一种基于NB-IoT的超高跨江铁塔建设工人精准定位智盔与应用制造技术

基于NB

【技术实现步骤摘要】
一种基于NB
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IoT的超高跨江铁塔建设工人精准定位智盔与应用


[0001]本专利技术涉及电力变电站工程建设领域，特别是涉及一种基于超高跨江铁塔建设的工人精准高度定位智盔。

技术介绍

[0002]基建工作关系着国家社会和经济的发展，安全生产和质量保证是基建作业的重要目标。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。结合电力超高铁塔工程施工建设过程，采用最新一代的窄带物联网NB
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IOT技术对施工现场进行全面的监控布局，对现场施工人员采取实时高度定位，从人员管理、风险规避、质量管控等多角度实施管理，基于系统自动化以及实时性的信息采集和处理，可以有效提升现场的安全系数、工作效率和工程质量，同时也进一步推动了物联网技术与基建工作的有利融合。
[0003]IoT连接都是工业物联网(IIoT)解决方案，需要低功耗广域网(LPWA)技术为低带宽解决方案提供高效连接、无处不在的覆盖和具有竞争性的服务付费模式。工业物联网应用可能还需要在远程环境实现无缝覆盖，在这样的环境中始终保持连接会耗电，并缩短解决方案的寿命，同样的解决方案如果在现场则可运行十年或更长时间。窄带物联网(NB
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IoT)技术是一个有前景的解决方案。
[0004]窄带物联网(NB
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IoT)是2016年由3GPP标准化的一项新无线技术。它作为LPWA技术迅速崛起，支持大量新型工业物联网IIoT设备，包括智能停车场、公用设施、可穿戴设备和工业解决方案。这是由于它能够有效连接大型设备群，每个NB
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IoT网络蜂窝基站可支持多达5万个设备，同时很大限度地降低了功耗，并覆盖了传统蜂窝技术无法到达的区域。
[0005]NB
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IoT大大提高了网络效率，能够仅使用一部分可用频谱就能支持大量新连接。NB
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IoT的高网络效率还很大限度降低了功耗，使电池的使用寿命可以超过10年。此外，NB
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IoT可深入地下并渗透入封闭空间，提供20+dB的室内覆盖。
[0006]NB
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IoT底层技术没有传统蜂窝模块复杂，简化了OEM的设计、开发和部署。同时，它提供了与LTE移动网络相同的可靠且真实的安全和隐私功能，包括对用户身份机密性、实体身份验证、数据完整性和移动设备识别的支持。
[0007]NB
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IoT在物联网应用中的优势显著，为传统蜂窝网技术及蓝牙、Wi
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Fi等短距离传输技术所无法比拟。首先其覆盖更广，在同样的频段下，NB
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IOT比现有网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍。
[0008]其次是对海量连接的支撑能力，NB
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IOT一个扇区能够支持10万个连接，同时NB
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IOT的功耗更低，仅为2G的1/10，终端模块的待机时间可长达10年。在成本上也将更低，模块
成本有望降至5美元之内。未来随着市场发展带来的规模效应和技术演进，功耗和成本还有望进一步降低。此外，在支持大数据方面，NB
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IoT连接所收集的数据可以直接上传云端，而蓝牙、Wi
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Fi等技术则没有这样的便利。
[0009]由于跨越塔高度高，结构复杂，节点多，工况多，需进行多尺度模型的有限元分析验算，整体工程量较大，且专业跨度高，建设周期较长；输电线路建设项目，因其施工范围广、人员结构配置复杂和客观存在的特殊性、分散性、流动性，使工程建设的安全管理可控性较差相对于一般的建筑工程，跨江超高铁塔工程具有更高的风险性。
[0010]为了解决跨江超高铁塔工程人员管理和安全问题，本专利技术可以对佩戴人员进行实时高度定位；结合超高铁塔高度高，高处温度湿度会与地面有较大的不同，一种基于超高跨江铁塔建设的工人精准高度定位智盔会实时获取到佩戴人员的所处高度以及所处高度的温度和湿度。当佩戴人员靠近危险区域时，终端会发出危险的提示音，使得施工人员更加注重安全问题；当佩戴人员遇到意外情况时，可通过SOS紧急求助，通信模块将定位信息或求助信息发送远程服务端，从而实现了对项目现场人员的监控和管理。
[0011]本专利技术也应用于公路与铁路的超高桥梁或高架建设人员的装置。

