一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，包括应用层、解算层、传输层和设备层：应用层通过解算层获取定位标签位置；解算层通过定位标签与其所在区域的定位基站之间进行无线信号传播；传输层向下将应用层相关指令传输给定位基站，向上将定位标签与定位基站之间的无线信号传播数据传输给解算层；设备层包括通过UWB无线信道传输的多个定位基站和定位标签，采用下行定位方式进行定位，定位基站分布在建筑施工的各楼层，根据接收到的应用层下发的指令，完成相关的设置。本发明专利技术采用UWB技术，对施工人员进行精准位置定位和状态监管，极大的提高了工作效率，改善了监管模式并降低了现场管理成本。

A site location system for construction site workers based on UWB

The invention discloses a UWB-based in-site positioning system for construction workers, including application layer, solution layer, transmission layer and equipment layer: application layer obtains location tag position through solution layer; solution layer transmits wireless signal between location tag and positioning base station in its area; transmission layer downwards The application layer transmits relevant instructions to a given base station, and transmits radio signals between the location tag and the location base station upward to the solution layer. The device layer includes a number of location base stations and location tags transmitted over the UWB wireless channel, which are positioned by the downlink positioning method, and the location base stations are distributed in the buildings under construction. Layer, according to the instructions received from the application layer, complete the relevant settings. The invention adopts UWB technology to precisely locate and supervise the construction personnel, greatly improves the work efficiency, improves the supervision mode and reduces the site management cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统
本专利技术涉及建筑安全
，具体涉及一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统。
技术介绍
目前，随着工业化、城市化进程的加快，建筑物的建设施工已成常态。人们在关注建设的规模和速度的同时也更加关注建筑物的质量和施工的安全。然而，实际情况却并不尽如人意。正如人们所知，在某些建筑工程中，由于技术、管理等的不到位，导致建筑质量差，安全隐患多且事故频发。在建筑施工的管理上，由于许多建筑施工的地点分散和不固定，且工地数量多，增加了安全施工、文明施工的管理难度以及人员、设备的监管难度。还由于缺乏必要的实时监控手段，使得当独处某位置施工的工人遇突发事件时，未能及时发现和处置，而导致延误施救时间。此外，由于缺乏必要的监控手段，建筑行业还存在劳务费用结算纠纷多，工人与管理方的人身安全纠纷多，在解决此类纠纷时调查取证难，导致纠纷难以妥善解决等问题。建筑施工环境艰苦恶劣，工种危险系数高，工作人员人数多，使线路建筑施工企业面临巨大的管理困难，迫切需求一种高效、准确的人员管理和安全管理系统。
技术实现思路
本专利技术旨在解决上述问题，而提供一种可对在建筑工地施工的人员进行实时位置定位，以确定是否为准入人员以及有效应对和处置突发事件，保护施工人员生命安全的建筑工地施工人员场内定位系统。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，包括应用层、解算层、传输层和设备层：所述应用层通过解算层获取定位标签位置；所述解算层通过定位标签与其所在区域的定位基站之间进行无线信号传播；所述传输层向下将应用层相关指令传输给定位基站，向上将定位标签与定位基站之间的无线信号传播数据传输给解算层；所述设备层包括通过UWB无线信道传输的多个定位基站和定位标签，采用下行定位方式进行定位，定位基站分布在建筑施工的各楼层，根据接收到的应用层下发的指令，完成相关的设置。优选地，所述应用层提供websocket接口和http接口，通过websocket接口获取定位标签的实时位置数据，以一维或二维地图的形式实时显示；通过http接口获取系统其它相关数据。优选地，所述应用层还包括电子围栏设置模块，对监控区域出入口设置电子围栏，定位标签超出电子围栏范围时发出报警信号，并发送报警信号至管理人员。优选地，所述应用层还包括紧急呼叫模块，当某区域发生异常紧急情况时，管理人员通过系统向该区域的施工人员发送撤离命令，施工人员通过携带的定位标签收到撤离命令后，通过声光报警提示人员撤离；当某区域发生异常紧急情况时，施工人员长按定位标签中的“呼救”按键，发送求救请求，系统根据接收到的求救信号提示管理人员及时进行处理。优选地，所述解算层采用到达时间差定位法TDOA进行定位和跟踪，到达时间差定位法TDOA的原始数据通过以太网接口传送；所述解算层采用位置解算算法计算各定位标签的具体位置信息。优选地，所述传输层由无线AP、CPE和交换机构成，AP为传输层的中继，负责接收通信定位基站传输的数据，同时把数据传输给CPE，CPE负责数据的上传和下发指令，向下将应用层相关指令传输给定位基站，向上将定位标签与定位基站之间无线信号传播数据传输给解算层。优选地，所述定位标签采用工业型标签卡或安全帽安装套件。优选地，所述应用层还包括考勤管理模块，实时获取施工人员位置信息，实现对施工人员考勤的精细化管理，包括：设定每位施工人员的工作区域；记录施工人员的上下班时间和工作期间的运动轨迹；判断施工人员在工作期间是否脱岗；统计部门、施工人员个人考勤报表和图表。本专利技术的有益技术效果如下：本专利技术提出了一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，通过在建筑工地沿线安装多个定位基站，采用UWB(Ultra-Wide-Band，超宽带)技术，不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或亚纳秒极窄脉冲来传输数据，从而具有3.1-10.6GHz量级的带宽。从而实时对作业人员或设备的精准位置进行跟踪和状态监管，通过对作业人员热图分析、位置行为分析、作业时长分析以及工序效率分析，实现资源的合理调度安排、作业状态的实时监管以及历史位置数据跟踪追溯。UWB技术不但解决了需要多人现场管理的问题，同时也极大的提高了工作效率，改善了监管模式并降低了现场管理成本，使企业可以更加科学地配置服务资源和更加安全地开展生产工作。附图说明图1为本专利技术中一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统结构示意图。具体实施方式为了保证建筑工地施工安全、施工质量以及施工进度等，需要把规范现场安全管理放在首要位置来抓，采取有力措施强化现场安全管控，查找和改进薄弱环节，特别要防范人身安全事故的发生。为实现施工过程的安全高效，需要提供一套集人员管理、实时显示以及应急救援等功能的智慧监管系统。随着基于UWB技术的人员定位系统的应用，可以从根本上解决人员管理存在的问题。UWB技术不但解决了需要多人现场管理的问题，同时也极大的提高了工作效率，改善了监管模式并降低了现场管理成本，使企业可以更加科学地配置服务资源和更加安全地开展生产工作。本专利技术提出了一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，通过在建筑工地沿线安装多个定位基站，采用UWB(Ultra-Wide-Band，超宽带)技术，不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或亚纳秒极窄脉冲来传输数据，从而具有3.1-10.6GHz量级的带宽。从而实时对作业人员或设备的精准位置进行跟踪和状态监管，通过对作业人员热图分析、位置行为分析、作业时长分析以及工序效率分析，实现资源的合理调度安排、作业状态的实时监管以及历史位置数据跟踪追溯。下面结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做出详细的说明。本专利技术实施例提供了一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，如图1所示，包括：应用层10，通过解算层获取定位标签位置，以一维、二维地图的形式实时显示各定位标签的位置，并提供轨迹回放、人员信息管理和呼叫求救功能。应用层10提供websocket接口和http接口，通过websocket接口获取定位标签的实时位置数据，通过http接口可获取系统相关的数据，以便其他系统获取位置等信息进行二次开发和集成。解算层20，通过定位标签与其所在区域的定位基站之间进行无线信号传播，采用到达时间差定位法(TDOA)进行定位和跟踪，到达时间差定位法(TDOA)的原始数据可以通过以太网接口传送，解算层20采用位置解算算法计算各定位标签的具体位置信息。TDOA定位是一种利用时间差进行定位的方法，通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的时间差，就能作出以监测站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。传输层30，传输层30也称主干通信网(简称“主干网”)，由无线AP、CPE和交换机等构成。AP为传统有线网络中的HUB，也是组建小型无线局域网时最常用的设备。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端(定位基站)连接起来，然后将无线网络接入以太网。形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，包括应用层、解算层、传输层和设备层：所述应用层通过解算层获取定位标签位置；所述解算层通过定位标签与其所在区域的定位基站之间进行无线信号传播；所述传输层向下将应用层相关指令传输给定位基站，向上将定位标签与定位基站之间的无线信号传播数据传输给解算层；所述设备层包括通过UWB无线信道传输的多个定位基站和定位标签，采用下行定位方式进行定位，定位基站分布在建筑施工的各楼层，根据接收到的应用层下发的指令，完成相关的设置。

