CN114567863A - 一种基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理*** - Google Patents

一种基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理*** Download PDF

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CN114567863A CN202210202502.7A CN202210202502A CN114567863A CN 114567863 A CN114567863 A CN 114567863A CN 202210202502 A CN202210202502 A CN 202210202502A CN 114567863 A CN114567863 A CN 114567863A
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Abstract

基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，通过物联网传感用于电力施工现场管理，包括包括视频监控模块、环境监测模块、分区定位信标、数据处理模块以及可视化展示模块并信息连接到服务器；另设有嵌入NB‑IOT模块和通信模块的可穿戴式智能终端即与NB‑IOT模块和通信模块一体化安全帽由施工人员在进入工地佩带；所述分区定位信标，分布于施工现场各区域，与穿戴式智能终端信息相连接，并将数据进行传输；分区定位信标根据实际的业务场景设定，具备不同功能，包括部署在入口或出口处时，可用于人员的日常考勤；部署在室内时，用于室内的定位；以及危险工作区域的指示性定位。各数据采集模块将数据采集并交于数据处理模块进行分析处理，最终将数据呈现在可视化展现模块。

Description

一种基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种面向电力超高跨江铁塔工程建设项目基于物联网技术的管理***及方法。
背景技术
传统建筑行业施工过程中，由于人员的分布广、场地范围大以及信息化程度较低，导致管理工作的效率低，难以保障施工现场的安全性和施工质量，甚至导致安全事故频频发生。因此寻求更加安全、有效的工程管理方式迫在眉睫。近年来随着计算机和网络技术的迅猛发展，与各个领域的结合也愈发紧密，为实现安全、高效、高产带来了新的方法和突破。作为日常生活和工业生产中不可或缺的一项技术，物联网技术(Internet of Things，IoT)是指通过信息传感设备，按约定的协议，将任何物体与网络相连接，物体之间通过信息传播媒介进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监管等功能。物联网相关关键技术发展迅速，并且在建筑行业中得到了广泛的应用，尤其是物联网技术在工程管理和监测平台方面的应用，为工程建设场地安全性和产品质量提供了更加全面的保障。新型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，窄带物联网(NB-IoT)技术是一个有前景的建筑行业施工安全管理等的解决方案。
窄带物联网(NB-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，包括公用设施、可穿戴设备和工业解决方案。每个NB-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。NB-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-IoT可深入地下并渗透入封闭空间，提供20+dB的室内覆盖，这在施工场合极有用。NB-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。
