一种桥梁施工现场的智能预警系统技术方案

本发明专利技术涉及一种桥梁施工现场的智能预警系统，包括：UWB定位模块，包括UWB基站、UWB标签和同步控制器，所述UWB标签安装在桥梁施工现场的人员和车辆上，所述UWB标签用于发射脉冲信号，所述UWB基站用于接收脉冲信号，所述同步控制器连接所述UWB基站，用于生成标签位置数据；智能预警模块，用于根据标签位置数据，进行标签状态预警。与现有技术相比，本发明专利技术有效解决了现有桥梁施工中仅凭借人工监督无法对潜在施工风险进行及时预警的问题，具有预警过程智能化程度高、预警速度快、预警效率高等优点。

An intelligent early warning system for bridge construction site

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁施工现场的智能预警系统
本专利技术涉及桥梁施工预警
，尤其是涉及一种桥梁施工现场的智能预警系统。
技术介绍
在桥梁工程建设全过程中，风险因素无处不在，且桥梁工程项目投资大、工期长、施工环境复杂，在建设过程中，工程事故一旦发生，造成的损失及社会影响巨大，因此，对风险进行管理，显得尤为重要。目前，为了避免施工事故发生，桥梁施工现场配有专门人员实时监督现场安全，同时，还有专门人员定期检查施工现场，排除施工现场潜在风险。尽管如此，桥梁施工现场事故仍然时有发生。仅仅依靠人工进行安全监督和安全排查，效率较低，而且很难做到及时预警，此外，仅通过人工监督或排查的方式需要消耗大量人力。因此，有必要寻找一种高效可行的风险管理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效可行的桥梁施工现场的智能预警系统。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种桥梁施工现场的智能预警系统，包括：UWB定位模块，包括UWB基站、UWB标签和同步控制器，所述UWB标签安装在桥梁施工现场的人员和车辆上，所述UWB标签用于发射脉冲信号，所述UWB基站用于接收脉冲信号，所述同步控制器连接所述UWB基站，用于生成标签位置数据；智能预警模块，用于根据标签位置数据，进行标签状态预警。超宽带(UltraWideBand，UWB)技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于密集多径场所的高速无线接入。进一步地，所述UWB基站设有多个，所述同步控制器根据各UWB基站传递信号的到达时间，生成标签位置数据，所述标签位置数据包括标签号、数据采集时间和位置坐标。进一步地，所述UWB基站通过光纤连接所述同步控制器。UWB基站在接收到UWB标签发射的脉冲信号后，经由光纤将信号传递给同步控制器。同步控制器统计由各个UWB基站传递来的信号的到达时间，采用UDP的方式发送给指定用户。进一步地，所述UWB标签安装在所述人员的安全帽上。进一步地，所述智能预警模块的处理过程包括以下步骤：数据接收步骤：实时接收标签位置数据；数据提取步骤：从标签位置数据中提取标签号、数据采集时间和位置坐标；坐标转换步骤：将位置坐标转换至XYZ坐标系中；数据分析步骤：分析人员和车辆是否存在危险；预警实现步骤：若人员或车辆存在危险，则向对应的UWB标签发送预警信号。进一步地，预警实现步骤中，所述UWB标签接收预警信号后振动或鸣叫。进一步地，数据分析步骤中，所述危险包括人车相撞、易触电区域内有人或易燃区域内存在动火作业员、安全员或防护员不在作用现场监督施工和高空作业员靠近易坠落区域。进一步地，所述智能预警模块还用于生成标签状态数据，所述智能预警系统还包括：危险源接口，用于获取标签位置数据和标签状态数据；网络端BIM模型，用于读取危险源接口接收的标签位置数据和标签状态数据，展示施工现场人员、车辆运动状态和安全状况。进一步地，所述危险源接口为数据库管理接口，所述危险源接口连接有数据库，所述数据库用于存储标签位置数据和标签状态数据，所述危险源接口能够对所述数据库内数据进行实时添加和修改。进一步地，所述危险源接口和所述网络端BIM模型均通过网络地址访问。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术采用UWB基站、UWB标签和同步控制器实时定位现场人员、车辆的位置坐标，并通过智能预警模块实现预警，有效解决了现有桥梁施工中仅凭借人工监督无法对潜在施工风险进行及时预警的问题，同时预警过程智能化程度高、预警速度快、预警效率高。(2)本专利技术采用UWB定位技术定位人和车辆，具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点。(3)本专利技术UWB基站通过光纤连接同步控制器，降低信号传输时延，提高预警速度。(4)本专利技术可将UWB标签设置在现场人员的安全帽上，方便携带且可靠。(5)本专利技术可通过危险源接口连接网络端BIM模型，网络端BIM模型根据接收到的状态数据和位置数据实时更新现场人员和车辆的位置移动和颜色变化，从而达到实时展示施工现场安全情况的目的。附图说明图1为本专利技术智能预警过程示意图；图2为本专利技术UWB定位模块的结构示意图；图3为本专利技术智能预警系统的定位原理示意图；图4为本专利技术数据库数据图；图5为本专利技术Web端BIM模型图；图6为本专利技术实施例1中车的三维模型图；图7为本专利技术实施例1中人的三维模型图；图8为本专利技术预警程序框图；图9为本专利技术人车相撞过程的第一状态示意图；图10为本专利技术人车相撞过程的第二状态示意图；图11为本专利技术人车相撞过程的第三状态示意图；图12为本专利技术动火作业员靠近易燃区域过程的第一状态示意图；图13为本专利技术动火作业员靠近易燃区域过程的第二状态示意图；图14为本专利技术动火作业员靠近易燃区域过程的第三状态示意图；图15为本专利技术安全员离开监督区域过程的第一状态示意图；图16为本专利技术安全员离开监督区域过程的第二状态示意图；图17为本专利技术安全员离开监督区域过程的第三状态示意图；图中，1、人，2、车，3、桥梁施工现场，4、易燃区域，5、动火作业员，6、监督区域，7、现场作业人员，8、安全员，9、UWB定位模块，901、UWB标签，902、第一UWB基站，903、第二UWB基站，904、第三UWB基站，905、第四UWB基站，906、同步控制器，10、智能预警模块，11、危险源接口，12、网络端BIM模型，13、施工现场电脑。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例提供一种桥梁施工现场的智能预警系统，预警过程如图所示。首先现场人员均需戴上安全帽，安全帽上装有UWB标签，UWB系统负责实时定位现场标签位置，并将位置数据实时传输到预警程序(智能预警模块)和危险源接口，预警程序则根据接收到的位置数据进行实时分析，若发现标签存在潜在风险，预警程序会控制标签振动或鸣叫，同时还会将会标签的状态数据传输至危险源接口。三维模型实时读取接口收到的位置和状态数据，并在模型内实时展示相应标签的位置变化和状态变化。如图2和图3所示，本实施例采用了UWB定位技术实时定位现场人员、车辆的位置坐标，并实时传输至预警程序和危险源接口。UWB定位系统中硬件主要包含UWB基站、UWB标签和同步控制器。其中，UWB标签发射脉冲信号，UWB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，包括：/nUWB定位模块，包括UWB基站、UWB标签和同步控制器，所述UWB标签安装在桥梁施工现场的人员和车辆上，所述UWB标签用于发射脉冲信号，所述UWB基站用于接收脉冲信号，所述同步控制器连接所述UWB基站，用于生成标签位置数据；/n智能预警模块，用于根据标签位置数据，进行标签状态预警。/n

