏的权限；

根据所述uwb人员标签的位置，确定进入所述隧道围栏的人员是否具有进入该隧道围栏的权限；

当进入所述隧道围栏的人员不具备进入该隧道围栏的权限时，生成第二报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第二报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述隧道管理系统还包括uwb设备标签，所述uwb设备标签配置在预设设备上，用于接收所述uwb定位信号，所述管理终端还用于：

获得所述uwb设备标签的位置信息；

根据所述uwb设备标签的位置信息，确定所述uwb人员标签与uwb设备标签之间的距离；

当所述uwb人员标签与uwb设备标签之间的距离小于预设安全距离时，生成第三报警信息，并发送至距离小于安全距离的uwb人员标签与uwb设备标签，以使uwb人员标签与uwb设备标签根据所述第三报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述uwb人员标签上配置有声光报警器，所述声光报警器用于根据接收到的报警信息进行声光报警。

本申请实施中的隧道管理系统，采用uwb定位技术确定人员的位置，利用uwb定位的精确性，可以准确的确定隧道内人员的位置。此外，还通过对人员位置的解算，确定对人员位置的判断，保证隧道内作业人员的安全性，提高隧道作业管理的精确性和管理效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种隧道管理系统的组成示意图。

图2为本发明实施例提供的一种隧道管理方法的流程示意图。

图3为本发明实施例提供的一种隧道管理方法的另一流程示意图。

图4为本发明实施例提供的一种隧道管理方法的另一流程示意图。

图标：100-隧道管理系统；101-uwb人员标签；102-uwb定位基站；103-管理终端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请实施例提供了一种基于uwb定位的隧道管理系统100，如图1所示，该隧道管理系统100包括uwb定位基站102、uwb人员标签101和管理终端103，其中，所述uwb定位基站102设置在隧道内预设位置，所述uwb定位基站102用于发送uwb定位信号。所述uwb人员标签101用于接收所述uwb定位信号，并根据所述uwb定位信号确定该uwb人员标签101的位置信息。在本申请实施例中，uwb人员标签101可以根据接收到的不同uwb定位基站102发送的uwb定位信号，进行自身位置的解算，此外，uwb人员标签101还可以将接收到的不同uwb定位基站102发送的uwb定位信号的时间信息，发送至管理终端103，由管理终端103对uwb人员标签101的位置信息进行解算。

在本申请实施例中，如图2所示，所述管理终端103通过以下方法进行人员监控。

步骤s101，建立与隧道相匹配的至少一个隧道围栏。

步骤s102，根据所述uwb人员标签的位置，确定该uwb人员标签进入所述隧道围栏的时刻以及离开所述隧道围栏的时刻。

步骤s103，当到达预定时刻时，确定仍未离开所述隧道围栏的第一目标人员标签的位置和人员信息。

步骤s104，生成第一报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第一报警信息进行报警提醒。

详细的，管理终端103可以预先根据隧道的实际情况，设定与隧道相匹配的隧道围栏，隧道围栏的数量可以是一个或多个，隧道围栏可以是对应隧道内部一个封闭的区域，也可以是仅设置在隧道入口。管理终端103可以接收到uwb人员标签101发送的位置信息或者自行解算出每个uwb人员标签101的位置信息，管理终端103可以根据uwb人员标签101的位置信息，确认uwb人员标签101是否进入到了隧道围栏内。uwb人员标签101可以预先每个人员进行匹配，uwb人员标签101的位置信息中包含有佩戴该uwb人员标签101的具体人员信息。

管理终端103可以实时获得所有uwb人员标签101的位置信息，通过与预先设置的隧道围栏进行比对，可以确定uwb人员标签101进入隧道围栏或者离开隧道围栏的时间点。由于隧道作业具有一定的危险性，如果人员不能及时撤出隧道，很可能会发送危险。例如，隧道内在进行掘进作业时，需要使用炸药进行爆破，此时，需要保证所有人员都远离隧道内。此时，管理终端103可以将隧道围栏的边缘设置为隧道的入口，通过判断所有uwb人员标签101是否处于隧道围栏内，来确定是否有人员仍然处于隧道内。

当根据uwb人员标签101的位置确定该uwb人员标签101仍然处于隧道围栏内时，表明仍然有人员处于隧道内。通过预先设置一预定时刻，在时间到达该预定时刻时，管理终端103可以向所有处于隧道围栏内的uwb人员标签101发送第一报警信息。在预定时刻仍未离开隧道围栏的人员可以作为第一目标人员标签，uwb人员标签101上可以设置声光报警器，第一目标人员标签在接收到第一报警信息时，可以进行声光报警。例如，声光报警器可以播放提示音：“请立即离开隧道”或者其他类似的声音提示。同时声光报警器可以发出提示光线，以便工作人员及时了解当前情况。

