CN105595546A - 一种用于高空作业人员的智能手环及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空作业人员的智能手环系统，包括体征监测模块、防护模块、信息交流模块、现场指挥模块和控制中心模块；信息交流模块用于高空现场作业人员与指挥辅助人员进行沟通以及发布命令；现场指挥模块用于对高空作业人员进行沟通与指挥，并将现场情况发送至控制中心；所述控制中心模块接收现场情况并进行记录存储，发生危险时及时反映。所述体征监测模块包括耳根挂环和手环，所述耳根挂环上设置信息交流模块且所述信息交流模块通过蓝牙与所述手环相连接，佩戴的手环上设置红外接收器，使其能够接收到红外激光束后触发振动电机和刺痛电极，提醒违规人员回到安全区域内，同时发出警报提醒现场指挥模块对此处进行巡检，避免意外情况发生。

Description

一种用于高空作业人员的智能手环及其使用方法

技术领域

本发明涉及电力系统高空作业体征监测技术领域，具体涉及一种用于高空作业人员的智能手环及其使用方法。

背景技术

随着电网的建设和发展，带电作业已成为电力设备测试、检修、改造的重要手段，为电力系统的安全可靠运行和提高效益发挥了十分重要的作用。然而，不同作业现场实验及检修过程中，危险带电区域往往环绕工作现场，工作安全性保证成为带电作业工作中最重要的因素。为了确保作业现场人员及设备安全，国家电网公司制定了《国家电网公司电力安全工作规程》，详细规定了作业现场应遵循的规章制度。在作业现场为了对作业人员行为进行监督管理，作业现场配备监护人、安全员进行现场监管。各级领导及安监部门对违章工作情况密切关注。然而日常工作中，工作区域范围大，人员众多，而监督管理人员有限，因此往往只能通过少数监管人员管理大量工作人员或对工作进行抽查的形式进行管理。

目前，电网作业安全防护主要存在以下几个问题：

1）人防为主，技防手段匮乏。

在当前管理制度下，电网作业现场大多依靠人为监督，保证作业现场安全。而人为监督往往会有监督不到位的情况，而且在多人作业的情况下，事故发生的概率会大大增加。目前，没有可靠的技术防护手段应用或者无法满足现场安全作业预警的要求。

2）长时间作业，无法保证安全管理

在电网作业环境中，长时间作业会导致人员注意力下降，事故发生往往处于这一阶段，作业安全无法保障。

3）电网电磁环境复杂，安全防护措施实施困难。

电网作业环境下，电磁干扰很大，常规的传感装置受环境影响较大，无法真实反应作业安全情况，无法及时预警，安全防护措施无法有效实施。

基于上述几点，在目前的技术当中对高空作业人员的安全监管还有很大的不足，且通过对其环境判断，需要一种能够适应电磁环境的传感器。申请号为CN201410670697.3的发明涉及光电传感领域，公开了一种颈部脉搏监测仪，包括用于颈部的纺织物件和监测主体，所述纺织物件上设有反射式光电传感器，所述监测主体包括电源、数据处理器、蓝牙模块及显示屏，所述反射式光电传感器通过蓝牙模块将采集的光电信号传送给数据处理器，所述数据处理器将接收到的光电信号转换成数字信号显示在显示屏上。本发明的颈部脉搏监测仪利用反射式光电传感器照射颈部皮肤，颈部皮肤下的血液容积在心脏作用下呈现搏动性变化，从而对光的吸收是变化的，光电传感器检测到的光强度随之成脉动性变化，将此光强度变化信号转化为电信号便可获得脉搏的相关信息，实现对颈部脉搏的监测、报警和定位。其公开了一种光电传感器可以对人体的脉搏进行监测，但是对于高空作业人员来说，监测装置越小线路越少越适合实用，该发明对高空作业人员的工作会造成一定的影响。

