1.本发明涉及人员管理系统技术领域，尤其涉及一种水电站人员管理系统及方法。
背景技术：2.水电站是由水轮机、水轮发电机和各种辅助设备装置组成的建筑物，它既是水工建筑物、机械和电气设备的综合体，又是运行人员进行生产活动的场所。其中水电站的发电原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。
3.为了确保水电站的正常运行，需要人员24小时对水电站内的水轮机、水轮发电机及各个辅助设备装置进行监控和检修，而水电站内部的发电厂房、主控室及机房等位置纵横交错，连接发电厂房、主控室及机房的过道又无gps信号和网络信号，人员进入过道进行日常巡视或检修时无法对人员的行动轨迹进行跟踪和定位，难以确保人员的安全。
技术实现要素：4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种水电站人员管理系统及方法，以解决相关技术中水电站内无法对人员行动轨迹跟踪和定位，难以确保人员安全的技术问题。
5.本发明提供了一种水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块；
6.所述定位模块用于通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；
7.所述建模模块用于根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；
8.所述处理模块分别与所述定位模块和所述建模模块相连，用于将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。
9.可选地，所述定位模块包括uwb标签、至少三个uwb锚点、姿态传感器及微控制器；
10.所述uwb标签用于发送信标信号；
11.所述至少三个uwb锚点与所述uwb标签通信连接，用于接收所述信标信号，并分别记录接收所述信标信号的时间戳，得到至少三个时间戳；
12.所述姿态传感器用于获取人员的角速度和加速度信息；
13.所述微控制器分别与所述至少三个uwb锚点和所述姿态传感器相连，用于将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块。
14.可选地，所述管理系统还包括：
15.通信模块，分别与所述定位模块和所述处理模块相连，用于使所述定位模块通过所述通信模块将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块，使所述处理模块根据所述至少三个时间戳、所述角速度及所述加速度信息获取人员的活动轨迹。
16.可选地，所述管理系统还包括：报警模块，与所述处理模块相连，用于接收人员的
所述活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。
17.可选地，所述定位模块还包括：
18.线性马达，与所述微控制器相连，用于使所述微控制器通过所述处理模块与所述报警模块相连，当所述报警模块发出报警提示时，使所述微控制器控制所述线性马达导通产生震动提示。
19.可选地，所述uwb锚点通过有线网络连接所述处理模块。
20.可选地，所述管理系统还包括显示模块，所述活动信息根据其时间戳形成随时间变化而变化的运动轨迹，所述显示模块将运动轨迹显示于场景模型。
21.可选地，所述管理系统还包括摄像模块，所述摄像模块连接所述处理模块，用于将廊道内的监测数据发送至处理模块，使所述处理模块根据所述监测数据将人员监测画面显示于显示模块。
22.本发明还提供了一种水电站人员管理方法，应用于水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块，所述管理方法包括：
23.所述定位模块通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；
24.所述建模模块根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；
25.所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。
26.可选地，所述管理系统还包括报警模块，在所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹之后，所述管理方法还包括：
27.所述报警模块根据人员的活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。
28.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
29.1、通过定位模块获取人员的活动信息，确保人员在水电站内部无gps信号或网络信号时，能够对人员进行定位，确保了人员的安全。
30.2、根据水电站的实际场景进行3d建模，生成等比例的场景模型，所述活动信息用于匹配所述场景模型，形成人员的活动轨迹，以便更直观地查看人员的活动情况。
附图说明
31.图1为本发明中水电站人员管理系统的结构示意图；
32.图2为本发明中定位模块和处理模块的交互结构示意图；
33.图3为本发明中水电站人员管理方法的一种实施例的流程示意图；
34.图4为本发明中水电站人员管理方法的另一种实施例的流程示意图。
35.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
36.为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
37.参见图1，本发明提供了一种水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、
建模模块及处理模块；
38.所述定位模块用于通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；
39.所述建模模块用于根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；
40.所述处理模块分别与所述定位模块和所述建模模块相连，用于将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。