在本申请实施例中，管理终端103还可以与显示屏连接，将各个uwb人员标签101进入隧道围栏和离开隧道围栏的时间点进行显示，同时可以显示当前时刻处于隧道围栏的uwb人员标签101的数量和具体人员信息。同时，在到达预定时刻时，还可以将仍未离开隧道围栏的uwb人员标签101的数量和具体人员信息进行显示，同时可以将仍未离开隧道围栏的uwb人员标签101的位置信息进行显示，以便工作人员及时进行处置。

如果隧道发生了塌方或其他危险情况，隧道内设置的uwb定位基站102很可能出现了损坏，管理终端103还可以根据危险情况发生的时间点获取每个uwb人员标签101在危险情况发送时刻的位置，以便确定被困在隧道内的人员的位置，方便其他工作人员开展救援行动。

在另一种实施方式中，如图3所示，在上述管理方法基础上，所述管理终端103还通过以下方法进行人员监控功能。

步骤s105，确定与所述第一目标人员标签之间的距离小于预设距离的第二目标人员标签，将所述第一报警信息和所述第二目标人员标签与所述第一目标人员标签的距离信息发送至所述第二目标人员标签。

如上所述，第一目标人员标签是在到达预定时刻后，仍未离开隧道围栏的uwb人员标签101，由于隧道内环境特殊，uwb定位信号和第一目标信息的传输会收到环境的极大限制，第一目标人员标签很可能不能及时接收到第一报警信息，如果第一目标人员标签不能及时接收到第一报警信息，第一目标人员标签的佩戴人员很可能会继续处于隧道围栏内，使得危险情况进一步升级。

在本申请实施例中，管理终端103在确认了处于隧道围栏内的第一目标人员标签后，还可以根据各个uwb人员标签101的实时位置，确认与第一目标人员标签之间的距离小于预设距离的第二目标人员标签，由于第一目标人员标签是处于隧道围栏内的所有uwb人员标签101的集合，第二目标人员标签是处于隧道围栏以外，与第一目标人员标签距离小于预设距离的所有uwb人员标签101的集合。由于第一目标人员标签和第二目标人员标签都可能包含有多个uwb人员标签101，因此，在确定第一目标人员标签和第二目标人员标签之间的距离时，可以选择第一目标人员标签中的一个作为计算距离的基准标签。确定该基准标签可以从所有第一目标人员标签中随机选择，也可以将距离隧道围栏的边缘最近的一个第一目标人员标签作为基准标签，由于各个uwb人员标签101的位置信息是确定的，且各个uwb人员标签101的位置信息都是基于同一坐标系计算的，因此，通过各个uwb人员标签101的位置可以计算出每两个uwb人员标签101之间的距离。通过预先确定所述预设距离，就可以确定与基准标签之间的距离小于预设距离的uwb人员标签101，并作为第二目标人员标签。

管理终端103在生成了第一报警信息后，可以将第一报警信息发送至第一目标人员标签的同时，将该第一报警信息发送至第二目标人员标签。管理终端103在将第一报警信息发送至第二目标人员标签的同时，还可以将计算得到的第二目标人员标签与第一目标人员标签之间的距离信息发送至第二目标人员标签。如上所述，uwb人员标签101可以配置声光报警器，第二目标人员标签上配置的声光报警器可以将所述距离信息进行声音提醒，同时进行光线报警。例如，第二目标人员标签上的声光报警器可以发出“某标签距离为x米”或类似的报警声音，第二目标人员标签的佩戴人员即可知晓，在隧道围栏内，距离自己x米的位置处有第一目标人员标签，第二目标人员标签的佩戴人员即可根据这样的距离信息进入到隧道围栏内，以便查看第一目标人员标签佩戴人员的实时情况。

为了避免第二目标人员标签进入到隧道围栏后，管理终端103会将第二目标人员标记为第一目标人员，从而引起混乱。管理终端103在将第一报警信息发送至第一目标人员标签和第二目标人员标签后，可以暂停一段时间的针对尚未离开隧道围栏的uwb人员标签101的检测。

在另一种实施方式中，如图4所示，所述管理终端103通过以下方法进行人员监控。

步骤s201，根据所述人员信息，配置所述人员信息进入所述隧道围栏的权限。

步骤s202，根据所述uwb人员标签的位置，确定进入所述隧道围栏的人员是否具有进入该隧道围栏的权限。

步骤s203，当进入所述隧道围栏的人员不具备进入该隧道围栏的权限时，生成第二报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第一报警信息进行报警提醒。

