一种施工环境和施工人员的监测装置的制作方法

1.本发明涉及一种施工监测的技术领域，具体的涉及一种施工环境和施工人员的监测装置。


背景技术：

2.施工环境关系到施工人员的生命安全和身体健康，以及大气环境和工程进度，目前已有相关智慧施工环境的监测系统，但是系统监测精度不高，同时，使用的硬件结构复杂，成本较高。
3.施工人员监测方面，由于施工环境的复杂，比如噪声较大，同时由于施工人员的劳动强度导致运动量大和易出汗等，导致信号采集精度不高，不能对施工人员的健康实时掌握，存在安全隐患；而对施工环境监测方面，虽然目前的硬件，如传感器和相关数据采集、数据处理电路较为成熟，但是出于施工环境的复杂性，这些电路除了精度方面存在较大的改进空间，同时电路结构复杂，成本也较高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种施工环境和施工人员的监测装置，该监测装置精度较高且电路结构简单，在特殊的施工环境中能够精确采集信号且对施工人员的监控更加高效。
5.为解决上述问题并取得相应的效果，本发明提供一种施工环境和施工人员的监测装置，包括施工环境监测模块、施工人员监测模块、数据存储模块和人机交互，所述施工环境监测模块连接信号采集模块和信号处理模块，所述信号采集模块包括如下电路结构：
6.传感器模块连接第一电感，所述第一电感连接第七二极管和第五电容，所述第五电容连接第十电阻，所述第七二极管连接第六电容，所述第十电阻连接第七电容和第十一电阻，所述第六电容连接第十三电阻和第十四电阻，所述第十四电阻连接第八电容，所述第八电容连接第十二电阻和第二十电阻，所述第十二电阻连接电源，所述第二十电阻连接处理器，所述第十一电阻连接第十五电阻、第十六电阻和第一晶体管，所述第一晶体管管的一极连接第十七电阻、第十八电阻和第九电容，所述第一晶体管的另一极连接第十六电阻、第十九电阻和地；第三放大器的同相输入端连接所述第九电容，所述第三放大器的反相输入端连接所述第十九电阻，所述第三放大器的输出端连接第十电容，所述第十电容连接第二十一电阻和处理器，所述第二十一电阻连接电源。
7.进一步的，所述施工人员监测模块包括健康监测模块和人员定位模块，施工人员佩戴有可穿戴设备，其内部芯片包括信号提取电路、放大电路和整流滤波电路，所述信号提取电路包括如下电路结构：
8.第一二极管连接第一电阻、第二二极管、第一电容和第二电阻，所述第一电阻连接电源，所述第二二极管接地，所述第二电阻连接第二电容和第一放大器的同相输入端，所述第一放大器的反相输入端连接第三电阻，所述第二电容连接电源。
9.进一步的，所述放大电路包括如下电路结构：
10.第四电阻接第二放大器的同相输入端、第六电阻和第三电容，所述第二放大器的反相输入端连接第五电阻和第九电阻，所述第五电阻接地，所述第九电阻连接所述第一二极管，所述第二放大器连接所述第三电容和所述第六电阻。
11.进一步的，所述整流滤波电路包括如下电路结构：
12.整流桥电路，所述整流桥电路包括串联的第三二极管和第五二极管，串联的第四二极管和第六二极管，并且两组串联的二极管并联，所述整流桥电路连接第七电阻，所述第七电阻连接第八电阻和第四电容，所述八电阻接地，所述第四电容接地和输出。
13.进一步的，所述信号提取电路连接减法器模块。
14.进一步的，所述人员定位模块包括安装于所述可穿戴设备的定位标签。
15.进一步的，所述可穿戴设备还包括传感器单元和反馈组件，所述传感器单元包括心率计、紫外线传感器和加速度计。
16.进一步的，所述定位标签周期性发射信号给定位服务器单元，所述定位服务器单元判断定位标签的位置，并将数据传输给处理器。
17.进一步的，所述施工环境监测模块中包括温湿度传感器、pm2.5传感器和噪音传感器。
18.进一步的，所述心率计、紫外线传感器和加速度计的数据传输给处理器，所述处理器与预设安全值比较，当数据偏离所述预设安全值时，通过所述反馈组件告知所述施工人员。
19.通过对本发明施工环境和施工人员的监测装置的描述，本发明的施工环境和施工人员的监测装置具有以下有益的效果：
20.1.施工环境监测中，重点改进了信号采集电路，通过滤波模块、信号采集模块、信号放大模块和隔离模块等电路结构，使得采集信号精度提高的同时简化了电路结构，降低了能耗和成本。
21.2.施工人员监测模块的芯片中使用信号提取模块和减法器模块结合，由于抑制了信号漂移，使得采集信号滤除了施工人员的运动、出汗等干扰。
22.3.施工人员监测模块的芯片中针对信号提取部分仅使用一个放大器电路，同时不单纯采用滤波电路而是采用整流滤波的形式，使得输出信号纹波更少，减少处理电路的负担和精度，简化电路结构，降低了能耗和成本。
23.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明的监测装置的结构框图。
26.图2为本发明的施工人员监测部分电路图；
27.图3为本发明的施工环境监测部分电路图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.如图1所示，为本发明的施工环境和施工人员的监测装置的模块化示意图，在此示意图中仅示出了与本发明相关的结构的示意图，并不是监测装置的全部结构，如在监测装置中的警告模块、喷淋系统、人员管理系统、排班系统、财务系统等，并没有完全示出。
