CN207472722U - 地铁隧道施工安全信息化管理综合*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：包括RFID隧道人员定位***、隧道施工智能视频监控***以及作业面环境监测***，其中：RFID隧道人员定位***包括定位信息处理***以及RFID信息采集***，RFID信息采集***包括若干个用于将隧道内的空间划分为多个区域的定位单元，每个定位单元包括固定标签、移动标签和用于识别固定标签、移动标签的读写器，定位信息处理***包括控制服务器、数据库服务器和显示终端，控制服务器连接数据库服务器和显示终端，本***实现了隧洞施工中有关人员安全、设备安全、环境安全、建设进程等各种要素进行实时的、全面的监测，以实现及时的安全预警和高效的指挥调度，不仅解决了传统管理手段难以解决的问题，更节约了管理成本，进而提高工作效率、保证施工进度和安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地铁隧道施工安全信息化管理综合***。
背景技术
随着国家经济实力的日益强大和社会发展的需要，各种隧道以及地下工程开发愈来愈多。目前，我国已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。由于新建交通所跨越地区的地质条件越来越复杂，修建隧道的长度越来越长，埋深也越来越大，洞径截面也越来越大，对施工技术的要求越来越高，这种“长、大、深、难”的发展趋向与特点必然带来施工中的极大风险，施工过程中人身安全问题逐渐凸显。由于信息技术和远程监控技术的匮乏，相关部门无法对施工中潜在的危险进行预警和监控，特别是对遇险人员的搜索过程，只能靠图纸进行定位，导致隧道施工人员的安全得不到有效的保障，因隧道施工事故导致的人员死亡屡见不鲜。因此施工过程中对隧道中工作人员的监控和管理就显得愈加重要，隧道施工人员的安全问题已经引起了相关部门的高度重视。
传统的隧道安全监测技术在当前施工环境中存在以下诸多问题：1)隧道施工过程都是在地面以下施工，施工的现场情况比较复杂，人员设备的具体情况监控中心不能实时了解。2)现场施工人员的运动轨迹，就位信息隧道施工管理者不能实时集体把握。遇到紧急情况的时候，很难把握现场施工人员的具体信息，往往错失救援的最佳时期。3)隧道施工的监控中心人员和现场施工人员的互动比较困难。正常情况下要发布施工安排信息，遇到紧急情况的时候要快速发布紧急信息以及人员疏散的安排。4)隧道施工场所是一个相对密闭的空间，地下岩层往往富含各种对施工人员设备的安全构成危险的气体，特别是富含煤矿以及地下岩层资源丰富的地区。轻者妨碍施工的正常进行，严重时会引发***，直接危险施工人员的生命。因此，如何能够利用先进的科技成果，以更加科学的方式对隧洞施工中有关人员进行管理，以实现及时的安全预警和高效的指挥调度就成为非常必要和迫切的安全生产管理需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种符合安全生产管理要求的地铁隧道施工安全信息化管理综合***。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
一种地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：包括RFID隧道人员定位***、隧道施工智能视频监控***以及作业面环境监测***，其中：RFID隧道人员定位***包括定位信息处理***以及RFID信息采集***，RFID信息采集***包括若干个用于将隧道内的空间划分为多个区域的定位单元，每个定位单元包括固定标签、移动标签和用于识别固定标签、移动标签的读写器，固定标签、移动标签、读写器这类RFID通信设备是具有双频433Mhz+125KHz组成有源RFID产品，移动标签作为待定位实体的唯一标识，绑定在待定位实体上，基本数据区存储有该实体的基本信息，通信时可以检测并存储固定标签发射的射频信号的RSSI值；固定标签可以在阅读器的控制下以一定的功率发射射频信号，并在定位时提供位置参考信息；阅读器负责协调一个范围内的固定标签和移动标签通信，收集范围内的所有移动标签记录的RSSI值，以一定的格式上传服务器；定位信息处理***包括控制服务器、数据库服务器和显示终端，控制服务器连接数据库服务器和显示终端，控制服务器运行定位程序，通过通信指令控制RFID定位信息采集网络，采集实时的RSSI数据，计算待定位实体的坐标，提供待定位实体的位置和查询等服务。数据库服务器存储环境中的所有信息，提供数据服务。显示终端负责提供可视化显示服务，可以是不同的终端设备，例如PC终端和手持终端等。通过该定位***可以实现隧道实体的实时定位跟踪，人员、设备的智能管理，历史位置信息的查询分析，是一种全天候、自动化、智能化的隧道实体定位***。
移动标签和固定标签是被动式标签。移动标签和固定标签，这两种标签并没有本质区别，只是固化的程序略有不同。固定标签可以以固定的发射功率发射射频信号，移动标签可以记录其接收到的射频信号的强度值，两种标签都有64K的数据区，用于记录标签基本信息(例如标签的编号)和实时数据信息。本***使用的RFID标签具有低功耗、低成本、通信距离远等特点，可以用于隧道人员定位、无线远距离数据采集、智能交通和智能物流等领域。