详细的，隧道内的地形情况复杂，且需要进入不同作业区域的人员也较多，管理终端103可以预先根据不同人员的权限为uwb人员标签101配置不同的权限，同时可以将隧道围栏内划分为多个子区域，能够进入各个子区域的人员需要具备相应的权限才能进入。对没有进入隧道围栏权限的人员，管理终端103可以在没有权限的uwb人员标签101进入到隧道围栏内时，对没有权限的uwb人员标签101发送第二报警信息，以便对这些人员及时形成报警提醒。

在另一种实施方式中，所述隧道管理系统100还包括uwb设备标签，所述设备标签配置在预设设备上，用于接收所述uwb定位信号，所述管理终端103还用于：获得所述uwb设备标签的位置信息；根据所述uwb设备标签的位置信息，确定所述uwb人员标签101与uwb设备标签之间的距离；当所述uwb人员标签101与uwb设备标签之间的距离小于预设安全距离时，生成第三报警信息，并发送至距离小于安全距离的uwb人员标签101与uwb设备标签，以使uwb人员标签101与uwb设备标签根据所述第三报警信息进行报警提醒。

在隧道作业中，隧道内会使用到多种机械设备，由于隧道内空间较狭小，如果人员与设备之间的距离较近时，很容易发生伤人事故。在本申请实施例中，隧道管理系统100可以包括uwb设备标签，uwb设备标签可以配置在各种机械设备上，管理终端103可以为各个uwb设备标签配置对应的预设安全距离。人员处于该预设安全距离以外时是相对较安全的，如果人员与设备之间的距离小于预设安全距离，那么发生伤人事故的可能性就较大。

uwb设备标签的位置信息的解算可以由标签自身进行，也可以由管理终端103进行。管理终端103在获得uwb设备标签的位置信息后，可以计算uwb人员标签101与uwb设备标签之间的距离，并与该uwb设备标签的预设安全距离进行比较，在确认得到与uwb设备标签之间距离小于预设安全距离的uwb人员标签101后，可以同时向uwb人员标签101和uwb设备标签发送第三报警信息。uwb设备标签可以配置声光报警器或与声光报警器连接，uwb设备标签在接收到第三报警信息后，可以进行声光报警，以使设备的操作人员了解到有人员处于预设安全距离以内。与设备处于预设安全距离以内的uwb人员标签101也可以进行声光报警，以对人员形成提醒，避免距离设备过近而发生危险。

综上所述，本申请实施中的隧道管理系统100，采用uwb定位技术确定人员的位置，利用uwb定位的精确性，可以准确的确定隧道内人员的位置。此外，还通过对人员位置的解算，确定对人员位置的判断，保证隧道内作业人员的安全性，提高隧道作业管理的精确性和管理效率。

本发明还提供了一种基于uwb定位的隧道管理方法，应用于隧道管理系统100，该隧道管理系统100包括uwb定位基站102、uwb人员标签101和管理终端103，其中，所述uwb定位基站102设置在隧道内预设位置，所述uwb定位基站102用于发送uwb定位信号；所述uwb人员标签101用于接收所述uwb定位信号，并根据所述uwb定位信号解算该uwb人员标签101的位置信息，所隧道管理方法包括：

建立与隧道相匹配的至少一个隧道围栏；

根据所述uwb人员标签101的位置，确定该uwb人员标签101进入所述隧道围栏的时刻以及离开所述隧道围栏的时刻；

当达到预设时刻时，确定仍未离开所述隧道围栏的第一目标人员标签；

生成第一报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第一报警信息进行报警提醒。

进一步地，该隧道管理方法还包括：

确定与所述第一目标人员标签之间的距离小于预设距离的第二目标人员标签；

将所述第一报警信息以及所述第二目标人员标签与所述第一目标人员标签的距离信息发送至所述第二目标人员标签。

进一步地，该隧道管理方法还包括：

根据所述uwb人员标签101对应的人员信息，配置所述uwb人员标签101进入所述隧道围栏的权限；

根据所述uwb人员标签101的位置，确定进入所述隧道围栏的人员是否具有进入该隧道围栏的权限；

当进入所述隧道围栏的人员不具备进入该隧道围栏的权限时，生成第二报警信息并发送至所述第一目标人员标签，以使所述第一目标人员标签根据所述第二报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述隧道管理系统100还包括uwb设备标签，所述uwb设备标签配置在预设设备上，用于接收所述uwb定位信号，所述管理终端103还用于：

获得所述uwb设备标签的位置信息；

根据所述uwb设备标签的位置信息，确定所述uwb人员标签101与uwb设备标签之间的距离；

当所述uwb人员标签101与uwb设备标签之间的距离小于预设安全距离时，生成第三报警信息，并发送至距离小于安全距离的uwb人员标签101与uwb设备标签，以使uwb人员标签101与uwb设备标签根据所述第三报警信息进行报警提醒。

进一步地，所述uwb人员标签101上配置有声光报警器，所述声光报警器用于根据接收到的报警信息进行声光报警。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。