CN110705491A - 一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，包括姿态数据采集系统，用于采集作业人员的姿态数据；视频数据采集系统，用于采集作业人员周围全方位的视频数据；数据读取系统，用于读取姿态数据与视频数据；上位机，用于识别姿态数据；路由器，用于提供网络移动热点；计算机，用于显示人体运动姿态和视频信息；所述姿势数据采集系统、视频数据采集系统与数据读取系统的一端连接，数据读取系统的另一端与路由器的一端、计算机的一端连接，路由器的另一端与上位机的一端连接，上位机的另一端与计算机另一端连接；本发明能够全方位的采集作业人员周围的环境图像信息，实时多方位的对铁塔作业人员进行监护。

Description

一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统

技术领域

本发明涉及姿态识别及图像采集传输领域，特别是涉及一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统。

背景技术

随着特高压技术的快速发展，电力铁塔随着电压等级的增高而快速增高，因此电力作业人员在铁塔上工作时，由于距离及铁塔作业的特殊性，目前监护人只能使用望远镜或者登塔进行监护，该方式使得监护人员难以周密的监护电力工人在电力铁塔上作业，还会存在以下问题：

当监护人员塔下监护时，由于距离过于遥远，望远镜无法细致的观察到塔上作业人员具体作业情况，特别是进行细微操作时，监护难度更大；当监护人员在登塔监护作业时，由于塔身作业空间限制，无法实时多方位的对铁塔作业人员进行监护，存在监护不周密的风险，因此，如何实时的检测铁塔作业人员自身的工作状态，以及全方位的采集作业人员周围的环境图像信息就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题，使电力工人铁塔辅助作业时的安全问题得到有效监护。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于姿态识别和图像采集传输技术的电力工人铁塔辅助作业的系统，包括姿态数据采集系统，用于采集作业人员的姿态数据；视频数据采集系统，用于采集作业人员周围全方位的视频数据；数据读取系统，用于读取姿态数据与视频数据；上位机，用于识别姿态数据；路由器，用于提供网络移动热点；计算机，用于显示人体运动姿态和视频信息；所述姿势数据采集系统、视频数据采集系统与数据读取系统的一端连接，数据读取系统的另一端与路由器的一端、计算机的一端连接，路由器的另一端与上位机的一端连接，上位机的另一端与计算机另一端连接。

优选的，姿态数据采集系统为IMU系统，所述IMU系统通过14个九轴姿态传感器，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据。

优选的，所述视频采集系统采用三个USB式的高清摄像头，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，两两摄像头之间相差120度。

优选的，所述数据读取系统为LINUX系统的ARM板。

优选的，每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时进行组网，将姿态数据传输到数据读取系统。

优选的，所述IMU系统采用的MSP430G2553单片机作为系统的核心。

优选的，还包括电源模块，用于为姿态数据采集系统、视频数据采集系统、数据读取系统、上位机、计算机供电。

一种电力工人铁塔辅助作业的方法，包括如下步骤：S1、使用IMU系统采集作业人员的姿态数据，通过14个九轴姿态传感器MPU9250，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据，每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时进行组网，将姿态数据传输到LINUX系统的 ARM板，将所述角度和角加速度数据，先经过通过四元数法进行四元数解算，得到所处方位的三轴姿态角，再经过卡尔曼滤波算法，融合计算出人体各部分姿态数据，再将长期采集的人体各部分姿态动作数据和各部分实际动作，通过神经网络算法，学习运算出各部分姿态的数据阈值；

S2、通过无线网卡访问路由器，将数据传输到云服务器中，用于供电网工作人员及时查取与调用作业工人的姿态情况、获取工作环境的视频数据等，从而更好地指导电力工人铁塔作业；

S3、运行LINUX系统的ARM板，读取IMU系统上传的姿态数据，同时读取三个高清摄像头拍摄的视频数据，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，将所述视频数据进行H264压缩后，再将压缩后的视频数据与姿态数据通过无线网卡传输到服务器上；

