一种基于数字孪生的车间人员管控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于数字孪生的车间人员管控系统，包括处理器模块以及与处理器模块连接的摄像监控模块、生命体征监测模块、云数据库模块、移动设备模块、数据可视化模块、三维车间模块。本实用新型专利技术能够对车间人员的数量及位置分布进行有效的管控，既能保障安全生产，又能提升生产效率，提高产品质量。能够捕获车间现场活动人员的轨迹/方位信息，而后在三维数字模型中进行动态显示，当车间出现意外情况(车间人数超员)会在三维模型中被实时捕捉，车间后台管理人员就可以通过移动设备协调车间人员维护秩序，从而防止意外的发生。生命体征监测手环，用来采集车间工作人员的体温、心率、血压、血氧等生命体征信号。血氧等生命体征信号。血氧等生命体征信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的车间人员管控系统


[0001]本技术涉及一种管控系统，尤其涉及一种基于数字孪生的车间人员管控系统。

技术介绍

[0002]车间是制造活动的执行基础，将数字孪生技术有效地应用到制造车间，能满足工业4.0等先进制造模式对智能生产和智能工厂的要求。人作为车间管理五要素中的关键一环，在车间生产过程中，人员的活动具有高度的主观能动性和高度的不确定性。所以，人员的管控一直都是车间生产活动中的主要难点和关键环节。出于安全考虑，许多产品制造对危险车间中不同区域的人员数量及位置分布有严格的要求，局部区域过高的人员密度可能造成灾难性安全事故。如果能够对车间中人员的数量及位置分布进行有效管控，既能保障安全生产，又能提升生产效率，提高产品质量。
[0003]目前，国内外对于人员管控常用的技术方法包括刷卡识别、刷脸识别、指纹识别、红外计数等。这些技术已经相对成熟。但是在实际场景的使用中均存在各种缺陷，如：刷卡识别存在授权人将卡借给非授权人的情况；刷脸识别、指纹识别经常出现识别不成功而需要多次识别的情况；红外计数存在无法区分多人并排行走的情况等。