41.本实施例中，所述建模模块优选采用idesktop软件进行3d建模，生成水电站等比例的场景模型，所述场景模型中导入模型坐标参数；所述定位模块利用所述uwb和mems惯性技术获取位于水电站内部缺乏gps信号和网络信号位置的人员的活动信息，所述活动信息发送至处理模块，所述处理模块优选采用stm32单片机，所述处理模块用于将活动信息的坐标系数对应至场景模型的模型坐标参数，使得后台人员可以通过建立的场景模型观察到对应人员的位置及活动轨迹；
42.本发明通过成熟的uwb定位技术可以获取人员精确的定位信息，通过mems惯性技术中常用的姿态传感器获取人员精确的角速度，结合所述定位信息和所述角速度从准确把握人员的活动信息，确保了人员的安全性，同时人员的活动轨迹显示于场景模型，也提高了后台人员观察和管理人员行踪的效率。
43.参见图1和图2，可选地，所述定位模块包括uwb标签、至少三个uwb锚点、姿态传感器及微控制器；
44.所述uwb标签用于发送信标信号；
45.所述至少三个uwb锚点与所述uwb标签通信连接，用于接收所述信标信号，并分别记录接收所述信标信号的时间戳，得到至少三个时间戳；
46.所述姿态传感器用于获取人员的角速度和加速度信息；
47.所述微控制器分别与所述至少三个uwb锚点和所述姿态传感器相连，用于将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块。
48.本实施例中，所述定位模块依据tof测距方法实现测距，所述uwb(超宽带技术)主要是通过将信号的tof乘以光速来测量两个无线电收发器之间距离的方法，其中所述微控制器优选采用dw1000芯片，其中所述dw1000直视最远传输距离为450米，非直视距离为45米，用于接收数据帧收发时记录的时间戳，并具有高精度的时钟，可用于单向测距、双向测距，十分适合用于室内定位，另外，所述uwb标签可以安全在人员的id识别卡中、移动手环或者安全帽内，所述姿态传感器优先设于安全帽内，以便检修和维护的人员进行随时携带；
49.具体地，采用到达时间差(tdoa)进行定位，在无gps信号和网络信号的走道或者房间内布置至少三个uwb锚点，且这些锚点在时间方面紧密同步，uwb标签定期发送信标信号，当所述至少三个uwb锚点接收到所述信标信号时，基于共同的同步时基标记的时间戳，这些时间戳转发至微控制器；
50.所述姿态传感器内部至少采用6轴姿态传感器，即包含了三轴(x,y,z)加速度计和三轴(x,y,z)陀螺仪，分别用于测量加速度和角速度，实现运行形态和运动姿态的判断，且6轴姿态传感器不会受电机等强磁干扰，适用于本场景；
51.所述微控制器将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块。
52.可选地，所述管理系统还包括：
53.通信模块，分别与所述定位模块和所述处理模块相连，用于使所述定位模块通过所述通信模块将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块，使所述处理模块根据所述至少三个时间戳、所述角速度及所述加速度信息获取人员的活动信息。
54.本实施例中，要实现3d定位至少需要在无gps信号和网络信号的走道或者房间内布置三个uwb锚点，当处理模块同时得到一个uwb标签与三个uwb锚点之间的距离的时候，就可以对该uwb标签进行三维定位，所述uwb标签和uwb锚点内具电磁波收发设备和天线等装置；
55.在测距时，由微控制器将所述至少三个时间戳、所述角速度及所述加速度信息转发至处理模块，当所述处理模块收到基于共同的同步时基标记的时间戳时，运动多点定位算法，即可进行第一次定位解算，得到uwb标签的粗略位置，通过姿态传感器获取人员的姿态信息(加速度信息和角速度信息)，根据所述粗略位置与人员的姿态信息进行加权计算，得到第二次定位解算结果，所述处理模块将所述第二次定位解算结果对应模型坐标参数，得到人员的活动信息；
56.另外，基于不同时基标记的时间戳和人员的姿态信息，所述处理模块将连续变化的活动信息形成运动轨迹。
57.可选地，所述管理系统还包括：报警模块，与所述处理模块相连，用于接收人员的所述活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。
58.本实施例中，所述处理模块在接收到所述活动信息时，将所述活动信息与所述场景模型的模型坐标参数匹配，当超出模型坐标参数时，则向后台人员发出报警提示。
59.可选地，所述定位模块还包括：
60.线性马达，与所述微控制器相连，用于使所述微控制器通过所述处理模块与所述报警模块相连，当所述报警模块发出报警提示时，使所述微控制器控制所述线性马达导通产生震动提示。
61.本实施例中，所述定位模块还包括线性马达，当所述报警模块发出报警提示的同时，使所述处理模块通过通信模块发送报警提示至微控制器，微控制器导通所述线性马达产生震动提示。
62.可选地，所述uwb锚点通过有线网络连接所述处理模块。
63.本实施例中，所述uwb锚点通过有线网络连接所述处理模块，提高在无gps信号和网络信号的走道或者房间数据传播的稳定性。
64.可选地，所述管理系统还包括显示模块，所述活动信息根据其时间戳形成随时间变化而变化的运动轨迹，所述显示模块将运动轨迹显示于场景模型。
65.本实施例中，后台人员通过显示模块直观查看到人员的定位和运动轨迹，方面掌控人员的行踪。
66.可选地，所述管理系统还包括摄像模块，所述摄像模块通过有线网络连接所述处理模块，用于将廊道内的监测数据发送至处理模块，使所述处理模块根据所述监测数据将人员监测画面显示于显示模块。
67.本实施例中，所述摄像模块包括设于走到或房间内的摄像头，所述摄像头通过有线网络连接所述处理模块，后面人员通过显示模块观察人员的动向或设备的运动状况。
68.参见图3，本发明还提供了一种水电站人员管理方法，应用于水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块，所述管理方法包括：
69.所述定位模块通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；