NB-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-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-IOT比现有网络增益20dB，覆盖面积扩大100倍。适用于建筑工地的区域施工管理；NB-IoT对海量连接的支撑能力，NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接。同时NB-IOT的功耗更低，仅为2G的1/10，模块成本已经降至5美元之内。在支持大数据方面，NB-IoT连接所收集的数据可以直接上传云端，而蓝牙、Wi-Fi等技术则没有这样的便利。基于CMW500的3GPP R14 NB-IoT(Cat-NB2)的定位方法中，NB-IoT***中，适用于NB-IoT终端定位的时延估计和定位算法,主要工作如下:为了解决单径信道下传统时延估计方法精度受限于采样率的问题,通过两级时延估计方法定位：利用窄带定位参考信号在不同采样率下时域自相关性估计整数倍时延.然后,在整数倍时延补偿基础上将信号转换到频域,利用子载波相位差估计小数倍时延，该算法可突破***采样率提高时延估计精度。在一个以上的物理资源块(prb)中进行跨区定位。
基于物联网快速发展和广泛应用的背景下，信息网络技术也应用于工程施工现场的管理中。通过在施工现场布设视频监控、传感器等信息采集设备，搭建网络将终端设备采集的数据传输至后台，管理者基于处理后的信息实现对工地的全范围监管，使得工程施工的管理更加智能化和信息化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种面向电力超高跨江铁塔工程建设项目基于物联网技术的管理***，通过在电力施工现场部署物联网智能化设备，利用现代化技术手段，实现对施工现场的全方位管理，提高了管理效率，降低了安全风险。
本发明采用如下技术方案：一种基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，通过物联网传感用于电力施工现场管理，包括：包括视频监控模块、环境监测模块、分区定位信标、数据处理模块以及可视化展示模块并信息连接到服务器；另设有嵌入NB-IOT模块和通信模块的可穿戴式智能终端即与NB-IOT模块和通信模块一体化安全帽由施工人员在进入工地佩带；
所述分区定位信标，分布于施工现场各区域，与穿戴式智能终端信息相连接，并将数据进行传输；分区定位信标根据实际的业务场景设定，具备不同功能，包括部署在入口或出口处时，可用于人员的日常考勤；部署在室内时，用于室内的定位；以及危险工作区域的指示性定位；
所述环境监测模块包括微尘与噪声监测设备，实时对施工区域环境指标进行监测，当监测指标大于设定阈值时，立即报警或通知管理人员；
所述数据处理模块，将各采集模块传输的数据根据业务场景和逻辑进行分析处理，并形成结果数据。环境监测模块将监测数据传输到数据处理模块，数据处理模块将数据保存，并根据设定的阈值，产生一条告警的结果数据。
所述可穿戴式智能终端与安全帽相结合，内嵌于安全帽当中，无需增加额外设备。智能终端通过5G和物联网技术具有实时定位、一键告警等功能；通过可穿戴式智能智能终端可以对施工区域人员进行监控和管理并接受定位与告警信息。
所述可视化展示模块，将各模块产生的业务数据和结果数据，进行统一展示，方便管理人员对施工区域的整体把控。
所述视频监控模块中包括人脸识别可对进入施工区域人员进行实名认证。
所述的基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***进行管理的方法，所述可穿戴式智能终端与安全帽相结合，内嵌于安全帽当中，施工工人前往物资部门登记、领用安全帽，并由工作人员录入工人的个人信息，将帽内智能终端与帽子编号绑定，与工人进行实名制绑定；智能终端通过4G、5G和物联网技术具有实时定位、一键告警；工人通过可穿戴式智能智能终端进入门禁并被记录和通过分区定位信标工作区域定位，从而对施工区域人员进行监控和管理；
所述分区定位信标，分布于施工现场各区域，当穿戴式智能终靠近时，通过蓝牙即可与之相连接，并将数据进行传输；工人智能终端的4G、5G终端上的应用软件可以扫描并解析出ID,最后若干蓝牙信标实现基于施工场所和地下的位置的信息推送，给出危险区域告警信号，进入蓝牙信标的信号覆盖范围内,就可以形成4G、5G终端的自动应答机制，实现信息接收功能。
所述视频监控模块将监控摄像头部署安装在施工重要区域，对施工区域进行全天候的实时监控；入口处监控通过人脸识别可对进入施工区域人员进行实名控制及与安全帽ID复核，通过车辆车牌识别可对进入施工区域车辆进行监控；当发现不符工人或或者可疑车辆时，及时报告管理人员。
通过视频图像采集和AI识别算法，可以对进入施工区域人员进行安全帽佩戴识别，未佩戴安全帽的将会发出告警信息，降低了安全风险。所述环境监测模块实时对施工区域环境指标进行监测，包括PM2.5，PM10，噪声；当监测指标大于设定阈值时，立即通知相关负责人，查明情况并解决。
