一种基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统的制作方法

本实用新型涉及物联网技术在电力电缆隧道中应用技术领域，特别是涉及基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统。

背景技术：

随着城市和电网建设的发展,像蜘蛛网般的配电架空线路和杆塔设备已经无法满足现代人对城市有限空间、环境美观程度的要求.电力电缆的应用日益增加,电缆网络的覆盖范围不断扩大,逐渐成为不可替代的电网建设主力军。目前电缆敷设采取的形式主要有直埋、排管、电缆沟以及电缆隧道。电缆隧道凭借着不占用地面空间，可多线路敷设，受环境气候影响小，安全性高等优势得到越来越广泛的应用。对电缆隧道线路敷设、维护、检修等工作的要求也越来越高，加强电缆隧道内作业人员的作业管理已经迫在眉睫。但是，电缆的敷设、维护、检修属于地下作业，存在照明光线暗，通讯信号差，自然通风不良，火灾隐患多等特点，作业人员在隧道内的位置信息采集困难，当前隧道内的作业管理主要存在以下问题：

1)无法实时监管：很多电缆隧道深度在地下十几米到几十米，长度长，通讯信号差，工人在隧道下作业，管理人员无法确知地下作业人员当前位置，作业进度以及安全情况。

2)缺乏有效的出入管理：在大型电缆隧道内，往往每隔几十米会有一个出入口，另外隧道内敷设、维护、检修等工作经常存在多人同时作业的情况，缺乏有效的作业人员出入管理，当作业结束后，在关闭出入口时，无法确知隧道内是否还有作业人员。

3)缺少对作业人员的有效保护措施：隧道下通风条件差，一旦作业人员发生气体中毒，缺氧，或受伤的情况，往往难以及时通知救援人员和监控中心，无法及时发现、定位，并采取有效抢救措施；隧道内电缆线路密布，容易引发火灾，当灾难发生时，监控中心由于缺乏可靠的隧道内信息，无法及时确认隧道下人数以及分布情况，难以制定最优逃生路线和应急措施，抢救效率低下。

因此希望有一种基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统可以解决现有技术中的问题。

技术实现要素：

本实用新型公开的基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统，通过无线射频技术，结合通信网络，使管理人员在监控室就能定位隧道内每一位作业人员，掌握作业人员工作进度，确认作业人员是否处于正常作业状态。

本实用新型公开了一种基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统，所述保护系统包括：RFID施工卡、RFID阅读器和监控中心；RIFD施工卡通过无线射频网络与RFID阅读器相连，RFID阅读器通过无线通信网络与监控中心相连。

优选地,所述RFID施工卡由射频标签和第一天线组成；射频标签具备唯一身份标识码；第一天线通过第二天线产生的电磁场能量来启动电路工作，并向所述RFID阅读器发送带有标识码的无线电波。

优选地,所述射频标签的唯一识别码与作业人员个人信息相映射。

优选地,所述RFID阅读器由第二天线、射频读写模块、RSSI定位模块、电源模块、微处理器和第一无线通信模块组成；第二天线分别与微处理器和射频读写模块相连，发送射频信号形成电磁场，并接收第一天线传回的射频信号；射频读写模块为有源读写器，连接微处理器，并且持续发出低频射频信号，当佩戴所述RFID施工卡的作业人员进入阅读器射频信号覆盖区域内时，施工卡通过第一天线接收到所述RFID阅读器发送的低频射频信号，所述RFID施工卡经处理后发射出载有识别码的高频载波信号，并被第二天线接收；RSSI定位模块与微处理器互连，根据接收到所述RFID施工卡的信号强度判断所述RFID施工卡和所述RFID阅读器之间的距离，并结合阅读器的安装位置图，确定当前作业人员的具体位置；电源模块分别与微处理器和RSSI定位模块相连，该无线射频阅读器为有源设备，由隧道内供电电缆供电；微处理器对射频读写模块和RSSI定位模块发送来的信号进行处理，当所述RFID阅读器接收到来自施工卡上射频信号时，经微处理器处理后，发送人员信息和位置信息给监控中心；当作业人员的位置信息在一个限定的时间内始终没有变化，微处理器发送警示信息给监控处理器，监控管理人员需要及时确认作业人员的安全情况；第一无线通信模块为SIM卡，第一无线通信模块通过连接微处理器，将阅读器数据信息通过所述无线通信网络发出。

优选地，所述监控中心由第二无线通信模块、数据处理模块、数据存储模块和监控展示模块组成；第二无线通信模块分别与数据处理模块和数据存储模块相连，用于接收来自所述无线通信网络的数据，并传输至数据处理模块和数据存储模块；数据处理模块与数据存储模块互连，并且连接监控展示模块，数据处理模块将接收到的数据结合数据存储模块中的信息进行处理，并将处理后的数据发送至监控展示模块进行显示；数据存储模块将接收到的数据和处理后的数据进行统一存储管理；监控展示模块通过大屏幕和终端显示屏实现实时监控信息、报警信息和应用分析信息的显示。

本实用新型通过RFID施工卡、RFID阅读器、监控处理器三部分的安装和搭建，实现无线射频定位技术在电缆隧道中的应用，是集人员跟踪定位、出入管理、工作进度管理、人员安全管理为一体的综合性监测管理系统。首先，基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员定位监测系统，结构简单，便于安装调试，适应性强，不受气候条件影响，抗干扰能力强，节能环保，有利于该技术在电缆隧道的推广和应用；其次，有效、准确的位置信息是电缆隧道内作业人员定位跟踪与救援的基础，该装置的应用，为电力企业安全作业提供有力保障，为减少事故发生，提高管理水平，提高企业竞争力，具有广泛的应用价值和现实意义。

