一种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其关键在于：所述系统包括RFID射频标识与识别单元，用于人员信息的标识、感应、读取和存储；感应定位单元，用于对铁路施工现场安全区域的监控；微处理器，用于采集RFID射频标识与识别单元和感应定位单元的信息，并将该信息发送至上位计算机系统。上位计算机系统，利用上位计算机设备和软件系统，对读取的人员信息进行存储、处理和分析。本发明能够对施工现场的活动进行信息交换和通讯，对危险事件发生情况进行监督和系统统计，实现智能化识别、监控和管理。
【专利说明】—种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种铁路施工现场人员安全管理系统。
技术背景
[0002]铁路是国民经济发展的大动脉，担负着输送客流、物流和联系城乡、产销的重要使命。随着现有各种体制的转变及市场经济的发展，我国的铁路进入了一个高速时期，但是铁路维修管理的弊端也逐渐显露出来，主要表现在:首先铁路上多种类型车辆混合运行，不同状况下的安全要求复杂；其次铁路施工维护存在随机性，“窗口”期的不确定性，对铁路施工维护的安全性提出了更高的要求；最后，铁路施工现场的安全维护设备陈旧，很多依赖最原始的手动填表记录方式，效率低下，统计困难。因此，为了满足我国经济的快速发展，以及人们的生产生活需求，铁路设施的建设和维护就显得十分重要，同样的铁路人员的安全管理也显得更加十分重要。而目前铁路人员安全管理系统智能化、信息化研究和设计相对比较滞后。长期以来，铁路人员安全管理采用人为方式，这种方式存在很多缺陷，已不能适应当今信息化管理的需要，采用先进的信息化手段，建立铁路人员安全管理系统，提高铁路人员安全管理组织水平是十分必要的。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统。
[0004]为了实现上述目的，采用以下技术方案:一种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其特征在于:所述系统包括:
RFID射频标识与识别单元，用于人员信息的标识、感应、读取和存储；
感应定位单元，用于对铁路施工现场安全区域的监控；
微处理器，用于采集RFID射频标识与识别单元和感应定位单元的信息，并将该信息发送至上位计算机系统；
上位计算机系统，利用上位计算机设备和软件系统，对读取的人员信息进行存储、处理和分析。
[0005]所述RFID射频标识与识别单元,包括:
RFID标签识别设备，用于铁路施工现场人员信息采集；
RFID电子标签,用于对人员信息的标识；
RFID读写设备，用于RFID电子标签的地址写入；
天线，接受无线电发射机输出的射频信号，同时在RFID电子标签和RFID标签识别设备间传递射频信号。
[0006]所述感应定位单元,包括:
红外感应器，用于对铁路施工现场安全区域的划分；
声光报警器，用于对闯入铁路施工现场安全区域外的行为进行声光警报；
其中，所述红外传感器和声光报警器布置于施工现场边缘区域。[0007]所述的上位计算机系统，包含:
上位计算机设备，主机、电源系统、转换接口、打印机；
上位计算机软件，分析统计系统、数据库及人机界面。
[0008]其中，RFID标签识别设备，采用2.4Ghz的nRF241el为核心的无线射频读卡芯片，KH25L6406EM21-12G的存储芯片，dsl2887的时钟芯片；
RFID电子标签，采用2.4Ghz的nRF241el为核心的无线射频芯片；
本发明能够对施工现场的活动进行信息交换和通讯，对危险事件发生情况进行监督和系统统计，实现智能化识别、监控和管理。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明的基于物联网的铁路施工人员安全管理系统的系统示意图；
图2为本发明中时钟芯片连接电路；
图3为本发明中通信串口转换电路；
图4为本发明的基于物联网的铁路施工人员安全管理系统的工作流程图。
【具体实施方式】
[0010]本发明关于基于物联网的铁路施工人员安全管理系统主要由硬件与软件两部分构成。整个系统的系统示意图如图1所示，包括RFID电子标签、红外感应器和用于信息存储的大容量存储器，所述RFID电子标签连接设置有RFID读写设备和RFID标签识别设备，所述RFID电子标签置于进入施工现场的工作人员的随身装备上，所述红外感应器连接RFID标签识别设备，所述RFID标签识别设备还连接设置有声光报警器；还包括数据库服务系统，所述数据库服务系统连接RFID标签识别设备，所述数据库服务系统还连接有系统管理控制终端，所述系统管理控制终端连接设置铁路施工人员安全管理平台。