S4、采用路由器，为作业时能够提供移动的网络热点；

S5、将传输来的姿态数据，输入计算机的上位机进行姿态识别，在计算机上显示出人体运动姿态；

S6、将步骤S3中压缩的视频数据，显示在计算机上，实现对作业人员周围全方位的图像数据采集。

本发明公开了以下技术效果：本发明提供一种能够对电力工人铁塔作业时的进行姿态识别和前方图像采集，即全方位的采集作业人员周围的环境图像信息，然后将姿态和图像进行压缩传输到上位机显示，通过采集电力工人铁塔作业时各类状态数据，创建电力工人铁塔作业的姿态数据库；采集现场电力工人作业时的状态数据，依据状态数据识别电力工人的工作形态，进而判断电力工人工作行为是否合规；本发明不受塔身作业空间限制，降低监护难度，能够实时多方位的对铁塔作业人员进行监护，监护更加周密，从而解决铁塔作业时专责监护人无法有效监护电力工人铁塔作业状况的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

为使本发明的上述目的、特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-2所示，本发明提供一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，姿态数据采集系统，用于采集作业人员的姿态数据；视频数据采集系统，用于采集作业人员周围全方位的视频数据；数据读取系统，用于读取姿态数据与视频数据；上位机，用于识别姿态数据；路由器，用于提供网络移动热点；计算机，用于显示人体运动姿态和视频信息；所述姿势数据采集系统、视频数据采集系统与数据读取系统的一端连接，数据读取系统的另一端与路由器的一端连接，路由器的另一端与上位机的一端连接，上位机的另一端与计算机连接。

进一步地，姿态数据采集系统为IMU系统，所述IMU系统通过14个九轴姿态传感器，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据。

进一步地，所述视频采集系统采用三个USB式的高清摄像头，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，两两摄像头之间相差120度。

进一步地，所述数据读取系统为LINUX系统的ARM板。

进一步地，每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时使用zigbee芯片进行组网，将姿态数据传输到数据读取系统。

进一步地，所述IMU系统采用的MSP430G2553单片机作为系统的核心。

进一步地，还包括电源模块，用于为姿态数据采集系统、视频数据采集系统、数据读取系统、上位机、计算机供电，所述电源模块为锂电池，所述锂电池电压经过电压升压芯片再降压，用于为姿态数据采集系统、视频数据采集系统、数据读取系统、上位机、路由器，当锂电池电压低于3.7V时，电压升压芯片输出3.7V；当电池电压高于3.7V时，电压升压芯片输出锂电池电压，进一步增加电池的电能输出能力。

一种基于姿态识别及图像采集传输技术的电力工人铁塔辅助作业的方法，包括如下步骤：

S1：使用IMU系统采集作业人员的姿态数据，通过14个九轴姿态传感器 MPU9250，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据，每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时使用zigbee芯片进行组网，将姿态数据传输到LINUX系统的ARM板，将所述角度和角加速度数据，先经过通过四元数法进行四元数解算，得到所处方位的三轴姿态角，再经过卡尔曼滤波算法，融合计算出人体各部分姿态数据，再将长期采集的人体各部分姿态动作数据和各部分实际动作，通过神经网络算法，学习运算出各部分姿态的数据阈值；

S2：通过无线网卡访问路由器，将数据传输到云服务器中，用于供电网工作人员及时查取与调用作业工人的姿态情况、获取工作环境的视频数据等，从而更好地指导电力工人铁塔作业；

S3、运行LINUX系统的ARM板，读取IMU系统上传的姿态数据，同时读取三个高清摄像头拍摄的视频数据，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，将所述视频数据进行H264压缩后，再将压缩后的视频数据与姿态数据通过无线网卡传输到服务器上；

