本實(shí)用新型屬于無(wú)線定位技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著城市不斷的擴(kuò)大，越來(lái)越多的建筑空地隨之興起，而建筑工人的安全問(wèn)題也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，如何定位建筑工人在建筑工地的位置，并向處于危險(xiǎn)位置的工人發(fā)出報(bào)警已經(jīng)成為必須解決的問(wèn)題。

UWB也可稱為脈沖無(wú)線電，UWB通過(guò)在較寬的頻譜上傳送極低功率的信號(hào)，能在10米左右的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)百M(fèi)bit/s至數(shù)Gbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，此項(xiàng)技術(shù)目前被廣泛的應(yīng)用在定位領(lǐng)域，然而此技術(shù)的傳輸距離只能達(dá)到10米，很難滿足大型工地的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種基于UWB技術(shù)的工地人員3D定位系統(tǒng)，采用以UWB技術(shù)、GPS技術(shù)和2.4G無(wú)線傳輸技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)方案，解決了由于UWB的傳輸距離近而不能滿足大型工地的需求的問(wèn)題，并且結(jié)合UWB技術(shù)、GPS技術(shù)和2.4G無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工地人員的3D定位，保證了工地人員的定位精度，并解決了對(duì)處于危險(xiǎn)地帶的人員發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種基于UWB技術(shù)的工地人員3D定位系統(tǒng)，包括人員安全帽單元、數(shù)個(gè)UWB基站單元和定位中心單元，人員安全帽單元與任意UWB基站單元均通過(guò)UWB脈沖無(wú)線電通信，所述人員安全帽單元還與定位中心單元通過(guò)2.4G無(wú)線信號(hào)通信；

人員安全帽單元包括鋰電池、電池管理模塊、第一主控制器、GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊，GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊均與第一主控制器連接，鋰電池連接電池管理模塊，電池管理模塊為第一主控制器、GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊供電；

UWB基站單元包括以太網(wǎng)模塊、第二主控制器、UWB基站和廣播模塊，以太網(wǎng)模塊、UWB基站和廣播模塊均與第二主控制器連接，UWB基站與所述UWB標(biāo)簽?zāi)K通過(guò)UWB脈沖無(wú)線電通信；

定位中心單元包括定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、監(jiān)控終端、第二語(yǔ)音通話模塊、第二2.4G無(wú)線模塊、第三主控制器和485模塊，第二2.4G無(wú)線模塊和485模塊均與第三主控制器連接，485模塊還與定位服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接定位服務(wù)器，監(jiān)控終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接定位服務(wù)器，第二語(yǔ)音通話模塊連接監(jiān)控終端，所述以太網(wǎng)模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接定位服務(wù)器。

所述第一主控制器、所述第二主控制器和所述第三主控制器均為ARM7控制器。

所述485模塊的型號(hào)為MAX485，所述監(jiān)控終端為電腦。

所述報(bào)警模塊包括NV065A語(yǔ)音芯片和喇叭，所述NV065A語(yǔ)音芯片連接喇叭,所述NV065A語(yǔ)音芯片還連接所述第一主控制器。

所述廣播模塊為喇叭。

所述以太網(wǎng)模塊的型號(hào)為DM9000A。

所述第一語(yǔ)音通話模塊和所述第二語(yǔ)音通話模塊均包括喇叭和MIC。

本實(shí)用新型所述的一種基于UWB技術(shù)的工地人員3D定位系統(tǒng)，采用在安全帽上加入U(xiǎn)WB定位標(biāo)簽、GPS定位模塊和2.4G無(wú)線模塊的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工人的遠(yuǎn)距離精確定位，彌補(bǔ)了單獨(dú)的UWB定位系統(tǒng)的定位距離短的問(wèn)題，并且結(jié)合UWB技術(shù)、GPS技術(shù)和2.4G無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工地人員的3D定位，滿足了大型工地對(duì)人員定位的距離要求；本實(shí)用新型在人員安全帽單元設(shè)有報(bào)警模塊和語(yǔ)音通話模塊，當(dāng)佩戴安全帽的人員到達(dá)危險(xiǎn)地帶時(shí)，可以向佩戴安全帽的人員發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，確保了工地人員的安全；本實(shí)用新型在UWB基站單元設(shè)有廣播模塊，使定位中心單元也可以在工地人員到達(dá)危險(xiǎn)地帶的時(shí)候?qū)さ厝藛T發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，對(duì)工地人員的安全施加了雙保險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的人員安全帽單元的原理圖框圖；

圖3是本實(shí)用新型的UWB基站單元的原理圖框圖；

圖4是本實(shí)用新型的定位中心單元的原理圖框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-4所示的一種基于UWB技術(shù)的工地人員3D定位系統(tǒng)，包括人員安全帽單元、數(shù)個(gè)UWB基站單元和定位中心單元，人員安全帽單元與任意UWB基站單元均通過(guò)UWB脈沖無(wú)線電通信，所述人員安全帽單元還與定位中心單元通過(guò)2.4G無(wú)線信號(hào)通信；

人員安全帽單元包括鋰電池、電池管理模塊、第一主控制器、GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K(所述UWB標(biāo)簽?zāi)K為現(xiàn)有技術(shù)，固不詳細(xì)敘述)、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊，GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊均與第一主控制器連接，鋰電池連接電池管理模塊，電池管理模塊為第一主控制器、GPS定位模塊、第一2.4G無(wú)線模塊、UWB標(biāo)簽?zāi)K、報(bào)警模塊和第一語(yǔ)音通話模塊供電；

