全文摘要
本实用新型公开了一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，其包括：布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息的人员定位系统，用于进行数据格式转换的RJ45转RS485单串口服务器，用于将人员定位信息远程传输的多个GPRS‑DTU模块以及多个服务器控制中心。该装置可以将基于ZigBee技术的人员定位系统获取的人员定位信号远距离传输，便于不同的安全管理部门实时获得隧道内人员的定位信息，降低布线成本，保证通信质量。
主设计要求
1.一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，其特征在于包括：布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息的人员定位系统；与人员定位系统连接用于将人员定位系统发出的RJ45格式的人员定位信息转换成RS485格式的人员定位信息的RJ45转RS485单串口服务器；设置在隧道口附近与RJ45转RS485单串口服务器连接用于将RS485格式的人员定位信息进行无线远程发送的多个GPRS-DTU模块，所述多个GPRS-DTU模块具有不同的配置信息；以及用于接收GPRS-DTU模块发出的人员定位信息并进行解析及信息发布的多个服务器控制中心，所述多个服务器控制中心的配置信息与所述的多个GPRS-DTU模块的配置信息一一对应。
设计方案
1.一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，其特征在于包括：
布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息的人员定位系统；
与人员定位系统连接用于将人员定位系统发出的RJ45格式的人员定位信息转换成RS485格式的人员定位信息的RJ45转RS485单串口服务器；
设置在隧道口附近与RJ45转RS485单串口服务器连接用于将RS485格式的人员定位信息进行无线远程发送的多个GPRS-DTU模块，所述多个GPRS-DTU模块具有不同的配置信息；以及
用于接收GPRS-DTU模块发出的人员定位信息并进行解析及信息发布的多个服务器控制中心，所述多个服务器控制中心的配置信息与所述的多个GPRS-DTU模块的配置信息一一对应。
2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，其特征在于：所述人员定位系统包括，
布设在隧道不同位置处并周期性的发射包含其位置信息的射频信号的多个位置参考点；
接收位置参考点发出的射频信号并获取其与位置参考点之间的位置信息以及将获取的位置信息发送至ZigBee数据节点的定位卡片；以及，
用于接收定位卡片发送的位置信息并将所述位置信息发送到RJ45转RS485单串口服务器的ZigBee数据节点。
3.根据权利要求2所述的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，其特征在于：还包括，
设置在所述人员定位系统和RJ45转RS485单串口服务器之间，用于将人员定位信息传送至RJ45转RS485单串口服务器的无线中继系统。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及工程通信领域，具体涉及一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置。
背景技术
传统的隧道施工管理技术暴露出很多问题，不能保证隧道施工的安全高效，一旦发生施工事故，不能及时准确的知道被困施工人员的位置，使得救援存在很大盲目性，很多时候都错失了抢险救援的最佳时机，作业人员的生命安全也无法得到保障，这给国家和社会带来了巨大的损失。
现阶段，基于ZigBee技术的新型的人员定位系统应运而生。该系统不仅能够实现现有监控系统所具有的功能(如考勤管理，环境参数监控等)，还能够实现对隧道施工人员的实时定位，并能够根据系统所获取的综合信息，对隧道安全施工提供预报警功能。然而，受隧道地理位置偏僻以及施工环境相对恶劣等现实因素的影响，隧道人员定位数据信息的远程传输成为了限制该新型人员定位系统充分发挥其优势的最大障碍。
综上所述，基于ZigBee技术的新型的人员定位系统能够实现隧道施工人员的精确定位及安全信息管理，但隧道外的管理人员若不能及时与隧道里的工作人员即时通信，不能及时掌握隧道里工作人员的分布及作业情况，从而不能保证事后救援效率。因此，如何解决隧道人员定位信息的远程传输问题成为了充分发挥基于ZigBee技术的新型的人员定位系统技术优势的重要一环。
由于基于ZigBee技术的新型的人员定位系统所提供人员位置数据为以太网信号，该信号利用双绞线进行信号传输，传统方法是应用无线网桥进行人员定位以太网信号的传输，该方法存在成本较大，结构复杂，在野外网桥供电困难，信号强度不稳定等缺点，最重要的是无法实现跨市或跨省等远程的信息通讯，使得各级安全部门管理人员无法对人员位置信息进行实时了解，隧道里工作人员的分布及作业情况不能及时掌握。
