CN110264653A - 一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，包括安全帽、连接件、面部图像采集器、控制器、报警器、通信单元、定位单元和服务器，连接件第一端与安全帽外壳的前部固定连接，控制器与连接件固定连接，报警器、通信单元以及定位单元均安装在连接件上，通信单元与服务器通信连接，服务器内运行有面部识别模块和越界分析模块。本发明的实质性效果是：通过面部图像采集器采集佩戴者面部图像，与预先采集的面部图像对比，进行身份验证，避免人员资质不符；通过定位单元跟踪人员活动范围，并在越界时进行提醒，有效避免人员误入到危险区域；通过面部图像对比，验证安全帽是否牢固佩戴，保障人员安全。

Description

一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统。

背景技术

电力工业是国民经济基础命脉产业，直接关系到国民经济发展和社会稳定。高压变电站是电力网络的重要能量交换节点，高压变电站的安全管控事关电网运行的稳定。高压变电站内多为大型强电设备，在工作中无时不刻都在进行着大量的能量转换，潜在的破坏力十分巨大。如果安全管理执行过程中存在疏漏，则对于进入现场巡检、维修、基建施工的人员的人身安全构成严重的威胁。而变电站内部人员管理方面，关于巡视人员、检修人员以及外来访客的管理一直是安全管理的难点。在巡视人员方面，管理者无法得知巡视人员是否真的按规定周期进行巡视、是否对指定设备进行巡视、是否按要求对设备状态进行了检查的核对；检修人员方面，缺乏对进入变电站的外协施工单位人员的管理手段、对于进入非检修区域的检修人员无法及时发现并纠正。外来访客管理方面，对访客的管理主要是通过工作人员人盯人的方法，防止参观人员离开指定参观区域，当参观人员过于庞大时，对个别访客擅自进入非参观区，难以做到及时发现、制止。因而急需一种能够有效提高高压变电站内部活动人员安全性的技术方案。

如中国专利CN109461286A，公开日2019年3月12日，一种电力施工现场安全巡视监测系统，包括无人机系统，可移动现场安全监控箱，人体安全感应装置，所述人体安全感应装置由安全帽、感应处理器模块、人体温度感应模块、人体心率感应模块、语音报警模块、第三2.4G通讯模块组成；所述无人机系统由无人机、摄像装置、5.8G图传发射装置、高压电压感应模块、感应信号反馈处理模块、第一2.4G通讯模块组成；所述可移动现场安全监控箱由5.8G图传接收装置、视频显示装置、第二2.4G通讯模块、处理器、监控终端组成。其虽然能够有效跟踪人员位置和状态，但其要求安全帽内部镶嵌有身份识别芯片与佩戴者身份信息一致，不适用于访客；其次，该技术方案缺乏有效确保佩戴人员有效佩戴安全帽的技术方案，不能避免佩戴者错误佩戴安全帽，导致安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前缺乏有效跟踪人员活动区域及保障人员安全技术的问题。提出了一种人员验证和活动区域监控的头戴式身份识别及越界预警系统。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，包括安全帽、连接件、面部图像采集器、控制器、报警器、通信单元、定位单元和服务器，安全帽包括外壳和内衬，连接件第一端与安全帽外壳的前部固定连接，控制器与连接件固定连接，面部图像采集器固定安装在连接件第二端，面部图像采集器采集安全帽佩戴者面部图像，报警器、通信单元以及定位单元均安装在连接件上，与控制器连接，面部图像采集器、报警器、通信单元以定位单元均与控制器连接，通信单元与服务器通信连接，服务器内运行有面部识别模块和越界分析模块。面部识别模块用于身份识别，越界分析模块用于越界预警，当定位单元所获得位置数据超出可活动区域时，服务器中的越界分析模块将发出预警，由工作人员进行处理。

