智能安全帽與人員定位管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及定位系統(tǒng)，具體涉及智能安全帽與人員定位管理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，很多發(fā)電公司的檢修和部分運(yùn)行工作對(duì)外承包給了有資質(zhì)的檢修公司，機(jī)組大、小修時(shí)還會(huì)增加其他承包商，對(duì)這些外包項(xiàng)目人員和其他臨時(shí)外來人員、車輛的管理已經(jīng)成為企業(yè)日常安全工作的重要組成部分，也是影響企業(yè)安全生產(chǎn)和人身安全的重要因素。
[0003]為實(shí)現(xiàn)企業(yè)安全管理可控、在控，根據(jù)危險(xiǎn)源的劃分標(biāo)準(zhǔn)及安全風(fēng)險(xiǎn)要素管控重點(diǎn)要求，發(fā)電公司將油罐區(qū)、氫罐區(qū)、化學(xué)品倉(cāng)庫(kù)、鍋爐房、汽機(jī)房以及其他生產(chǎn)廠區(qū)等進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，實(shí)施嚴(yán)格的人員出入管控。
[0004]為實(shí)現(xiàn)這一管控目標(biāo)，發(fā)電公司在通過對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)人員安全定位的相關(guān)案例和技術(shù)進(jìn)行充分論證和分析的基礎(chǔ)上，提出了采用成熟的射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)和無線通信技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)代信息化管理技術(shù)和手段，開發(fā)一套人員定位安全管理系統(tǒng)，通過對(duì)人員、車輛的實(shí)時(shí)定位和追蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出廠區(qū)的人員，車輛的信息及廠區(qū)內(nèi)各個(gè)重點(diǎn)區(qū)域的人員分布的全面、及時(shí)、準(zhǔn)確的掌握，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安全隱患，避免事故發(fā)生。從而提升發(fā)電公司的安全管理水平，確保本質(zhì)安全的有效落實(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供利用傳感器技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)和無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的智能安全帽與人員定位管理系統(tǒng)及方法。
[0006]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)方案，一種智能安全帽，包括安全帽主體以及設(shè)置在安全帽主體上的主機(jī)處理器、RFID標(biāo)簽、供電模塊、無線傳輸模塊、佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，其特點(diǎn)是:該佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括控制器、LED燈、直流壓電蜂鳴器和二至三個(gè)電容式接近傳感器；
[0007]電容式接近傳感器:設(shè)置在安全帽主體內(nèi)側(cè)，當(dāng)智能安全帽佩戴在頭部時(shí)，人體電場(chǎng)、頭部與電容式接近傳感器的導(dǎo)體層間形成一個(gè)耦合電容，通過檢測(cè)耦合電容的變化以確定智能安全帽的佩戴狀況;電容式接近傳感器輸出信號(hào)到電容式感應(yīng)控制器；
[0008]電容式感應(yīng)控制器接收電容式接近傳感器輸出的信號(hào)，電容式感應(yīng)控制器的內(nèi)置感應(yīng)算法確定頭部與電容式接近傳感器是否接觸，當(dāng)電容式接近傳感器的電容容量發(fā)生變化時(shí)，電容式感應(yīng)控制器輸出中斷脈沖到主機(jī)處理器，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到直流壓電蜂鳴器和LED燈；
[0009]主機(jī)處理器接收電容式感應(yīng)控制器輸出的中斷脈沖信號(hào)，通過通訊接口讀取電容式感應(yīng)控制器的參數(shù)，進(jìn)行處理后得到安全帽的佩戴狀況，并通過無線傳輸模塊輸出到系統(tǒng)平臺(tái)；
[0010]RFID標(biāo)簽用于存儲(chǔ)佩戴者的個(gè)人信息，RFID標(biāo)簽采用休眠喚醒工作方式，當(dāng)收到閱讀器的喚醒指令時(shí)才被喚醒工作，并將佩戴者的位置信息發(fā)送給閱讀器；
[0011]供電模塊用于給安全帽上的各個(gè)模塊提供電源；供電模塊包括充電鋰電池和開關(guān);
[0012]無線傳輸模塊將安全帽的佩戴信息傳輸給系統(tǒng)平臺(tái)。
[0013]為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)技術(shù)方案，一種人員定位安全管理系統(tǒng)，包括智能安全帽、電子標(biāo)簽、閱讀器、系統(tǒng)平臺(tái)以及現(xiàn)場(chǎng)告警設(shè)備構(gòu)成，其特征在于:
