CN111813027A - 智慧工地的高空安全带控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及安全带防护技术领域，具体涉及智慧工地的高空安全带控制系统，包括便携终端，所述便携终端上设有控制通电或断电的电源开关，便携终端位于安全带上，便携终端检测安全带上锁扣的扣合信息并发送出扣合信息，便携终端在获取到电源开关的断开信号时启动定时，便携终端在电源开关的断开信号撤销时停止定时，便携终端在定时时长大于预设时长时断电。本发明不会在误碰触到电源开关时就让便携终端断电，避免误碰触到电源开关断电无法监测安全带的使用状态而带来安全隐患，提高了安全带的安全监测的有效性。

Description

智慧工地的高空安全带控制系统

技术领域

本发明涉及安全带防护技术领域，具体涉及智慧工地的高空安全带控制系统。

背景技术

高空作业通常指的是高处作业，指人在一定位置为基准的高处进行的作业，凡在坠落高度基准面2m以上(含2m)有可能坠落的高处进行作业，都称为高处作业，为了防止高空作业过程中人员从高处坠落，高空作业是必须配备高空作业安全带。高空作业安全带又称全方位安全带或五点式安全带，安全带包括带体、安全配绳、缓冲包和锁扣。

在高空作业过程中，由于工作人员操作较多且繁杂，安全带的扣合处容易被工作人员误碰触到而松动脱落，引起安全隐患，公开号为CN110314299A的专利，公开了一种高空安全带及其系统，包括锁门控制模块、卡扣控制模块、挂钩压力测量模块、信息传输模块、安全带控制系统、语音模块和总控服务器；锁门控制模块设置在安全带的挂钩上；挂钩压力测量模块设置在挂钩的档杆上；卡扣控制模块设置在安全带的卡扣上；安全带控制系统与总控服务器远程通讯连接；总控服务器上设有用于显示安全带状态信息的显示屏；语音模块设置在安全带的带体上。虽然上述系统能够检测安全带的状态，但是，系统供电普遍还是采用机械开关进行控制，机械开关容易在工作人员工作过程中被误碰触到导致系统断电，从而让系统中断安全带状态的检测。

发明内容

本发明意在提供一种智慧工地的高空安全带控制系统，以解决安全带状态检测容易被误碰触断电造成检测中断的问题。

本方案中的智慧工地的高空安全带控制系统，包括便携终端，所述便携终端上设有控制通电或断电的电源开关，所述便携终端卡扣至安全带上，所述便携终端检测安全带上锁扣的扣合信息并发送出扣合信息，所述便携终端在获取到电源开关的断开信号时启动定时，所述便携终端在电源开关的断开信号撤销时停止定时，所述便携终端实时获取定时时长，所述便携终端在定时时长大于预设时长时断电。

本方案的有益效果是：

在使用安全带时，便携终端继续检测扣合信息，并发送出扣合信息，便于及时监测安全带的状态；若误碰触到电源开关，便携终端检测到电源开关的断开信号，由便携终端启动定时，若一直都能检测到电源开关的断开信号，便携终端就一直定时，便携终端判实时获取的定时时长大于预设时长时，便携终端断电，当便携终端检测到断开信号后，断开信号又撤销了，即按一下电源开关后松开了，停止定时，不会在误碰触到电源开关时就让便携终端断电，避免误碰触到电源开关断电无法监测安全带的使用状态而带来安全隐患，提高了安全带的安全监测的有效性。

进一步，还包括移动终端和服务器，所述便携终端将扣合信息发送至服务器，所述服务器将扣合信息发送至移动终端，所述移动终端在扣合信息异常时进行报警并向便携终端发送报警信号，所述便携终端进行报警提示。

有益效果是：便携终端将检测到的扣合信息发送至服务器，再由服务器将扣合信息发送至移动终端，让移动终端能够在扣合信息异常时向便携终端发送报警信号，由便携终端进行报警，让使用安全带的工作人员及时发现异常。

