CN111920129A - 一种智能安全帽系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能安全帽系统，包括智能安全帽、智能手环、云服务器、远程监控中心，所述智能安全帽分别与智能手环、云服务器通信连接，用于实时采集和展示佩戴者前方的视觉信息、位置信息以及接收体征数据，并将所述视觉信息、体征数据、环境数据发送给云服务器；所述智能手环用于采集佩戴者的体征数据和环境数据，并将其发送给智能安全帽；所述云服务器响应于远程监控中心的请求，对接收到的数据进行结构化、汇总、存储并返回给远程监控中心；所述远程监控中心根据结构化数据对佩戴者所在现场进行安全评估。本发明通过将智能安全帽的数据处理部署在云服务器上，提高了数据的处理速度，大大提高了安全预警和大规模同时作业指挥的效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力巡检领域，尤其涉及一种智能安全帽系统。
背景技术
目前电力施工现场广泛应用的巡检方式主要为传统的人工巡检和新兴的移动机器人巡检。前者是通过工作人员在施工现场人工检测并记录设备的运行状态及数据信息和工作状态，这种工作方式劳动强度大、检测和巡检质量分散，受恶劣天气干扰大。在此基础上，国内外逐步开始研制移动巡检机器人，通过机器人代替人工进入施工现场进行巡检作业，降低了工作人员的劳动强度，提高了电力设备检测效率。目前巡检机器人已在国内部分小型施工现场进行小范围使用。但即使采用机器人进行巡检，在特定情况下，如机器人无法到达地形复杂等特殊区域或产生突发紧急情况时，仍然需要工作人员进入现场，手动排查。以上两种主要的电力设备巡检方式中，工作人员到现场手动检测的方式都是必不可少的。因此，将人工检查和现场的实际情况进行及时反馈是目前行业内研究的重点。
此外，现场工作人员往往缺乏经验或专业知识，无法有效利用记录的数据，甚至从记录的数据中发现电力设备安全隐患；另一方面，电力安全专家是稀缺资源，面对大量现场数据，无法及时对现场情况作出判断和反馈，从而延误了安全事故的处理时机，造成人员或设备的损失。
发明内容
本发明针对现有电力巡检技术中人工检测效率低、安全性不高、现场数据利用缺乏实时性等问题，提供一种智能安全帽系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种智能安全帽系统，包括智能安全帽、智能手环、云服务器、远程监控中心，所述智能安全帽分别与智能手环、云服务器通信连接，用于实时采集和展示佩戴者前方的视觉信息、位置信息以及接收体征数据和环境数据，并将所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据发送给云服务器；所述智能手环用于采集佩戴者的体征数据和环境数据，并将其发送给智能安全帽；所述云服务器响应于远程监控中心的请求，对接收到的视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行结构化，然后对所述结构化后的数据进行汇总、存储，并返回给远程监控中心；所述远程监控中心用于根据所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据对佩戴者所在现场的安全风险进行评估。
在本发明的一个实施例中，所述智能安全帽上设有视觉采集单元、通信单元、显示单元、定位单元，所述视觉采集单元用于采集所述安全帽前方的视觉信息；所述通信单元用于传输所述视觉信息；所述显示单元用于将采集到的视觉信息展示到佩戴者的前方；所述定位单元用于对佩戴者的位置进行定位。
进一步的，所述智能安全帽还设有语音单元，所述语音单元通过通信单元与云服务器和/或远程监控中心的语音通话，以及接收佩戴者的语音指令和采集现场的语音信息。
进一步的，所述定位单元内设有识别码。
更进一步的，所述第一识别码与所述智能手环采集到的体征数据、语音信息构成唯一识别码，用于唯一识别佩戴者的身份。
在本发明的一个实施例中，所述云服务器同时与多个智能安全帽通信连接，由所述云服务器接收智能安全帽发送的数据后统一执行相应的信息处理功能。
进一步的，所述安全帽系统还包括指挥终端，所述指挥终端通过与云服务器通信连接，以获取智能安全帽上传到云服务器的数据以及与指定一个或多个智能安全帽建立通信连接。
在上述的实施例中，所述云服务器按照地理位置、时间、工程、作业类型、安全等级对所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行标记，构成安全数据集。
