基于UWB技术的人员定位地图实时显示方法和系统与流程

基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法和系统
技术领域
1.本发明属于隧道施工管理技术领域，特别涉及一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法和系统。


背景技术：

2.随着中国经济高速的发展，各地省市隧道建设的不断增加，各地相关部门的现代化安全管理意识在不断的增强，安全管理要求及水平也在不断地提高。目前在隧道施工管理方面多采用出入口实名制验证，以避免非工地人员未经登记和授权擅自进入施工现场，进一步提高了施工工地的安全性。但是对于隧道内的施工人员却无法保证实时监控。
3.公开号为cn104329120b的中国授权发明专利公开了一种隧道施工安全监控管理系统和方法，通过施工人员安全管理系统和视频监控等方式可直观的了解隧道内的施工状况并了解施工人员的移动轨迹，事故发生时，当事故发生时可以根据隧道内的人员位置制定应急方案。在现阶段的隧道开挖工程中，隧道坍塌事故发生的概率很小，因此除了针对事故发生研发管理系统外，还需要针对隧道内日常施工设定管理系统，尽可能避免施工过程中出现的安全事故。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中无法在日常施工过程中对施工人员提供安全保障的缺陷，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法和系统。
5.本发明的第一方面，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，包括与远端控制中心连接的隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统；
6.所述隧道施工出入口管理系统包括出入口通道门禁和感应卡，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；
7.所述隧道内施工人员监控系统包括集成有信号采集模块、uwb定位模块、控制模块和至少一个指令执行模块的安全帽；所述信号采集模块、控制模块和指令执行模块分别信号连接；所述uwb定位模块与所述信号采集模块信号连接。
8.所述信号采集模块采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；
9.所述信号采集模块采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块，所述控制模块根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；
10.所述第一传感信息为所述uwb定位模块获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；
11.所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。
12.进一步的方案为，对隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；
13.在隧道内设置有若干个uwb定位基站，每个所述uwb定位基站与所述uwb定位模块通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站尝试与所述uwb定位模块建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块通信的uwb定位基站，基于uwb定位模块与该uwb定位基站的相对距离确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。
14.进一步的方案为，基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏，施工人员进入所述单子围栏后，所述控制模块生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现电子围栏的闪烁警示。
15.进一步的方案为，所述安全帽上设置有姿态传感器，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；
16.所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置，所述收紧装置与安全帽的紧固带顶部连接，紧固带底部通过插扣结构可拆卸连接；
17.所述信号采集模块实时采集姿态传感器的姿态信息并发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。
18.进一步的方案为，所述收紧装置为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂用于安装第一转轴和第二转轴；
19.所述第一转轴和第二转轴的两端分别与两个所述支撑臂转动连接，且第一转轴和第二转轴上分别套设有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均位于两个所述支撑臂之间；
20.所述紧固带的顶部与所述主动轮固定且缠绕在所述主动轮上，所述紧固带的底部绕过所述从动轮与另一个紧固带底部通过插扣连接；
21.所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱，所述驱动箱与所述中空壳体结构的内壁固定连接；
22.所述驱动箱内部设置有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和驱动马达；所述第一齿轮与所述第一转轴连接，用于驱动所述第一转轴转动；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定设置，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述驱动马达与所述第四齿轮连接，用于驱动所述第四齿轮转动；
23.所述驱动马达与所述控制模块信号连接。
24.本发明的第二方面，提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，包括：隧道施工出入口管理方法和隧道内施工人员管理方法；
