一种远程隧道施工人员实时定位系统技术方案

本方案属于隧道智能建造领域，具体涉及一种远程隧道施工人员实时定位系统。为了达到上述目的，本方案提供一种远程隧道施工人员实时定位系统，包括设立在隧道内部的led灯，还包括：微型处理器：所述微型处理器用于生成led灯位置id信息，并对led灯位置id信息进行编码，通过控制led灯的频率发出led灯位置id信号；接收终端：用于接收led灯位置id信号；还包括微芯片和主动光源，所述微芯片用于在接收终端接收led灯id信号后，发出微芯片id信息，且微芯片对微芯片id信息进行编码，通过主动光源的开关频率传递出微芯片id信号；光接收模块：光接收模块用于通过主动光源的开关频率识别微芯片id信号，生成人员位置信息。实现了对施工人员的快速定位。快速定位。快速定位。

【技术实现步骤摘要】
一种远程隧道施工人员实时定位系统


[0001]本方案属于隧道智能建造领域，具体涉及一种远程隧道施工人员实时定位系统。

技术介绍

[0002]现有的隧道内人员和设备定位普遍都是采用有源RFID技术进行模糊区域识别，如：基于433MHz有源RFID识别系统以及基于2.4GHz有源RFID识别系统。在这些现有技术中，通常采用Nordic、TI等433MHz/2.4GHz无线芯片，构成最大0
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10dbm射频功率的RFID读卡器、定位标签等；其中，RFID读卡器按照实际需要的管理区间分布安装于隧道顶部或侧边，并通过现场总线（或无线网络）与控制中心相连。当隧道内人员携带定位标签经过RFID读卡器点时，系统自动识别标签，并进行记录与回传中心显示。在实际使用中，现有技术有以下缺点：在识别区域范围内，例如读卡器前后60米范围内，均只能提供“人员是否存在”的信息；通常，这些系统通过RSSI(ReceivedSignalStrengthIndicator）识别甚至定向天线的方式粗略判断人员离读卡点距离，但是由于RSSI的不确定性以及易受干扰性，该项功能无法有效实现；尤其在环境温湿度变化、人员增多的情况下，RSSI更是无法精确指示；由于模糊定位导致只能确定某段隧道内存在多少工人，却不能确定实际的位置。
[0003]公开号CN113395662A的专利公开了一种隧道施工人机定位系统及方法，该系统包括：定位引擎服务器、定位基站和定位标签；定位基站加装于隧道掘进机上；定位标签布置于隧道掘进机上的施工人员身上和有轨电车上的运送物资上；定位引擎服务器部署于隧道外；定位引擎服务器用于：从隧道掘进机导向系统获取当前环号、水平趋向信息和垂直趋向信息来确定定位基站位置信息；通过定位基站获取定位标签信息，根据定位基站位置信息、施工人员和运送物资上的定位标签信息确定施工人员和运送物资的位置距离，根据施工人员和运送物资的位置距离，提醒人员移动物资正在接近。
[0004]上述专利技术通过增设定位基站结合施工人员或设备上的定位标签来完成定位，可以实时确定施工人员、机车及物资的位置信息，提高施工效率。但是基站与标签均为新设置的零部件，针对于施工人员来说是一种负担，而且多的基站又会设计到供电线，信号线的大面积铺设，成本相对较高，现急需一种技术，可以在原有的隧道设施基础上进行优化，对施工人员进行快速定位。

