[发明专利]一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统及其工作方法

权利要求书

1.一种地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统，其特征在于：包括定位阅读器与定位标签、红外线热能侦测装置、红外门禁装置、车载报警装置；

所述定位阅读器与定位标签，用于门吊地面区域与工作井内的移动目标的空间实时定位跟踪；在地面门吊桁架、轨行区和工作井内分别安装定位阅读器，组成无线传感网络，定位阅读器与定位标签实现无线数据通讯，地面及作业井内施工人员佩戴定位标签，门吊及其挂钩上安装定位标签，该定位标签由RFID标签和声光预警模块组成；所述定位阅读器由依次连接的RFID无线阅读器、信号处理模块和声光预警模块组成；

所述红外线热能侦测装置，用于对门吊地面行走与吊装过程中周边施工人员进行高精度自动识别；在门吊两支腿前后端及其内侧分别安装红外线热能侦测装置，该红外线热能侦测装置由依次连接的红外辐射接收模块、信号处理模块、数据发送模块组成；所述红外线热能侦测装置与车载报警装置、定位阅读器和定位标签实现无线数据通讯；

所述红外门禁装置，用于实时探测擅自进入工作井吊装区内的无关作业人员；该红外门禁装置由红外发射器、红外接收器、安装在作业井口上方的视频摄像头和数据发送模块组成，该红外门禁装置与车载报警装置、定位阅读器和定位标签实现无线数据通讯；

所述车载报警装置，用于实时接收定位阅读器和红外线热能侦测装置、红外门禁装置的监控信息，并显示工作井吊装区域的实时监控画面，根据嵌入的预报警规则进行实时分析判断，发布不同级别的声光报警，同时，利用车载报警装置自带的软硬件对上传的安全信息进行分析和存储，为地铁隧道门吊作业安全培训和行为控制提供重要依据；所述车载报警装置与红外线热能侦测装置、定位阅读器、定位标签和红外门禁装置实现无线数据通讯。

2.一种如权利要求1所述的地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统的工作方法，其特征在于该方法包括定位阅读器与定位标签的信息处理方法，其步骤如下：

第一步，根据施工现场环境建立门吊作业区的三维空间定位坐标体系，在地面门吊轨行区安装定位阅读器，各个定位阅读器内存储有自身的空间坐标信息；

第二步，每个定位阅读器通过内置天线发送一定频率的无线射频信号，扫描其信号覆盖范围内是否存在定位标签，每个定位标签也以相同方法扫描其信号覆盖范围内是否存在定位阅读器；如果存在，定位阅读器将与定位标签建立无线射频通信链路，进行信息的传输交流；

第三步，针对于每个不同的定位标签，RFID无线阅读器进行计算处理，利用RSSI与TDOA的混合测距加权定位算法，计算出定位标签相对于RFID无线阅读器的空间位置，根据定位标签的ID属性，对这些空间位置信息进行存储；

第四步，根据预先建立的门吊作业区三维空间坐标体系，定位阅读器将上述相对空间位置计算转化为定位标签的实际三维坐标信息；

第五步，利用定位标签的三维坐标信息，定位阅读器根据内嵌的预报警规则判断是否启动自身和定位标签的预警模块进行光/声报警。

3.一种如权利要求1所述的地铁盾构隧道门吊作业安全风险实时监控预警系统的工作方法，其特征在于该方法包括红外线热能侦测装置的信息处理方法，其步骤如下：

第一步，当门吊启动作业时，门吊两支腿前后端及其内侧的红外线热能侦测装置启动，红外辐射接收模块以固有频率接收外界的红外辐射，对轨行区进行移动目标的自动识别；

第二步，当施工人员进入轨行区和门架下方吊装区时，红外线热能侦测装置根据接收到的红外辐射强度进行实时处理，精确计算施工人员与门吊之间的相对距离；

第三步，红外线热能侦测装置通过其数据发送模块将相对距离信息无线传输至门吊驾驶室车载报警装置，车载报警装置根据预先设定的预警规则发布相应级别的声光报警；

第四步，红外线热能侦测装置通过其数据发送模块将相对距离信息无线传输至门吊上安装的定位阅读器和施工人员佩戴的定位标签，定位阅读器和标签根据预先设定的预警规则发布相应级别的声光报警。