25.所述隧道施工出入口管理方法包括在隧道出人口通道设置门禁，施工人员携带感应卡出入，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述出入口通道门禁感应到人卡不一以时触发自动报警并记录相应人脸信息发送至远端控制中心；所述安全帽集成有信号采集模块、uwb定位模块、控制模块和至少一个指令执行模块；
26.所述隧道内施工管理方法包括：通过信号采集模块采集并发送采集到的第一传感
信息至所述控制模块，所述控制模块内部设置有与所述第一传感信息对应的第一阈值，若所述第一传感信息超过所述第一阈值，则所述控制模块根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；
27.所述信号采集模块采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块，所述控制模块内部设置有与所述第二传感信息对应的第二阈值，若所述第二传感信息超过所述第二阈值，所述控制模块根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；
28.所述第一传感信息为所述uwb定位模块获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；
29.所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。
30.进一步的方案为，所述第一传感信息的采集过程为：
31.在隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；
32.在隧道内设置有若干个uwb定位基站，每个所述uwb定位基站与所述uwb定位模块通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站尝试与所述uwb定位模块建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块通信的uwb定位基站，基于uwb定位模块与该uwb定位基站的相对距离确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。
33.进一步的方案为，所述第一阈值的设定过程为：基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏。
34.进一步的方案为，所述第二传感信息的采集过程为：
35.在安全帽上设置有姿态传感器，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；
36.所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置，所述收紧装置与安全帽的紧固带顶部连接，紧固带底部通过插扣结构可拆卸连接；
37.所述信号采集模块实时采集姿态传感器的姿态信息并发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。
38.进一步的方案为，所述收紧装置为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂用于安装第一转轴和第二转轴；
39.所述第一转轴和第二转轴的两端分别与两个所述支撑臂转动连接，且第一转轴和第二转轴上分别套设有主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均位于两个所述支撑臂之间；
40.所述紧固带的顶部与所述主动轮固定且缠绕在所述主动轮上，所述紧固带的底部绕过所述从动轮与另一个紧固带底部通过插扣连接；
41.所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱，所述驱动箱与所述中空壳体结构的内壁固定连接；
42.所述驱动箱内部设置有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和驱动马达；所述第一齿轮与所述第一转轴连接，用于驱动所述第一转轴转动；所述第一齿轮与所述第二
齿轮啮合，所述第三齿轮与所述第二齿轮同轴固定设置，所述第三齿轮与所述第四齿轮啮合，所述驱动马达与所述第四齿轮连接，用于驱动所述第四齿轮转动；
43.所述驱动马达与所述控制模块信号连接。
44.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明在隧道施工出入口设置出入口管理门禁，对进出隧道的人员进行实名制验证，可有效防止非工作人员进入隧道施工区域；对于已经进入施工区域的工作人员进行实时定位监控和身体姿态监控，在隧道内设置危险区，对于误入危险区的工作人员进行提醒，当身体姿态超出预设阈值时，即工作人员前倾角度或后仰角度过大，控制模块实现安全帽的自动收紧，避免安全帽脱落。
附图说明
45.以下附图仅对本发明作示意性的说明和解释，并不用于限定本发明的范围，其中：
46.图1：本发明控制原理示意图；
47.图2：uwb定位基站与uwb定位模块通信定位示意图；
48.图3：安全帽结构示意图；
49.图4：收紧装置内部结构示意图；
50.图5：驱动向内部结构示意图。
具体实施方式
51.为了使本发明的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
52.如图1和图2所示，本发明提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，包括与远端控制中心连接的隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统；其中远程控制中心与隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统信号连接，实时与隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统进行通信交互。
53.其中，隧道施工出入口管理系统包括出入口通道门禁和感应卡，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接。
54.隧道内施工人员监控系统包括集成有信号采集模块16、uwb定位模块21、警示模块19、控制模块17和至少一个指令执行模块18的安全帽；所述信号采集模块16、uwb定位模块21、控制模块17和指令执行模块18分别信号连接；
