建筑施工智能保障系統運用

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1研究概述

1．1系統定義

“安筑”安全施工智能保障系統(以下均簡稱“安筑”)，是在現有自主無線電報警專利技術上進行的二次研發，是集一個無線發射、人體感應、實時監控、定位于一體的嵌入式中央控制軟件系統。

1．2系統組成

“安筑”主要有三個部分組成，分別為安裝在施工樓層的“立體金屬感應網”(下稱“感應網”)，戴在每個施工人員手腕上的“單工報警器”(下稱“單報器”)，設立于控制室的嵌入式“中央控制系統”(下稱“中控”)以及相關硬件和軟件。

1．3系統各部分功能簡述

“安筑”是為防止高空墜落、意外觸電兩大施工事故的發生而建立的。

(1)“立體金屬感應網”。“感應網”是相對于“單報器”的服務端，是為施工者所屬位置提供相對參考系，同時為“中控”提供施工者所處位置信息。以使施工者實時掌握自身位置，以避免因疏忽而造成高空墜落；同時使“中控”操作者實時掌握施工者的位置信息，使得突發高空墜落后，能夠及時采取救援措施；此外，“感應網”所為“中控”提供的位置信息是為在施工者意外觸電時，“中控”能自動及時的切斷施工者所在位置的電源，最大程度保全施工者生命安全。

(2)“單工報警器”。“單報器”是相對于“感應網”的客戶端，是虛擬感應網絡圖中移動的位點，實時與“感應網”進行著數據交互，將施工者位置信息實時反饋給施工者，當接近危險位置時發出報警音并震動，提醒施工者格外注意；同時“單報器”實時監測施工者體表電流，當施工者發生意外觸電，“單報器”會向“感應網”發出求救信號，使“中控”能夠及時切斷觸電位置的電源，挽救施工者生命。

(3)“中央控制系統”。“中控”是整個系統的控制中樞，完成對施工者的位置確認，及時處理觸電事故、對高空作業的施工者提供實時提醒。

2系統設計

2．1專利技術簡述

現有專利是一款多對一距離報警裝置，由一個服務端和多個客戶端組成，當各個客戶端與服務端間的距離值超過設定值，則服務端發出報警。下面簡述功能原理，詳細原理見專利書(專利授權公告號：CN2O15l4688U)。服務端和客戶端分別由無線電接受器和無線電發射器組成。(1)客戶端模塊。該模塊是無線電發射模塊，原理圖見圖i所示。它由四個相同原理相同的無線電發射模塊構成四個客戶終端，無線電發射模塊由一組輕觸按鈕開關、電源G和無線電發射模塊A(PT2272-M4／2BBS-IM型號集成電路)通過電路連接組成，其作用為在正常情況下保持與服務端的長時正常無線電通訊，顯示客戶端在預設監控范圍內。(2)服務端模塊。該模塊是無線電接收模塊，原理圖見圖2所示。它由A5、A5、G5和一些外圍元件通過電路連接構成，其中A5為PT2272-M4／2BBS-IM型號的集成電路、A6為NE555型號集成電路、G5為12V的直流電源；本模塊的作用為在正常情況下保持與客戶端的長時正常通訊，顯示客戶端在預設監控范圍內，當客戶端離開預設距離超過設定距離值是，接收器便發出報警聲。

2．2單工報警器設計

“單報器”由五個部分組成，分別是空心杯振動馬達(YDF1027H)、智能電子熔斷體(MAX810I)、不銹鋼金屬感應片、交互式微處理芯片(PT2272一M4，2BBS-IM，NE555集成)、報警器(GD-R5B)。施工者佩戴“單報器”，在正常情況下(電壓小于12V時)，“單報器”通過交互式芯片，與感應網進行數據交互，傳遞施工者所在位置實時信息，當施工者所處位置超過預設安全值，則“單報器”通過振動和聲音報警向佩戴者發出警告，提醒使用者注意；當非正常情況下(有大于36V／10mA高壓／電流瞬時通過人體時)，智能電子熔斷體熔斷，失去與交互式芯片的連接，此時交互式芯片向感應網發出經過特殊編碼的危險求救信號，以使中控能夠立刻切斷此處電源。原理圖見圖4、圖5。

2．3立體金屬感應網設計

“感應網”是由眾多個由內置交互式微處理芯片(PT2272一M4，2BBS-IM，NE555集成)的發射／接收單元組成的一張虛擬的由無線電信號交織成的網絡。見圖6，圖中的各個黑點即為上述發射／接收單元，裝置間相互發射與接收數據，且與但工報警器進行實時數據傳輸，一方面為實時確認施工者的位置提供支持并且將位置信息傳給中央控制系統，如“面ABCDEFG”為施工作業平面，則該層8個感應單元與其上面一層感應單元協同交互，以確定施工者位置。另一方面，感應網還負責將接收到的危險觸電信號發自中央控制系統，以使中央控制系統能及時作出相應反應。工作原理見圖6、圖7。

2．4中央控制系統設計

中央控制系統是由一個內置嵌入式芯片ARM—SA一110并裝有IINUX操作系統的主機，及一臺wince數據采集器組成的監控臺。由wince數據采集器接收發自感應網的信號，并將其通過電線實時傳送給嵌入式主機，嵌人式主機還與PIc配電箱相連，根據信號決定切斷某區域供電，并且根據wince提供的施工者位置信息，通過OPENGL三維建模實時反應在顯示屏上。

3結語

該模型設計智能保障系統將有助于降低事故發生概率，為遏制其逐年上升的趨勢，減少給國家及成千上萬個家庭帶來巨大的生命和財產損失提供可能，將會有效規范施工管理程序，提高施工作業安全管理水平。