本發(fā)明涉及安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體涉及電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

安全生產(chǎn)事關(guān)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，各級(jí)政府單位一貫高度重視安全生產(chǎn)問題，并采取一系列措施不斷加強(qiáng)安全生產(chǎn)工作。如何提升目前隧道作業(yè)過程的安全管理水平，實(shí)現(xiàn)管理的現(xiàn)代化、信息化成為管理者研究的重要課題。因此，借助以災(zāi)害預(yù)防、事故救助、電子信息化等先進(jìn)的管理手段是隧道安全安全管理的必然選擇。本項(xiàng)目針對(duì)電力電纜隧道內(nèi)人員作業(yè)情況，通過理論研究、試驗(yàn)驗(yàn)證等手段，提出有效的電力電纜隧道內(nèi)人員定位、身體狀態(tài)監(jiān)測(cè)、作業(yè)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)、語音交互、應(yīng)急救援等措施，力求達(dá)到安裝簡(jiǎn)單、可靠性高的要求，并進(jìn)行試運(yùn)行。

隨著城市的快速發(fā)展，電力需求不斷增加，城市的電力電纜數(shù)量也不斷增加。由于電力電纜隧道是近年來才開始普及的電纜敷設(shè)形式，國(guó)家還沒有頒布有關(guān)電纜隧道人員作業(yè)安全相關(guān)規(guī)范與要求，電力電纜隧道環(huán)境各不相同，有必要對(duì)電力電纜隧道內(nèi)作業(yè)人員的作業(yè)安全進(jìn)行探討。電力隧道內(nèi)電磁環(huán)境復(fù)雜，施工環(huán)境較地面有很大差距，地面安全監(jiān)測(cè)定位以及圖像回傳方式在電纜隧道內(nèi)受到很大限制，亟需研究相應(yīng)的作業(yè)人員安全保障技術(shù)機(jī)制。

解決電纜隧道下各種應(yīng)用，必須先解決通信問題。過往我國(guó)井下主要通訊為有線方式，但由于有線通信方式使用不靈活、部署費(fèi)用高等缺點(diǎn)，隨著科技的發(fā)展，無線通訊已經(jīng)慢慢代替有線通訊的方式。但由于井下環(huán)境差,巷道分布多,干擾信號(hào)源多,對(duì)無線的發(fā)展障礙多,電纜隧道內(nèi)部通信方式一直沒有統(tǒng)一的辦法進(jìn)行解決。近年泄漏技術(shù)、小靈通技術(shù)、無線對(duì)講技術(shù)及WiFi技術(shù)相繼用于電力、煤礦井下，但是各種通信方式在電纜隧道環(huán)境下均有著明確的優(yōu)缺點(diǎn)，需進(jìn)一步對(duì)比研討，落實(shí)一種行之有效的通信方式。

目前人員安全監(jiān)測(cè)、定位以及通信回傳有著多種的方式來實(shí)現(xiàn)，但沒有成系統(tǒng)的方案落實(shí)。不同的應(yīng)用需要不同的環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)、硬件進(jìn)行支持，目前各行業(yè)內(nèi)進(jìn)行均根據(jù)本行業(yè)自身實(shí)際需求針對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行定制開發(fā)，也無統(tǒng)一的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)電纜隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳并對(duì)人員進(jìn)行精確的定位，確保人員的安全及數(shù)據(jù)的精確。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下：

電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)，包括：

音視頻終端，用于采集電纜隧道內(nèi)的聲音及視頻信息并通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

安全監(jiān)測(cè)終端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜隧道搶修人員的生物信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)信息通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

聲光報(bào)警裝置，用于與安全監(jiān)測(cè)終端相連，當(dāng)安全監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)不滿足設(shè)定條件時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警；

定位標(biāo)簽對(duì)電纜隧道搶修人員的定位，定位標(biāo)簽與定位基站進(jìn)行通信，將定位信息傳輸至綜合管理平臺(tái)的定位管理系統(tǒng)；

綜合管理平臺(tái)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在電纜隧道內(nèi)圖像安全監(jiān)測(cè)、音視頻調(diào)度，綜合管理平臺(tái)包括定位管理系統(tǒng)，所述定位管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的定位的管理。