55.具体的，所述信号采集模块16采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块17，所述控制模块17根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块18进行指令执行，通过警示模块19实现隧道内危险区域的警示；所述信号采集模块16采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块17，所述控制模块17根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块18进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；
56.所述第一传感信息为所述uwb定位模块21获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。
57.为了实时监测到施工人员的具体位置，需对隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；
58.在隧道内设置有若干个uwb定位基站20，每个所述uwb定位基站20与所述uwb定位模块21通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站20尝试与所述uwb定位模块21建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块21通信的uwb定位基站20，基于uwb定位模块21与该uwb定位基站20的相对距离确定施工人员的实时位置信息，基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏，施工人员进入所述单子围栏后，所述控制模块17生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块18进行指令执行，以实现电子围栏的闪烁警示。由于设置在隧道内部的uwb定位基站20的位置是已知的，即在三维模型中可以确定每个uwb定位基站20的三维坐标，因此，可通过与uwb定位模块21成功建立通信的uwb定位基站20实时确定施工人员的位置信息，具体的，如图2所示，当uwb定位模块21与uwb定位基站20建立通信后，在三维模型中以该uwb定位基站20为坐标圆点建立三维坐标系，进而获取到uwb定位基站20的三维坐标(x,y,z)，由此确定佩戴安全帽的施工人员的具体位置信息，若三维坐标(x,y,z)属于电子围栏所构成的集合的点，则远端控制中心及时向施工人员发出提醒信号。在隧道内设置多个uwb定位基站20，uwb定位基站20尝试与uwb定位模块21建立通信，如图2所示，uwb定位模块21同时接收到多个uwb定位模块21的通信请求，例如，当uwb定位模块21位于位置1时，通信链路包括a、b、c、d四条，由于通信链路a的通信距离最短，因此，通信链路a成功通信，佩戴安全帽的施工人员的位置信息也就由通信链路a的uwb定位基站20确定。当uwb定位模块21位于位置2时，通信链路包括a、b、c、d四条，由于通信链路c的通信距离最短，因此，通信链路c成功通信，佩戴安全帽的施工人员的位置信息也就由通信链路c的uwb定位基站20确定。此过程可保证每次获取施工人员的位置信息时，都是由距离施工人员最近的uwb定位基站20确定，对于隧道信号薄弱区域来讲，可有效提高定位的准确。
59.对于安全帽的自动收紧，本实施例采用以下结构：在安全帽上设置有姿态传感器15，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置3，所述收紧装置3与安全帽的紧固带2顶部连接，紧固带2底部通过插扣结构可拆卸连接；所述信号采集模块16实时采集姿态传感器15的姿态信息并发送至所述控制模块17，所述控制模块17根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。
60.如图3-5所示，所述收紧装置3为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂4用于安装第一转轴5和第二转轴6；
61.所述第一转轴5和第二转轴6的两端分别与两个所述支撑臂4转动连接，且第一转轴5和第二转轴6上分别套设有主动轮7和从动轮8，所述主动轮7和从动轮8均位于两个所述支撑臂4之间；所述紧固带4的顶部与所述主动轮7固定且缠绕在所述主动轮7上，所述紧固带4的底部绕过所述从动轮8与另一个紧固带底部通过插扣连接；所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱9，所述驱动箱9与所述中空壳体结构的内壁固定连接；所述驱动箱9内部设置有第一齿轮10、第二齿轮11、第三齿轮12、第四齿轮13和驱动马达14；所述第一齿轮10与所述第一转轴5连接，用于驱动所述第一转轴5转动；所述第一齿轮10与所述第二齿轮11啮合，
所述第三齿轮12与所述第二齿轮11同轴固定设置，所述第三齿轮12与所述第四齿轮13啮合，所述驱动马达14与所述第四齿轮13连接，用于驱动所述第四齿轮13转动；所述驱动马达14与所述控制模块17信号连接。
62.基于上述的隧道施工管理系统，本发明还提供了一种基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，包括：隧道施工出入口管理方法和隧道内施工人员管理方法；
63.隧道施工出入口管理方法包括在隧道出人口通道设置门禁，施工人员携带感应卡出入，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述出入口通道门禁感应到无卡、多带卡、人卡不一以及未佩戴安全帽时触发自动报警并记录相应人脸信息发送至远端控制中心；所述安全帽集成有信号采集模块16、uwb定位模块21、控制模块17和至少一个指令执行模块18；
64.所述隧道内施工管理方法包括：通过信号采集模块16采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块17，所述控制模块17内部设置有与所述第一传感信息对应的第一阈值，若所述第一传感信息超过所述第一阈值，则所述控制模块17根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块18进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；
