CN208780809U - 基于wsn的施工现场人员定位*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于WSN的施工现场人员定位***，属于监控技术领域，包括监控服务器主机、客户端电脑、锚节点、移动节点和GIS***，以及定位软件平台***和施工人员定位APP软件***。锚节点布置在施工现场，包括定位模块和通信模块，移动节点设备由施工人员随身佩戴，移动节点内设置有个人基本信息；锚节点与移动节点双向通信，定位模块根据预设时间间隔搜集移动节点信息；监控服务器主机连接各个锚节点和移动节点，客户端电脑用于基础数据的录入，对所采集回来的移动节点数据进行查询并显示。本实用新型利用WSN对施工人员实时定位，在电脑端和手机端都可以对施工现场的人员定位进行实时查看，管理效率大幅度提升。

Description

基于WSN的施工现场人员定位***

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域，具体地说是基于WSN的施工现场人员定位***。

背景技术

在建筑施工现场，管理人员需要实时了解人员分布情况，以方便对施工现场的管理。传统的人员管理模式，由于区域比较分散，需要多人对现场进行管理，无法实时知悉人员分布情况，不能确定人员的具***置，很难知晓是否存在工作中擅自离开的情况；且当人员遇到危险情况时，不能及时有效确定人员的位置，无法查看人员的历史轨迹信息等存在一系列问题。

传统的人员管理模式不仅在管理效率方面较低，而且不能从根本上解决监管到每位人员的问题。目前的定位***绝大多数是采用UWB或者是ZigBee网络，虽然也能够实现人员定位功能，但是存在的问题也比较突出：UWB的频谱使用不灵活，频谱利用效率不高，信息传输速率不高等缺点比较明显；而ZigBee则是成本比较高，通信距离短，穿透性不好等问题也不容忽视。

发明内容

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供基于WSN的施工现场人员定位***，利用WSN对施工人员实时定位，对施工现场人员进行全方位的检测，为施工人员提供保障。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于WSN的施工现场人员定位***，包括监控服务器主机、客户端电脑、锚节点、移动节点和GIS***，以及定位软件平台***和施工人员定位APP软件***；

锚节点布置在施工现场，是用于转发信息的中间站，根据施工现场的具体情况进行合理布局，安装固定，锚节点包括定位模块和通信模块；移动节点设备由施工人员随身佩戴，随施工人员移动而移动，移动节点内设置有个人基本信息如姓名、性别、年龄、工种等；锚节点与移动节点双向通信，定位模块根据预设时间间隔搜集移动节点信息，通信模块发出锚节点采集到的信息，转发别人信息和对其他命令的响应；通过移动节点与锚节点的双向通讯进行人员信息采集；

监控服务器主机连接各个锚节点和移动节点，用于对锚节点进行轮流巡查，保证锚节点的正常运行，并对移动节点的数据信息进行实时采集和控制；

客户端电脑用于基础数据的录入，例如姓名、性别、年龄、工种等信息，并与GIS***相连，GIS***可以实时显示施工现场中的施工人员数量、工种、具***置，工地上的重要机械设备、设施等数据信息；客户端电脑连接监控服务器主机，接收采集的移动节点数据信息，对所采集回来的移动节点数据进行查询并显示；

定位软件平台***设置有显示器，锚节点对移动节点信息接收整理后，以无线方式发送至协调器，协调器将数据经过交换机发送至总控，通过总控将数据信息发送至监控服务器主机，定位信息在显示器上以地图形式显示；

在WSN传感器网络中，锚节点与施工人员佩戴的移动节点是双向通讯的，在施工现场每个锚节点的位置是固定的，并且每个锚节点的编号是唯一的，每个锚节点都有各自的传输距离，当施工人员佩戴移动节点经过时，锚节点能够读取到移动节点中的信息，根据编写且优化的RSSI（Received Signal Strength Indication定位算法）就可以定位人员的位置。每个锚节点都有自己的监测区域，利用一个锚节点监测施工人员位置会有误差，而利用多个相邻的锚节点同时对施工人员进行监测时，通过相邻锚节点的交集情况就可以准确的定位人员的位置；

施工人员定位APP 软件***包括云数据库和移动终端设备，监控服务器主机设置有云平台，云平台连接移动终端设备，移动终端设备通过云平台接收云数据库中的人员定位数据信息；