進(jìn)一步的，所述音視頻終端及安全監(jiān)測(cè)終端均通過無線的方式實(shí)現(xiàn)與隧道通信模塊的地下部分進(jìn)行通信。

進(jìn)一步的，所述聲光報(bào)警裝置及定位標(biāo)簽通過無線的方式實(shí)現(xiàn)與定位基站的通信。

進(jìn)一步的，所述定位基站、隧道通信模塊的地下部分分別按照有線的方式實(shí)現(xiàn)與隧道通信模塊的地面部分進(jìn)行通信。

進(jìn)一步的，所述隧道通信模塊的地面部分通過有線方式與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及3/4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及3/4G網(wǎng)絡(luò)分別連接至綜合管理平臺(tái)。

進(jìn)一步的，所述隧道通信模塊的地下部分包括無線站點(diǎn)與AP節(jié)點(diǎn)，電纜隧道內(nèi)設(shè)有多個(gè)無線站點(diǎn)，每個(gè)無線站點(diǎn)以無線方式與AP節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，所述AP節(jié)點(diǎn)采用12V/1A充電設(shè)備對(duì)其供電，所述AP節(jié)點(diǎn)及其供電設(shè)備安裝在盒體內(nèi)，盒體為長(zhǎng)方體，盒體的側(cè)面開有通訊孔。

進(jìn)一步的，所述隧道通信模塊的地面部分包括3G無線路由器，3G無線路由器的供電設(shè)備可采用車載充電器或者12V/1A充電設(shè)備對(duì)其供電，所述3G無線路由器及其供電設(shè)備安裝在盒體內(nèi)，盒體為長(zhǎng)方體，盒體的側(cè)面開有通訊孔。

電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

音視頻終端采集電纜隧道內(nèi)的聲音及視頻信息并通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

安全監(jiān)測(cè)終端對(duì)電纜隧道搶修人員的生物信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)信息通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

當(dāng)安全監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)不滿足設(shè)定條件時(shí)啟功聲光報(bào)警裝置，進(jìn)行聲光報(bào)警并將報(bào)警信息傳輸至綜合管理平臺(tái)；

定位標(biāo)簽對(duì)電纜隧道搶修人員的定位，定位標(biāo)簽與定位基站進(jìn)行通信，將定位信息傳輸至綜合管理平臺(tái)；

綜合管理平臺(tái)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在電纜隧道內(nèi)圖像安全監(jiān)測(cè)、音視頻調(diào)度及定位的管理。

進(jìn)一步的，在定位時(shí)，定位標(biāo)簽發(fā)送脈沖數(shù)據(jù)至定位基站；

定位基站接收脈沖數(shù)據(jù)并識(shí)別標(biāo)簽上線；

判斷基站是否是持續(xù)接收脈沖數(shù)據(jù)，如是，則定位基站讀取多個(gè)脈沖數(shù)據(jù)的接收時(shí)間與間隔，計(jì)算標(biāo)簽與基站的距離，若否，則定位基站丟失標(biāo)簽發(fā)來的脈沖數(shù)據(jù)，定位標(biāo)簽掉線。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明為超前預(yù)警、切實(shí)保護(hù)好電力電纜隧道內(nèi)人員的安全作業(yè)，采取技防措施預(yù)防意外事件的發(fā)生，對(duì)突發(fā)事故超前防范，對(duì)應(yīng)急處理和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極為重要的意義。

本發(fā)明的研究成果具有豐富的理論基礎(chǔ)和廣闊的應(yīng)用前景，切實(shí)保護(hù)了電力電纜隧道內(nèi)作業(yè)人員的安全與作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，本發(fā)明不僅適用于電力電纜隧道內(nèi)，而且適用于其他電力作業(yè)環(huán)境。

本發(fā)明的電纜隧道內(nèi)人員搜索定位技術(shù)，以一整套解決方案的形式，可快速部署實(shí)施，簡(jiǎn)單便攜，不僅可用于解決電纜隧道內(nèi)作業(yè)人員的安全監(jiān)測(cè)問題，同時(shí)對(duì)其他電力施工安全監(jiān)測(cè)提供借鑒意義。

本發(fā)明通過多種通信方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，作出隧道通信模塊，用于搭建隧道內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