31.本发明的施工环境和施工人员的监测装置，包括施工环境监测模块、施工人员监测模块、数据存储模块和人机交互，所述施工环境监测模块连接信号采集模块和信号处理模块，其中信号采集模块包括如下电路结构：
32.传感器模块连接第一电感l1，所述第一电感l1连接第七二极管d7和第五电容c5，所述第五电容c5连接第十电阻r10，所述第七二极管d7连接第六电容c6，所述第十电阻r10连接第七电容c7和第十一电阻r11，所述第六电容c6连接第十三电阻r13和第十四电阻r14，所述第十四电阻r14连接第八电容c8，所述第八电容c8连接第十二电阻r12和第二十电阻r20，所述第十二电阻r12连接电源，所述第二十电阻r20连接处理器，所述第十一电阻r11连接第十五电阻r15、第十六电阻r16和第一晶体管m1，所述第一晶体管m1的一极连接第十七电阻r17、第十八电阻r18和第九电容c9，所述第一晶体管m1的另一极连接第十六电阻r16、第十九电阻r19和地；第三放大器a3的同相输入端连接所述第九电容c9，所述第三放大器a3的反相输入端连接所述第十九电阻r19，所述第三放大器a3的输出端连接第十电容c10，所述第十电容c10连接第二十一电阻r21和处理器，所述第二十一电阻r21连接电源。
33.信号采集电路使用了滤波模块、信号采集模块、信号放大模块和隔离模块等电路结构，使得采集信号精度提高的同时简化了电路结构，同时提高了信号采集电路的抗干扰能力。
34.进一步的，所述施工人员监测模块包括健康监测模块和人员定位模块，施工人员佩戴有可穿戴设备，其内部芯片包括信号提取电路、放大电路和整流滤波电路，所述信号提取电路包括如下电路结构：
35.第一二极管d1连接第一电阻r1、第二二极管d2、第一电容c1和第二电阻r2，所述第一电阻r1连接电源，所述第二二极管d2接地，所述第二电阻r2连接第二电容c2和第一放大器a1的同相输入端，所述第一放大器a1的反相输入端连接第三电阻r3，所述第二电容c2连接电源。
36.进一步的，所述放大电路包括如下电路结构：
37.第四电阻r4接第二放大器a2的同相输入端、第六电阻r6和第三电容c3，所述第二放大器a2的反相输入端连接第五电阻r5和第九电阻r9，所述第五电阻r5接地，所述第九电阻r9连接所述第一二极管d1，所述第二放大器a2连接所述第三电容c3和所述第六电阻r6。
38.进一步的，所述整流滤波电路包括如下电路结构：
39.整流桥电路，所述整流桥电路包括串联的第三二极管d3和第五二极管d5，串联的第四二极管d4和第六二极管d6，并且两组串联的二极管并联，所述整流桥电路连接第七电阻r7，所述第七电阻r7连接第八电阻r8和第四电容c4，所述第八电阻r8接地，所述第四电容c4接地和输出。
40.进一步的，所述信号提取电路连接减法器模块。
41.由于人体信号较弱，同时由于施工人员的不间断运动，即身体活动带来的低频干扰，和出汗等体液因素，造成信号的漂移，导致提取的信号及其不准确，此处采用放大电路对较弱信号进行放大处理，同时使用了减法器模块和低频信号提取模块，抑制了信号的漂移，使得输出的目标信号较为稳定；为了使得处理器降低处理信号的复杂度，采用了整流滤波电路，目标信号更加稳定的同时降低了器件处理的复杂度，进一步降低成本。例如处理器采用单片机，通过设置这样一个整流滤波电路，加快了单片机处理数据的速度。
42.综上可知，施工环境监测中，重点改进了信号采集电路，通过滤波模块、信号采集模块、信号放大模块和隔离模块等电路结构，使得采集信号精度提高的同时简化了电路结构，降低了能耗和成本。施工人员监测模块的芯片中使用信号提取模块和减法器模块结合，由于抑制了信号漂移，使得采集信号滤除了施工人员的运动、出汗等干扰。施工人员监测模块的芯片中针对信号提取部分仅使用一个放大器电路，同时不单纯采用滤波电路而是采用整流滤波的形式，使得输出信号纹波更少，减少处理电路的负担和精度，简化电路结构，降低了能耗和成本。
43.本发明的人员定位模块包括安装于所述可穿戴设备的定位标签。
44.所述定位标签周期性发射信号给定位服务器单元，所述定位服务器单元判断定位标签的位置，并将数据传输给处理器。
45.本发明的所述可穿戴设备还包括传感器单元和反馈组件，所述传感器单元包括心率计、紫外线传感器和加速度计。
46.所述心率计、紫外线传感器和加速度计的数据传输给处理器，所述处理器与预设安全值比较，当数据偏离所述预设安全值时，通过所述反馈组件告知所述施工人员。
47.本发明的所述施工环境监测模块中包括温湿度传感器、pm2.5传感器和噪音传感器。
48.综上可知，本发明的施工环境和施工人员监测装置中，能够提高信号监测的精度，并且由于电路结构的改进，简化了电路结构，减少器件的使用和信号处理的复杂度，因此，能够整体简化信号采集和处理的电路，给施工场所提供更廉价和更优的装置。
49.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。