进一步的，所述远程监控中心包括安全提醒模型，
所述安全提醒模型对所述安全数据集进行清洗、筛选构成训练集，并根据所述训练集和机器学习方法进行训练，直至所述安全提醒模型判断发生安全事故准确率达到阈值停止训练。
更进一步的，所述安全提醒模型通过KNN算法或决策树模型对所述安全数据集进行清洗、筛选和分类，通过对抗式生成神经网络对安全事故进行预测和判断。
本发明的有益效果是：
1.本发明由智能安全帽、智能手环以及云服务器搭建的智能安全帽系统，通过将显示单元和视觉采集单元设置于智能安全帽上，能够直观地表示出现实场景中可能存在问题并通过视频的方式进行拍摄留存，有助于工作人员在对施工现场进行指引操作及时发现和排除施工故障，保障了工作人员的安全性。通过智能手环实时采集作业人员的体征数据和现场环境数据，保证作业人员身体状态满足作业需求，环境状态满足作业需求。通过设置云服务器可以同时和多个智能安全帽建立连接，由云服务器接收智能安全帽发送的数据后统一执行相应的信息处理功能，相比与传统的多功能巡检头盔通过设置本地信息处理终端来进行信息处理的方式，能够节省了单个智能安全帽设置的本地信息处理资源，降低了整个系统的搭建成本。
2.本发明通过将智能安全帽的数据处理部署在云服务器上，提高了数据的处理速度，大大提高了安全预警和大规模同时作业指挥的实时性和效率。
附图说明
图1为本发明的一些实施例中的智能安全帽系统结构原理图；
图2为本发明的另一些实施例中的智能安全帽系统结构原理图；
图3为本发明的一些实施例中的智能安全帽的主视图；
图4为本发明的一些实施例中的智能安全帽的内部结构的斜视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、智能安全帽，11、视觉采集单元，111、可见光摄像头，112、红外成像摄像头，12、通信单元，121、SIM卡塞，13、显示单元，14、定位单元，15、语音单元，151、扬声器出音孔，16、电源开关，17、面罩固定孔，171、面罩，18、内胆固定结构，19.USB接口，2、智能手环，3、云服务器，4、远程监控中心，5、指挥终端。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参考图1，一种智能安全帽1系统，包括智能安全帽1、智能手环2、云服务器3、远程监控中心4，所述智能安全帽1分别与智能手环2、云服务器3通信连接，用于实时采集和展示佩戴者前方的视觉信息、位置信息以及接收体征数据和环境数据，并将所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据发送给云服务器3；所述智能手环2用于采集佩戴者的体征数据和环境数据，并将其发送给智能安全帽1；所述云服务器3响应于远程监控中心4的请求，对接收到的视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行结构化，然后对所述结构化后的数据进行汇总、存储，并返回给远程监控中心4；所述远程监控中心4用于根据所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据对佩戴者所在现场的安全风险进行评估。
参考图2至图4，在本发明的一个实施例中，所述智能安全帽1上设有视觉采集单元11、通信单元12、显示单元13、定位单元14、面罩171，所述视觉采集单元11用于采集所述安全帽前方的视觉信息；所述通信单元12用于传输所述视觉信息；所述显示单元13用于将采集到的视觉信息展示到佩戴者的前方；所述定位单元14用于对佩戴者的位置进行定位。优选的，所述视觉采集单元11包括可见光摄像头111和红外成像摄像头112，可见光摄像头111为高清高帧率宽动态摄像头，满足在运动状态下进行录像。管理者或安全专家能够远程熟悉现场作业情况，并根据现场情况远程指导现场作业。红外成像摄像头112，能够将现场环境的热量分布实时通过显示单元13展示给作业人员，帮助作业人员远距离无接触的判断设备是否存在安全隐患，并及时做出处理。
具体地，通信单元12将视频信号发送到云服务器3进行处理；视觉采集单元11用于采集智能安全帽1前方的视频图像信号(包括可将光视频信号和红外成像视频信号)；显示单元13，用于将采集到的视频信号图像投影到位于智能安全帽1前方的屏幕上，特别是红外热成像的视频能够实时展示现场环境电力设备的温度度分布可以及时发现故障隐患。其中，智能手环2，能够检测佩戴者的心率、血压，以及工作现场的环境温度和湿度、烟雾浓度，通过与智能安全帽1进行通讯，将上述所有数据(佩戴者的心率，血压，以及工作现场的环境温度和湿度、烟雾浓度、电弧等)发送给云服务器3，进行远程的数据监控和视频预览。