本發(fā)明的通過音視頻終端實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)隧道外部實(shí)時(shí)掌握隧道內(nèi)作業(yè)關(guān)鍵部位的進(jìn)展情況，隧道環(huán)境(灰塵、光線等)情況，是否按工藝要求作業(yè)等情況?？勺尮芾砣藛T通過遠(yuǎn)程的方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不安全因素進(jìn)行預(yù)判提供可能。保存施工過程影像資料，供以后存檔備查。也可作為安全事故突發(fā)時(shí)的影像記載，供施救人員參考，將會(huì)為施救工作提供莫大的幫助。

本發(fā)明解決隧道內(nèi)語音通訊及定位問題，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)外部實(shí)時(shí)語音通訊與定位，可讓隧道內(nèi)作業(yè)人員及時(shí)匯報(bào)作業(yè)情況、人員狀態(tài)、位置等相關(guān)信息，隧道外部指揮人員可實(shí)時(shí)下達(dá)指令與決策。

本發(fā)明通過搶修人員安全監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)搶修人員作業(yè)狀態(tài)。

本發(fā)明當(dāng)隧道內(nèi)作業(yè)人員發(fā)生安全事故時(shí)，救援人員可通過隧道內(nèi)作業(yè)人員自帶的聲光電報(bào)警裝置，及時(shí)鎖定救援位置。

附圖說明

圖1本發(fā)明的整體系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2本發(fā)明的定位系統(tǒng)組成圖；

圖3本發(fā)明的定位工作流程圖；

圖4本發(fā)明的通信裝置原理圖；

圖中，1、音視頻終端，2、3G無線路由器，3、檢修井，4、電纜隧道，5、AP節(jié)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：

如圖1所示，電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)，包括：

音視頻終端，用于采集電纜隧道內(nèi)的聲音及視頻信息并通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

安全監(jiān)測(cè)終端，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜隧道搶修人員的生物信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)信息通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

聲光報(bào)警裝置，用于與安全監(jiān)測(cè)終端相連，當(dāng)安全監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)不滿足設(shè)定條件時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警；

如圖2所示，定位標(biāo)簽，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜隧道搶修人員的定位，定位標(biāo)簽與定位基站進(jìn)行通信，將定位信息傳輸至綜合管理平臺(tái)；

綜合管理平臺(tái)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在電纜隧道內(nèi)圖像安全監(jiān)測(cè)、音視頻調(diào)度及定位的管理。

音視頻終端及安全監(jiān)測(cè)終端均通過無線的方式實(shí)現(xiàn)與隧道通信模塊的地下部分進(jìn)行通信。

聲光報(bào)警裝置及定位標(biāo)簽通過無線的方式實(shí)現(xiàn)與定位基站的通信。

定位基站、隧道通信模塊的地下部分分別按照有線的方式實(shí)現(xiàn)與隧道通信模塊的地面部分進(jìn)行通信。

隧道通信模塊的地面部分通過有線方式與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及3/4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，所述衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)及3/4G網(wǎng)絡(luò)分別連接至綜合管理平臺(tái)。

隧道通信模塊的地下部分包括無線站點(diǎn)與AP節(jié)點(diǎn)，電纜隧道4內(nèi)設(shè)有多個(gè)無線站點(diǎn)，每個(gè)無線站點(diǎn)以無線方式與AP節(jié)點(diǎn)5進(jìn)行通信，所述AP節(jié)點(diǎn)5采用12V/1A充電設(shè)備對(duì)其供電，所述AP節(jié)點(diǎn)5及其供電設(shè)備安裝在盒體內(nèi)，盒體為長(zhǎng)方體，盒體的側(cè)面開有通訊孔。

隧道通信模塊的地面部分包括3G無線路由器2，3G無線路由器2的供電設(shè)備可采用車載充電器或者12V/1A充電設(shè)備對(duì)其供電，所述3G無線路由器及其供電設(shè)備安裝在盒體內(nèi)，盒體為長(zhǎng)方體，盒體的側(cè)面開有通訊孔。3G無線路由器放置在檢修井3的外面，AP節(jié)點(diǎn)5與音視頻終端1進(jìn)行通信。

電纜隧道搶修人員安全監(jiān)測(cè)定位及圖像回傳系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟：

