CN112435419B - 一种有限空间作业人员安全监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于有限空间作业安全监测技术领域，具体涉及一种有限空间作业人员安全监测装置。包括穿戴手环和移动端，穿戴手环包括工作部和穿戴部，工作部包括处理器模块和报警模块，处理器模块用于测算穿戴手环偏移原空间位置的瞬时加速或减速的动作，并向移动端发送相应的动作信号；移动端包括信号模块和报警器，信号模块用于接收动作信号并向工作部和报警器发送对应的处理信号；处理器模块和报警器用于接收处理信号并根据处理信号种类做对应警报处理。本发明通过穿戴手环与移动端的配合，能够有效跟进和监测作业人员的身体状况，并且可以同时对同一作业面的多个作业人员进行安全监护，极大提高了监护人员的工作效率。

Description

一种有限空间作业人员安全监测装置

技术领域

本发明属于有限空间作业安全监测技术领域，具体涉及一种有限空间作业人员安全监测装置。

背景技术

目在变电站施工领域，存在井、箱、柜、深坑、隧道、电缆夹层内等有限空间作业，作业环境大都是封闭或部分封闭，进出口较为狭窄，空间有限，自然通风不良，空间内容易有有毒有害、易燃易爆物质积聚或氧含量不足的问题，威胁着作业人员的健康安全。

常规的有限空间作业，在作业过程中，有作业监护人通过对讲机呼叫判断作业人员的身体状况，但是一方面在对讲过程中容易造成作业人员的精力分散，提高了作业人员的作业风险；另一方面会导致作业人员的工作效率降低，从而增加了正常工作时间导致作业风险提高。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种用于有限空间作业人员安全监测的装置。

本发明采用的技术方案为：

一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，包括穿戴手环和移动端，所述穿戴手环包括工作部和穿戴部，所述工作部包括处理器模块和报警模块，所述处理器模块用于测算所述穿戴手环偏移原空间位置的瞬时加速或减速的动作，并向移动端发送相应的动作信号；所述移动端包括信号模块、报警器，所述信号模块用于接收所述动作信号并向所述穿戴手环的工作部和报警器发送对应的处理信号；所述工作部和所述报警器接收处理信号后根据所述处理信号种类做对应警报处理。

优选的，所述处理器模块包括加速度感应器，所述加速度感应器由一个滚珠和压电片组合，所述压电片为内凹状，所述压电片内凹空间的顶面由穿戴手环工作部外壳封闭，所述滚珠在压电片与工作部外壳形成的内凹空间中自由滚动，所述滚珠撞击到压电片内壁形成电信号。

优选的，所述处理器模块还包括信号处理器、信号发送器和信号接收器，所述信号处理器将所述加速度感应器设定时间内的所有电信号收集转换为动作信号并传递到信号发送器；所述信号接收器用于接收所述信号模块发出的处理信号并将处理信号传递到所述信号处理器，所述信号处理器接收并传递所述处理信号到所述报警模块。

所述设定时间内的电信号是通过佩戴所述穿戴手环的施工人员通过特定手部动作发出的。

优选的，所述报警模块包括震动马达、发声器和报警按钮，所述震动马达和发声器接受信号处理器传递的信号进行震动和发出警报声，所述报警按钮连接所述信号发送器用于向所述移动端发送快速报警信息。

优选的，所述移动端还包括操作界面，所述操作界面包括信号显示屏和操作按钮，所述信号显示屏用于显示动作信号类型，所述操作按钮包括开关按钮和处理信息发送按钮，所述处理信息发送按钮用于操作人员选择发送的处理信息种类。

进一步优选的，所述处理信息发送按钮还包括呼叫按钮，所述呼叫按钮用于向穿戴手环发送安全询问信号。

进一步优选的，所述穿戴部为固定皮带.