进一步的，所述智能安全帽1还设有语音单元15，所述语音单元15通过通信单元12与云服务器3和/或远程监控中心4的语音通话，以及接收佩戴者的语音指令和/或采集现场的语音信息。
具体地，智能安全帽1上还设置有语音识别系统，供用户向总控单元输入控制指令。工作人员通过语音指令启动视觉采集单元11，则视觉采集单元11开始运作，获取智能安全帽1前方的视频信息，并同步上传到云服务器3中。工作人员也能够通过语音指令打开智能安全帽1上其他功能单元。同时A工作人员还可以通过语音命令查看B工作人员智能安全帽1采集的视频，能够达到不同工种位置人员之间的协同工作，提高工作效率。由于智能安全帽1的所有控制操作都是通过语音命令进行，方便工作人员在双手操作工具而不方便手动控制的情况下，能够通过语音实现智能安全帽1的控制，进一步解放了工作人员双手的工作负担，提高工作人员的操作便捷度。
参考图4，智能安全帽1前端设有显示组件13，用于投影与智能安全帽1前端(位于图3智能安全帽1的上部)，沿所述显示组件13的逆时针周向上还设有扬声器出音孔151、内胆固定结构18、USB接口19、电源开关16、SIM卡塞121、定位单元14、面罩固定孔17。其中，所述定位单元14位于底部(智能安全帽1的后端)用于接收定位GNSS信号，例如北斗、GPS等卫星系统。由于通信单元12或定位单元14包括接收天线，优选的，通信单元12或定位单元14设置在所述智能安全帽1的顶部、两侧的端部以及后端。需要说明的是，上述顶部、两侧、后端是以实际作业时佩戴的正视方向为参考方向。
进一步的，智能安全帽1上还设置有定位单元14，定位单元14用于获取定位信息，并将该定位信息同步到云服务器3中。管理者或安全专家使用客户端软件设置电子围栏，能够清楚的确定作业人员什么时候进入指定作业区域(电子围栏内)，什么时候离开指定作业区域，以及作业人员的运动轨迹。
所述定位单元14内设有识别码。更进一步的，所述第一识别码与所述智能手环2采集到的体征数据(包括指纹、声纹、虹膜等生物识别特征)、语音信息构成唯一识别码，用于唯一识别佩戴者的身份，既可用于规范佩戴者的作业规范和作业权限，又可用于遇到安全事故时的身份确认。
在本发明的一个实施例中，所述云服务器3同时与多个智能安全帽1通信连接，由所述云服务器3接收智能安全帽1发送的数据后统一执行相应的信息处理功能。
参考图2，进一步的，所述安全帽系统还包括指挥终端5，所述指挥终端5通过与云服务器3通信连接，以获取智能安全帽1上传到云服务器3的数据以及与指定一个或多个智能安全帽1建立通信连接。具体地，指挥终端5与该云服务器3通信连接，指挥终端5接入云服务器3后，能够获取由智能安全帽1上传到云服务器3的数据，同时，指挥终端5能够通过云服务器3与指定一个或多个智能安全帽1建立通信连接。每个智能安全帽1都设有单独的身份编号(包括但不限于上述唯一识别码)，指挥终端5能够通过云服务器3向指定身份编号的智能安全帽1发送语音信息，与作业人员进行实时沟通。
特殊的，在另一种场景中，智能安全帽1将自身的定位信息，人员体征信息，环境信息等上传到云服务器3，由云服务器3进行实时的集中管理，指挥终端5能够通过访问云服务器3获取上述信息，方便管理者对工作人员的工作环境或所在位置进行整体管理，及时作出相应的调度或反应措施。
在上述的实施例中，所述云服务器3按照地理位置、时间、工程、作业类型、安全等级对所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行标记，构成安全数据集。例如，远程监控中心4需要了解某一地区的高压环网柜的巡检情况，此时云服务器3根据请求，调出在现场的智能安全帽1#-10#现场巡检人员的摄像头实时拍摄数据，并显示巡检人员的各项体征数据、现场温度、湿度正常，且未发现有烟雾。
进一步的，所述远程监控中心4包括安全提醒模型，所述安全提醒模型对所述安全数据集进行清洗、筛选构成训练集，并根据所述训练集和机器学习方法进行训练，直至所述安全提醒模型判断发生安全事故准确率达到阈值停止训练。例如，当发生事故时，环境数据和/或佩戴者的特征数据会发生异常，将此时环境数据和特征数据标记为异常，相应的视频关键帧以位置信息、时间标记异常。
