基于无线传感器网络的施工隧道安全防护方法及监控系统

摘要

本发明属于施工安全监控及无线通信领域，公开了一种基于无线传感器网络的施工隧道安全防护方法及监控系统。方法通过采集环境、工程量和隧道内人员定位数据，实现六类危险情况报警服务及相应的安全防护手段。紧急（危险）事件发生时，调用防护预案对系统关键部分采取防护措施，以保障人身安全为目标，下达控制命令。系统包括基于工业无线通信标准WIA-PA无线传感器网络、定位网络和移动网络。险情如果进一步蔓延，系统通过3G网络与远程的移动服务器交换数据，将社区保障体系纳入施工隧道安全保障系统的范畴，提供社区联动救援和灾情控制服务。本发明用于隧道施工安全监控，计算机或3G移动设备，可以随时获得施工现场信息；WIA-PA无线网络安装灵活，构成的安全保障系统和传感预警网络，从根本上解决隧道安全施工问题做出贡献。

主权项

一种基于无线传感器网络的施工隧道安全防护方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：步骤(1)利用无线传感器在施工隧道内开始采集数据，不同类型数据按照各自预先设定的刷新周期，上传至监控中心；采集数据类型分为环境量、工程量和人员定位三类；步骤(2)判断是否有数据超过预先设定的安全阈值，如果超过，则称该超过安全阈值的数据为报警数据，进入步骤(3)，否则，转入步骤(1)继续采集；步骤(3)将所有类型数据的刷新周期调整至8秒以内，继续采集数据，对采集的报警数据，进行数据滤波，如果报警数据偏离其平均值5％‑10％，则发出检查状态异常点的设备和施工作业情况的通知，并进入步骤(4)，否则转入步骤(1)；步骤(4)启动安全评估服务，其具体过程为：(4.1)选取最近的一段时间t的报警数据，绘制报警数据变化趋势曲线，t的初始值设为T，T为预先设定的单元时间的大小；(4.2)判断报警数据变化趋势曲线的变化趋势是否明显，如果是进入步骤(5)，否则，进入步骤(4.3)；(4.3)判断t是否大于等于的预先设定的安全评估时间阈值，如果是，表示不存在安全隐患，进入步骤(1)，否则令t＝t+T，转入步骤(4.1)；步骤(5)按照数据关系模型，进行相关性计算，得到报警数据对应的报警事件类型发生的综合概率，进入步骤(6)；步骤(6)按照报警事件类型的综合概率，查询对应的报警等级，采取相应的防护手段后，转至步骤(7)，步骤(7)判断事故态势是否蔓延，如果是，转至步骤(8)；否则，转 至步骤(9)；步骤(8)监控系统启动社区联动服务，转入步骤(9)；步骤(9)判断是否所有出现报警的监测单元中的采集数据最终回落到安全阈值范围内，若是，则转至步骤(1)继续数据采集；否则，转至步骤(7)，跟踪事故蔓延态势；步骤(5)具体包括下述过程：(5.1)预先建立所有采集数据的专家规则库；(5.2)分析规则中包含的前提条件的相关性；(5.3)按照报警数据类型及其数据关系模型，计算报警数据所对应的报警事件的综合概率；步骤(7)中，按照下述过程判断事故态势是否蔓延：(7.1)预先将隧道划分成连续的检测单元，所有监测单元进行编号，使每一个监测单元与其编号一一对应；(7.2)缩短报警数据所在的及其相邻监测单元的数据刷新周期至8s以内，并开始绘制实时数据曲线，至60分钟‑120分钟结束绘制；(7.3)采用步骤(3)所述过程，判断报警数据发生点的相邻监测单元是否出现新报警数据，如果出现，则为事故态势蔓延，转至步骤(8)；否则，转至步骤(9)。