65.所述信号采集模块16采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块17，所述控制模块17内部设置有与所述第二传感信息对应的第二阈值，若所述第二传感信息超过所述第二阈值，所述控制模块17根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块18进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；
66.所述第一传感信息为所述uwb定位模块21获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；
67.所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。
68.在上述中，安全帽的自动收紧过程为：信号采集模块16将采集到的姿态信息发送至控制模块17，控制模块17将姿态信息与预设的姿态阈值进行比较，此过程的姿态信息主要为前倾角度和后仰角度。如果姿态信息超出了姿态阈值，控制模块17根据控制信息生成控制指令，并将控制指令发送到收紧装置3，具体的，驱动马达14接收到控制指令后，驱动第四齿轮13转动，由于第四齿轮13与第三齿轮12啮合，并且第三齿轮12与第二齿轮11固定连接，并且第三齿轮12的直径小于第四齿轮13和第二齿轮11，因此可以起到加速的作用，以使得第四齿轮13带动第二齿轮11转动，进而带动第一齿轮10转动，以实现主动轮7的转动，由于紧固带2的一端固定在主动轮7上，当主动轮7转动时，可将紧固带缠绕在主动轮7上，实现了紧固带2的自动收紧。在本实施例中，还可以根据姿态信息设置驱动马达14的转速以及转动行程，比如可设置“松”、“较紧”、“紧”三个档位，驱动马达14的转动行程不同，对紧固带2的收紧程度也就不同。驱动马达14还可配备具有记忆功能的ecu，对于不同头围的使用者，可在使用之前设置适用于自己的“紧”档位，避免在使用时产生不适感。
69.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其
它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，其特征在于，包括与远端控制中心连接的隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统；所述隧道施工出入口管理系统包括出入口通道门禁和感应卡，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述隧道内施工人员监控系统包括集成有信号采集模块(16)、uwb定位模块(21)、控制模块(17)和至少一个指令执行模块(18)的安全帽；所述信号采集模块(16)、控制模块(17)和指令执行模块(18)分别信号连接；所述uwb定位模块(21)与所述信号采集模块(16)信号连接；所述信号采集模块(16)采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块(18)进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；所述信号采集模块(16)采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块(18)进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；对隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；在隧道内设置有若干个uwb定位基站(20)，每个所述uwb定位基站(20)与所述uwb定位模块(21)通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站(20)尝试与所述uwb定位模块(21)建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块(21)通信的uwb定位基站(20)，基于uwb定位模块(21)与该uwb定位基站(20)的相对距离确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。所述第一传感信息为所述uwb定位模块(21)获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息。2.根据权利要求1所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，其特征在于，基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏，施工人员进入所述单子围栏后，所述控制模块(17)生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块(18)进行指令执行，以实现电子围栏的闪烁警示。3.根据权利要求1所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，其特征在于，所述安全帽上设置有姿态传感器(15)，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置(3)，所述收紧装置(3)与安全帽的紧固带(2)顶部连接，紧固带(2)底部通过插扣结构可拆卸连接；所述信号采集模块(16)实时采集姿态传感器(15)的姿态信息并发送至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。4.根据权利要求3所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示系统，其特征在于，所述收紧装置(3)为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂(4)用于安装第一转轴(5)和第二转轴(6)；
