本實(shí)用新型涉及一種基于無(wú)線通信技術(shù)的高支模工地人員定位裝置，屬于土木工程領(lǐng)域，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)安全健康監(jiān)測(cè)行業(yè)。

背景技術(shù)：

高支模(全稱高大模板支撐系統(tǒng))定義：就是大型框架結(jié)構(gòu)的建筑運(yùn)用高度達(dá)5米及以上的鋼管架設(shè)及模板工程施工的統(tǒng)稱。高支模在一些大型高層建筑、橋梁等工程施工中會(huì)用到，高支模的監(jiān)測(cè)主要是工程施工期監(jiān)測(cè)。

危險(xiǎn)性較大的高支模定義：高度超過(guò)5m，或搭設(shè)跨度超過(guò)10m，或施工總荷載大于10kN/m²，或集中線荷載大于15kN/m的模板支撐系統(tǒng)。超過(guò)一定規(guī)模危險(xiǎn)性較大高支模：高度超過(guò)8m，或搭設(shè)跨度超過(guò)18m，或施工總荷載大于15kN/m²，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統(tǒng)。

高大模板支撐系統(tǒng)在混凝土澆筑過(guò)程中和澆筑后一段時(shí)間內(nèi)，由于受壓可能發(fā)生一定的沉降和位移，如變化過(guò)大可能發(fā)生垮塌事故。又因?yàn)楦咧Ｏ到y(tǒng)從有危害發(fā)生到危害發(fā)生的時(shí)間較短，為及時(shí)反映高支模支撐系統(tǒng)的變化情況，預(yù)防事故的發(fā)生，除了需要對(duì)支撐系統(tǒng)關(guān)鍵受力點(diǎn)監(jiān)測(cè)外(如沉降和位移監(jiān)測(cè))，還需要對(duì)在高支模上工作的人員所在施工高度進(jìn)行定位，以便在危害發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，及時(shí)進(jìn)行人員疏導(dǎo)和搶救。目前的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然會(huì)有在危害發(fā)生前進(jìn)行聲光或其他方式的報(bào)警，但是由于報(bào)警器距離人員較遠(yuǎn)，而且在某些施工的地點(diǎn)，人員可能因?yàn)槭┕ぴ胍艚邮詹坏綀?bào)警信息，從而延誤了逃生時(shí)間，存在一定的安全隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于無(wú)線通信技術(shù)的高支模工地人員定位裝置，通過(guò)采用無(wú)線通信技術(shù)和miniGPS模塊，實(shí)現(xiàn)高支模人員在高支模內(nèi)工作的實(shí)時(shí)定位信息，并實(shí)時(shí)將定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心，能夠讓監(jiān)控人員及時(shí)了解高支模上施工的工人位置，并及時(shí)發(fā)送報(bào)警信息。

本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種基于無(wú)線通信技術(shù)的高支模工地人員定位裝置，包括人員定位裝置、無(wú)線網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控中心，人員定位裝置通過(guò)無(wú)線網(wǎng)關(guān)與監(jiān)控中心數(shù)據(jù)通信，所述人員定位裝置包括報(bào)警裝置、微控制器、無(wú)線通信模塊、電源模塊、定位模塊、顯示模塊，所述微控制器連接報(bào)警裝置、無(wú)線通信模塊、電源模塊、定位模塊和顯示模塊，所述定位模塊連接顯示模塊。

作為優(yōu)選方案，所述無(wú)線通信模塊是Lora通信模塊，所述無(wú)線網(wǎng)關(guān)是Lora基站。

作為優(yōu)選方案，所述報(bào)警裝置是語(yǔ)音報(bào)警器。

作為優(yōu)選方案，所述定位模塊是miniGPS模塊。

作為優(yōu)選方案，所述電源模塊是鋰電池，所述顯示模塊是OLED顯示屏。

作為優(yōu)選方案，微控制器采用TI公司的cortex-M3系列的微控制器，微控制器通過(guò)內(nèi)部IIC總線連接miniGPS模塊和OLED顯示屏，微控制器通過(guò)內(nèi)部的Uart串口與Lora通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，微控制器通過(guò)SPI總線驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的語(yǔ)音報(bào)警器。

人員定位裝置：人員定位裝置內(nèi)的miniGPS模塊會(huì)定時(shí)(如每10秒鐘)將位置信息通過(guò)Lora通信模塊發(fā)送給Lora網(wǎng)關(guān)，并再轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心會(huì)實(shí)時(shí)記錄人員三維位置信息，當(dāng)高支模系統(tǒng)有危險(xiǎn)預(yù)警時(shí)，監(jiān)控中心將會(huì)把預(yù)警等級(jí)和逃生路線信息發(fā)送到攜帶在人員身上的報(bào)警裝置，及時(shí)且實(shí)時(shí)的通知人員盡快按照?qǐng)?bào)警裝置的信息以最優(yōu)的逃生方式撤離現(xiàn)場(chǎng)。

Lora網(wǎng)關(guān)：Lora網(wǎng)關(guān)是將互聯(lián)網(wǎng)和Lora網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行橋接，能夠?qū)⒈O(jiān)控中心和高支?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換連接在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。

監(jiān)控中心：監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)通過(guò)人員的報(bào)警裝置發(fā)來(lái)的定位信息，得到人員的實(shí)時(shí)工位，當(dāng)高支模出現(xiàn)危險(xiǎn)預(yù)警時(shí)，監(jiān)控中心會(huì)結(jié)合當(dāng)前人員位置和高支模具體的危險(xiǎn)預(yù)警區(qū)域計(jì)算出來(lái)一條最優(yōu)的逃生路線，并將該信息返回給人員身上攜帶的報(bào)警裝置。

