[发明专利]基于位置及多维信息融合的危险区域人员行为识别和监控系统

说明书

技术领域：

本发明属于无线通信领域，涉及一种危险区域人员行为识别和监控系统，尤其是一种基于位置及多维信息融合的危险区域人员行为识别和监控系统。 

背景技术：

现有技术中，危险区域人员、设备的信息化管理方式均有欠缺，主要表现在以下几个方面： 

1.无多维信息融合技术， 

多数只有简单定位功能，对于姿态等信息无感知能力，无法综合多维信息支持安全管理工作。 

2.无行为识别， 

无法通过分析多维信息对人员的行为进行识别，无法对不安全行为进行管理 

3.定位精度差 

现有的井下人员定位方式主要有RFID、ZIGBEE等。对于RFID系统而言，监测范围小(10米-20米)，不能精确定位，不能连续监测。对于ZIGBEE系统而言，主要采用场强定位方式，抗干扰能力差，定位精度理想状况下＞5米，实际使用往往＞10米。 

发明内容：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于位置及多维信息融合的危险区域人员行为识别和监控系统。 

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的： 

一种基于位置及多维信息融合的危险区域人员行为识别和监控系统，包括智能终端、无线基站、交换机和监控主机，监控主机通过交换机与无线基站连接，在无线基站上连接有智能终端，通过无线基站、智能终端等组成无线传感网。 

所述无线基站具有无线通讯能力，与基站监测范围内的智能终端进行双向通讯，进行测距、信息交互；同时，无线基站带有光纤以太网接口，多台基站联结至交换机，再通过交换机建立的通讯网络与监控中心之间进行通讯连接，将智能终端的信息数据上传至中心监控主机。 

所述监控主机将接收到的全部智能终端信息及时间信息将保存到计算机数据库，监控主机通过全部智能终端信息及时间信息、每台无线基站的位置坐标以及危险区域的真实3D地图，计算确定智能终端的实际位置，并显示在监控大屏上；用户通过查阅计算机中所保存的智能终端信息，以回放人员行动方向、轨迹；监控软件采用多维信息融合技术，综合所有信息，自动分析危险区域内工作人员行为，对事故的隐患和不安全行为自动报警，提示监控人员采取相应措施；监控人员当需要呼叫危险区域内工作人员时，由监控主机将提示信息通过交换机、通信线路发送给指定无线基站，最后将提示信息发送给目标人员携带的智能终端，智能终端接收到呼叫信息后，发光二极管闪亮，并在显示屏上显示相应文字，向携带者发出提示。 

所述智能终端具有报警按钮，在携带者发现有事故、设备故障时，可通过报警按钮报警，并通过短信发送相应问题内容，以使井上监控人员及时了解井下情况，迅速发出正确调度指令。 

所述智能终端由锂电池供电，具有ARMCortex的CPU，在无线基站信号覆盖的范围内自由移动，发射和接收射频信号，测量与无线基站间的距离，并把距离结果发给周围的无线基站；同时，智能终端还具有多种传感器和OLED显示屏。 

所述多种传感器包括加速度传感器、气体传感器和温度传感器；加速度传感器，用于根据加速度值对携带者的姿态加以判断，在携带者受到冲击或摔倒时自动报警的作用，能够根据各个方向不同的加速度变化情况分析人员行为；气体传感器，用于检测有害气体浓度；温度传感器，用于感知环境温度。 

所述无线基站安装在危险区域内，由多个无线基站、智能终端等组成无线传感网，无线基站会自动与信号覆盖范围内的智能终端进行通信定位，并将数据实时发往监控中心；无线基站具有电源指示、通信、报警指示功能。 

本发明的有益效果在于： 

1.多维信息感知： 

智能终端具有包括位置等多维信息的感知功能，同时系统具有与其它系统的信息化接口，可将环境、设备、地质等信息接入本系统，可以进行多维信息感知。 

2.多维信息融合进行行为识别： 

系统在自动监测各智能终端的位置、姿态等信息的同时，监测环境、设备、地质等信息，综合多维信息，对人员行为识别，并进行自 动化的智能判断，实时监控不安全行为，实现对各种异常情况和安全遗患自动自动报警，保证安全。 

3.采用对称双边双向测距(SDS-TWR)测距： 

通过两次测量无线电波在基站与智能终端之间互相传输的时间，计算基站与智能终端之间的距离，从而实时确定人员或设备的位置，定位精度高，抗干扰能力强。避免了两个设备之间的时间同步，也可以消除两个设备之间的时钟偏差。 

4.通过信息交互进行实时的人员监控：