在施工现场的监测区域，通过总控利用协调器将各个锚节点的信息进行汇总，通过TCP/IP协议将数据传输到云平台，然后通过云平台到各级领导和管理人员的手机端；在手机端安装APP应用软件，手机端APP应用软件由软件***和云端数据库构成，软件***在施工现场厂区对施工人员以及重要设备进行详细位置的定位，包括对人员的考勤管理和施工人员在接近危险区域时进行报警提醒，便于管理人员对现场各工种进行辅导调度；人员定位***所形成的历史数据都存储在云平台数据库中，便于对数据库进行统计分析。

优选的，各锚节点之间间隔60～150米均匀分布。根据施工现场的具体情况，结合客户的实际需求，遵循节约成本，便于施工的原则，在施工现场的空旷场所，间隔60～150米距离均匀分布合理布置锚节点。

优选的，不同的施工工种人员佩戴的移动节点设置不同的颜色标志，不同施工工种人员在地图上以不同的颜色展示。由于移动节点包含不同颜色的施工工种信息，如木工、瓦工、钢筋工、混凝土工及信号工等，地图上展现不同的颜色，方便管理人员对施工人员位置、施工现场人员分布情况实时掌握。

优选的，定位软件平台***还设置有红外及人体被动检测装置。在锚节点采集移动节点信息的基础上，结合红外及被动人体检测技术，对人员定位的精度会大大的提升。对于没有佩戴移动节电设备的外来人员可以及时监测到，对外来人员进行定位，防止外来人员靠近危险区域或禁止区域。

优选的，大型设备上安装有RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）标签，将设备的基本信息录入，当需要保养维护时，可以清楚明了的知道是哪台机器需要保养维护，也可以对设备进行定位及监控，防止设备被盗窃。

进一步的，定位软件平台***包括用户登录模块、用户管理模块、权限管理模块、移动节点管理模块、数据处理模块、界面显示人员实时定位模块和历史记录模块；

用户登录模块，在定位软件平台的登录界面，输入账号密码，登录定位软件平台；

用户管理模块，属于管理员权限，管理员对平台上的人员基本信息进行查看、增加、删除和修改等操作；

权限管理模块，根据工作职能的不同，不同的管理员拥有不同的权限；防止超越权限误操作；

移动节点管理模块，管理员对移动节点进行统一管理，对移动节点列表进行查看、添加、修改及删除移动节点信息，在移动节点根据不同工种设置不同颜色标志的情况下，在显示的主界面，可根据颜色的不同对施工现场的工种进行区分；

数据处理模块，接收来自上位机发送过来实时的人员定位数据信息，对这些数据信息进行统计分析；

界面显示人员实时定位模块，在界面的显示区域显示每一楼层内的施工人员具***置，在移动节点根据不同工种设置不同颜色标志的情况下，可根据不同颜色清楚的获悉各个工种的工作区域，便于调度管理；

历史记录模块，对施工现场每位人员的移动轨迹进行回放，查看有无违章，对发生的问题处理有据可依。

进一步的，施工人员定位APP软件***包括登录模块、定位检测模块、用户管理模块、消息管理模块和历史模块；

登录模块，首先进行账号注册，这个账号密码可以与电脑端一致，电脑端注册完成后在手机端直接登录即可，用户在移动端登录界面输入账号与密码进行登录；

定位检测模块，在显示界面实时刷新显示人员定位情况，在移动节点根据不同工种设置不同颜色标志的情况下，根据颜色的不同能够轻易的区分出不同的工种分布情况，通过点击显示界面上的某一颜色的具体的点，可以查看施工人员的基本信息；

用户管理模块，属于管理员权限，对用户进行信息的修改、增加和删除；

消息管理模块，当施工人员出现违章时进行消息推送；并对***的通知消息进行管理；

历史模块，对人员轨迹进行回放，将历史数据提取并查看。

施工人员定位APP软件***的开发实现，可以使管理人员更加高效的、更加方便快捷的对施工现场的施工人员的情况快速清楚掌握，对人员的具体调度更加合理，使得施工人员的利用效率有较大的提升。