S4、采用路由器，为作业时能够提供移动的网络热点；

S5、将传输来的姿态数据，输入计算机的上位机进行姿态识别，在计算机上显示出人体运动姿态；

S6、将步骤S3中压缩的视频数据，显示在计算机上，实现对作业人员周围全方位的图像数据采集。

本发明提供一种能够对电力工人铁塔作业时的进行姿态识别和前方图像采集，即全方位的采集作业人员周围的环境图像信息，然后将姿态和图像进行压缩传输到上位机显示，通过采集电力工人铁塔作业时各类状态数据，创建电力工人铁塔作业的姿态数据库；采集现场电力工人作业时的状态数据，依据状态数据识别电力工人的工作形态，进而判断电力工人工作行为是否合规；本发明不受塔身作业空间限制，降低监护难度，能够实时多方位的对铁塔作业人员进行监护，监护更加周密，从而解决铁塔作业时专责监护人无法有效监护电力工人铁塔作业状况的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造及操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形及改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：包括姿态数据采集系统，用于采集作业人员的姿态数据；视频数据采集系统，用于采集作业人员周围全方位的视频数据；数据读取系统，用于读取姿态数据与视频数据；上位机，用于识别姿态数据；路由器，用于提供网络移动热点；计算机，用于显示人体运动姿态和视频信息；所述姿势数据采集系统、视频数据采集系统与数据读取系统的一端连接，数据读取系统的另一端与路由器的一端、计算机的一端连接，路由器的另一端与上位机的一端连接，上位机的另一端与计算机另一端连接。

2.根据权利要求1所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：姿态数据采集系统为IMU系统，所述IMU系统通过14个九轴姿态传感器，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据。

3.根据权利要求1所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：所述视频采集系统采用三个USB式的高清摄像头，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，两两摄像头之间相差120度。

4.根据权利要求1所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：所述数据读取系统为LINUX系统的ARM板。

5.根据权利要求2所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时进行组网，将姿态数据传输到数据读取系统。

6.根据权利要求2所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：所述IMU系统采用的MSP430G2553单片机作为系统的核心。

7.根据权利要求1所述的电力工人铁塔辅助作业的方法及系统，其特征在于：还包括电源模块，用于为姿态数据采集系统、视频数据采集系统、数据读取系统、上位机、计算机供电。

8.一种电力工人铁塔辅助作业的方法，其特征在于：包括如下步骤

S1、使用IMU系统采集作业人员的姿态数据，通过14个九轴姿态传感器MPU9250，分别采集人体的左右手的手部、前肘、后肘，头部，颈部，躯干上部分、下部分，左右下肢上部分、下部分、脚部的角度和角加速度数据，每个所述九轴姿态传感器使用一个单片机进行数据采集，同时进行组网，将姿态数据传输到LINUX系统的ARM板，将所述角度和角加速度数据先经过通过四元数法进行四元数解算，得到所处方位的三轴姿态角，再经过卡尔曼滤波算法，融合计算出人体各部分姿态数据，再将长期采集的人体各部分姿态动作数据和各部分实际动作，通过神经网络算法，学习运算出各部分姿态的数据阈值；

S2、通过无线网卡访问路由器，将数据传输到云服务器中，用于供电网工作人员及时查取与调用作业工人的姿态情况、获取工作环境的视频数据等，从而更好地指导电力工人铁塔作业；

S3、运行LINUX系统的ARM板，读取IMU系统上传的姿态数据，同时读取三个高清摄像头拍摄的视频数据，分别采集作业人员正前方、左后方和右后方的视频数据，将所述视频数据进行H264压缩后，再将压缩后的视频数据与姿态数据通过无线网卡传输到云服务器上；

S4、采用路由器，为作业时能够提供移动的网络热点；

S5、将传输来的姿态数据，输入计算机的上位机进行姿态识别，在计算机上显示出人体运动姿态；

S6、将步骤S3中压缩的视频数据，显示在计算机上，实现对作业人员周围全方位的图像数据采集。

Images