[实用新型]水电站地下工程施工人员和危险气体联动监控系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及地下工程施工管理领域，具体是一种水电站地下工程施工人员和危险气体联动监控系统。

背景技术

水电站地下工程的施工过程面临施工条件差、施工环境复杂、管理难度大、安全风险高等问题，对该工程进行安全监控和管理是解决这些突出问题的一项重要途径。现阶段，国内所有大中型水电基建现场较少对人员、危险气体监控等应急救援与通讯联络体系进行研究应用，且尚无相关产品设备投入使用。

水电站地下工程因其空间结构的不同可以分为洞室、廊道、竖井，通常情况下洞室为方型空间，廊道为狭长型水平通道，竖井为狭长型竖直通道。这些通道和空间构成了水电站地下工程洞室群，它们在三维空间上彼此交错又互相连接，复杂的空间结构为施工过程的安全监控和管理造成困难。

为了确保水电站地下工程施工过程的安全性，对地下工程人员进行高精度实时定位、身份识别、考勤管理、巡检管理、跌落报警、应急响应，对地下工程环境进行危险气体阈值超限监测、气体趋势浓度超限预测、监测区域声光电报警，从而有效保障水电站地下工程施工过程的安全。

地下工程无法采用地面上现有的各种基于基站的无线通信技术，例如GSM、CDMA等，也无法采用卫星定位系统，例如GPS和北斗卫星。目前，较成熟的室内通讯定位技术如Zigbee技术和RFID技术，具有测距精度低、无法实现空间定位和实时性差的缺点，对于实现水电站地下施工过程人员实时监控具有局限性。

在危险气体监测方面，水电站地下工程通常聘请专业机构对洞室群定期定点地进行施工期危险气体浓度监测，从而实现危险气体的全过程监控，该过程具有实时性差且耗费人力物力的缺点，在安全施工时会构成隐患。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种水电站地下工程施工人员和危险气体联动监控系统，其通过UWB无线通信技术实现人员/物资的实时定位、监控和管理，通过多通道数据采集技术实现危险气体的监测、预测和报警，通过以太网通信技术实现监测数据的上传和下达，该系统能对水电站地下工程施工过程实行自动化、智能化、安全化的监控和管理。

一种水电站地下工程施工人员和危险气体联动监控系统，包括人员/物资定位系统、危险源监测报警系统、POE交换机、服务器和智能终端，人员/物资定位系统由定位基站和定位标签组成，所述定位基站和定位标签之间通过UWB无线通信技术和TDOA定位技术实现距离数据传输和高精度定位，危险源监测报警系统由危险源监测终端和多个环境信息传感器组成，危险源监测终端分散地布置在地下工程中，在每个危险源监测终端的多通道外设接口接入环境信息传感器，实现对地下工程中各监测区域环境信息的监测，所述危险源监测终端与所述定位基站之间进行UWB无线通信，所述定位基站通过以太网通信方式接入POE交换机，POE交换机与服务器连接进行数据的传输，智能终端通过HTTP协议对服务器进行数据的访问、获取和查看，对人员/物资定位系统和危险源监测报警系统进行管理、控制指令的下达。

进一步，所述环境信息传感器包括温湿度传感器、风量/风速传感器、瓦斯气体传感器、PM2.5粉尘传感器。

进一步，所述定位基站包括第一微处理器及与第一微处理器连接的第一电源转换电路、以太网通信电路及第一UWB通信模块，所述定位基站通过以太网通信电路与POE交换机连接。

进一步，所述第一UWB通信模块包括依次连接的第一UWB通信电路、第一射频增强模块和第一天线。

进一步，所述定位标签包括第二微处理器及与第二微处理器连接的陀螺仪、电源供电电路、第二UWB通信模块，所述第二UWB通信模块用于与第一UWB通信模块通信实现所述定位标签与所述定位基站的UWB通信，单个定位标签通过所述第二UWB通信模块将测距信息发送给至少两个定位基站的第一UWB通信模块，第一UWB 通信模块将接收的测距信息传输给第一微处理器，从而获得定位标签的多个距离信息，所述至少两个定位基站将确定的定位标签的多个距离信息通过以太网通信电路传输给POE交换机，进而传送给服务器，服务器通过解析多个距离信息获取位置信息，智能终端通过与服务器通信即可获得所述定位标签的地址位置信息。

进一步，所述第二UWB通信模块包括依次连接的第二UWB通信电路、第二射频增强模块和第二天线。

进一步，所述定位标签还包括与第二微处理器连接的陀螺仪。