优选的，监控服务器主机把锚节点所采集的实时数据信息按照各个锚节点本身的编号进行整理保存，以报表形式呈现。

通过施工现场人员定位***对人员进行实时定位、报警提示，对施工现场人员之间不同的工种用不同颜色进行区分，对人员的移动轨迹进行回放，辅助现场调度管理并为考勤提供依据。***将定位数据采集之后，通过无线通信网络上传至人员定位软件平台***，人员定位软件平台***对运行的人员定位数据信息进行整理存储、显示与报警提醒，然后，人员定位数据与运行情况数据利用互联网+技术传输到云服务器上，云端服务器平台把人员定位的运行情况传输至电脑端或手机端，根据全部的运行情况形成施工人员定位***。

本实用新型的基于WSN的施工现场人员定位***和现有技术相比，具有以下有益效果：

在大楼内所需要监测的区域，采用无线网络进行全方位无死角的监测，不用布线且识别精度高；在电脑端和手机端都可以对施工现场的人员定位进行实时查看，管理效率大幅度提升，通过手机查看人员定位界面，即使管理人员身在异地也能对施工现场人员信息实时掌握。

通过总控将各个锚节点所接收的移动节点信息显示在监控室，对现场人员可以清晰方便的识别，当施工人员或外来人员靠近危险区域时，可以对其进行报警提醒，施工现场人员众多，针对访客与其他外来人员可以专门定位，可以防止访客或者外来人员靠近危险区域或禁止区域；

该***对施工现场人员的实时监测显示，在人员的考勤上提供一定的依据，对施工现场中的每个工种以不同的颜色在显示器上分别显示，施工现场人员众多，同时定位显示识别难度大，通过不同颜色区分，一目了然、便于管理，对于施工人员靠近不属于自己工作范围的区域，对其进行提醒，提高施工现场的安全度。

施工现场人员的位置是移动的，对其形成的移动轨迹显示并可回放，对出现的问题有据可依；GIS***，可以根据地理信息方面的支持，方便查询所需的地理目标及提供线路导航功能，结合红外辅助和被动人体检测手段，提高***精度。

附图说明

图1是本实用新型的基于WSN的施工现场人员定位***的结构原理图；

图2是基于WSN的施工现场人员定位***原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

基于WSN的施工现场人员定位***，包括监控服务器主机、客户端电脑、锚节点、移动节点和GIS***，以及定位软件平台***和施工人员定位APP软件***。

锚节点布置在施工现场，是用于转发信息的中间站，根据施工现场的具体情况，结合客户的实际需求，遵循节约成本，便于施工的原则，在施工现场的空旷场所，间隔60～150米距离均匀分布合理布置锚节点，安装固定。锚节点包括定位模块和通信模块。

移动节点设备由施工人员随身佩戴，随施工人员移动而移动。移动节点设备体积小、无外置天线、方便携带，信号稳定，移动节点内设置有个人基本信息如姓名、性别、年龄、工种等。

锚节点与移动节点双向通信。锚节点的定位模块根据预设时间间隔搜集移动节点信息；通信模块发出锚节点采集到的信息，转发别人信息和对其他命令的响应。施工人员佩戴移动节点进场后在监测区域与锚节点进行双向通讯，从而进行人员信息采集。

监控服务器主机连接各个锚节点和移动节点，用于对锚节点进行轮流巡查，保证锚节点的正常运行，并对移动节点的数据信息进行实时采集和控制。监控服务器主机把锚节点所采集的实时数据信息按照各个锚节点本身的编号进行整理保存，以报表形式呈现，以供后期需要对报表进行查询统计。

客户端电脑用于基础数据的录入，例如姓名、性别、年龄、工种等信息，并与GIS***相连，GIS***可以实时显示施工现场中的施工人员数量、工种、具***置，工地上的重要机械设备、设施等数据信息。客户端电脑还用于发放移动节点设备，连接监控服务器主机，接收采集的移动节点数据信息，对所采集回来的移动节点数据进行查询，并在显示器上以易于理解的方式显示出来。

不同的施工工种人员佩戴的移动节点设置不同的颜色标志，不同施工工种人员在地图上以不同的颜色展示。由于移动节点包含不同颜色的施工工种信息，如木工、瓦工、钢筋工、混凝土工及信号工等，地图上展现不同的颜色，方便管理人员对施工人员位置、施工现场人员分布情况实时掌握。

