[发明专利]基于ZigBee和RFID的隧道定位安全管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道管理系统。更具体地说，本发明涉及一种基于ZigBee和RFID的隧道定位安全管理系统。

背景技术

当今社会，由于城市地铁、铁路隧道和高速公路隧道的建设明显改善了路线技术指标、缩短了路程和行车路程和行车时间，有效提高了运营效益，因此各地对隧道的建设都十分重视。目前的远程信息管理系统往往只是对行政和技术文件的管理，而无法实时地获取施工信息，更不能对施工方信息和施工人员有一个全面、及时、准确的掌握，从而导致很多事故的发生。

为改变目前隧道施工过程安全管理落后的管理模式，基于RFID的定位技术已逐步应用到隧道的管理工作中。RFID的定位的定位原理是使用基站覆盖整个隧道区域，当一个标签处于某个基站附近时，这个基站获得的信号最强，根据相近优选原则，可判断标签的位置，若某个标签处于几个阅读器重叠范围，每个基站获得的信号强度不一致，对比信号强度也可判断待定位标签的位置。但RFID定位技术受传输距离影响大，要想获得较高精度的定位需要布设高密度的参考点，但高密度的参考点的布设又会加剧信号之间的碰撞，另外RFID定位技术受电磁干扰、金属环境、潮湿环境等工作环境影响大，因此标签发送的信号相当一部分是冗余的，损耗了标签很多能量，使用效率低，且当一个阅读器的识别方位有几个标签时，就有可能同一时间有多个标签向阅读器返回信息产生冲突，导致阅读器识读精度下降。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种基于ZigBee和RFID的隧道定位安全管理系统，其能够实施记录并查询施工人员在过去一段时间内的工作路线，有效提高了隧道内区域定位的精度和抗干扰性，并具有洞内洞外双向报警和防止外来无卡人员的独自进入的功能，有效规范了隧道的管理工作，保障了隧道的安全施工。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于ZigBee和RFID的隧道定位安全管理系统，其包括：

中心处理器，其设置于监控室，其与主ZigBee模块相连；

有源识别卡，其包括标签模块和与所述标签模块相连的第一ZigBee模块模块，所述标签模块自动发射具有唯一识别码的无线电信号；

基站，其每间隔180～300m安装于隧道内，其包括读卡模块和连接于所述读卡模块的第二ZigBee模块，所述第二ZigBee模块组成定位ZigBee网络，所述第二ZigBee模块通过所述主ZigBee模块与所述中心处理器相连，所述读卡模块自动接收所述识别码；

其中，当施工人员携带所述有源识别卡进入所述基站，所述读卡模块读取所述识别码并将其经所述第二ZigBee模块传输给所述中心处理器，所述中心处理器参考所述读卡模块的位置，获得施工人员的大致范围，同时所述读卡模块经所述第二ZigBee模块分别将其坐标值和接收到的识别码信号的强弱值传输到所述第一ZigBee模块，所述第一ZigBee模块再发送到所述有源识别卡，所述有源识别卡进行计算得到自己的坐标值后发送到所述中心处理器。

ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，其可跨越很大的物理空间，适合距离较远比较分散的结构，且可保证信息传输的可靠性。且在同一环境内RFID射频识别过程与ZigBee通讯技术之间相互的电磁波干扰较小，RFID区域定位技术与ZigBee点定位技术的相结合可有效提高定位的精确性。

优选的是，其中，所述基站每间隔180～220m安装于隧道内。

优选的是，其中，所述标签模块还分别连接有瓦斯传感器和温湿传感器。

优选的是，其中，所述标签模块还分别连接有紧急按钮、正常运行信号灯及报警信号灯。

优选的是，其中，所述中心处理器还连接有同步控制模块及LED显示屏，所述同步控制模块的一端与所述中心处理器相连，另一端与所述LED显示屏相连。

优选的是，其中，所述LED显示屏为32×16LED点阵。

优选的是，其中，所述读卡模块还连接一红外报警器。

优选的是，其中，所述中心处理器存储有与所述识别码相对应的个人信息。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明采用ZigBee和RFID技术相结合，不但可记录施工人员一天的工作路线，还可对实现对人员的精确区域定位，降低了单独使用RFID时冗余能量的消耗，有效提高了RFID的定位精确性和使用效率；