进一步，所述便携终端包括控制模块，所述控制模块获取电源开关的断开信号并启动定时，所述控制模块在断开信号的撤销时停止定时，所述控制模块得到定时时长并判断定时时长是否大于预设时长，所述控制模块在定时时长大于预设时长时控制便携终端断电。

有益效果是：在检测到电源开关的断开信号时，例如电源开关被误按下时产生的断开信号，对按下电源开关的动作进行定时，在定时达到一定后才由控制模块控制便携终端的断电，让安全带状态检测更连续。

进一步，所述便携终端还包括报警模块和检测模块，所述检测模块用于检测锁扣的扣合信息发送至控制模块，所述移动终端从扣合信息判断锁扣的扣合状态，所述移动终端在扣合状态异常时向便携终端发送报警信息，所述控制模块根据报警信息向报警模块发送报警信号，所述报警模块根据报警信号进行报警。

有益效果是：在判断到扣合状态异常时，如安全带的锁扣不稳固时，由便携终端的报警模块进行报警，能够提示到佩戴安全带的工作人员，便于工作人员及时作出处理。

进一步，所述便携终端还包括通信模块，所述控制模块将获取的扣合信息发送至通信模块，所述通信模块用于将扣合信息发送至服务器。

有益效果是：通过通信模块将扣合信息发送至服务器，便于实时监控安全带的使用状态。

进一步，所述扣合信息包括安全带的已佩戴和未佩戴，所述便携终端还包括红外模块，所述红外模块用于检测佩戴者的体温值，所述控制模块在获取到连通信号时根据体温值判断安全带为已佩戴。

有益效果是：安全带使用过程实时检测工作人员是否佩戴好，能够实时监测到安全带的使用状态。

进一步，所述便携终端还包括电源管理模块，所述控制模块在定时时长大于预设时长时控制电源管理模块断电。

有益效果是：通过控制模块控制电源管理模块断电，避免了便携终端意外碰触而断电造成安全带状态检测中断。

进一步，所述电源管理模块包括管理电路，所述管理电路包括输入端，输入端与电感(L1) 以及第一电容的一端连接，第一电容另一端接地；

电感另一端与第二电容一端、第一电阻一端及场效应管的源极连接，第二电容另一端接地，场效应管的栅极与第二电阻的一端连接，场效应管的漏极与输出端、第三电阻、第四电阻、第三电容及第四电容的一端连接；

第四电阻的另一端与发光二极管的一端连接，发光二极管、第三电容及第四电容的另一端接地；

第一电阻的另一端与第二电阻另一端、第一二极管的正极及三极管的集电极连接，三极管的基极与第五电阻及第六电阻的一端连接，三极管的发射极接地，第六电阻的另一端接地，第一二极管的负极与第二二极管的负极及电源开关的一端连接，电源开关的另一端接地，第五电阻的另一端连接第一端口；

第二二极管的正极与第三电阻另一端、第七电阻一端、第五电容一端及第二端口连接，第七电阻一端和第五电容另一端接地。

有益效果是：由于高空作业时，作业的各种操作动作较多且繁杂，当某个操作动作误碰触到电源开关时，极容易让便携终端突然断电，导致无法对安全带的使用状况无法检测，让安全带处于无监管状态，本方案通过管理电路进行电源管理，让系统能够稳定工作，同时，避免误碰触开关造成意外掉电，避免安全带在使用过程中无法监控使用状态，保持了安全带使用状态检测的连续性，提高安全带使用过程中的安全性。

进一步，所述第一端口和第二端口连接至控制模块。

有益效果是：通过控制模块对管理电路进行控制，有效避免由于误触碰电源开关导致的误操作，有效地提高了系统的运行安全，更智能。

进一步，所述输入端连接电源的正极，所述输出端连接电源负极。

有益效果是：便于控制管理电路的打开和关闭。

附图说明

图1为本发明智慧工地的高空安全带控制系统实施例一的原理框图；

图2为本发明智慧工地的高空安全带控制系统实施例一中锁扣的结构示意图；

图3为本发明智慧工地的高空安全带控制系统实施例一中插套的纵向剖面图；

图4为本发明智慧工地的高空安全带控制系统实施例二中管理电路的电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明。