实际的应用场景中，为了便于信息的采集和传输，需将整个隧道环境做区域化分割，形成若干的定位区域。定位区域的划分一般依赖于实际隧道环境的物理布局。在每个定位区域中部署一个阅读器和若干的固定标签，形成一个定位信息采集网络，***通过该网格的阅读器采集实时的定位特征数据。每个定位网格中的固定标签的密度根据该定位区域的实际物理格局、信号覆盖范围和定位精度而定，一般与面积成正比。
隧道施工智能视频监控***包括摄像机、编码器、视频服务器、声音报警终端、拼控一体机、液晶拼接大屏、网络硬盘录像机、智能终端和PC端，摄像机经由编码器接入专线局域网，专线局域网连接至视频服务器，视频服务器连接至声音报警终端、拼控一体机、网络硬盘录像机、智能终端(例如智能手机、智能平板电脑等)以及PC端，拼控一体机连接至液晶拼接大屏；
作业面环境监测***包括固定在隧道内不同区域的若干个环境监控单元，每个环境监控单元包括一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、主控模块、显示模块和声音报警模块，主控模块连接至一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、显示模块和声音报警模块。
半导体一氧化碳传感器MQ-7所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温(1.5V加热)检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温(5.0V加热)清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。该传感器对丙烷的灵敏度较高，当人体吸入高于10％的丙烷的时候，便会出现不适感，在较高浓度的丙烷、丁烷混合气体中毒时，有头痛、头晕、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、流涎、血压轻度降低、脉缓、神经反射减弱、无病理反射；严重者出现麻醉状态、意识丧失；有的发生继发性肺炎。故其门限值设定为10ppm。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对甲烷和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-4气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。甲烷的主要成分是甲烷，当空气中甲烷达25％-30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。故其门限值设定为20ppm。MQ-4气体传感器对甲烷的灵敏度高，对丙烷、丁烷也有较好的灵敏度。这种传感器可检测多种可燃性气体，特别是甲烷，是一款适合多种应用的低成本传感器。
作为优选，读写器经由基站(全称：通信基站)连接至控制服务器。
作为优选，摄像机采用红外变倍云台摄像机或红外定焦摄像机，
作为优选，摄像机置于防爆护罩内。防爆护罩选用E800D防爆护罩，该型号的防爆护罩为全不锈钢制。这种防爆护罩在其中装入普通摄像机即成为防爆摄像机。E800D系列隔爆型防爆摄像机适用于隧道内具有IIB级，T1～T4温度组***性气体或蒸汽与空气形成的***性气体混合物的场所作为摄像机和镜头的防护罩之用。
作为优选，视频服务器采用DS-6100型号的视频服务器。视频服务器主要用来构建远程监控***，其多通道数字传播技术的优势是传统的模拟视频监控***无法比拟的。视频服务器的使用消除了对数字硬盘录像机(DVR)、同轴电缆等的依赖性，通过计算机能实现对视频的录制和摄像机的控制。其充分利用数据传输网络将监控中心与监控目标连成一个网络，实现对目标的远程、实时性监控。
作为优选，主控模块采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机。
作为优选，显示模块采用LCD1206液晶显示屏。
作为优选，声音报警模块采用蜂鸣报警器。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：实现了隧洞施工中有关人员安全、设备安全、环境安全、建设进程等各种要素进行实时的、全面的监测，以实现及时的安全预警和高效的指挥调度，不仅解决了传统管理手段难以解决的问题，更节约了管理成本，进而提高工作效率、保证施工进度和安全性。
附图说明
图1是本实用新型实施例RFID隧道人员定位***的结构示意图。
图2是本实用新型实施例定位区域的示意图。
图3是本实用新型实施例隧道施工智能视频监控***的结构示意图。
图4是本实用新型实施例作业面环境监测***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