申请号为CN201410670699.2的发明涉及光电领域，公开了一种智能脉搏监测腕表，包括表壳和表带，所述表壳底面贴附有可照射皮肤的反射式光电传感器，表壳内部设有电源和数据处理器，所述反射式光电传感器将采集的光电信号传送给数据处理器。本发明的智能脉搏监测腕表利用反射式光电传感器照射手腕皮肤，腕部皮肤内的血液容积在心脏作用下呈现搏动性变化，从而对光的吸收是变化的，光电传感器检测到的光强度随之成脉动性变化，将此光强度变化信号转化为电信号便可获得脉搏的相关信息，实现对手腕脉搏跳动频率的监测、报警和定位。该装置结构较小，适合工作人员佩戴，但是电力高空作业环境复杂，杂物较多，在工作时容易碰坏戴在手腕上的腕表，造成误报以及财产损失。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种高空作业人员的智能手环系统及其使用方法，可以对高空作业人员的心率进行监测同时设置安全电子围栏，利于地面指挥人员掌握其心理情况及时进行指导，且通过手环发出安全警示，降低意外发生的几率，提高作业的安全性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高空作业人员的智能手环系统，包括体征监测模块、防护模块、信息交流模块、现场指挥模块和控制中心模块；

所述体征测量模块用于对现场高空作业人员进行体征监测；

所述防护模块用于为高空现场作业人员的划定安全范围并发出警报避免危险发生；

所述信息交流模块用于高空现场作业人员与指挥辅助人员进行沟通以及发布命令；

所述现场指挥模块用于对高空作业人员进行沟通与指挥，并将现场情况发送至控制中心；

所述控制中心模块接收现场情况并进行记录存储，发生危险时及时反映。

所述体征监测模块包括耳根挂环和手环，所述耳根挂环上设置信息交流模块且所述信息交流模块通过蓝牙与所述手环相连接。

所述手环包括壳体，设置在所述壳体内且分别与微型处理器相连接的振动电机、微型电源、刺痛电极、反射式光电传感器、红外接收器和蓝牙单元。

所述现场指挥模块包括控制器、显示器和地面对讲机，所述控制器通过地面无线信号通信模块与信号收发器信号互联，所述控制器还连接有数据库服务器和警报按钮。

所述信息交流模块为设置所述耳根挂环的微型对讲机，且所述微型对讲机通过导线与下部的电源以及所述信号收发器相连接。

所述耳根挂环上活动设置契合耳朵形状的黑色柔性罩体。

所述黑色柔性罩体外表面设置隔音海绵。

所述防护模块为电子围栏，所述电子围栏包括若干个激光收发器、供电模块和无线信号通信模块，所述激光收发器设置在底座上且通过无线信号通信模块与所述地面无线信号通信模块信号互联，所述供电模块设置在底座上。

所述激光收发器为红外激光收发器。

一种高空作业人员的智能手环系统的使用方法，包括如下步骤：

1）设置安全围栏：通过激光收发器组成安全区域，且每两个激光收发器之间的激光发生端与激光接收端相互配合；

2）高空作业人员的心率进行采集：采集静息心率、慢跑心率并计算极限心率和最大心率，静息心率为高空作业人员在清醒、不活动的安静状态下，每分钟心跳的次数；慢跑心率为高空作业人员在5～10km/h的速度下慢跑的心率；最大心率为220－高空作业人员年龄；极限心率为（最大心率－安静心率）×0.8+安静心率；并将心率数据对应每位高空作业人员做好标签存储在数据库服务器内；

3）高空作业人员在登高作业前将耳根挂环套在耳根部位，固定夹板夹持在耳垂位置，微型对讲机放置到耳朵上部；

4）在高空作业途中，反射式光电传感器监测高空作业人员的实时心率并通过信号收发器与地面无线信号通信模块信号互联，然后传送至控制器内，控制器将监测的实时数据在显示器上显示，并从数据库服务器内调出该高空作业人员的各项心率数据；

5）将实时心率与静息心率、慢跑心率、极限心率和最大心率进行比较，当高空作业人员的实时心率在慢跑心率范围内或不大于极限心率时，处于安全心率范围，无需地面指挥人员进行干预；当实时心率在极限心率到最大心率范围内时处于警戒心率范围，需地面指挥人员通过地面对讲机进行指挥并安抚心态；当实时心率到达或超过最大心率时，停止作业并指挥其落地或直接展开救援；且通过设置安全围栏，其能够在原来围栏的基础上获得电子围栏，使得当有工人越过电子围栏时，阻断电子围栏激光束且智能手环红外接收器接收到红外信号，则发出警报同时触发振动电机与刺痛电极，使得工人离开安全围栏；若，红外收发器没有接收到红外激光束且没有检测到智能手环时，则会提醒地面作业人员进行巡检，确保工程施工的完整性与安全性。