说明书附图中的附图标记包括：插套1、金属插销2、导线3、导电对端4、金属端子5。

实施例一

智慧工地的高空安全带控制系统，如图1所示：包括便携终端，便携终端上设有控制通电或断电的电源开关、移动终端和服务器，携终端通过环形的锁扣卡扣至安全带上，安全带使用现有高空作业的安全带产品即可；便携终端检测安全带上锁扣的扣合信息并发送出扣合信息，便携终端在获取到电源开关的断开信号时启动定时，便携终端在电源开关的断开信号撤销时停止定时，便携终端在定时时长大于预设时长时断电；便携终端将扣合信息发送至服务器，服务器可以是现有云端的PC电脑，服务器将扣合信息发送至移动终端，移动终端在扣合信息异常时进行报警并向便携终端发送报警信号，移动终端可用现有的手机终端或平板电脑，便携终端进行报警提示。

针对便携终端实现的上述功能，便携终端包括检测模块、控制模块、报警模块、通信模块、红外模块和电源管理模块，检测模块用于检测锁扣的扣合信息发送至控制模块，检测模块可用现有的多个导电对端4在锁扣扣合时导通向控制模块发送扣合信息，以此来进行检测，如图2和图3所示，安全带的锁扣包括插套1和能够插入插套1的金属插销2，锁扣使用现有的锁扣，唯一不同的是，在插套1内设置多个导电对端4，导电对端4设置三对，每对导电对端4包括两个金属端子5，每对金属端子5能够被金属插销2连通，每对金属端子5通过一条导线3引出电连接至控制模块，扣合状态包括稳定、松动和脱落，每对金属端子5代表一种扣合状态，如靠近插套1内最里面的金属端子5为稳定。

控制模块获取电源开关的断开信号并启动定时，所述控制模块在断开信号的撤销时停止定时，控制模块可用现有的C8051F120单片机芯片，即检测到断开信号时启动定时，控制模块实时获取定时时长，控制模块在断开信号撤销时停止定时，控制模块实时获取定时时长并判断定时时长是否大于预设时长，控制模块在定时时长大于预设时长时控制便携终端断电。

移动终端从扣合信息判断锁扣的扣合状态，移动终端在扣合状态异常时向便携终端发送报警信息，扣合状态异常是指松动和脱落，控制模块根据报警信息向报警模块发送报警信号，报警模块根据报警信号进行报警，报警模块可用现有蜂鸣器进行报警。移动终端在高空作业完成后或者其他需要便携终端断电的情况下，移动终端向便携终端发送断电信号，便携终端上的控制模块获取断电信号并控制其断电。

控制模块将获取的扣合信息发送至通信模块，通信模块用于将扣合信息发送至服务器，通信模块可用现有TD-LTE无线通信模块，通信模块与控制模块间通过串口进行数据的传送。

扣合信息包括安全带的已佩戴和未佩戴，红外模块用于检测佩戴者的体温值，红外模块可用现有D6T-1A-02型号的温度传感器，控制模块在获取到连通信号时根据体温值判断安全带为已佩戴，例如控制模块收到的温度值大于36℃。

电源管理模块用于给控制模块的工作供电，控制模块在定时时长大于预设时长时控制电源管理模块断电，供电电源可用现有的电池。

具体实施过程如下：

在使用安全带时，若误碰触到便携终端的电源开关，由电源开关向控制模块发送断开信号，让控制模块启动定时，控制模块使用内部时钟进行定时，当断开信号撤销时，控制模块停止定时，控制模块实时获取定时时长，控制模块判断定时时长大于预设时长时，控制模块控制电源管理模块断电，不会在误碰触到电源开关的同时就断电，避免误碰触到电源开关就断电而中断安全带状况的检测，提高了安全带状态检测的连续性。