参见图1-图4，本实施例地铁隧道施工安全信息化管理综合***，包括RFID隧道人员定位***、隧道施工智能视频监控***以及作业面环境监测***，其中：
如图1所示：RFID隧道人员定位***包括定位信息处理***以及RFID信息采集***，RFID信息采集***包括若干个用于将隧道内的空间划分为多个区域的定位单元，每个定位单元包括固定标签、移动标签和用于识别固定标签、移动标签的读写器，固定标签、移动标签、读写器这类RFID通信设备是具有双频433Mhz+125KHz组成有源RFID产品，移动标签作为待定位实体的唯一标识，绑定在待定位实体上，基本数据区存储有该实体的基本信息，通信时可以检测并存储固定标签发射的射频信号的RSSI值；固定标签可以在阅读器的控制下以一定的功率发射射频信号，并在定位时提供位置参考信息；阅读器负责协调一个范围内的固定标签和移动标签通信，收集范围内的所有移动标签记录的RSSI值，以一定的格式上传服务器；定位信息处理***包括控制服务器、数据库服务器和显示终端，控制服务器连接数据库服务器和显示终端，读写器经由基站(全称：通信基站)连接至控制服务器。控制服务器运行定位程序，通过通信指令控制RFID定位信息采集网络，采集实时的RSSI数据，计算待定位实体的坐标，提供待定位实体的位置和查询等服务。数据库服务器存储环境中的所有信息，提供数据服务。显示终端负责提供可视化显示服务，可以是不同的终端设备，例如PC终端和手持终端等。通过该定位***可以实现隧道实体的实时定位跟踪，人员、设备的智能管理，历史位置信息的查询分析，是一种全天候、自动化、智能化的隧道实体定位***。
移动标签和固定标签是被动式标签。移动标签和固定标签，这两种标签并没有本质区别，只是固化的程序略有不同。固定标签可以以固定的发射功率发射射频信号，移动标签可以记录其接收到的射频信号的强度值，两种标签都有64K的数据区，用于记录标签基本信息(例如标签的编号)和实时数据信息。本***使用的RFID标签具有低功耗、低成本、通信距离远等特点，可以用于隧道人员定位、无线远距离数据采集、智能交通和智能物流等领域。
如图2所示：实际的应用场景中，为了便于信息的采集和传输，需将整个隧道环境做区域化分割，形成若干的定位区域。定位区域的划分一般依赖于实际隧道环境的物理布局。在每个定位区域中部署一个阅读器和若干的固定标签，形成一个定位信息采集网络，***通过该网格的阅读器采集实时的定位特征数据。每个定位网格中的固定标签的密度根据该定位区域的实际物理格局、信号覆盖范围和定位精度而定，一般与面积成正比。
如图3所示：隧道施工智能视频监控***包括摄像机、编码器、视频服务器、声音报警终端、拼控一体机、液晶拼接大屏、网络硬盘录像机、智能终端和PC端，摄像机经由编码器接入专线局域网，专线局域网连接至视频服务器，视频服务器连接至声音报警终端、拼控一体机、网络硬盘录像机、智能终端(智能终端包括智能手机、智能平板电脑)以及PC端，拼控一体机连接至液晶拼接大屏；
如图4所示：作业面环境监测***包括固定在隧道内不同区域的若干个环境监控单元，每个环境监控单元包括一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、主控模块、显示模块和声音报警模块，主控模块连接至一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、显示模块和声音报警模块。
半导体一氧化碳传感器MQ-7所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。采用高低温循环检测方式低温(1.5V加热)检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温(5.0V加热)清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。该传感器对丙烷的灵敏度较高，当人体吸入高于10％的丙烷的时候，便会出现不适感，在较高浓度的丙烷、丁烷混合气体中毒时，有头痛、头晕、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、流涎、血压轻度降低、脉缓、神经反射减弱、无病理反射；严重者出现麻醉状态、意识丧失；有的发生继发性肺炎。故其门限值设定为10ppm。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对甲烷和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。MQ-4气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。甲烷的主要成分是甲烷，当空气中甲烷达25％-30％时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。故其门限值设定为20ppm。MQ-4气体传感器对甲烷的灵敏度高，对丙烷、丁烷也有较好的灵敏度。这种传感器可检测多种可燃性气体，特别是甲烷，是一款适合多种应用的低成本传感器。