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，包括应用层、解算层、传输层和设备层：所述应用层通过解算层获取定位标签位置；所述解算层通过定位标签与其所在区域的定位基站之间进行无线信号传播；所述传输层向下将应用层相关指令传输给定位基站，向上将定位标签与定位基站之间的无线信号传播数据传输给解算层；所述设备层包括通过UWB无线信道传输的多个定位基站和定位标签，采用下行定位方式进行定位，定位基站分布在建筑施工的各楼层，根据接收到的应用层下发的指令，完成相关的设置。2.如权利要求1所述的基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述应用层提供websocket接口和http接口，通过websocket接口获取定位标签的实时位置数据，以一维或二维地图的形式实时显示；通过http接口获取系统其它相关数据。3.如权利要求2所述的基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述应用层还包括电子围栏设置模块，对监控区域出入口设置电子围栏，定位标签超出电子围栏范围时发出报警信号，并发送报警信号至管理人员。4.如权利要求2所述的基于UWB的建筑工地施工人员场内定位系统，其特征在于，所述应用层还包括紧急呼叫模块，当某区域发生异常紧急情况时，管理人员通过系统向该区域的施工人员发送撤离命令，施工人员通过携带的定位标签收到撤离命令后...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈朝阳，
申请(专利权)人：浙江中诚工程管理科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33