在检测到扣合信息后，控制模块通过通信模块将扣合信息发送至服务器，便于对安全带的使用状况进行监控；服务器将扣合信息发送至移动终端，由移动终端处的管理人员查看工作人员佩戴安全带时安全带的使用状态，在发现安全带异常时，通过移动终端向便携终端发送报警信息，由控制模块根据报警信息向报警模块发送报警信号，让报警模块进行报警，提示工作人员安全带异常，提高安全带使用的安全性。

实施例二

与实施例一的区别是，如图4所示，电源管理模块包括管理电路，管理电路包括输入端 IN，输入端IN与电感L1以及第一电容C1的一端连接，第一电容C1另一端接地；

电感L1另一端与第二电容C2一端、第一电阻R1一端及场效应管Q1的源极连接，第二电容C2另一端接地，场效应管Q1的栅极与第二电阻R2的一端连接，场效应管Q1的漏极与输出端OUT、第三电阻R3、第四电阻R4、第三电容C3及第四电容C4的一端连接，输入端 IN连接电源的正极，输出端OUT连接电源负极；

第四电阻R4的另一端与发光二极管LED1的一端连接，发光二极管LED1、第三电容C3 及第四电容C4的另一端接地；

第一电阻R1的另一端与第二电阻R2另一端、第一二极管D1的正极及三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极与第五电阻R5及第六电阻R6的一端连接，三极管Q2的发射极接地，第六电阻R6的另一端接地，第一二极管D1的负极与第二二极管D2的负极及电源开关 K1的一端连接，电源开关K1的另一端接地，第五电阻R5的另一端连接第一端口PORT1，第一端口PORT1和第二端口PORT2连接至控制模块；

第二二极管D2的正极与第三电阻R3另一端、第七电阻R7一端、第五电容C5一端及第二端口PORT2连接，第七电阻R7一端和第五电容C5另一端接地。

上电控制：当电源开关K1按下后通过第一二极管D1、第二电阻R2控制场效应管Q1的 G极(栅极)为低电平，根据电路图可知场效应管Q1的S极(源极)为高电平，此时场效应管Q1导通，便携终端通过输出端OUT上得到电源供电，系统启动控制模块工作，控制模块开始工作后第一个控制逻辑就是将第一端口PORT1上拉成高电平，控制三极管Q2导通，让场效应管Q1的G极稳定为低电平，让场效应管Q1稳定导通，系统稳定工作；便携终端只需通过电源开关进行通电，使用简单方便。

下电控制：下电的逻辑在仅仅当电源开关K1被断开时，电源开关K1为现有的机械开关，是控制不了便携终端断电的，此时便携终端断电的必要充分条件是通过控制模块将第一端口 PORT1拉成低电平控制场效应管Q1截止，系统掉电。有效避免了由于仅仅存在电源开关的情况下，误触碰到电源开关导致的便携终端断电。可以通过以下的逻辑完成便携终端的断电：控制模块在正常的工作过程中，当检测到电源开关K1被按下预设时长以上(控制模块通过采样第二端口PORT2的电压是低电平并持续了预设时长以上)时，预设时长可以设置成3s，完成系统掉电前的一切准备工作后将第一端口PORT1网络上拉成低电平控制Q1截止，系统掉电；在使用过程中，便携终端无法通过电源开关进行简单的断电，提高安全带使用状态监控的连续性。

一旦系统上电后，控制模块掉电的逻辑只由系统本身的软件逻辑来控制，可以响应软件发送过来的控制逻辑关掉电源。一旦便携终端启动后，便携终端的供电就不受外部电源开关的控制，只接收来至软件逻辑的断电请求，有效避免由于误触碰电源开关导致的误操作，有效地提高了系统的运行安全，提高安全带使用的安全性。

实施例三

与实施例二的区别是，还包括测距模块，测距模块可用现有U81A型号的激光测距模块，测距模块信号连接控制模块，测距模块用于检测安全带距离地面的高度值，控制模块获取高度值进行判断，在高度值大于高度阈值且定时时长大于预设时长时，控制模块控制便携终端断电。