[0011]该系统可管理的范围为几百平米的铁路工作现场。系统通过对电子标签的识别，达到对现场人员的管理，系统能够检测到配有电子标签人员出入现场的时间，并将出入时间记录下来，利用系统软件达到对现场人员的实时管理。RFID标签识别设备，采用2.4Ghz的nRF241el为核心的无线射频读卡芯片，并与RFID电子标签实时通信。该芯片外围接有晶振和去耦电容等，同时通过电平转换芯片MAX3002连接时钟芯片DS12887，电平转换芯片把3.3V和5V之间的信息进行转化，如图2所示。系统配有红外检测系统，能够对运动物体进行检测。当管理人员(佩戴01和02号标签人员)在现场时，红外检测和声光报警可以选择手动关闭，系统主要提供人员和危险状况统计，辅助管理人员记录现场工作出勤情况；当管理人员(佩戴01和02号标签人员)不在现场时，红外检测和声光报警功能自动开启，当有人闯入现场时，系统进行报警。红外人体感应器采用的是D203S，红外检测的距离为6至7米(可根据需要增加)，温度工作范围为-30-70° C，左右夹角各100度。危险区域控制由设备置于施工区域边界的地面或路旁的桩置物旁，根据施工区域的大小来确定布置的数量。危险区域布满红外感应器，若非工作人员非法闯入，声光报警器报警。芯片采集的信息通过KH25L6406EM21-12G存储芯片存储，整个硬件系统由外部可移动的12V锂电池供电，电源部分L7805CV芯片将12V转变成5V，并通过ΗΤ1033将5V转变成3.3V，得到芯片所需的供电电压。RFID标签识别设备通过串口与上位机的管理软件相连，转化电路如图3所示。在施工结束后，施工区域牌由安全员负责取回，返回办公区域后由拥有权限的指定的人员将读取施工区域牌信息至数据库，并将系统自动生成的表格进行存储并上传至各级管理中心。该软件主要承担对整个系统的运行管理和分析任务，并能够对接收到的数据进行处理，方便用户对数据的使用和管理。所述数据库服务系统还连接有系统管理控制终端，所述系统管理控制终端连接设置铁路施工人员安全管理平台。
[0012]如图4所示，本发明给出了基于物联网的铁路施工人员安全管理系统的具体工作的流程图。系统完成初始化情况后，在施工路段设置好铁路施工人员安全管理系统的RFID标签识别设备和感应定位单元，给每个去铁路施工现场的工作人员发一个有源RFID电子标签，其标签具有唯一编码的功能，该编码与数据库中员工的具体信息相对应，当员工施工现场工作时，RFID标签识别设备发送射频识别命令，读取电子标签内存储的信息，同时感应定位单元对安全区域进行监控，这样将施工现场收集到的数据传递存储单元中，实现数据的存储。施工结束之后，将设备带回施工基地，通过上位机软件将数据上传入相应数据库中，实现外部施工现场信息和内部身份数据的沟通，管理数据软件对存储的数据进行分析，统计出勤情况、危险发生和非法闯入次数。这样当施工现场有人或物体进入危险的行车轨道时，系统会及时提供警报提醒，同时提高安全管理系统的电子化水平和效率，最大可能的减少人员伤亡的情况，保障各人员的安全和后期统计。
[0013]该系统包括以下优点:
一、采用RFID技术，可以在无人干预的情况下自动识别相关信息，主控芯片采用
2.4Ghz的nRF241el的高频芯片，抗干扰能力强；时钟芯片DS12887精确度高，在没有外部电源的情况下仍可工作10年，准确记录系统的工作时间。
[0014]二、系统内部存在大容量存储器，能够存储相当长一段时间的记录信息，可以满足长时间野外铁路施工的需要。从读写器到上位机控制软件采用标准的RS-232接口，使整个系统具有统一的服务接口标准，便于管理。
[0015]三、系统结构简单，配置灵活，设备体积灵活，能够根据施工现场实际情况自主安装，无需专业人员设计。同时系统不仅包含门禁系统，还包括信息管理系统，能够实现施工现场管理的一系列要求。
【权利要求】
1.一种基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其特征在于:所述系统包括: RFID射频标识与识别单元，用于人员信息的标识、感应、读取和存储； 感应定位单元，用于对铁路施工现场安全区域的监控； 微处理器，用于采集RFID射频标识与识别单元和感应定位单元的信息，并将该信息发送至上位计算机系统； 上位计算机系统，利用上位计算机设备和软件系统，对读取的人员信息进行存储、处理和分析。
2.如权利要求1所述的基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其特征在于:所述RFID射频标识与识别单元,包括: RFID标签识别设备，用于铁路施工现场人员信息采集； RFID电子标签,用于对人员信息的标识； RFID读写设备，用于RFID电子标签的地址写入； 天线，接受无线电发射机输出的射频信号，同时在RFID电子标签和RFID标签识别设备间传递射频信号。
3.如权利要求2所述的基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其特征在于:所述感应定位单元，包括 : 红外感应器，用于对铁路施工现场安全区域的划分； 声光报警器，用于对闯入铁路施工现场安全区域外的行为进行声光警报； 其中，所述红外传感器和声光报警器布置于施工现场边缘区域。
4.如权利要求3所述的基于物联网的铁路施工人员安全管理系统，其特征在于:所述的上位计算机系统，包含: 上位计算机设备，主机、电源系统、转换接口、打印机； 上位计算机软件，分析统计系统、数据库及人机界面。
【文档编号】G06Q10/06GK104021458SQ201410290502
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】王晓东, 尹玮宏, 王丽丹, 段书凯, 李慧芳 申请人:西南大学