进一步优选的，所述工作部还包括开机按钮和充电接口。

优选的，所述穿戴手环还包括纽扣电池槽。

进一步优选的，所述穿戴手环与移动端之间通过蓝牙连接。

进一步优选的，所述移动端同时接收多个穿戴手环的动作信号并发出对应的处理信号。

本发明的有益效果在于：

1)本发明结构简单，操作方便，穿戴手环体积小巧，重量轻便，佩戴在作业人员手腕上时，即使在复杂工况中，也不会造成作业人员精力分散或者对作业人员的行动产生不利影响；同时本装置成本低，实用性强，适用于实际使用推广。

2)本发明通过穿戴手环与移动端的配合，能够有效跟进和监测作业人员的身体状况，并且本装置的监测系统可以同时对同一作业面的多个作业人员进行安全监护，极大提高了监护人员的工作效率，本装置在监护人员缺席时，通过移动端信号处理器可以自动处理简单动作信号，保持报警装置的及时有效性，减小了意外发生概率。

附图说明

图1为本发明穿戴手环的结构示意图；

图2为本发明信号移动端操作界面示意图；

图3为本发明信号传递示意图；

图4为本发明正常监测的流程示意图；

图5为本发明监测到危险的信号传递示意图。

图中标注符号的含义如下：

10-穿戴手环 11-工作部外壳 12-固定带 13-开机按钮

14-充电接口 20-报警模块 21-震动马达 22-发声器

23-报警按钮 30-处理器模块 31-加速度感应器 311-滚珠

312-压电片 32-信号处理器 33-信号发送器 34-信号接收器

40-移动端 41-信号模块 42-报警器 43-操作界面

431-信号显示屏 432-操作按钮

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的技术方案进行说明，以便于本领域的技术人员理解。

实施例1

一种有限空间作业人员安全监测装置，包括穿戴手环10和移动端40，穿戴手环10包括工作部和穿戴部，工作部包括处理器模块30和报警模块20，处理器模块30包括加速度感应器31，加速度感应器由一个滚珠311和压电片312组合，压电片312为内凹状，压电片312内凹空间的顶面由穿戴手环10工作部外壳11封闭，滚珠311在压电片312与工作部外壳11形成的内凹空间中自由滚动，压电片11无信号产生，当穿戴手环10偏移原空间位置产生瞬时加速或减速的动作时，滚珠311因受力变化碰撞到压电片312，尤其在压电片312与工作部外壳11接触部受压较大，压电片312产生电信号。

处理器模块30还包括信号处理器32、信号发送器33和信号接收器34，信号处理器32将加速度感应器31设定时间内产生的所有电信号收集转换为动作信号并传递到信号发送器33；信号接收器34用于接收信号模块41发出的处理信号并将处理信号传递到信号处理器32，信号处理器32接收并传递处理信号到报警模块20。

报警模块20包括震动马达21、发声器22和报警按钮23，震动马达21和发声器22接受信号处理器32传递的信号进行震动和发出警报声，报警按钮23连接信号发送器33用于向移动端40发送快速报警信息。

移动端40包括信号模块41、报警器42和操作界面43，信号模块41用于接收动作信号并向穿戴手环10的工作部和报警器42发送对应的处理信号；工作部和报警器42接收处理信号后根据处理信号种类做对应警报处理。移动端40与穿戴手环10之间通过蓝牙连接。

操作界面43包括信号显示屏431和操作按钮432，信号显示屏431用于显示动作信号类型，操作按钮432包括开关按钮和处理信息发送按钮，处理信息发送按钮用于操作人员选择发送的处理信息种类。处理信息发送按钮还包括呼叫按钮，呼叫按钮用于向穿戴手环发送安全询问信号。

穿戴部为固定带12，固定带12采用皮带、金属带、布带或软塑料带等材质，通过开孔或打结固定在作业人员小臂跟随移动；工作部10还包括开机按钮13和充电接口14或开机按钮13和纽扣电池槽。