作为优选，所述连接件包括支杆、外螺母、内螺母和支架，所述支杆第一端加工有螺纹，所述外螺母以及内螺母均与支杆第一端螺纹连接，安全帽外壳的前部加工有通孔，支杆第一端穿过所述通孔，安全帽的外壳位于外螺母和内螺母之间，外螺母以及内螺母均与安全帽外壳抵接，支架固定安装在支杆第二端，面部图像采集器固定安装在支架上。采用该优选方案，能够解决目前的智能安全帽需要定制，难以对普通安全帽进行改装的技术问题。本优选方案仅需要在安全帽上打出小孔即可完成改装，有效降低了系统实施的成本。

作为优选，还包括外压力传感器和内压力传感器，外压力传感器安装在外螺母和安全帽外壳之间，检测外螺母对安全帽外壳的压力，内压力传感器安装在内螺母和安全帽外壳之间，检测内螺母对安全帽外壳的压力，外压力传感器和内压力传感器均与控制器连接。本优选方案解决了连接件长时间使用松动后，工作人员无法及时察觉并修复的技术问题。当外压力传感器或内压力传感器检测到的压力为零时或小于设定阈值时，则说明连接件存在松动的缺陷，控制器将发出信号，提醒修复。

作为优选，还包括若干个定位桩，所述定位桩内置有定位元件和通信元件，所述定位元件与通信元件连接，所述通信元件与服务器通信连接，若干个定位桩放置在越界区域边缘。通过定位桩可以辅助划定出可活动区域，适合临时活动区域的改动。

作为优选，还包括穿戴感知器，所述穿戴感知器安装在安全帽内衬的内侧，当安全帽被穿戴时，所述穿戴感知器位于安全帽内衬和人体头部之间，穿戴感知器检测安全帽是否被穿戴，穿戴感知器与控制器连接。通过穿戴感知器检测安全帽是否被穿戴，当安全帽被穿戴时，启动身份识别及越界预警。

作为优选，所述穿戴感知器包括基体、折板、检测传感器、第一磁体和第二磁体，基体和折板活动连接，检测传感器以及第一磁体安装在基体内，第二磁体安装在折板内，基体位于安全帽内衬与人体头部之间，安全帽内衬位于基体和折板之间，第一磁体和第二磁体相互吸引。第一磁体和第二磁体相互吸引，使折板与基体附着在安全帽内衬上，便于安放和取下，方便对现有普通安全帽进行改造。

作为优选，所述检测传感器为微动开关、温度传感器、压力传感器或反射式光电门。

一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统的控制方法，适用于如前述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，包括以下步骤：A）面部图像采集器采集佩戴者面部图像，通过通信单元发送到服务器，若面部识别未通过，则报警器以方式一进行报警，反之，进入步骤B；B）控制器读取定位单元输出的位置数据，并将位置数据发送到服务器，服务器将位置数据与预先设置的可活动区域对比，若位置数据超出可活动区域，则通知控制器控制报警器以方式二报警，提示越界；C）控制器检测外压力传感器和内压力传感器的测量值，当外压力传感器或内压力传感器的测量值的变化超过设定阈值，则面部图像采集器采集佩戴者面部图像，并将最新采集的面部图像与在先采集的面部图像对比，并判断面部是否发生偏移，若发生偏移且外压力传感器以及内压力传感器的测量值始终不为零，则报警器以方式三进行报警，提示安全帽不牢固，若外压力传感器或内压力传感器的测量值存在为零的状态，则报警器以方式四进行报警，提示支杆松动。

作为优选，在步骤A之前，还包括步骤：当控制器通过穿戴感知器检测到安全帽被佩戴时，进入步骤A，反之，周期性读取穿戴感知器的检测结果。

本发明的实质性效果是：通过面部图像采集器采集佩戴者面部图像，与预先采集的面部图像对比，进行身份验证，避免人员资质不符；通过定位单元跟踪人员活动范围，并在越界时进行提醒，有效避免人员误入到危险区域；通过面部图像对比，验证安全帽是否牢固佩戴，保障人员安全。