UWB基站單元包括以太網(wǎng)模塊、第二主控制器、UWB基站(所述UWB基站為現(xiàn)有技術(shù)，固不詳細(xì)敘述)和廣播模塊，以太網(wǎng)模塊、UWB基站和廣播模塊均與第二主控制器連接，UWB基站與所述UWB標(biāo)簽?zāi)K通過(guò)UWB脈沖無(wú)線電通信；

定位中心單元包括定位服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、監(jiān)控終端、第二語(yǔ)音通話模塊、第二2.4G無(wú)線模塊、第三主控制器和485模塊，第二2.4G無(wú)線模塊和485模塊均與第三主控制器連接，485模塊還與定位服務(wù)器連接，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接定位服務(wù)器，監(jiān)控終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接定位服務(wù)器，第二語(yǔ)音通話模塊連接監(jiān)控終端，所述以太網(wǎng)模塊通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接定位服務(wù)器。

所述第一主控制器、所述第二主控制器和所述第三主控制器均為ARM7控制器。

所述485模塊的型號(hào)為MAX485，所述監(jiān)控終端為電腦。

所述報(bào)警模塊包括NV065A語(yǔ)音芯片和喇叭，所述NV065A語(yǔ)音芯片連接喇叭,所述NV065A語(yǔ)音芯片還連接所述第一主控制器。

所述廣播模塊為喇叭。

所述以太網(wǎng)模塊的型號(hào)為DM9000A。

所述第一語(yǔ)音通話模塊和所述第二語(yǔ)音通話模塊均包括喇叭和MIC(所述喇叭和所述MIC為現(xiàn)有技術(shù)，固不詳細(xì)敘述)。

工作時(shí)，首先將UWB基站單元安裝在工地的高危地帶，而一個(gè)工地上可以設(shè)置數(shù)個(gè)UWB基站單元，UWB基站單元的傳輸距離為10米，在UWB基站單元的傳輸距離范圍之內(nèi)均預(yù)設(shè)為警戒距離，再將UWB基站單元通過(guò)網(wǎng)線與定位中心單元連接，最后將人員安全帽單元安裝在工地人員的安全帽上。

當(dāng)佩戴安全帽的人員行走到建筑工地上時(shí)，人員安全帽單元首先判斷是否到達(dá)某個(gè)UWB基站單元：是，則人員安全帽單元啟動(dòng)UWB標(biāo)簽?zāi)K，使用UWB定位技術(shù)對(duì)佩戴安全帽的人員進(jìn)行定位，并且UWB基站單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將佩戴安全帽的人員的定位信息發(fā)送給定位中心單元；否，則人員安全帽單元啟動(dòng)GPS定位模塊，首先通過(guò)GPS定位模塊對(duì)自身位置進(jìn)行定位，然后通過(guò)第一2.4G無(wú)線模塊將佩戴安全帽的人員的定位信息發(fā)送給定位中心單元，2.4G無(wú)線模塊的傳輸距離可達(dá)到100M，彌補(bǔ)了UWB定位技術(shù)的傳輸距離短的缺點(diǎn)。

定位中心單元處理監(jiān)控終端人員的定位信息，并將定位信息顯示到監(jiān)控終端，供管理人員查看，當(dāng)監(jiān)控中心的人員發(fā)現(xiàn)有人到達(dá)危險(xiǎn)地帶的時(shí)候，可以通過(guò)第二語(yǔ)音通話模對(duì)人員安全帽單元的第一語(yǔ)音通話模進(jìn)行語(yǔ)音呼叫，提醒工地人員迅速撤離到安全地帶，也可以通過(guò)第二語(yǔ)音通話模對(duì)UWB基站單元的廣播模塊進(jìn)行語(yǔ)音呼叫，通過(guò)廣播喊話的方式對(duì)工地人員做出提醒，保證工地人員的安全。

定位中心單元實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)所有工地人員的位置信息和運(yùn)動(dòng)軌跡，生成3D效果圖，并將位置信息和運(yùn)動(dòng)軌跡存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，方便監(jiān)控人員進(jìn)行歷史查詢。

本實(shí)用新型所述的一種基于UWB技術(shù)的工地人員3D定位系統(tǒng)，采用在安全帽上加入U(xiǎn)WB定位標(biāo)簽和GPS定位模塊的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑工人的遠(yuǎn)距離精確定位，彌補(bǔ)了單獨(dú)的UWB定位系統(tǒng)的定位距離短的問(wèn)題，并且結(jié)合UWB技術(shù)、GPS技術(shù)和2.4G無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工地人員的3D定位，滿足了大型工地對(duì)人員定位的距離要求；本實(shí)用新型在人員安全帽單元設(shè)有報(bào)警模塊和語(yǔ)音通話模塊，當(dāng)佩戴安全帽的人員到達(dá)危險(xiǎn)地帶時(shí)，可以向佩戴安全帽的人員發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，確保了工地人員的安全；本實(shí)用新型在UWB基站單元設(shè)有廣播模塊，使定位中心單元也可以在工地人員到達(dá)危險(xiǎn)地帶的時(shí)候?qū)さ厝藛T發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警，對(duì)工地人員的安全施加了雙保險(xiǎn)。