[发明专利]一种基于物联网的地铁隧道施工管理监控系统及监控方法

权利要求书

1.一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统，其特征在于，包括移动终端设备及远程中央控制中心、主控制单元、多个数据采集单元和多个Zigbee终端节点，所述移动终端设备及远程中央控制中心通过GPRS或Ethernet网络与所述主控制单元相连，接收所述主控制单元发送的运行状态及故障、地铁隧道环境及施工人员位置实时信息，并向所述主控制单元发送查询及控制指令，通过GPRS或Ethernet网络将所述移动终端设备与所述远程中央控制中心相连；

所述主控制单元通过所述无线通讯模块与所述移动终端设备及远程中央控制中心相连，接收所述移动终端设备及远程中央控制中心发送的查询及控制指令；

所述数据采集单元通过Zigbee无线网络与所述主控制单元相连，接收所述主控制单元发送的查询及控制指令，通过Zigbee无线网络与所述Zigbee终端节点相连，接收所述Zigbee终端节点发送的施工人员位置信息。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统，其特征在于，所述Zigbee终端节点为佩戴在施工人员身上的有源电子标签，通过Zigbee无线网络与所述数据采集单元相连，向所述数据采集单元每隔一段时间发送一次位置信息。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统，其特征在于，所述主控制单元由电源模块、无线通讯模块、人机交互模块、Zigbee网络模块及微控制单元MCU1核心模块构成。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统，其特征在于，所述无线通讯模块包含GPRS模块和Ethernet模块，分别通过串口1和串口2与微控制单元MCU1相连，实现所述主控制单元与所述移动终端设备及远程中央控制中心进行通信。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统，其特征在于，所述Zigbee无线网络由一个主控制单元、多个数据采集单元及多个Zigbee终端节点构成，其中所述主控制单元作为Zigbee网络中的协调节点，所述数据采集单元作为Zigbee网络中的路由节点，所述协调节点位于地铁隧道的出入口处，四个所述路由节点均匀分布在以所述Zigbee协调节点装置为圆心、以所述Zigbee协调节点装置的最大有效传输距离为半径的半圆周上，然后依次以所述四个路由节点分别作为等边三角形的一个顶点，以所述Zigbee路由节点的最大有效传输距离为等边三角形的边长分布于地铁隧道中。

6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统的监控方法，其特征在于，所述数据采集单元包括温湿度测量模块、地表测量模块及可燃性气体测量模块，所述地表测量模块由气压测量、振动测量和土壤湿度测量组成，可燃性气体测量模块由CO测量和瓦斯测量组成。

7.基于权利要求1所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统的监控方法，其特征在于，上述监控系统初始化成功后，通过所述远程中央控制中心选择手动模式还是自动模式与主控制单元和数据采集单元进行无线网络通信发送控制及查询指令来获取地铁隧道施工管理监控系统的各种传感器信息、系统运行状态及自诊断信息；主控单元接收数据后进行数据分析及处理，系统出现故障时将系统故障代码、故障时间、过程参数和运行状态存储在EEPROM并在LCD触摸屏显示系统工作状态、故障代码、故障时间及过程参数；通过Ethernet或GPRS网络将分析处理后的系统运行状态、故障代码、故障时间及过程参数发送给移动终端设备和远程中央控制中心。

8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统的监控方法，其特征在于，在进行手动控制模式时，通过所述移动终端设备或远程中央控制中心选择Ethernet网络或GPRS网络连接，网络连接成功后所述主控制单元向所述移动终端设备或远程中央控制中心发送连接报告。

9.根据权利要求7所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统的监控方法，其特征在于，在进行自动控制模式时，所述移动终端设备或远程控制中心自动先连接Ethernet网络，Ethernet网络连接失败再自动连接GPRS网络，网络连接成功后所述主控制单元向所述移动终端设备或远程中央控制中心发送连接报告。

10.根据权利要求7所述的一种基于物联网的地铁隧道施工管理系统的监控方法，其特征在于，当施工人员出入地铁隧道时，通过Zigbee无线通信网络获取施工人员身上的唯一电子ID，若所述施工人员身上的唯一电子ID与所述主控制单元内存储的唯一电子ID不匹配，则提示人工帮助；若所述施工人员身上的唯一电子ID与所述主控制单元内存储的唯一电子ID匹配，则记录施工人员出入地铁隧道的起止时间以及工作路径。