实用新型内容
本实用新型针对以上的问题提出了一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，该装置通过将人员定位系统与多个GPRS-DTU模块连接，可以将隧道内的人员位置信息远程的发送至不同的服务器控制中心，具有结构简单，且方便不同管理部门实时了解隧道内人员位置信息。
本实用新型采用的技术手段如下：
一种基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，包括：
布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息的人员定位系统；
与人员定位系统连接用于将人员定位系统发出的RJ45格式的人员定位信息转换成RS485格式的人员定位信息的RJ45转RS485单串口服务器；
设置在隧道口附近与RJ45转RS485单串口服务器连接用于将RS485格式的人员定位信息进行无线远程发送的多个GPRS-DTU模块，所述多个GPRS-DTU模块具有不同的配置信息；以及
用于接收GPRS-DTU模块发出的人员定位信息并进行解析及信息发布的多个服务器控制中心，所述多个服务器控制中心的配置信息与所述的多个GPRS-DTU 模块的配置信息一一对应；
进一步地，所述人员定位系统包括，
布设在隧道不同位置处并周期性的发射包含其位置信息的射频信号的多个位置参考点；
接收位置参考点发出的射频信号并获取其与位置参考点之间的位置信息以及将获取的位置信息发送至ZigBee数据节点的定位卡片；以及，
用于接收定位卡片发送的位置信息并将所述位置信息发送到RJ45转RS485 单串口服务器的ZigBee数据节点；
进一步地，还包括，
设置在所述人员定位系统和RJ45转RS485单串口服务器之间，用于将人员定位信息传送至RJ45转RS485单串口服务器的无线中继系统。
与现有技术比较，本实用新型所述的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置具有以下有益效果：人员定位系统通过RJ45转RS485单串口服务器与多个GPRS-DTU模块连接，可以将人员定位系统获得的人员定位信息远程的输送至不同的服务器控制中心，方便各级安全部门管理人员对隧道内的人员信息进行实时监控；采用GPRS-DTU模块进行人员定位信息的远程传输，具有结构简单，降低装置成本；该装置还包括无线中继系统，无线中继系统可以将人员定位系统的获取的人员定位信息无线发送至RJ45转RS485单串口服务器，可以有效的避免在一些特长隧道、弯曲隧道及施工条件较为复杂隧道内网络信号较弱，实现隧道内对人员位置信息和数据的有效传输，获取信息较为全面，不仅克服了现有技术中有线方式信号传输距离受限的问题，还避免了布置通讯线缆对施工所带来的不便，节省人力物力资源。
附图说明
图1为本实用新型公开的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置的结构示意图；
图2为人员定位系统和GPRS-DTU模块的连接示意图；
图3是本实用新型公开的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置的第二种实施例的结构示意图。
图中：1、人员定位系统，10、位置参考节点，11、数据节点，12、定位卡片，2、单串口服务器，3、GPRS-DTU模块，4、服务器控制中心，5、无线中继系统，6、双绞线。
具体实施方式
实施例1
如图1所示为本实用新型公开的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置，包括：人员定位系统1，其布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息。具体地，如图2所示，人员定位系统1包括多个位置参考点10、定位卡片 12和ZigBee数据节点11，位置参考点10布设在隧道不同位置处并周期性的向其所在的空间内发射包含其位置信息的射频信号，定位卡片12可接收位置参考点10发出的射频信号并获取其与位置参考点之间的位置信息，并将获取的位置信息发送至ZigBee数据节点11，ZigBee数据节点11用于接收定位卡片12发送的位置信息，并将接收的位置信息发送到RJ45转RS485单串口服务器2，本实施例中采用USR-TCP232-304型号的RJ45转RS485单串口服务器。