技术实现思路

[0004]技术目的：本技术旨在提供一种基于数字孪生的车间人员管控系统。
[0005]技术方案：本技术的基于数字孪生的车间人员管控系统，包括处理器模块以及与处理器模块连接的摄像监控模块、生命体征监测模块、云数据库模块、移动设备模块、数据可视化模块、三维车间模块。
[0006]进一步地，所述摄像监控模块为安装在各个车间内以及相邻车间走道尽头的监控摄像头组成。
[0007]进一步地，所述生命体征监测模块具体为一块与工作人员信息绑定的手环，用来采集车间工作人员的体温、心率、血压、血氧等生命体征信号，并将采集到的数据传送到处理器中进行处理。
[0008]进一步地，所述处理器模块包括视频解码器、图像处理服务器以及单片机。
[0009]进一步地，所述云数据库模块用于存储每位工作人员的孪生体及其全部信息，也包括摄像监控模块以及生命体征监测模块所传回的数据信息，支持处理器访问一个月内的全部数据。
[0010]进一步地，所述三维车间模块为根据实际车间内部的场景，以1:1的比例制作的真三维立体模型。
[0011]进一步地，所述数据可视化模块为液晶显示屏，用于显示处理器统计的各个车间的具体的人数，以及手环对应的人员的生命体征状态。
[0012]有益效果：与现有技术相比，本技术具有如下显著优点：
[0013](1)能够对车间人员的数量及位置分布进行有效的管控，既能保障安全生产，又能提升生产效率，提高产品质量。
[0014](2)能够捕获车间现场活动人员的轨迹/方位信息，而后在三维数字模型中进行动态显示，当车间出现意外情况(车间人数超员)会在三维模型中被实时捕捉，车间后台管理人员就可以通过移动设备协调车间人员维护秩序，从而防止意外的发生。
[0015](3)系统能够自动识别工作区域内的人员信息，通过可视化界面实时显示人员数量(包括单独统计测试间内的人数)、时间、人员位置分布的二维坐标示意图等信息。
[0016](4)本系统包含一块与工作人员信息绑定的生命体征监测手环，用来采集车间工作人员的体温、心率、血压、血氧等生命体征信号，当车间工作人员的生命体征信号超出正常的范围，会向后台的管理人员发出报警。
附图说明
[0017]图1为本技术的系统框图；
[0018]图2为车间摄像头部署图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本技术的技术方案作进一步说明。
[0020]图1为本技术系统框图，本技术车间人员管控系统包括以下几个环节：摄像监控模块、生命体征监测模块、处理器模块、云数据库模块、移动设备模块、数据可视化模块、三维车间模块。
[0021]图2为车间摄像头部署图，其中1
‑
摄像头、2
‑
车间1、3
‑
车间过道、4
‑
车间2、5
‑
车间3、6
‑
车间4。
[0022]在车间工作的人员需要首先需要在后台录入自己的全部信息，储存在云服务器中，然后在三维数字模型中构建一个该车间人员的孪生体，并将将车间工作人员的全部信息挂载到该孪生体上。当车间的工作人员通过闸门进入车间时，即进入摄像监控的拍摄范围，视频解码器获取摄像监控发送的视频流并截取其中的关键帧，将所述视频流和截取到的关键帧传送给图像处理服务器，由图像处理服务器进行人脸识别捕捉并和云数据库中的人脸库进行比对，检测图像中的车间人员，并在三维车间模型中显示该人员的数字孪生体，同时，车间入口的闸门打开；若是云数据库中的人脸库中无法找到与之匹配的人员，则出现报警，提示后台的操作人员及时处理。
[0023]当车间的工作人员身处在整个车间时，通过事先设计好的同步性图像采集算法从多个摄像头视频流中采集同步视频帧图像，将所述截取的同步视频帧图像传送给图像处理服务器，再利用检测模型，检测图像中的作业人员，获取人员在像素坐标系中的位置信息。处理器将不同的摄像头拍摄到的画面进行“融合处理”，消除监控重叠区域内相同车间工作人员重复识别的问题，并统计各个车间的人数、整个车间的总人数以及车间过道间的人数。然后将人员的位置信息由像素坐标系映射到三维数字模型的世界坐标系，在三模车间模型中获取到实际车间工作人员人员的具体的位置信息。当车间的工作人员在车间中进行移动的时候，车间内的摄像头会记录下该工作人员的位置移动信息，并通过处理器实时更新在三维车间的模型中。
[0024]进入车间的工作人员需要全程配带生命体征监测手环，该手环会及时记录下该工作人员的体温、心率、血压、血氧等生命体征信号，并将采集到的数据传送到处理器，该工作人员的生命体征信号与三维车间模型中的数字孪生体一一绑定，通过点击三维车间模型中数字孪生体，可以在数据可视化模块中查看到一段时间内该工作人员的各种生命体征信号的折线图显示，当该工作人员的各项生命体征信号超过正常范围，该工作人员在三维车间模型中数字孪生体会发出报警提示后台的操作人员，并将超过正常范围值的信息记录存储在云数据库中，由后台的工作人员通过处理器向工作人员的移动设备发布消息，让该工作人员及时撤离车间进行休息。
[0025]数据可视化面板上会记录各个车间的实时人数，当某些车间出现超员的情况，数据可视化面板上该车间的人数会出现报警提示，后台的操作人员向车间工作人员的移动设备发布消息让超过规定车间的人员保持规定的人数；当某些车间出现人员不足的情况，数据可视化面板上该车间的人数会出现报警提示，后台的操作人员通过观看数据可视化面板上其他车间工作人员的数量，向工作人员的的移动设备发布消息，调整其他车间人员使不足规定人员的车间保持规定的人数。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的车间人员管控系统，其特征在于，包括处理器模块以及与处理器模块连接的摄像监控模块、生命体征监测模块、云数据库模块、移动设备模块、数据可视化模块、三维车间模块。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的车间人员管控系统，其特征在于，所述摄像监控模块为安装在各个车间内以及相邻车间走道尽头的监控摄像头组成。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的车间人员管控系统，其特征在于，所述生命体征监测模块具体为一块与工作人员信息绑定的手环，用来采集车间工作人员的体温、心率、血压、血氧等生命体征信号，并将采集到的数据传送到处理器中进行处理。4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的车间人员管控系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙威龙，宋长坡，王辰阳，李浩然，刘宗政，吴定凯，孙希宝，
申请(专利权)人：南京信息工程大学滨江学院，
类型：新型
国别省市：