定位软件平台***还设置有红外及人体被动检测装置。在锚节点采集移动节点信息的基础上，结合红外及被动人体检测技术，对人员定位的精度会大大的提升。对于没有佩戴移动节电设备的外来人员可以及时监测到，对外来人员进行定位，防止外来人员靠近危险区域或禁止区域。

大型设备上安装有RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）标签，将设备的基本信息录入，当需要保养维护时，可以清楚明了的知道是哪台机器需要保养维护，也可以对设备进行定位及监控，防止设备被盗窃。

定位软件平台***设置有显示器，锚节点对移动节点信息接收整理后，以无线方式发送至协调器，协调器将数据经过交换机发送至总控，通过总控将数据信息发送至监控服务器主机，定位信息在显示器上以地图形式显示。如图1所示，通过锚节点1对随身佩戴有移动节点3的施工人员进行实时定位，在移动节点3里包含个人基本信息，锚节点1通过接收移动节点3所发出的信号，将施工人员的个人基本信息识别并接收，锚节点对施工人员信息接收整理后，以无线网络传输的方式发送到协调器2，协调器2接收到锚节点1传输的人员数据后经过交换机发送给总控4，然后通过总控4将人员定位数据发送至服务器主机5。

定位软件平台***包括用户登录模块、用户管理模块、权限管理模块、移动节点管理模块、数据处理模块、界面显示人员实时定位模块和历史记录模块；

用户登录模块，在定位软件平台的登录界面，输入账号密码，登录定位软件平台；

用户管理模块，属于管理员权限，管理员对平台上的人员基本信息进行查看、增加、删除和修改等操作；

权限管理模块，根据工作职能的不同，不同的管理员拥有不同的权限；防止超越权限误操作；

移动节点管理模块，管理员对移动节点进行统一管理，对移动节点列表进行查看、添加、修改及删除移动节点信息，在显示的主界面，可根据颜色的不同对施工现场的工种进行区分；

数据处理模块，接收来自上位机发送过来实时的人员定位数据信息，对这些数据信息进行统计分析；

界面显示人员实时定位模块，在界面的显示区域显示每一楼层内的施工人员具***置，根据不同颜色清楚的获悉各个工种的工作区域，便于调度管理；

历史记录模块，对施工现场每位人员的移动轨迹进行回放，查看有无违章，对发生的问题处理有据可依。

在WSN传感器网络中，锚节点与施工人员佩戴的移动节点是双向通讯的，在施工现场每个锚节点的位置是固定的，并且每个锚节点的编号是唯一的，每个锚节点都有各自的传输距离，当施工人员佩戴移动节点经过时，锚节点能够读取到移动节点中的信息，根据编写且优化的RSSI（Received Signal Strength Indication定位算法）就可以定位人员的位置。每个锚节点都有自己的监测区域，利用一个锚节点监测施工人员位置会有误差，而利用多个相邻的锚节点同时对施工人员进行监测时，通过相邻锚节点的交集情况就可以准确的定位人员的位置。通过对移动轨迹的整理统计，发现易常犯错误，有针对性的提出改进措施，提高现场人员的安全系数。

施工人员定位APP 软件***包括云数据库和移动终端设备，监控服务器主机设置有云平台，云平台连接移动终端设备，移动终端设备通过云平台接收云数据库中的人员定位数据信息；

在施工现场的监测区域，通过总控利用协调器将各个锚节点的信息进行汇总，通过TCP/IP协议将数据传输到云平台，然后通过云平台到各级领导和管理人员的手机端；在手机端安装APP应用软件，手机端APP应用软件由软件***和云端数据库构成，软件***在施工现场厂区对施工人员以及重要设备进行详细位置的定位，包括对人员的考勤管理和施工人员在接近危险区域时进行报警提醒，便于管理人员对现场各工种进行辅导调度；人员定位***所形成的历史数据都存储在云平台数据库中，便于对数据库进行统计分析。

施工人员定位APP软件***包括登录模块、定位检测模块、用户管理模块、消息管理模块和历史模块；

登录模块，首先进行账号注册，这个账号密码与电脑端一致，电脑端注册完成后在手机端直接登录即可，用户在移动端登录界面输入账号与密码进行登录；

定位检测模块，在显示界面实时刷新显示人员定位情况，根据颜色的不同能够轻易的区分出不同的工种分布情况，通过点击显示界面上的某一颜色的具体的点，可以查看施工人员的基本信息；