技术实现思路

[0005]本方案提供一种定位系统，能实现对隧道施工人员的快速定位。
[0006]为了达到上述目的，本方案提供一种远程隧道施工人员实时定位系统，包括设立在隧道内部的led灯，还包括：微型处理器：所述微型处理器用于生成led灯位置id信息，并对led灯位置id信息进行编码，通过控制led灯的频率发出led灯位置id信号；接收终端：包括光感模块、微芯片和主动光源，所述光感模块用于接收led灯位置id信号，所述微芯片用于在光感模块接收led灯id信号后，发出微芯片id信息，且微芯片对
微芯片id信息进行编码，通过主动光源的开关频率传递出微芯片id信号；光接收模块：光接收模块用于通过主动光源的开关频率识别微芯片id信号，生成人员位置信息；中央处理模块：所述中央处理模块用于根据led灯的位置id信息构建隧道三维模型；还用于接收人员位置信息并根据人员位置信息在隧道三维模型里显示出相对位置关系。
[0007]该方案的原理及有益效果：微型处理器具备独有的ip地址，根据微型处理器的ip地址以及其安装在隧道内的位置，可以作为“桩点”，起着提示位置信息的作用，即中央处理模块以各个“桩点”为基础构建隧道的三维模型。微芯片独有的ip地址可与施工人员的身份信息绑定，在微芯片通过主动光源将身份信息传递到光接收模块再传递至中央处理模块时。上述的微型处理器ip地址与微芯片的ip地址均具有唯一性，通过微型处理器的ip地址（即led灯位置id信号）与微芯片的ip地址（即微芯片id信号）相结合，便可判断出施工人员实时所在位置的是位于哪一个led灯的光照范围下，进而判断出是该施工人员的身份信息。
[0008]本方案通过光信号传递信息，即通过控制led灯和主动光源的开关频率将信号进行传递，光覆盖范围广，在施工隧道中，施工人员所在的区域是需要保证光照强度的，既保证了安全施工，又能提升施工人员的工作效率；对于光照全覆盖的隧道照明系统，良好的光线强度成为光信号传递的途径，只需要在此基础上对led灯进行微型处理器的加装，以及对接收终端的设立，便能实现施工人员相对位置的定位，并且知晓该施工人员的身份信息。且光信号传递速率快，对应的施工人员位置可以快速响应在隧道的三维模型中，从而实现了对施工人员的快速定位。
[0009]综上，本方案既通过led灯，既能够实现对环境的照明，又能够对环境中的人员进行较为精准的定位，同时不需要增加额外的类似AP的设备，并且信号交互带宽小，对微芯片的运算能力要求也非常小，成本极低，甚至在极端情况下，可以依靠电力载波技术进行led灯与中央处理模块之间的通信，本质上相当于在现有照明系统上增加控制节点，极大降低施工成本，能够较好的实现施工人员的快速定位。
[0010]进一步，所述接收终端包括旋转台、翻转台、旋转马达，所述旋转马达的输出轴与旋转台同轴可拆卸连接，所述翻转台设立在旋转台上方，另一旋转马达的输出轴与翻转台同轴可拆卸连接，且与翻转台连接的旋转马达通过一根支撑杆固定在旋转台上；所述翻转台为圆形，且直径垂直于旋转台，所述光感模块固定在翻转台的圆弧上。
[0011]有益效果：接收终端进行了机械化、智能化的改造，可以实现光感模块多方位的调节，通过光感模块对光照强度强弱的感应，判断出施工人员与led灯（即光源）所成夹角，从而利用光直线传播的特性，推断出该施工人员的所处位置。提升了施工人员定位的精准性。
[0012]进一步，所述微芯片还用于通过预设的第一转动指令与第二转动指令控制第一旋转马达和第二旋转马达工作。
[0013]有益效果：通过预设指令实现控制操作，更具自动化和智能化。且误差率低，控制精确。
[0014]进一步，第一旋转马达通过预设转动指令带动旋转台转动一周，感光模块通过对led灯的光照强度进行识别，微芯片对光照强度的数据以及转动的角度进行记录，确定并将旋转台转动至最大光照强度的转动角度位置；然后通过预设的第二旋转马达控制指令控制
第二马达工作，同步监测光照强度变化，并将翻转台停止在光感模块最大光照强度位置，其中在旋转台转动时，光感模块处于翻转台上顶点位置。
[0015]有益效果：通过旋转台和翻转台的运动，使得光照模块始终朝向最大光照强度的方向，具备“向光性”，且光照模块始终朝向光照强度最大的方向，此时led灯与施工人员形成了的夹角与翻转台与地平面所成的夹角相等，从而判断出施工人员的相对位置。
[0016]进一步，根据翻转台的转动角度，确定出led灯相对施工人员的偏转角度信息，通过微芯片编码后合并至微芯片id信号内一并发出。
[0017]有益效果：翻转台的转动角本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程隧道施工人员实时定位系统，包括设立在隧道内部的led灯，其特征在于，还包括：微型处理器：所述微型处理器用于生成led灯位置id信息，并对led灯位置id信息进行编码，通过控制led灯的频率发出led灯位置id信号；接收终端：包括光感模块、微芯片和主动光源，所述光感模块用于接收led灯位置id信号，所述微芯片用于在光感模块接收led灯id信号后，发出微芯片id信息，且微芯片对微芯片id信息进行编码，通过主动光源的开关频率传递出微芯片id信号；光接收模块：光接收模块用于通过主动光源的开关频率识别微芯片id信号，生成人员位置信息；中央处理模块：所述中央处理模块用于根据led灯的位置id信息构建隧道三维模型；还用于接收人员位置信息并根据人员位置信息在隧道三维模型里显示出相对位置关系。2.根据权利要求1所述的一种远程隧道施工人员实时定位系统，其特征在于：所述接收终端包括旋转台、翻转台、第一旋转马达、第二旋转马达，所述第一旋转马达的输出轴与旋转台同轴可拆卸连接，所述翻转台设立在旋转台上方，第二旋转马达的输出轴与翻转台同轴可拆卸连接，第二旋转马达通过一根支撑杆固定在旋转台上；所述翻转台为圆形，且直径垂直于旋转台，所述光感模块固定在翻转台的圆弧上。3.根据权利要求2所述的一种远程隧道施工人员实时定位系统，其特征在于：所述微芯片还用于通过预设的第一转动指令与第二转动指令控制第一旋转马达和第二旋转马达工作。4.根据权利要求3所述的一种远程隧道施工人员实时定位系统，其特征在于：第一旋转马达通过预设转动指令带动旋转台转动一周，感光模...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋博林，
申请(专利权)人：重庆工程职业技术学院，
类型：发明
国别省市：