附图说明

图1为实施例一结构示意图。

图2为实施例一安全帽结构示意图。

图3为实施例一穿戴感知器结构示意图。

图4为实施例一的控制方法流程框图。

其中：1、外螺母，2、支杆，3、支架，4、前置相机，5、验证相机，6、信号线，7、外压力传感器，8、内压力传感器，9、内螺母，10、外壳，11、穿戴感知器，12、内衬，13、头部，14、控制器，15、折板，16、第二磁体，17、基体，18、检测传感器，19、第一磁体，100、定位单元，200、报警器，300、面部图像采集器，400、通信单元，500、服务器。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，如图1、图2所示，本实施例在安全帽的外壳10上开设通孔，安全帽包括外壳10和内衬12，支杆2第一端穿过通孔，支杆2第一端加工有螺纹，外螺母1和内螺母9分别拧在安全帽的外壳10两侧，拧紧外螺母1和内螺母9使支杆2与安全帽的外壳10固定连接，报警器200、通信单元400以及定位单元100均安装在连接件中部靠近第一端处，支架3固定安装在支杆2第二端，面部图像采集器300固定安装在支架3上。面部图像采集器300为验证相机5，在验证相机5的背面还固定安装有前置相机4，用于拍摄佩戴者前方的图像，并发送给服务器500，用于辅助判断佩戴者的位置，验证相机5采集安全帽佩戴者面部图像，并发送给服务器500进行验证。验证相机5是以一个周期，重复采集安全帽佩戴者面部图像的。验证相机5、报警器200、通信单元400以定位单元100均与控制器14连接，通信单元400与服务器500通信连接，服务器500内运行有面部识别模块和越界分析模块。外压力传感器7安装在外螺母1和安全帽外壳10之间，检测外螺母1对安全帽外壳10的压力，内压力传感器8安装在内螺母9和安全帽外壳10之间，检测内螺母9对安全帽外壳10的压力，外压力传感器7和内压力传感器8均与控制器14连接。穿戴感知器11安装在安全帽内衬12的内侧，当安全帽被穿戴时，穿戴感知器11位于安全帽内衬12和人体头部13之间，穿戴感知器11检测安全帽是否被穿戴，穿戴感知器11与控制器14连接。

如图3所示，穿戴感知器11包括基体17、折板15、检测传感器18、第一磁体19和第二磁体16，基体17和折板15活动连接，检测传感器18以及第一磁体19安装在基体17内，检测传感器18通过信号线6与控制器14连接，第二磁体16安装在折板15内，基体17位于安全帽内衬12与人体头部13之间，安全帽内衬12位于基体17和折板15之间，第一磁体19和第二磁体16相互吸引。第一磁体19和第二磁体16相互吸引，使折板15与基体17附着在安全帽内衬12上，便于安放和取下，方便对现有普通安全帽进行改造。检测传感器18为微动开关、温度传感器、压力传感器或反射式光电门。定位桩内置有定位元件和通信元件，定位元件与通信元件连接，通信元件与服务器500通信连接，若干个定位桩放置在越界区域边缘。通过定位桩可以辅助划定出可活动区域，适合临时活动区域的改动。

一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统的控制方法，适用于如前述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，如图4所示，包括以下步骤：A）当控制器14通过穿戴感知器11检测到安全帽被佩戴时，面部图像采集器300采集佩戴者面部图像，通过通信单元400发送到服务器500，若面部识别未通过，则报警器200以方式一进行报警，反之，进入步骤B；B）控制器14读取定位单元100输出的位置数据，并将位置数据发送到服务器500，服务器500将位置数据与预先设置的可活动区域对比，若位置数据超出可活动区域，则通知控制器14控制报警器200以方式二报警，提示越界；C）控制器14检测外压力传感器7和内压力传感器8的测量值，当外压力传感器7或内压力传感器8的测量值的变化超过设定阈值，则面部图像采集器300采集佩戴者面部图像，并将最新采集的面部图像与在先采集的面部图像对比，并判断面部是否发生偏移，若发生偏移且外压力传感器7以及内压力传感器8的测量值始终不为零，则报警器200以方式三进行报警，提示安全帽不牢固，若外压力传感器7或内压力传感器8的测量值存在为零的状态，则报警器200以方式四进行报警，提示支杆2松动。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