本发明提供了一种高空作业人员的智能手环系统，体征监测模块佩戴在高空作业人员身上对其心率进行监测，可以对其在工作时的状态进行监测，通过心跳的速度来观测作业人员的心理情况，当作业人员遇到突发情况时地面人员可以根据心跳发现情况并及时安抚，帮助其摆脱恐慌的心情，帮助新员工适应高空作业，并辅助老员工提高作业的安全性。对讲模块可以沟通高空与地面，高空作业人员可以通过该模块与地面人员及时沟通，需要什么工具可以及时传达，地面人员也可以方便的给出操作指令等，避免了因为高空大风情况导致的上下交流不便。信息交流模块用于对脉搏监测数据的传输，将体征监测模块与现场指挥模块连接起来，现场指挥模块接收脉搏数据供地面人员观看，并将脉搏数据发送至控制中心模块，当工作人员心跳出现异常时可以及时反映派出救援队伍，降低意外产生的损失。

同时为了保证在施工时，无意越过安全围栏，造成的意外事故，在原来固定围栏的基础上增加了电子围栏，而电子围栏包括若干个激光收发器、供电模块和无线信号通信模块，激光收发器设置在底座上且通过无线信号通信模块与地面无线信号通信模块信号互联，供电模块设置在底座上，能够通过人为的作用组成任意形状的闭合电子围栏；佩戴的手环上外部置红外接收器，能够接收到红外激光束后触发振动电机和刺痛电极，提醒违规人员回到安全区域内，同时发出警报提醒现场指挥模块对此处进行巡检，避免意外情况发生。

本发明还提供了高空作业人员的智能手环系统的使用方法，在高空作业人员的工作区域的围栏上设置电子围栏，从而佩戴手环的工作者在越过电子围栏时，触发刺痛感与振动，进行提醒，避免振动感觉不到的现象；且对高空作业人员的不同心率情况进行采集制作标签并存储，当其在高空作业时采集的实时心率情况与之前采集的数据进行对比，来判断作业人员的心理状态，并做出合适的应对动作，利于工作的安全、顺利展开，降低高空作业的危险性。

本发明的有益效果如下：

1、可以对高空作业人员的心率进行监测，利于地面指挥人员掌握其心理情况，及时进行指导，降低意外发生的几率，提高作业的安全性；

2、体征监测模块结构简单巧妙，可以固定在耳部，不影响工作人员的作业情况；

3、将反射至光电传感器设置在手腕处，能够直接通过对脉搏的监测获取最真实的工作状态信息；

4、现场指挥模块的数据库服务器存储有高空作业人员的各种心率数据，当其进行高空作业时，通过实时心率与历史数据进行对比，可以直观的看出其心理状态，帮助新员工适应高空作业，并辅助老员工提高作业的安全性；

5、在现场发生意外时，可以通过警报按钮直接对控制中心发出警报信息，能够对现场危急情况作出及时反映，降低紧急情况造成的损失。

6、在手环上外部设置红外接收器，能够灵敏的感受到激光收发器发出的红外光，从而做出及时的响应。

7、设置电子围栏，能够在佩戴手环的工作人员翻越电子围栏的时候，及时发出警报并将信息传递给现场指挥模块，引起现场指挥人员的注意同时触发手环振动电机与刺痛电极，对违规者进行惩罚；也可设置延迟，通过耳机先进行提醒无效后，在进行惩罚的方式。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明用于高空作业人员的脉搏检测系统的系统结构图；

图2是本发明实施例二的系统结构图；

图3是本发明手环的侧面结构示意图；

图4是本发明手环的俯视结构示意图；

图5是本发明体征监测模块处的结构示意图；

图6是本发明防护模块处的结构示意图；

图7是本发明防护模块处的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图7对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一：本实施例提供了一种高空作业人员的智能手环系统，包括体征监测模块1、防护模块2、信息交流模块3、现场指挥模块4和控制中心模块5；所述体征测量模块1用于对现场高空作业人员进行体征监测；所述防护模块2用于为高空现场作业人员的划定安全范围并发出警报避免危险发生；所述信息交流模块3用于高空现场作业人员与指挥辅助人员进行沟通以及发布命令；所述现场指挥模块4用于对高空作业人员进行沟通与指挥，并将现场情况发送至控制中心；所述控制中心模块5接收现场情况并进行记录存储，发生危险时及时反映。