70.所述建模模块根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；
71.所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。
72.本实施例中，提供了一种基于uwb和mems惯性技术获取人员活动信息的水电站人员管理方法，同时通过3d建模获得水电站等比例的场景模型，导入模型坐标参数至所述场景模型，并将所述活动信息与场景模型进行匹配，从而快速准确的获取人员的坐标，确保了人员的安全。
73.参见图4，可选地，所述管理系统还包括报警模块，在所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹之后，所述管理方法还包括：
74.所述报警模块根据人员的活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。
75.本实施例中，为了进一步确定人员的安全，判断人员的活动信息是否超出模型坐标参数，超出范围则判断人员超出了安全范围，则对后台人员发出报警提示。
76.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
技术特征：1.一种水电站人员管理系统，其特征在于，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块；所述定位模块用于通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；所述建模模块用于根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；所述处理模块分别与所述定位模块和所述建模模块相连，用于将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。2.如权利要求1水电站人员管理系统，其特征在于，所述定位模块包括uwb标签、至少三个uwb锚点、姿态传感器及微控制器；所述uwb标签用于发送信标信号；所述至少三个uwb锚点与所述uwb标签通信连接，用于接收所述信标信号，并分别记录接收所述信标信号的时间戳，得到至少三个时间戳；所述姿态传感器用于获取人员的角速度和加速度信息；所述微控制器分别与所述至少三个uwb锚点和所述姿态传感器相连，用于将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块。3.如权利要求2所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括：通信模块，分别与所述定位模块和所述处理模块相连，用于使所述定位模块通过所述通信模块将所述至少三个时间戳、所述角速度和所述加速度信息转发至所述处理模块，使所述处理模块根据所述至少三个时间戳、所述角速度及所述加速度信息获取人员的活动轨迹。4.如权利要求2所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括：报警模块，与所述处理模块相连，用于接收人员的所述活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。5.如权利要求4所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述定位模块还包括：线性马达，与所述微控制器相连，用于使所述微控制器通过所述处理模块与所述报警模块相连，当所述报警模块发出报警提示时，使所述微控制器控制所述线性马达导通产生震动提示。6.如权利要求2所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述uwb锚点通过有线网络连接所述处理模块。7.如权利要求3所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括显示模块，所述活动信息根据其时间戳形成随时间变化而变化的运动轨迹，所述显示模块将运动轨迹显示于场景模型。8.如权利要求7所述的水电站人员管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括摄像模块，所述摄像模块连接所述处理模块，用于将廊道内的监测数据发送至处理模块，使所述处理模块根据所述监测数据将人员监测画面显示于显示模块。9.一种水电站人员管理方法，其特征在于，应用于水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块，所述管理方法包括：所述定位模块通过uwb和mems惯性技术获取人员的活动信息；所述建模模块根据实际水电站场景进行3d建模，生成等比例的场景模型；所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。
10.如权利要求9所述的水电站人员管理方法，其特征在于，所述管理系统还包括报警模块，在所述处理模块将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹之后，所述管理方法还包括：所述报警模块根据人员的活动信息，判断其是否超出所述场景模型，若超出则进行报警提示。
技术总结本发明提供了一种水电站人员管理系统，所述管理系统包括：定位模块、建模模块及处理模块；所述定位模块用于通过UWB和MEMS惯性技术获取人员的活动信息；所述建模模块用于根据实际水电站场景进行3D建模，生成等比例的场景模型；所述处理模块分别与所述定位模块和所述建模模块相连，用于将所述活动信息与所述场景模型进行匹配，形成了人员的活动轨迹。本发明一方面通过定位模块获取人员的活动信息，确保人员在水电站内部无GPS信号或网络信号时，能够对人员进行定位，确保了人员的安全；另一方面，根据水电站的实际场景进行3D建模，生成等比例的场景模型，所述活动信息用于匹配所述场景模型，形成人员的活动轨迹，以便更直观的查看人员的活动情况。员的活动情况。员的活动情况。
技术研发人员：周新宇 李胜 蒲大森 何芝环 周渝 伍航宇
受保护的技术使用者：重庆市科源能源技术发展有限公司
技术研发日：2022.06.21
技术公布日：2022/11/1