包括安全帽、连接件、面部图像采集器、控制器、报警器、通信单元、定位单元和服务器，安全帽包括外壳和内衬，连接件第一端与安全帽外壳的前部固定连接，控制器与连接件固定连接，面部图像采集器固定安装在连接件第二端，面部图像采集器采集安全帽佩戴者面部图像，报警器、通信单元以及定位单元均安装在连接件上且与控制器连接，面部图像采集器、报警器、通信单元以定位单元均与控制器连接，通信单元与服务器通信连接，服务器内运行有面部识别模块和越界分析模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

所述连接件包括支杆、外螺母、内螺母和支架，所述支杆第一端加工有螺纹，所述外螺母以及内螺母均与支杆第一端螺纹连接，安全帽外壳的前部加工有通孔，支杆第一端穿过所述通孔，安全帽的外壳位于外螺母和内螺母之间，外螺母以及内螺母均与安全帽外壳抵接，支架固定安装在支杆第二端，面部图像采集器固定安装在支架上。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

还包括外压力传感器和内压力传感器，外压力传感器安装在外螺母和安全帽外壳之间，检测外螺母对安全帽外壳的压力，内压力传感器安装在内螺母和安全帽外壳之间，检测内螺母对安全帽外壳的压力，外压力传感器和内压力传感器均与控制器连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

还包括若干个定位桩，所述定位桩内置有定位元件和通信元件，所述定位元件与通信元件连接，所述通信元件与服务器通信连接，若干个定位桩放置在越界区域边缘。

5.根据权利要求3所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

还包括穿戴感知器，所述穿戴感知器安装在安全帽内衬的内侧，当安全帽被穿戴时，所述穿戴感知器位于安全帽内衬和人体头部之间，穿戴感知器检测安全帽是否被穿戴，穿戴感知器与控制器连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

所述穿戴感知器包括基体、折板、检测传感器、第一磁体和第二磁体，基体和折板活动连接，检测传感器以及第一磁体安装在基体内，第二磁体安装在折板内，基体位于安全帽内衬与人体头部之间，安全帽内衬位于基体和折板之间，第一磁体和第二磁体相互吸引。

7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统，其特征在于，

所述检测传感器为微动开关、温度传感器、压力传感器或反射式光电门。

8.一种如权利要求5所述的头戴式身份识别及越界预警系统的控制方法，其特征在于，

包括以下步骤：

A）面部图像采集器采集佩戴者面部图像，通过通信单元发送到服务器，若面部识别未通过，则报警器以方式一进行报警，反之，进入步骤B；

B）控制器读取定位单元输出的位置数据，并将位置数据发送到服务器，服务器将位置数据与预先设置的可活动区域对比，若位置数据超出可活动区域，则通知控制器控制报警器以方式二报警，提示越界；

C）控制器检测外压力传感器和内压力传感器的测量值，当外压力传感器或内压力传感器的测量值的变化超过设定阈值，则面部图像采集器采集佩戴者面部图像，并将最新采集的面部图像与在先采集的面部图像对比，并判断面部是否发生偏移，若发生偏移且外压力传感器以及内压力传感器的测量值始终不为零，则报警器以方式三进行报警，提示安全帽不牢固，若外压力传感器或内压力传感器的测量值存在为零的状态，则报警器以方式四进行报警，提示支杆松动。

9.根据权利要求8所述的一种基于物联网的头戴式身份识别及越界预警系统的控制方法，其特征在于，

在步骤A之前，还包括步骤：

当控制器通过穿戴感知器检测到安全帽被佩戴时，进入步骤A，反之，周期性读取穿戴感知器的检测结果。