摄像机采用红外变倍云台摄像机或红外定焦摄像机，摄像机置于防爆护罩内。防爆护罩选用E800D防爆护罩，该型号的防爆护罩为全不锈钢制。这种防爆护罩在其中装入普通摄像机即成为防爆摄像机。E800D系列隔爆型防爆摄像机适用于隧道内具有IIB级，T1～T4温度组***性气体或蒸汽与空气形成的***性气体混合物的场所作为摄像机和镜头的防护罩之用。视频服务器采用DS-6100型号的视频服务器。视频服务器主要用来构建远程监控***，其多通道数字传播技术的优势是传统的模拟视频监控***无法比拟的。视频服务器的使用消除了对数字硬盘录像机(DVR)、同轴电缆等的依赖性，通过计算机能实现对视频的录制和摄像机的控制。其充分利用数据传输网络将监控中心与监控目标连成一个网络，实现对目标的远程、实时性监控。主控模块采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机。显示模块采用LCD1206液晶显示屏。声音报警模块采用蜂鸣报警器。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：包括RFID隧道人员定位***、隧道施工智能视频监控***以及作业面环境监测***，其中：RFID隧道人员定位***包括定位信息处理***以及RFID信息采集***，RFID信息采集***包括若干个用于将隧道内的空间划分为多个区域的定位单元，每个定位单元包括固定标签、移动标签和用于识别固定标签、移动标签的读写器，定位信息处理***包括控制服务器、数据库服务器和显示终端，控制服务器连接数据库服务器和显示终端；隧道施工智能视频监控***包括摄像机、编码器、视频服务器、声音报警终端、拼控一体机、液晶拼接大屏、网络硬盘录像机、智能终端和PC端，摄像机经由编码器接入专线局域网，专线局域网连接至视频服务器，视频服务器连接至声音报警终端、拼控一体机、网络硬盘录像机、智能终端以及PC端，拼控一体机连接至液晶拼接大屏；作业面环境监测***包括固定在隧道内不同区域的若干个环境监控单元，每个环境监控单元包括一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、主控模块、显示模块和声音报警模块，主控模块连接至一氧化碳浓度传感器MQ-7、烟雾浓度传感器MQ-2、甲烷浓度传感器MQ-4、显示模块和声音报警模块。
2.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：读写器经由基站连接至控制服务器。
3.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：摄像机采用红外变倍云台摄像机或红外定焦摄像机。
4.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：摄像机置于防爆护罩内。
5.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：视频服务器采用DS-6100型号的视频服务器。
6.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：主控模块采用STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机。
7.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：显示模块采用LCD1206液晶显示屏。
8.根据权利要求1所述的地铁隧道施工安全信息化管理综合***，其特征在于：声音报警模块采用蜂鸣报警器。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109040270A (zh) * | 2018-08-15 | 2018-12-18 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种模板台车施工监控方法 |
| CN109115983A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-01 | 安徽辰控智能科技有限公司 | 一种城市挖掘安全施工实时在线监测*** |
| CN109630202A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-16 | 武汉神谕科技有限公司 | 一种监测地铁施工安全的*** |
| CN110991574A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-04-10 | 北京交通大学 | 一种基于rfid的现场工具智能监管*** |
| CN108681781B (zh) * | 2018-07-06 | 2024-01-30 | 南京航空航天大学 | 一种基于三维物联网技术的地铁运维管理信息***及方法 |
-
2017
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| GR01 | Patent grant |