[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

说明书

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别涉及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。

背景技术

物联网监控（Monitoring Based on Internet of Things）是一种防范能力较强的综合系统，主要由前端采集设备、传输网络、监控运营平台三块组成，实现监控领域图像、视频、安全、调度等相关方面的应用，通过视频、声音监控以其直观、准确、及时和信息内容，以实现物以物之间联动反应。

如今，地铁作为一种新兴交通工具，由于其便捷快速在城市中被迅速推广应用。由于都在地下施工作业，地铁的建造难度之大不难想象，在地下施工出现问题不能及时上报到有关管理处，容易出现工程灾情等，影响其正常进度。

发明内容

本发明提供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，解决了现有技术存在的弊端，能实现实时的监控地铁隧道环境及施工人员，减小事故发生几率，避免出现人员伤亡，消除安全隐患，同时能够对现场施工人员、设备进行更加合理的调度管理及安全监控管理。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于物联网的地铁隧道施工管理监控系统，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。

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。

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。

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。

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。

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。

进一步，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MCU1核心模块构成；其中，

所述电源模块中主电源经过DC/DC模块输出为系统所需的电源；

所述无线通讯模块包含GPRS模块和Ethernet模块，分别通过串口与微控制单元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；

所述人机交互模块包含LCD触摸屏及声光报警，所述LCD触摸屏通过USB与MCU1相连，在系统出现故障时显示故障码、故障时间、故障地点、维修建议以及此时系统运行状态，并进行故障码的设置、存储、修改和复位操作；所述声光报警由LED报警灯和蜂鸣器组成，通过I/O口与MCU1相连，当系统出现故障时，根据故障程度进行光报警、声音报警及声光同时报警；

所述Zigbee网络模块通过串口与MCU1相连，作为所述主控制单元和数据采集单元信息传递的纽带，还可以读取佩戴在施工人员身上的有源电子标签；