本发明提供了一种高空作业人员的智能手环系统，体征监测模块佩戴在高空作业人员身上对其心率进行监测，可以对其在工作时的状态进行监测，通过心跳的速度来观测作业人员的心理情况，当作业人员遇到突发情况时地面人员可以根据心跳发现情况并及时安抚，帮助其摆脱恐慌的心情，帮助新员工适应高空作业，并辅助老员工提高作业的安全性。对讲模块可以沟通高空与地面，高空作业人员可以通过该模块与地面人员及时沟通，需要什么工具可以及时传达，地面人员也可以方便的给出操作指令等，避免了因为高空大风情况导致的上下交流不便。无线传输模块用于对脉搏监测数据的传输，将体征监测模块与现场指挥模块连接起来，现场指挥模块接收脉搏数据供地面人员观看，并将脉搏数据发送至控制中心模块，当病人心跳出现异常时可以及时反映派出救援队伍，降低意外产生的损失。

实施例二：其与实施例一的区别在于：所述体征监测模块1包括耳根挂环25和手环，所述耳根挂环25上设置信息交流模块3且所述信息交流模块3通过蓝牙与手环相连接。

所述手环包括壳体24，设置在所述壳体24内且分别与微型处理器16相连接的振动电机12、微型电源26、刺痛电极13、反射式光电传感器14、红外接收器15和蓝牙单元17。

所述现场指挥模块包括控制器8、显示器10和地面对讲机9，所述控制器8通过地面无线信号通信模块7与信号收发器6信号互联，所述控制器8还连接有数据库服务器21和警报按钮22。

所述防护模块为电子围栏，所述电子围栏包括若干个激光收发器18、供电模块19和无线信号通信模块20，所述激光收发器18设置在底座23上且通过无线信号通信模块20与所述地面无线信号通信模块7信号互联，所述供电模块设置在底座23上。

所述微型电源处设置电量监测单元，能够将电量情况反馈给地面控制中心，从而确保微型电源在电量过低时，提醒工作人员进行充电，避免没电造成的监测失败的现象。

实施例三：其与实施例二的区别在于：所述信息交流模块为设置所述耳根挂环25的微型对讲机11，且所述微型对讲机11通过导线与下部的电源以及所述信号收发器6相连接。

所述耳根挂环25上活动设置契合耳朵形状的黑色柔性罩体。

所述黑色柔性罩体外表面设置隔音海绵。

本实施例中设置的黑色柔性罩体，其能够与很好的固定在耳朵上，避免耳机脱落，且设置隔音海绵能够保证其单侧耳朵能够减少外界的干扰，听清楚地面操作人员的话，且另一个耳朵未设置耳机能够听到外界人员提示。

所述电子围栏包括激光收发器和三个反射镜面，所述三个反射镜面与激光收发器组成矩形围栏，通过反射镜面将激光束多次反射后回到激光收发器的接收端，节省了大量激光收发器，同时也能够增加设置楼层的采光量。也可采用棱柱作为反射镜面。

实施例四

本实施例还提供了一种高空作业人员的智能手环系统的使用方法，包括如下步骤：

1）设置安全围栏：通过激光收发器组成安全区域，且每两个激光收发器之间的激光发生端与激光接收端相互配合；

2）高空作业人员的心率进行采集：采集静息心率、慢跑心率并计算极限心率和最大心率，静息心率为高空作业人员在清醒、不活动的安静状态下，每分钟心跳的次数；慢跑心率为高空作业人员在5～10km/h的速度下慢跑的心率；最大心率为220－高空作业人员年龄；极限心率为（最大心率－安静心率）×0.8+安静心率；并将心率数据对应每位高空作业人员做好标签存储在数据库服务器内；