穿戴设备采用NB-IOT无线物联网通讯方式，并且能向管理服务器发送相关数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明采用NB-IOT无线物联网通讯，无需自建网络，授信网络，提高网络传输的安全性；为解决电力施工现场人员管理和安全问题提供一种手段，本发明可以对施工现场进行全方位的监控和管理，具有现场监控可视化、传输网络无线化、报警方式多样化、数据采集动态化等特点。通过***的部署，可以实现对施工现场实时的监控和管理，对施工安全和施工效率有所助益。在一个以上的物理资源块(prb)中进行跨区定位。
本发明***基于物联网技术，结合电力施工现场实际情况，为相关监管部门提供信息化监管手段，为施工企业提供信息化管理支撑，为建筑工人营造安全施工环境，为工程质量提供有力的保障。为了解决电力施工现场人员管理和安全问题，本发明可以对施工现场进行全方位的监控和管理，具有现场监控可视化、传输网络无线化、报警方式多样化、数据采集动态化等特点。
附图说明
图1是本发明的***模块示意图。
图2是本发明的***总体架构示意图。
图3是本发明的***网络架构示意图。
具体实施方式
图1所示的是一种面向电力超高跨江铁塔工程建设项目基于物联网技术的管理***模块示意图。包括：视频监控模块、环境监测模块、可穿戴式智能终端、分区定位信标、数据处理模块以及可视化展示模块。
所述可穿戴式智能终端与安全帽相结合，内嵌于安全帽当中，无需增加额外设备。在施工场地，提供安全帽存放点，新进场作业人员前往物资部门登记、领用安全帽，并由工作人员录入工人的个人信息，包括姓名、年龄、人脸图像信息等，将帽内智能终端与帽子编号绑定，与工人进行实名制绑定。智能终端通过5G和物联网技术具有实时定位、一键告警等功能。通过可穿戴式智能智能终端可以对施工区域人员进行监控和管理。
所述分区定位信标，根据实际需求，分布于施工现场各区域，用绑带固定即可，部署方便，无需额外供电。当穿戴式智能终靠近时，通过蓝牙即可与之相连接，并将数据进行传输。分区定位信标根据实际的业务场景设定，可以具备不同功能，例如部署在入口或出口处时，可用于人员的日常考勤；部署在室内时，可用于室内的定位。分布有蓝牙信标，通过低功耗蓝牙向周围发送自己特有的ID,施工人员手机上的应用软件可以扫描并解析出ID,最后若干蓝牙信标实现基于施工场所和地下的位置的信息推送。蓝牙信标本身不具备收集数据的功能,不会窃取手机用户的身份信息,但有手机定位并推送信息的功能。手机用户进入蓝牙信标的信号覆盖范围内,就可以形成手机端的自动应答机制,无需用户多余的手动操作,即可以实现信息接收功能。
蓝牙信标使用低功秏蓝牙广播方法，将广播封包放在低功秏蓝牙频道37、38和39，以避免在2.4GHz工业，科技和医疗(ISM)免执照波段上与Wi-Fi流量冲突。此外，透过在虚拟标准使用低功秏蓝牙广播的结构里嵌入其格式和数据，每当Beacon装置发送广播时，相同的封包将立即于三个广播频道上进行发送，促使低功秏蓝牙接收器/扫描仪接收讯号。一但接收到讯号，扫描仪将决定封包内容是否可被解碼及其关连性，发送给管理服务器或平台。
所述视频监控模块，将监控摄像头部署安装在施工重要区域，对施工区域进行全天候的实时监控。入口处监控通过人脸识别可对进入施工区域人员进行实名控制，通过车辆车牌识别可对进入施工区域车辆进行监控，当发现可疑人员或者可疑车辆时，及时通知相关人员进行处理。另外通过视频图像采集和AI识别算法，可以对进入施工区域人员进行安全帽佩戴识别，未佩戴安全帽的将会发出告警信息，降低了安全风险。
所述环境监测模块实时对施工区域环境指标进行监测，包括PM2.5，PM10，噪声等。当监测指标大于设定阈值时，立即通知相关负责人，查明情况并解决。
另外采用分区定位信标根据不同场景设定，用不同的颜色代表不同的区域。红色代表危险区域，黄色代表普通区域，蓝色代表特殊工作区域，绿色代表工作区域或安全区域。进入红色标识区域，都会产生告警信息；黄色以及蓝色工作区域只有授权的人员才可进入，其他人员进入会产生越权告警信息；绿色区域所有人员都可进入，并会记录轨迹信息。在一个以上的物理资源块(prb)中进行跨区定位。
所述数据处理模块，将各采集模块传输的数据根据业务场景和逻辑进行分析处理，并形成结果数据。例如环境监测模块将监测数据传输到数据处理模块，数据处理模块将数据保存，并根据设定的阈值，产生一条告警的结果数据上传给服务器或平台。