【技术特征摘要】
1.一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，包括：
UWB定位模块，包括UWB基站、UWB标签和同步控制器，所述UWB标签安装在桥梁施工现场的人员和车辆上，所述UWB标签用于发射脉冲信号，所述UWB基站用于接收脉冲信号，所述同步控制器连接所述UWB基站，用于生成标签位置数据；
智能预警模块，用于根据标签位置数据，进行标签状态预警。


2.根据权利要求1所述的一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，所述UWB基站设有多个，所述同步控制器根据各UWB基站传递信号的到达时间，生成标签位置数据，所述标签位置数据包括标签号、数据采集时间和位置坐标。


3.根据权利要求1所述的一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，所述UWB基站通过光纤连接所述同步控制器。


4.根据权利要求1所述的一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，所述UWB标签安装在所述人员的安全帽上。


5.根据权利要求2所述的一种桥梁施工现场的智能预警系统，其特征在于，所述智能预警模块的处理过程包括以下步骤：
数据接收步骤：实时接收标签位置数据；
数据提取步骤：从标签位置数据中提取标签号、数据采集时间和位置坐标；
坐标转换步骤：将位置坐标转换至XYZ坐标系中；
数据分析步骤：分析人员和车辆是否存在危...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利民，陈惟珍，李晓龙，刘光辉，陆酉，
申请(专利权)人：上海东华地方铁路开发有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31