[0014]智能安全帽，包括安全帽主體以及設(shè)置在安全帽主體上的主機(jī)處理器、RFID標(biāo)簽、供電模塊、無線傳輸模塊、佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，該佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括控制器、LED燈、直流壓電蜂鳴器和二至三個(gè)電容式接近傳感器；
[0015]電容式接近傳感器:設(shè)置在安全帽主體內(nèi)側(cè)，當(dāng)智能安全帽佩戴在頭部時(shí)，人體電場(chǎng)、頭部與電容式接近傳感器的導(dǎo)體層間形成一個(gè)耦合電容，通過檢測(cè)耦合電容的變化以確定智能安全帽的佩戴狀況;電容式接近傳感器輸出信號(hào)到電容式感應(yīng)控制器；
[0016]電容式感應(yīng)控制器接收電容式接近傳感器輸出的信號(hào)，電容式感應(yīng)控制器的內(nèi)置感應(yīng)算法確定頭部與電容式接近傳感器是否接觸，當(dāng)電容式接近傳感器的電容容量發(fā)生變化時(shí)，電容式感應(yīng)控制器輸出中斷脈沖到主機(jī)處理器，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到直流壓電蜂鳴器和LED燈；
[0017]主機(jī)處理器接收電容式感應(yīng)控制器輸出的中斷脈沖信號(hào)，通過通訊接口讀取電容式感應(yīng)控制器的參數(shù)，進(jìn)行處理后得到安全帽的佩戴狀況，并通過無線傳輸模塊輸出到系統(tǒng)平臺(tái)；
[0018]RFID標(biāo)簽用于存儲(chǔ)佩戴者的個(gè)人信息，RFID標(biāo)簽采用休眠喚醒工作方式，當(dāng)收到閱讀器的喚醒指令時(shí)才被喚醒工作，并將佩戴者的位置信息發(fā)送給閱讀器；
[0019]供電模塊用于給智能安全帽上的各個(gè)模塊提供電源;供電模塊包括充電鋰電池和開關(guān)；
[0020]無線傳輸模塊將智能安全帽的佩戴信息傳輸給系統(tǒng)平臺(tái)；
[0021]電子標(biāo)簽佩戴在沒有發(fā)放安全帽的人員上；
[0022]閱讀器設(shè)置在管理區(qū)域的各監(jiān)控點(diǎn)，閱讀器的位置數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)平臺(tái)中；閱讀器讀取RFID標(biāo)簽或電子標(biāo)簽信息，并通過有線和/或無線通信網(wǎng)絡(luò)將人員定位信息傳回系統(tǒng)平臺(tái)；
[0023]系統(tǒng)平臺(tái)中設(shè)置數(shù)據(jù)分析處理模塊、射頻卡管理模塊、可視化展示模塊和告警管理模塊;射頻卡管理模塊用于對(duì)智能安全帽和電子標(biāo)簽進(jìn)行管理;告警管理模塊進(jìn)行告警規(guī)則設(shè)置和告警處置手段控制;可視化展示模塊對(duì)人員定位信息和人員的身份信息進(jìn)行展示；
[0024]數(shù)據(jù)分析處理模塊對(duì)無線傳輸模塊發(fā)回的智能安全帽的佩戴信息進(jìn)行處理后記錄到數(shù)據(jù)庫(kù);并且數(shù)據(jù)分析處理模塊還根據(jù)閱讀器傳回的人員定位信息、系統(tǒng)存儲(chǔ)的閱讀器的位置數(shù)據(jù)、告警規(guī)則以及RFID標(biāo)簽或電子標(biāo)簽信息進(jìn)行邏輯分析，將相關(guān)邏輯分析結(jié)果記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)；同時(shí)根據(jù)邏輯分析結(jié)果判斷人員是否有符合告警的行為發(fā)生；當(dāng)人員有符合告警的行為發(fā)生時(shí)，數(shù)據(jù)分析處理模塊輸出信號(hào)到告警管理模塊，告警管理模塊控制現(xiàn)場(chǎng)告警設(shè)備對(duì)違規(guī)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)告警和提醒。
[0025]本發(fā)明利用傳感器技術(shù)對(duì)安全帽的佩戴進(jìn)行識(shí)別，利用射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人員、車輛的實(shí)時(shí)定位、追蹤，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將射頻識(shí)別的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給系統(tǒng)平臺(tái)，并將人員、車輛的定位信息進(jìn)行可視化展現(xiàn)，根據(jù)RFID標(biāo)簽或電子標(biāo)簽的信息和佩戴人員的實(shí)際定位地點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)形成預(yù)警、報(bào)警、各種記錄及分析，還能通過現(xiàn)場(chǎng)告警設(shè)備對(duì)違規(guī)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)告警和提醒，局域網(wǎng)用戶根據(jù)其權(quán)限可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