Lora技術(shù)是物理層或無(wú)線調(diào)制用于建立長(zhǎng)距離通信鏈路。許多傳統(tǒng)的無(wú)線系統(tǒng)使用頻移鍵控(FSK)調(diào)制作為物理層，因?yàn)樗且环N實(shí)現(xiàn)低功耗的非常有效的調(diào)制。Lora是基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻調(diào)制，它保持了像FSK調(diào)制相同的低功耗特性，但明顯地增加了通信距離，相比于傳統(tǒng)的Zigbee技術(shù)，它具有傳輸距離遠(yuǎn)、通信可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，非常具備在高支模這種復(fù)雜工況環(huán)境下工作。

Lora的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)方面的長(zhǎng)距離能力。單個(gè)網(wǎng)關(guān)或基站可以覆蓋整個(gè)城市或數(shù)百平方公里范圍。在一個(gè)給定的位置，距離在很大程度上取決于環(huán)境或障礙物，但Lora和LoraWA有一個(gè)鏈路預(yù)算優(yōu)于其他任何標(biāo)準(zhǔn)化的通信技術(shù)。

因此利用Lora的遠(yuǎn)距離可靠通信的優(yōu)勢(shì)，本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上，每個(gè)采集節(jié)點(diǎn)使用了Lora無(wú)線通信模塊，所有采集節(jié)點(diǎn)通過(guò)星型網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)匯總并發(fā)送給監(jiān)控中心。針對(duì)一些物理尺度更大的高支模系統(tǒng)以及高支模結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)線信號(hào)的阻擋的場(chǎng)景也能輕松應(yīng)對(duì)，相比傳統(tǒng)的Zigbee、有線方式，優(yōu)勢(shì)更大。

本實(shí)用新型專利通過(guò)給予Lora無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及miniGPS模塊實(shí)時(shí)采集人員在高支模內(nèi)三維定位信息，并及時(shí)發(fā)送給監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)獲取人員具體工位的信息并能夠作出最優(yōu)的逃生指導(dǎo)策略，極大的減少了因?yàn)楦咧ＮｋU(xiǎn)發(fā)生引起的人員傷亡。

附圖說(shuō)明

圖1是人員定位裝置框圖。

圖2是人員定位裝置主視圖。

圖3是基于無(wú)線通信技術(shù)的高支模工地人員定位裝置示意圖。

圖中：1——語(yǔ)音報(bào)警器、2——微控制器、3——Lora通信模塊、4——鋰電池、5——miniGPS模塊、6——顯示模塊、7——Lora天線、8——OLED顯示屏、9——揚(yáng)聲器、10——人員定位裝置、11——監(jiān)控中心、12——Lora基站、13——高支模、14——工作人員。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

基于無(wú)線通信技術(shù)的高支模工地人員定位裝置如圖3所示，包括人員定位裝置10、無(wú)Lora基站12(即是Lora網(wǎng)關(guān))、監(jiān)控中心11，在高支模13上作業(yè)的工作人員14隨時(shí)攜帶人員定位裝置10。

如圖1所示，所述人員定位裝置10由語(yǔ)音報(bào)警器1、微控制器2、Lora通信模塊3、miniGPS模塊5、顯示模塊6、鋰電池4組成，微控制器2連接語(yǔ)音報(bào)警器1、Lora通信模塊3、miniGPS模塊5、顯示模塊6、鋰電池4，miniGPS模塊5連接顯示模塊6，參照?qǐng)D2，人員定位裝置10的顯示模塊6采用OLED顯示屏8，人員定位裝置10上設(shè)有揚(yáng)聲器9和Lora天線7，Lora天線7連接Lora通信模塊3，揚(yáng)聲器9連接語(yǔ)音報(bào)警器1。

工人在進(jìn)入高支模13工地前需攜帶并打開人員定位裝置10，該裝置工作后，會(huì)自動(dòng)搜索Lora網(wǎng)絡(luò)，并及時(shí)加入Lora基站注冊(cè)，如果注冊(cè)網(wǎng)絡(luò)失敗，人員定位裝置10將會(huì)進(jìn)行語(yǔ)音提示，直到成功連接到Lora網(wǎng)絡(luò)。該裝置內(nèi)部微控制器2采用TI公司的cortex-M3系列的微控制器，通過(guò)內(nèi)部IIC總線讀取miniGPS的定位信息和驅(qū)動(dòng)OLED顯示屏，通過(guò)內(nèi)部的Uart串口與Lora通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)SPI總線驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的語(yǔ)音報(bào)警器。

Lora基站12主要作用是協(xié)議轉(zhuǎn)換，內(nèi)置Lora通信模塊和GPRS模塊，能夠?qū)ora網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS模塊傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，再連接到監(jiān)控中心。特點(diǎn)：最大支持400個(gè)LoRa終端，自組網(wǎng)，自治愈，即插即用。Lora基站12一般部署在距離高支模共地100米左右的空曠地帶，同時(shí)該地帶須具有2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。

監(jiān)控中心11將人員定位裝置10通過(guò)Lora基站12發(fā)送過(guò)來(lái)的人員信息(位置、姓名、工種、唯一識(shí)別碼)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并同時(shí)監(jiān)測(cè)高支模危害預(yù)警，當(dāng)預(yù)警發(fā)生時(shí)，監(jiān)控中心11將會(huì)根據(jù)當(dāng)前人員位置自動(dòng)計(jì)算逃生路線和逃生時(shí)間要求，并將該信息在通過(guò)Lora基站12發(fā)送給每個(gè)人圓的人員定位裝置10上。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。