所述第一转轴(5)和第二转轴(6)的两端分别与两个所述支撑臂(4)转动连接，且第一转轴(5)和第二转轴(6)上分别套设有主动轮(7)和从动轮(8)，所述主动轮(7)和从动轮(8)均位于两个所述支撑臂(4)之间；所述紧固带(4)的顶部与所述主动轮(7)固定且缠绕在所述主动轮(7)上，所述紧固带(4)的底部绕过所述从动轮(8)与另一个紧固带底部通过插扣连接；所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱(9)，所述驱动箱(9)与所述中空壳体结构的内壁固定连接；所述驱动箱(9)内部设置有第一齿轮(10)、第二齿轮(11)、第三齿轮(12)、第四齿轮(13)和驱动马达(14)；所述第一齿轮(10)与所述第一转轴(5)连接，用于驱动所述第一转轴(5)转动；所述第一齿轮(10)与所述第二齿轮(11)啮合，所述第三齿轮(12)与所述第二齿轮(11)同轴固定设置，所述第三齿轮(12)与所述第四齿轮(13)啮合，所述驱动马达(14)与所述第四齿轮(13)连接，用于驱动所述第四齿轮(13)转动；所述驱动马达(14)与所述控制模块(17)信号连接。5.基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，其特征在于，包括：隧道施工出入口管理方法和隧道内施工人员管理方法；所述隧道施工出入口管理方法包括在隧道出人口通道设置门禁，施工人员携带感应卡出入，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述出入口通道门禁感应到人卡不一时触发自动报警并记录相应人脸信息发送至远端控制中心；所述安全帽集成有信号采集模块(16)、uwb定位模块(21)、控制模块(17)和至少一个指令执行模块(18)；所述隧道内施工管理方法包括：通过信号采集模块(16)采集并发送采集到的第一传感信息至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)内部设置有与所述第一传感信息对应的第一阈值，若所述第一传感信息超过所述第一阈值，则所述控制模块(17)根据所述第一传感信息生成第一控制指令，并发送所述第一控制指令给对应指定的所述指令执行模块(18)进行指令执行，以实现隧道内危险区域的警示；所述信号采集模块(16)采集并发送采集到的第二传感信息至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)内部设置有与所述第二传感信息对应的第二阈值，若所述第二传感信息超过所述第二阈值，所述控制模块(17)根据所述第二传感信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给对应指定的所述指令执行模块(18)进行指令执行，以实现所述安全帽的自动收紧；所述第一传感信息为所述uwb定位模块(21)获取的佩戴所述安全帽的施工人员的实时位置信息；所述第二传感信息为佩戴所述安全帽的施工人员的姿态信息；所述第一传感信息的采集过程为：在隧道进行三维建模，所述远端控制中心加载并显示三维模型；在隧道内设置有若干个uwb定位基站(20)，每个所述uwb定位基站(20)与所述uwb定位模块(21)通过无线电连接；当佩戴所述安全帽的施工人员进入隧道后，每个所述uwb定位基站(20)尝试与所述uwb定位模块(21)建立通信，通过通信链路的距离确定与当前uwb定位模块(21)通信的uwb定位基站(20)，基于uwb定位模块(21)与该uwb定位基站(20)的相对距离
确定施工人员的实时位置信息，并将所述实时位置信息在所述三维模型上高亮显示。6.根据权利要求5所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，其特征在于，所述第一阈值的设定过程为：基于隧道内的实际情况在所述三维模型上设置危险区域，并在所述危险区域的边沿设置电子围栏。7.根据权利要求6所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，其特征在于，所述第二传感信息的采集过程为：在安全帽上设置有姿态传感器(15)，用于实时获取佩戴安全帽的施工人员的姿态信息；所述安全帽的两侧分别设置有收紧装置(3)，所述收紧装置(3)与安全帽的紧固带(2)顶部连接，紧固带(2)底部通过插扣结构可拆卸连接；所述信号采集模块(16)实时采集姿态传感器(15)的姿态信息并发送至所述控制模块(17)，所述控制模块(17)根据所述姿态信息生成第二控制指令，并发送所述第二控制指令给收紧装置，以实现所述安全帽的自动收紧。8.根据权利要求7所述的基于uwb技术的人员定位地图实时显示方法，其特征在于，所述收紧装置(3)为中空壳体结构，所述中空壳体结构内部对称设置有两个支撑臂(4)用于安装第一转轴(5)和第二转轴(6)；所述第一转轴(5)和第二转轴(6)的两端分别与两个所述支撑臂(4)转动连接，且第一转轴(5)和第二转轴(6)上分别套设有主动轮(7)和从动轮(8)，所述主动轮(7)和从动轮(8)均位于两个所述支撑臂(4)之间；所述紧固带(4)的顶部与所述主动轮(7)固定且缠绕在所述主动轮(7)上，所述紧固带(4)的底部绕过所述从动轮(8)与另一个紧固带底部通过插扣连接；所述中空壳体结构内部还设置有驱动箱(9)，所述驱动箱(9)与所述中空壳体结构的内壁固定连接；所述驱动箱(9)内部设置有第一齿轮(10)、第二齿轮(11)、第三齿轮(12)、第四齿轮(13)和驱动马达(14)；所述第一齿轮(10)与所述第一转轴(5)连接，用于驱动所述第一转轴(5)转动；所述第一齿轮(10)与所述第二齿轮(11)啮合，所述第三齿轮(12)与所述第二齿轮(11)同轴固定设置，所述第三齿轮(12)与所述第四齿轮(13)啮合，所述驱动马达(14)与所述第四齿轮(13)连接，用于驱动所述第四齿轮(13)转动；所述驱动马达(14)与所述控制模块(17)信号连接。

技术总结
本发明属于隧道施工管理技术领域，具体公开了一种基于UWB技术的人员定位地图实时显示方法和系统，包括与远端控制中心连接的隧道施工出入口管理系统和隧道内施工人员监控系统；所述隧道施工出入口管理系统包括出入口通道门禁和感应卡，所述出入口通道门禁和感应卡均存储有施工人员信息，所述出入口通道门禁与所述感应卡通过无线传输技术连接；所述隧道内施工人员监控系统用于监控人员位置以及人员姿态信息。本发明在隧道内设置危险区，对于误入危险区的工作人员进行提醒，当身体姿态超出预设阈值时，即工作人员前倾角度或后仰角度过大，控制模块实现安全帽的自动收紧，避免安全帽脱落。帽脱落。帽脱落。


技术研发人员：郭传臣 矫恒信 李秀东 闫占瑞 张宇 杨浩亮 邱锡荣 杨公标 张新磊 聂军委
受保护的技术使用者：中铁十四局集团有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/9/20