3）高空作业人员在登高作业前将耳根挂环套在耳根部位，固定夹板夹持在耳垂位置，微型对讲机放置到耳朵上部；

4）在高空作业途中，反射式光电传感器监测高空作业人员的实时心率并通过信号收发器与地面无线信号通信模块信号互联，然后传送至控制器内，控制器将监测的实时数据在显示器上显示，并从数据库服务器内调出该高空作业人员的各项心率数据；

5）将实时心率与静息心率、慢跑心率、极限心率和最大心率进行比较，当高空作业人员的实时心率在慢跑心率范围内或不大于极限心率时，处于安全心率范围，无需地面指挥人员进行干预；当实时心率在极限心率到最大心率范围内时处于警戒心率范围，需地面指挥人员通过地面对讲机进行指挥并安抚心态；当实时心率到达或超过最大心率时，停止作业并指挥其落地或直接展开救援；且通过设置安全围栏，其能够在原来围栏的基础上获得电子围栏，使得当有工人越过电子围栏时，阻断电子围栏激光束且智能手环红外接收器接收到红外信号，则发出警报同时触发振动电机与刺痛电极，使得工人离开安全围栏；若，红外收发器没有接收到红外激光束且没有检测到智能手环时，则会提醒地面作业人员进行巡检，确保工程施工的完整性与安全性。

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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：包括体征监测模块、对讲模块、无线传输模块、现场指挥模块和控制中心模块；

所述体征监测模块用于对现场高空作业人员进行体征监测；

所述对讲模块用于现场高空作业人员与指挥辅助人员进行沟通以及发布命令；

所述无线传输模块用于现场数据信息的传递以及现场与控制中心的数据交流；

所述现场指挥模块用于对高空作业人员进行沟通与指挥，并将现场情况发送至控制中心；

所述控制中心模块接收现场情况并进行记录存储，发生危险时及时反映。

2.如权利要求1所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述体征监测模块包括耳根挂环，所述耳根挂环下方通过柔性带设置固定夹板，所述固定夹板内表面设置反射式光电传感器，所述耳根挂环上设置与所述反射式光电传感器连接的第一无线收发模块。

3.如权利要求2所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述对讲模块包括所述耳根挂环上端设置的微型对讲机。

4.如权利要求2所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述耳根挂环上活动设置契合耳朵形状的黑色柔性罩体。

5.如权利要求4所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述黑色柔性罩体外表面设置隔音海绵。

6.如权利要求1所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述现场指挥模块包括控制器、显示器和地面对讲机，所述控制器与第二无线收发模块和第一GPRS通信模块连接，所述控制器还连接有数据库服务器和警报按钮。

7.如权利要求6所述的用于高空作业人员的脉搏检测系统，其特征在于：所述控制中心模块包括第二GPRS通信模块和与之相连的中心服务器，所述中心服务器连接有警报器。

8.一种用于高空作业人员的脉搏检测系统的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）高空作业人员的心率进行采集：采集静息心率、慢跑心率并计算极限心率和最大心率，静息心率为高空作业人员在清醒、不活动的安静状态下，每分钟心跳的次数；慢跑心率为高空作业人员在5～10km/h的速度下慢跑的心率；最大心率为220－高空作业人员年龄；极限心率为（最大心率－安静心率）×0.8+安静心率；并将心率数据对应每位高空作业人员做好标签存储在数据库服务器内；

2）高空作业人员在登高作业前将耳根挂环套在耳根部位，固定夹板夹持在耳垂位置，微型对讲机放置到耳朵上部；

3）在高空作业途中，反射式光电传感器监测高空作业人员的实时心率并通过第一无线收发模块发送至第二无线收发模块，再输送至控制器内，控制器接收监测到的数据在显示器上进行显示，并从数据库服务器内调出该高空作业人员的各项心率数据；

4）将实时心率与静息心率、慢跑心率、极限心率和最大心率进行比较，当高空作业人员的实时心率在慢跑心率范围内或不大于极限心率时，处于安全心率范围，无需地面指挥人员进行干预；当实时心率在极限心率到最大心率范围内时处于警戒心率范围，需地面指挥人员通过地面对讲机进行指挥并安抚心态；当实时心率到达或超过最大心率时，停止作业并指挥其落地或直接展开救援。