更进一步的，所述安全提醒模型通过KNN算法或决策树模型对所述安全数据集进行清洗、筛选和分类，通过对抗式生成神经网络对安全事故进行预测和判断。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置的实施例仅仅是示意性的，例如，所述“远程监控中心4”、“云服务器3”、“安全提醒模型”的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例中方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
上述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能安全帽系统，其特征在于，包括智能安全帽、智能手环、云服务器、远程监控中心，
所述智能安全帽分别与智能手环、云服务器通信连接，用于实时采集和展示佩戴者前方的视觉信息、位置信息以及接收体征数据和环境数据，并将所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据发送给云服务器；
所述智能手环用于采集佩戴者的体征数据和环境数据，并将其发送给智能安全帽；
所述云服务器响应于远程监控中心的请求，对接收到的视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行结构化，然后对所述结构化后的数据进行汇总、存储，并返回给远程监控中心；
所述远程监控中心用于根据所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据对佩戴者所在现场的安全风险进行评估。
2.根据权利要求1所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述智能安全帽上设有视觉采集单元、通信单元、显示单元、定位单元，所述视觉采集单元用于采集所述安全帽前方的视觉信息；
所述通信单元用于传输所述视觉信息；
所述显示单元用于将采集到的视觉信息展示到佩戴者的前方；
所述定位单元用于对佩戴者的位置进行定位。
3.根据权利要求2所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述智能安全帽还设有语音单元，所述语音单元通过通信单元与云服务器和/或远程监控中心的语音通话，以及接收佩戴者的语音指令和采集现场的语音信息。
4.根据权利要求2中任一所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述定位单元内设有识别码。
5.根据权利要求4中任一所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述第一识别码与所述智能手环采集到的体征数据、语音信息构成唯一识别码，用于唯一识别佩戴者的身份。
6.根据权利要求1所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述云服务器同时与多个智能安全帽通信连接，由所述云服务器接收智能安全帽发送的数据后统一执行相应的信息处理功能。
7.根据权利要求6所述的智能安全帽系统，其特征在于，还包括指挥终端，所述指挥终端通过与云服务器通信连接，以获取智能安全帽上传到云服务器的数据以及与指定一个或多个智能安全帽建立通信连接。
8.根据权利要求1-7中任一所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述云服务器按照地理位置、时间、工程、作业类型、安全等级对所述视觉信息、位置信息、体征数据、环境数据进行标记，构成安全数据集。
9.根据权利要求8所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述远程监控中心包括安全提醒模型，所述安全提醒模型对所述安全数据集进行清洗、筛选构成训练集，并根据所述训练集和机器学习方法进行训练，直至所述安全提醒模型判断发生安全事故准确率达到阈值停止训练。
10.根据权利要求9所述的智能安全帽系统，其特征在于，所述安全提醒模型通过KNN算法或决策树模型对所述安全数据集进行清洗、筛选和分类，通过对抗式生成神经网络对安全事故进行预测和判断。
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