附图说明

图1是本实用新型的基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统的结构示意图。

图2是RFID施工卡结构示意图。

图3是RFID阅读器结构示意图。

图4是监控中心结构示意图。

图5是电缆隧道部署结构示意图。

图6是基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员保护系统流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

以某市大型电力电缆隧道为例，建立无线射频电力电缆隧道作业人员定位装置的具体方法如下：

如图1所示，本系统的搭建分为RFID施工卡(1)、RFID阅读器(3)、监控中心(5)三部分组成。RIFD施工卡(1)与RFID阅读器(3)通过无线射频网络(2)相连，RFID阅读器(3)与监控中心(5)通过无线通信网络(4)相连。

如图2所示，RFID施工卡(1)由射频标签(6)和天线A(7)组成。

射频标签(6)：具备唯一身份标识码，唯一识别码与作业人员个人信息相映射。

天线A(7)：用于通过在阅读器天线产生的电磁场中获得足够的能量来启动电路工作，并发送带有标识码的无线电波。

如图3所示，RFID阅读器(3)由天线B(8)、射频读写模块(9)、RSSI定位模块(10)、电源模块(11)、微处理器(12)、无线通信模块(13)六个部分组成。

天线B(8)：与微处理器(12)和射频读写模块(9)相连，用于发送射频信号形成电磁场，并接收天线A(7)传回的射频信号；

射频读写模块(9)：与天线B(8)和微处理器(12)相连，为有源读写器，持续发出低频射频信号，当佩戴RFID施工卡(1)的作业人员进入阅读器射频信号覆盖区域内时，施工卡通过天线A(7)接收到阅读器发送的低频射频信号，施工卡经处理后发射出载有识别码的高频载波信号，并被RFID阅读器天线B(8)接收。

RSSI定位模块(10)：与微处理器(12)相连，在接收到RFID施工卡(1)的信号，根据接收信号强度计算出RFID施工卡(1)和RFID阅读器(3)之间的距离，并结合阅读器的安装位置图，确定当前作业人员的具体位置。

电源模块(11)：与微处理器(12)和RSSI定位模块(10)相连，该无线射频阅读器为有源设备，由隧道内供电电缆供电微处理器(12)：分别与其他五个部分相连，对射频读写模块(9)和RSSI定位模块(10)发送来的信号进行处理。当RFID阅读器(3)接收到来自施工卡上射频信号时，经微处理器(12)处理后，发送人员信息和位置信息给监控中心；当作业人员的位置信息在一个限定的时间内始终没有变化，微处理器(12)发送警示信息给监控处理器，监控管理人员需要及时确认作业人员的安全情况。

无线通信模块A(13)：由SIM卡实现，与微处理器(12)相连，用于将阅读器数据信息通过无线通信网络发出。

如图4所示，监控中心(5)由无线通信模块B(14)、数据处理模块(15)、数据存储模块(16)、监控展示模块(17)四个部分组成。

无线通信模块B(14)：与数据处理模块(15)和数据存储模块(16)相连，用于接收来自无线通信网络的数据，并传输到数据处理模块和数据存储模块。

数据处理模块(15)：与无线通信模块B(14)、数据存储模块(16)、监控展示模块(17)相连，用于将接收到的数据结合数据存储模块(16)中的信息整合应用分析。

数据存储模块(16)：与无线通信模块B(14)、数据处理模块(15)、监控展示模块(17)相连，用于将接收到的数据和处理后的数据进行统一存储管理。

监控展示模块(17)：通过大屏幕和终端显示屏实现，与数据处理模块(15)和数据存储模块(16)相连，用于展示实时监控信息、报警信息和应用分析信息。

如图5所示，电缆隧道(18)每隔75米有出入口，在每一个出入口分别安装有RFID阅读器(19)，并在该电缆隧道的中间固定位置处安装RFID阅读器(19)。每当施工人员持RFID施工卡(20)进入隧道后，即进入RFID阅读器的覆盖范围。

如图6所示：首先，为进入电缆隧道的作业人员发放RFID施工卡(20)，该施工卡内含有唯一身份识别码，作业人员在施工期间必须佩戴施工卡；

然后，在作业人员进入隧道时，必须在隧道出入口通过RFID阅读器(19)扫描所持的RFID施工卡(20)，用以记录进入和离开电缆隧道的作业人员；

第三，进入电缆隧道后，作业人员即持RFID施工卡(20)进入RFID阅读器信号覆盖范围，RFID阅读器(19)发出射频信号形成电磁场，RFID施工卡(20)接收到射频信号后，转化能量并将RFID施工卡(20)所存储的信息通过射频信号发送出去；

第四，位于电缆隧道的RFID阅读器(19)接收到RFID施工卡(20)传来的射频信号后，将通过RSSI定位模块(10)进行定位处理，并将处理后的信息通过无线信号发送出去；如果RFID阅读器(19)判定作业人员的位置信息在一个限定的时间内始终没有变化，将会发送警示信息给监控中心(5)，监控管理人员需要及时确认作业人员的安全情况；

第五，监控中心(5)的无线通信模块B(14)接收到RFID阅读器(19)传来的无线信号后，进行处理分析和存储，并通过监控展示模块(17)进行展示。

通过上述具体操作步骤，能够实现本实用新型所述基于无线射频技术的电力电缆隧道作业人员定位监测系统的搭建和应用。本实用新型通过在隧道内安装RFID阅读器(19)，为作业人员发放佩戴RFID施工卡(20)，实现对隧道内作业人员的跟踪定位，管理人员通过监控处理器准确高效的掌握作业人员位置信息，作业进度及安全状况。该实用新型的应用，提高了电缆隧道内作业的监管水平，保障作业人员安全，对电力企业智能化管理起到了积极的推动作用。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。