音視頻終端采集電纜隧道內(nèi)的聲音及視頻信息并通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

安全監(jiān)測(cè)終端對(duì)電纜隧道搶修人員的生物信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)并將監(jiān)測(cè)信息通過隧道通信模塊傳輸至綜合管理平臺(tái)；

當(dāng)安全監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)不滿足設(shè)定條件時(shí)啟功聲光報(bào)警裝置，進(jìn)行聲光報(bào)警并將報(bào)警信息傳輸至綜合管理平臺(tái)；

定位標(biāo)簽對(duì)電纜隧道搶修人員的定位，定位標(biāo)簽與定位基站進(jìn)行通信，將定位信息傳輸至綜合管理平臺(tái)的定位管理系統(tǒng)；

綜合管理平臺(tái)，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)在電纜隧道內(nèi)圖像安全監(jiān)測(cè)、音視頻調(diào)度，綜合管理平臺(tái)包括定位管理系統(tǒng)，所述定位管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工作人員的定位的管理。

如圖3所示，在定位時(shí)，定位標(biāo)簽發(fā)送脈沖數(shù)據(jù)至定位基站；

定位基站接收脈沖數(shù)據(jù)并識(shí)別標(biāo)簽上線；

判斷基站是否是持續(xù)接收脈沖數(shù)據(jù)，如是，則定位基站讀取多個(gè)脈沖數(shù)據(jù)的接收時(shí)間與間隔，計(jì)算標(biāo)簽與基站的距離，若否，則定位基站丟失標(biāo)簽發(fā)來的脈沖數(shù)據(jù)，定位標(biāo)簽掉線。

本發(fā)明研究目前通信方式，解決地面及地下通信問題，作出隧道通信模塊，從而為各類業(yè)務(wù)的運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)支持。

實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)：根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測(cè)，音視頻終端設(shè)備易于攜帶，可將作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況實(shí)時(shí)回傳隧道外部監(jiān)控平臺(tái)，即可監(jiān)測(cè)搶修人員工作狀態(tài)，又可將現(xiàn)場(chǎng)情況反饋專家，以便進(jìn)行會(huì)商決策。

語音通訊系統(tǒng)及定位：根據(jù)隧道的特殊情況，通過對(duì)比分析，通過定位標(biāo)簽及定位基站實(shí)現(xiàn)對(duì)人員的定位，便于及時(shí)交流溝通以及事發(fā)時(shí)可及時(shí)定位人員位置。

人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)：綜合目前各種人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)方案，適宜隧道搶修人員使用的安全監(jiān)測(cè)終端，包括心率監(jiān)測(cè)設(shè)備、血壓監(jiān)測(cè)設(shè)備等人員的生物監(jiān)測(cè)，即可將搶修人員各種狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋，又可減少誤報(bào)，確保地面人員實(shí)時(shí)了解地下作業(yè)人員的安全狀態(tài)。

當(dāng)人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)的安全監(jiān)測(cè)終端檢測(cè)到人員狀態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)異常時(shí)，聲電報(bào)警裝置將自動(dòng)進(jìn)行聲光電報(bào)警，便于外部救援人員進(jìn)行定位與救援。

隨著通信及應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，各種通信方式及業(yè)務(wù)擴(kuò)展均有著長(zhǎng)足的發(fā)展，各行業(yè)也根據(jù)其自身的情況嘗試摸索。本發(fā)明綜合對(duì)比各類已有通信方式及各種應(yīng)用解決方案，在實(shí)際作業(yè)環(huán)境中進(jìn)行不斷的檢測(cè)，從中選取最優(yōu)方案，然后定制研發(fā)集成，不斷進(jìn)行效果測(cè)試，形成最終解決目前應(yīng)用需求的成型系統(tǒng)。

本發(fā)明針對(duì)電力電纜隧道環(huán)境特性，通過多種通信方式對(duì)比，解決電纜隧道內(nèi)通信問題。

本發(fā)明搶修人員圖像回傳及定位方法,便于實(shí)時(shí)跟蹤現(xiàn)場(chǎng)處置狀況以及事故快速定位。

本發(fā)明的搶修人員人身安全監(jiān)測(cè)機(jī)制，減少系統(tǒng)誤報(bào)，提供系統(tǒng)準(zhǔn)確度。

本發(fā)明分析研判系統(tǒng)示警及快速定位追蹤機(jī)制，便于快速救援。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。