用户管理模块，属于管理员权限，对用户进行信息的修改、增加和删除；

消息管理模块，当施工人员出现违章时进行消息推送；并对***的通知消息进行管理，如***升级；

历史模块，对人员轨迹进行回放，将历史数据提取并查看。

利用手机端APP软件将施工人员的定位结果显示在手机显示屏上，对其可以进行整体或局部的放大或缩小。

施工人员定位APP软件***的开发实现，可以使管理人员更加高效的、更加方便快捷的对施工现场的施工人员的情况快速清楚掌握，对人员的具体调度更加合理，使得施工人员的利用效率有较大的提升。

本实施例中施工现场人员定位***主要是安装在施工现场的楼层内，做到对每层楼内的施工人员实时、准确的定位，对施工人员起到安全保护的作用。在施工现场场区，首先根据楼内每层的具体情况，选择楼内每层锚节点的具体安装位置；其次，在位置选择确定之后依据施工图纸将锚节点进行实施安装，锚节点安装简便，功耗低、可循环使用，对施工现场的正常施工没有任何影响。移动节点是在施工人员身上佩戴的，移动节点体积小、信号强、便于携带且不影响施工人员的正常工作。

如图2所示，当佩戴移动节点的施工人员1和施工人员2在布有锚节点1、锚节点2、锚节点3及锚节点4所监测的区域经过时，每个锚节点都会接收到施工人员1与施工人员2身上所佩戴的移动节点所发出的信号。因为利用一个锚节点对施工人员定位进行监测必定会存在较大的误差，无法对施工人员进行准确定位，所以通过与其相邻的锚节点共同实施监测，这样会大幅度提高对施工人员定位的准确程度。加上红外辅助措施，保证对施工人员定位的准确度。每个锚节点都有其唯一的编号，锚节点根据自身所接收到每个移动节点信号的强弱程度，然后根据优化后的RSSI定位算法，确定施工人员所在的楼层及具体所处位置。

通过施工现场人员定位***对人员进行实时定位、报警提示，对施工现场人员之间不同的工种用不同颜色进行区分，对人员的移动轨迹进行回放，辅助现场调度管理并为考勤提供依据。***将定位数据采集之后，通过无线通信网络上传至人员定位软件平台***，人员定位软件平台***对运行的人员定位数据信息进行整理存储、显示与报警提醒，然后，人员定位数据与运行情况数据利用互联网+技术传输到云服务器上，云端服务器平台把人员定位的运行情况传输至电脑端或手机端，根据全部的运行情况形成施工人员定位***。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (3)

1.基于WSN的施工现场人员定位***，其特征在于包括监控服务器主机、客户端电脑、锚节点、移动节点和GIS***，以及定位软件平台***和施工人员定位APP软件***；

锚节点布置在施工现场，包括定位模块和通信模块，各锚节点之间间隔60～150米均匀分布；移动节点设备由施工人员随身佩戴，移动节点内设置有个人基本信息；锚节点与移动节点双向通信，定位模块根据预设时间间隔搜集移动节点信息；

监控服务器主机连接各个锚节点和移动节点，用于对锚节点进行轮流巡查，并对移动节点的数据信息进行实时采集和控制；

客户端电脑用于基础数据的录入，并与GIS***相连；客户端电脑连接监控服务器主机，接收采集的移动节点数据信息，对所采集回来的移动节点数据进行查询并显示；

定位软件平台***设置有显示器，锚节点对移动节点信息接收整理后，以无线方式发送至协调器，协调器将数据经过交换机发送至总控，通过总控将数据信息发送至监控服务器主机，定位信息在显示器上以地图形式显示；定位软件平台***还设置有红外及人体被动检测装置，在锚节点采集移动节点信息的基础上结合红外及被动人体检测技术，对人员定位的进度进行提升；

施工人员定位APP 软件***包括云数据库和移动终端设备，监控服务器主机设置有云平台，云平台连接移动终端设备，移动终端设备通过云平台接收云数据库中的人员定位数据信息。

2.根据权利要求1所述的基于WSN的施工现场人员定位***，其特征在于不同的施工工种人员佩戴的移动节点设置不同的颜色标志，不同施工工种人员在地图上以不同的颜色展示。

3.根据权利要求1所述的基于WSN的施工现场人员定位***，其特征在于大型设备上安装有RFID装置。