技术实现思路

[0012]本专利技术主要解决的技术问题是，提供一种基于NB
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IOT的超高跨江铁塔(也包括应用于公路与铁路的超高桥梁或高架)建设的工人精准高度定位智盔及应用方法，克服了施工现场对人员的实时管理问题，提高日常管理工作的效率。设备采用NB
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IOT无线物联网通讯方式，并且能向管理服务器上传相关数据与图像，实现动态场景的更新显示与异常情况报警等功能。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于NB
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IoT的超高跨江铁塔建设工人精准定位智盔与应用，包括、帽壳、头箍和NB
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IoT芯片、NB
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IOT通讯模块、传感单元、CPU计算模块；所述头箍安装在所述帽壳内，在所述头箍内设有所述NB
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IoT芯片；所述定位头盔CPU计算模块连接并控制所述NB
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IoT芯片与NB
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IOT通讯模块与后台的服务器(云服务平台)通讯连接；CPU计算模块还通过控制端与数据端接传感单元，传感单元包括GPS或/与北斗模块；另设有电源模块(及电源管理模块)；电源模块接CPU计算模块、NB
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IOT通讯模块、NB
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IoT芯片和传感单元的电压端。
[0014]传感单元还设有摄像头、高度(气压)传感模块，高度(气压)传感模块给出气压指示及辅助海平面高度的显示；所述高度(气压)传感模块为气压传感模块输出接滤波与放大电路，用于将电信号经放大及滤波处理后传输至CPU计算模块；
[0015]传感单元还设有温度湿度采样模块及能见度探测模块，所述温湿度采样模块，内设温度敏感芯片及湿度传感器(温敏电阻或二极管)，采集原始(二进制)数据，并传输到CPU计算模块(MCU)；CPU计算模块(MCU)接收温度采集芯片和湿度采样模块内设湿度采集芯片传输的原始数据，直接传输或经计算得到的(通过公式计算得到真实的温度数值)，并将计算得到的数据传输到NB
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IOT通讯模块；并将温湿度数据传输到MCU；MCU接收湿度采集芯片传输的原始数据、气压传感器。
[0016]所述传感器模块包括体征检测模块和陀螺仪；所述体征检测模块实时监测佩戴人本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NB
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IoT的超高跨江铁塔建设工人精准定位智盔，其特征在于，包括、帽壳、头箍和NB
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IoT芯片、NB
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IOT通讯模块、传感单元、CPU计算模块；所述头箍安装在所述帽壳内，在所述头箍内设有所述NB
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IoT芯片；所述定位头盔CPU计算模块连接并控制所述NB
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IoT芯片与NB
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IOT通讯模块与后台的服务器通讯连接；CPU计算模块还通过控制端与数据端接传感单元，传感单元包括GPS或/与北斗模块；另设有电源模块；电源模块接CPU计算模块、NB
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IOT通讯模块、NB
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IoT芯片和传感单元的电压端。2.根据权利要求1所述的精准定位智盔，其特征在于，传感单元还设有摄像头、高度传感模块，高度传感模块给出气压指示及辅助海平面高度的显示；所述高度传感模块为气压传感模块输出接滤波与放大电路，用于将电信号经放大及滤波处理后传输至CPU计算模块。3.根据权利要求1所述的精准定位智盔，其特征在于，传感单元还设有温度湿度采样模块及能见度探测模块，所述温湿度采样模块，内设温度敏感芯片及湿度传感器并传输到CPU计算模块MCU；CPU计算模块MCU接收温度采集芯片和湿度采样模块内设湿度采集芯片传输的原始数据，直接传输或经计算得到的，并将计算得到的数据传输到NB
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IOT通讯模块。4.根据权利要求1所述的精准定位智盔，其特征在于，所述传感器模块包括体征检测模块和陀螺仪；所述体征检测模块实时监测佩戴人员的体征信息，包括心率和呼吸，采用穿戴式体征检测模块；所述陀螺仪判断佩戴人员的身体姿态。5.根据权利要求1所述的精准定位智盔，其特征在于，所述NB
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IoT芯片包括身份识别模块，另设有报警模块；所述身份识别模块内采集有智能终端使用者信息，包括姓名，年龄以及性别；所述定位模块采用北斗/GPS卫星定位、还可设有蓝牙4.0结合的方式...

【专利技术属性】
技术研发人员：王章轩，赵会龙，许奇，朱姣，张程飞，季天程，马天，林冬阳，范舟，余鹏，肖楠，郑宇航，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司建设分公司，
类型：发明
国别省市：