所述可视化展示模块，将各模块产生的业务数据和结果数据，进行统一展示，方便管理人员对施工区域的整体把控。可以查询施工区域的人员数量、分布情况、身份信息以及人员位置、活动轨迹；将视频监控集成，通过可视化模块可以查看实时视频监控以及回放；当施工区域发生告警信息时，会实时反馈到可视化模块，通过监控大屏，可以查看告警信息，根据告警的类型通知相关责任人，责令立即整改。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，通过物联网传感用于电力施工现场管理，其特征在于，包括：包括视频监控模块、环境监测模块、分区定位信标、数据处理模块以及可视化展示模块并信息连接到服务器；另设有嵌入NB-IOT模块和通信模块的可穿戴式智能终端即与NB-IOT模块和通信模块一体化安全帽由施工人员在进入工地佩带；
所述分区定位信标，分布于施工现场各区域，与穿戴式智能终端信息相连接，并将数据进行传输；分区定位信标根据实际的业务场景设定，具备不同功能，包括部署在入口或出口处时，可用于人员的日常考勤；部署在室内时，用于室内的定位；以及危险工作区域的指示性定位；
所述环境监测模块包括微尘与噪声监测设备，实时对施工区域环境指标进行监测，当监测指标大于设定阈值时，立即报警或通知管理人员；
所述数据处理模块，将各采集模块传输的数据根据业务场景和逻辑进行分析处理，并形成结果数据。环境监测模块将监测数据传输到数据处理模块，数据处理模块将数据保存，并根据设定的阈值，产生一条告警的结果数据。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，其特征是，所述可穿戴式智能终端与安全帽相结合，内嵌于安全帽当中，无需增加额外设备。智能终端通过5G和物联网技术具有实时定位、一键告警等功能；通过可穿戴式智能智能终端可以对施工区域人员进行监控和管理并接受定位与告警信息。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，其特征是，所述可视化展示模块，将各模块产生的业务数据和结果数据，进行统一展示，方便管理人员对施工区域的整体把控。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***，其特征是，所述视频监控模块中包括人脸识别可对进入施工区域人员进行实名认证。
5.根据权利要求1-4所述的基于物联网的面向电力超高跨江铁塔工程管理***进行管理的方法，其特征是，所述可穿戴式智能终端与安全帽相结合，内嵌于安全帽当中，施工工人前往物资部门登记、领用安全帽，并由工作人员录入工人的个人信息，将帽内智能终端与帽子编号绑定，与工人进行实名制绑定；智能终端通过4G、5G和物联网技术具有实时定位、一键告警；工人通过可穿戴式智能智能终端进入门禁并被记录和通过分区定位信标工作区域定位，从而对施工区域人员进行监控和管理；
所述分区定位信标，分布于施工现场各区域，当穿戴式智能终靠近时，通过蓝牙即可与之相连接，并将数据进行传输；工人智能终端的4G、5G终端上的应用软件可以扫描并解析出ID,最后若干蓝牙信标实现基于施工场所和地下的位置的信息推送，给出危险区域告警信号，进入蓝牙信标的信号覆盖范围内,就可以形成4G、5G终端的自动应答机制，实现信息接收功能。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述视频监控模块将监控摄像头部署安装在施工重要区域，对施工区域进行全天候的实时监控；入口处监控通过人脸识别可对进入施工区域人员进行实名控制及与安全帽ID复核，通过车辆车牌识别可对进入施工区域车辆进行监控；当发现不符工人或或者可疑车辆时，及时报告管理人员。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征是，通过视频图像采集和AI识别算法，可以对进入施工区域人员进行安全帽佩戴识别，未佩戴安全帽的将会发出告警信息，降低了安全风险。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述环境监测模块实时对施工区域环境指标进行监测，包括PM2.5，PM10，噪声；当监测指标大于设定阈值时，立即通知相关负责人，查明情况并解决。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024027330A1 (zh) * 2022-08-04 2024-02-08 深圳市震有智联科技有限公司 一种基于用户行为的实时监控方法及相关设备

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