由于人员定位系统向外发送的人员位置数据为以太网信号，其输出端口为 RJ45端口，因此需要通过双绞线6将ZigBee数据节点11与RJ45转RS485单串口服务器2连接。RJ45转RS485单串口服务器2将人员定位系统中由数据节点11发出的人员定位信息转换成RS485格式的人员定位信息，RJ45转RS485单串口服务器2输出端通过双绞线6连接多个GPRS-DTU模块3，RJ45转RS485单串口服务器2将转换后的人员定位信息发送至GPRS-DTU模块3，在本实施例中采用USR-G780型号的GPRS-DTU模块，人员定位系统采用的是DRF2616SDK-DW50 型号。在现有技术中RF2616SDK-DW50型号的人员定位系统通过RJ45端口向外传输以太网信号，并直接通过双绞线与置于隧道洞口附近的服务器控制中心连接，通过用双绞线与服务器控制中心直接连接，不仅造成布线过长增加成本，同时由于服务器控制中心置于隧道洞口附近，因此需要实时对其进行供电，会造成施工成本增加，同时不利于设备的维护。而在本实用新型公开的装置中，通过增加了RJ45转RS485单串口服务器2和GPRS-DTU模块3，其可以不再需要将服务器控制中心布置在施工现场，同时不在需要用较长的双绞线将人员定位系统与服务器控制中心连接，节省了成本，同时便于信号的远程传输。
GPRS-DTU模块3设置在隧道洞口附近用于将接收的人员定位信息上传至公用运营商GPRS网络，借助于移动或者联通等网络运营公司的信号基站，实现了人员定位信息无线长距离数据传输，人员定位信息通过GPRS网络传输至服务器控制中心4。
所述多个GPRS-DTU模块3需根据各安全管理部门的服务器控制中心具体情况进行相关信息配置，具体包括IP地址、域名及端口号，多个服务器控制中心 4具有与GPRS-DTU模块相应的配置信息，因此当GPRS-DTU模块向外发送人员定位信息时，与其对应的服务器控制中心接收到人员定位信息，并在服务器控制中心中进行计算和显示，方便不同的安全管理部门实时监测隧道内的人员位置。
在该实施例中，定位卡片、位置参考点、GPRS-DTU模块和服务器控制中心的数量均可以具有多个，其数量可以根据需要进行设置，在本实施例中，定位卡片为1个，位置参考点、GPRS-DTU模块和服务器控制中心的数量均为4个。
实施例2
如图3所示为本实用新型公开的基于物联网技术的隧道人员定位信息远程传输装置第二种实施例，包括：人员定位系统1，其布设在隧道中用于获取隧道内人员定位信息。人员定位系统1包括多个位置参考点10、定位卡片12和ZigBee 数据节点11，位置参考点10布设在隧道不同位置处并周期性的向其所在的空间内发射包含其位置信息的射频信号，定位卡片12可接收位置参考点10发出的射频信号并获取其与位置参考点之间的位置信息，并将获取的位置信息发送至 ZigBee数据节点11，ZigBee数据节点11用于接收定位卡片12发送的位置信息， ZigBee数据节点11通过双绞线与无线中继系统5的输入端连接，无线中继系统 5的输出端通过双绞线与RJ45转RS485单串口服务器2连接，通过无线中继系统可以将从数据节点接收的位置信息远距离发送到RJ45转RS485单串口服务器 2。RJ45转RS485单串口服务器2将人员定位系统中由数据节点11发出的人员定位信息转换成RS485格式的人员定位信息，RJ45转RS485单串口服务器2输出端通过双绞线6连接多个GPRS-DTU模块3，RJ45转RS485单串口服务器2将转换后的人员定位信息发送至GPRS-DTU模块3。
该实施例是针对一些特长隧道、弯曲隧道及施工条件较为复杂隧道内网络信号较弱的特点，设计了一种无线网桥传输中继方案。隧道掌子面附近数据节点模块发出人员位置及状态信息，经中继装置传输至隧道洞口，中继部分主要由一对串联无线网桥组成，设置对应的参数与配对方式，实现信号的递传。这种方案设计，中继器扩展方便，能够不受隧道长度、截面、线形等阻挡信号无线传输的不良因素制约，实现隧道内对人员位置信息和数据的有效传输，获取信息较为全面，不仅克服了现有技术中有线方式信号传输距离受限的问题，还避免了布置通讯线缆对施工所带来的不便，节省人力物力资源。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920084238.5
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:91(大连)
授权编号:CN209345413U
授权时间:20190903
主分类号:H04W 4/021
专利分类号:H04W4/021;H04W4/80;H04W64/00
范畴分类:39C;
申请人:大连海事大学;吉林省交通规划设计院
第一申请人:大连海事大学
申请人地址:116026 辽宁省大连市凌海路1号大连海事大学
发明人:姜谙男;赵龙国;张勇;吴洪涛;申发义;焦明伟;宋洪岩;段龙梅;李海威;苗伟;姜旭东;杨云鹏;常汝鸿;葛占钊;张林
第一发明人:姜谙男
当前权利人:大连海事大学;吉林省交通规划设计院
代理人:杨威;董彬
代理机构:21242
代理机构编号:大连至诚专利代理事务所(特殊普通合伙)
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：rs485论文; 物联网技术论文; 人员定位系统论文; 串口服务器论文; zigbee论文; 双绞线论文; dtu论文; rj45论文;