問、管理和維護(hù)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明所述的人員定位安全管理系統(tǒng)的優(yōu)選方案，射頻讀卡器包括無源固定式讀卡器、有源固定式讀卡器，無源固定式讀卡器將讀取的電子標(biāo)簽信息通過無線訪問節(jié)點(diǎn)和無線路由交換設(shè)備以及局域網(wǎng)，回傳到系統(tǒng)平臺(tái)；有源固定式讀卡器將讀取的電子標(biāo)簽信息通過交換設(shè)備以及局域網(wǎng)，回傳到系統(tǒng)平臺(tái)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)技術(shù)方案，人員定位安全管理方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0028]A、建立管理區(qū)域的電子地圖；并將電子地圖存入系統(tǒng)平臺(tái)；
[0029]B、在管理區(qū)域的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置閱讀器;并將各閱讀器的位置數(shù)據(jù)存入系統(tǒng)平臺(tái)；閱讀器包括無源固定式讀卡器和有源固定式讀卡器，無源固定式讀卡器通過無線訪問節(jié)點(diǎn)和無線路由交換設(shè)備以及局域網(wǎng)與系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行通訊;有源固定式讀卡器通過交換設(shè)備以及局域網(wǎng)與系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行通訊；
[0030]C、設(shè)置智能安全帽，該智能安全帽包括安全帽主體以及設(shè)置在安全帽主體上的主機(jī)處理器、RFID標(biāo)簽、供電模塊、無線傳輸模塊和佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊，其特征在于:該佩戴狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊包括電容式感應(yīng)控制器、LED燈、直流壓電蜂鳴器和二至三個(gè)電容式接近傳感器；
[0031 ]電容式接近傳感器:設(shè)置在安全帽主體內(nèi)側(cè)，當(dāng)智能安全帽佩戴在頭部時(shí)，人體電場(chǎng)、頭部與電容式接近傳感器的導(dǎo)體層間形成一個(gè)耦合電容，通過檢測(cè)耦合電容的變化以確定智能安全帽的佩戴狀況;電容式接近傳感器輸出信號(hào)到電容式感應(yīng)控制器；
[0032]電容式感應(yīng)控制器接收電容式接近傳感器輸出的信號(hào)，電容式感應(yīng)控制器的內(nèi)置感應(yīng)算法確定頭部與電容式接近傳感器接觸的存在，當(dāng)電容式接近傳感器的耦合電容容量發(fā)生變化時(shí)，電容式感應(yīng)控制器輸出中斷脈沖到主機(jī)處理器，并輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)到直流壓電蜂鳴器和LED燈；
[0033]主機(jī)處理器接收電容式感應(yīng)控制器輸出的中斷脈沖信號(hào)，通過通訊接口讀取電容式感應(yīng)控制器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理后得到智能安全帽的佩戴狀況，并通過無線傳輸模塊輸出到系統(tǒng)平臺(tái)；
[0034]RFID標(biāo)簽用于存儲(chǔ)佩戴者的個(gè)人信息，RFID標(biāo)簽采用休眠喚醒工作方式，當(dāng)收到閱讀器的喚醒指令時(shí)才被喚醒工作，并將佩戴者的位置信息發(fā)送給閱讀器；
[0035]供電模塊用于給智能安全帽上的各個(gè)模塊提供電源;供電模塊包括充電鋰電池和開關(guān)；
[0036]無線傳輸模塊用于將智能安全帽的佩戴信息傳輸給系統(tǒng)平臺(tái)；
[0037]D、在系統(tǒng)平臺(tái)中設(shè)置數(shù)據(jù)分析處理模塊、射頻卡管理模塊、可視化展示模塊和告警管理模塊;射頻卡管理模塊用于對(duì)智能安全帽和電子標(biāo)簽的管理;告警管理模塊進(jìn)行告警規(guī)則設(shè)置和告警處置手段控制;可視化展示模塊對(duì)人員定位信息和人員的身份信息進(jìn)行展示；
[0038]E、人員佩戴智能安全帽或電子標(biāo)簽進(jìn)入管理區(qū)域；
[0039]F、根據(jù)進(jìn)入管理區(qū)域的人員身份在系統(tǒng)平臺(tái)中的射頻卡管理模塊對(duì)RFID標(biāo)簽和電子標(biāo)簽進(jìn)行基本信息和規(guī)則設(shè)置;基本信息包括標(biāo)簽的序列號(hào)以及人員的身份信息；規(guī)則設(shè)置包括人員的活動(dòng)區(qū)域和有效時(shí)間；
[0040]G、人員佩戴智能安全帽I或電子標(biāo)簽7進(jìn)入管理區(qū)域；電容式接近傳感器檢測(cè)電容的變化，輸出信號(hào)到電容式感應(yīng)控制器；電容式感應(yīng)控制器接收電容式接近傳感器輸出的信號(hào)，電容式感應(yīng)控制器的內(nèi)置感應(yīng)算法確定頭部與電容式接近傳感器接觸的存在，當(dāng)電容式接近傳感器的電容容量發(fā)生變化時(shí)，電容式感應(yīng)控制器輸出中斷脈沖到主