在控制便携终端断电之前，通过检测距离地面的高度来检测工作人员所处的外界环境信息，判断是否要断电，双重保险，提高安全带状态检测的准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.智慧工地的高空安全带控制系统，包括便携终端，所述便携终端上设有控制通电或断电的电源开关，所述便携终端卡扣至安全带上，其特征在于：所述便携终端检测安全带上锁扣的扣合信息并发送出扣合信息，所述便携终端在获取到电源开关的断开信号时启动定时，所述便携终端在电源开关的断开信号撤销时停止定时，所述便携终端实时获取定时时长，所述便携终端在定时时长大于预设时长时断电。

2.根据权利要求1所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：还包括移动终端和服务器，所述便携终端将扣合信息发送至服务器，所述服务器将扣合信息发送至移动终端，所述移动终端在扣合信息异常时进行报警并向便携终端发送报警信号，所述便携终端进行报警提示。

3.根据权利要求2所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述便携终端包括控制模块，所述控制模块获取电源开关的断开信号并启动定时，所述控制模块在断开信号的撤销时停止定时，所述控制模块得到定时时长并判断定时时长是否大于预设时长，所述控制模块在定时时长大于预设时长时控制便携终端断电。

4.根据权利要求3所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述便携终端还包括报警模块和检测模块，所述检测模块用于检测锁扣的扣合信息发送至控制模块，所述移动终端从扣合信息判断锁扣的扣合状态，所述移动终端在扣合状态异常时向便携终端发送报警信息，所述控制模块根据报警信息向报警模块发送报警信号，所述报警模块根据报警信号进行报警。

5.根据权利要求4所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述便携终端还包括通信模块，所述控制模块将获取的扣合信息发送至通信模块，所述通信模块用于将扣合信息发送至服务器。

6.根据权利要求4所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述扣合信息包括安全带的已佩戴和未佩戴，所述便携终端还包括红外模块，所述红外模块用于检测佩戴者的体温值，所述控制模块在获取到连通信号时根据体温值判断安全带为已佩戴。

7.根据权利要求3所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述便携终端还包括电源管理模块，所述控制模块在定时时长大于预设时长时控制电源管理模块断电。

8.根据权利要求7所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述电源管理模块包括管理电路，所述管理电路包括输入端(IN)，输入端(IN)与电感(L1)以及第一电容(C1)的一端连接，第一电容(C1)另一端接地；

电感(L1)另一端与第二电容(C2)一端、第一电阻(R1)一端及场效应管(Q1)的源极连接，第二电容(C2)另一端接地，场效应管(Q1)的栅极与第二电阻(R2)的一端连接，场效应管(Q1)的漏极与输出端(OUT)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第三电容(C3)及第四电容(C4)的一端连接；

第四电阻(R4)的另一端与发光二极管(LED1)的一端连接，发光二极管(LED1)、第三电容(C3)及第四电容(C4)的另一端接地；

第一电阻(R1)的另一端与第二电阻(R2)另一端、第一二极管(D1)的正极及三极管(Q2)的集电极连接，三极管(Q2)的基极与第五电阻(R5)及第六电阻(R6)的一端连接，三极管(Q2)的发射极接地，第六电阻(R6)的另一端接地，第一二极管(D1)的负极与第二二极管(D2)的负极及电源开关(K1)的一端连接，电源开关(K1)的另一端接地，第五电阻(R5)的另一端连接第一端口(PORT1)；

第二二极管(D2)的正极与第三电阻(R3)另一端、第七电阻(R7)一端、第五电容(C5)一端及第二端口(PORT2)连接，第七电阻(R7)一端和第五电容(C5)另一端接地。

9.根据权利要求8所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述第一端口(PORT1)和第二端口(PORT2)连接至控制模块。

10.根据权利要求9所述的智慧工地的高空安全带控制系统，其特征在于：所述输入端(IN)连接电源的正极，所述输出端(OUT)连接电源负极。

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