实施例2

某施工包含有限空间作业，使用本有限空间作业人员安全监测装置对作业人员进行安全监测，作业人员佩戴穿戴手环10进行作业。正常作业过程中，由于作业人员手部会呈现短时间规律动作和长时间的无规律动作，穿戴手环10内的加速度感应器31，滚珠311由于作业人员运动会在手环内不断滚动，碰撞压电片312发出电信号。电信号由信号处理器32处理为动作信号的工作信号A并经信号发送器33发送，移动端40接收到工作信号A，信号模块41判断工作信号A表示作业人员身体状态正常，在信号显示屏431正常显示。

每隔半小时，监护人员通过移动端40的操作按钮432向穿戴手环10发送处理信号的询问信号B，信号接收器34接收到询问信号B，将询问信号B传递给信号处理器32，通过信号处理器32报警模块20开始响应，震动马达21工作带动手环震动且发声器22响起，共同提醒作业人员。作业人员通过快速甩动手腕，穿戴手环10相对原空间位置在某个方向上出现来回移动，当改变次数在3S内超过设定阈值时，信号处理器32将电信号处理为动作信号的健康信号C传递到信号发送器33何报警模块20，报警模块20接受健康信号C后震动马达21和发声器22停止响应，移动端40的信号模块41接受到健康信号C将其反映到信号显示屏431并传递给报警器，报警器接收到健康信号C不触发报警，监测系统继续监测。

实施例3

某施工包含有限空间作业，使用本有限空间作业人员安全监测系统对作业人员进行安全监测，作业人员佩戴穿戴手环10进行作业。当监护人员通过移动端40向穿戴手环10发送询问信号B，在设定时间15S内未得到健康信号C的反馈，信号模块41将发送处理信号的危险信号D到达信号显示屏431和报警器42，信号显示屏431显示危险信号且报警器42开始报警，提醒监护人员作业人员可能存在窒息或其他危险。

此时信号接收器34接受到来自移动端40的询问信号B不会停止，信号接收器将询问信号B通过信号处理器32传递到报警模块20，震动马达21和发生器22将工作持续提醒作业人员，发生器22在极端情况下作为锁定作业人员定位的声源，辅助其他定位设施工具。

实施例4

某施工包含有限空间作业，使用本有限空间作业人员安全监测系统对作业人员进行安全监测，作业人员佩戴穿戴手环10进行作业。当作业人员感到身体不适时，可以按下穿戴手环10上的报警按钮23，向信号发送器33发送快速报警信息即求助信号E，移动端40的信号模块41接收到求助信号E后，将求助信号E发送到信号显示屏431和报警器42，信号显示屏431显示求助信号E且报警器42开始报警，提醒监护人员作业人员状况异常，需要帮助。

本实施例中，报警按钮23可以在穿戴手环10任意工作状态下使用。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，包括穿戴手环（10）和移动端（40），所述穿戴手环（10）包括工作部和穿戴部，所述工作部包括处理器模块（30）和报警模块（20），所述处理器模块（30）用于检测使所述穿戴手环（10）偏移原空间位置产生瞬时加速度和减速的动作，并向移动端（40）发送相应的动作信号；所述移动端（40）包括信号模块（41）、报警器（42），所述信号模块（41）用于接收所述动作信号并向所述穿戴手环（10）的工作部和报警器（42）发送对应的处理信号；所述工作部和所述报警器（42）接收处理信号后根据所述处理信号种类做对应警报处理；

所述处理器模块（30）包括加速度感应器（31），所述加速度感应器由一个滚珠（311）和压电片（312）组成，所述压电片（312）为内凹状，压电片（312）的顶面由穿戴手环工作部外壳（11）封闭，所述滚珠（311）在压电片（312）与工作部外壳（11）形成的内凹空间中自由滚动，所述滚珠（311）撞击到压电片（312）形成电信号；

在正常作业中，穿戴手环（10）内的加速度感应器（31），滚珠（311）由于作业人员运动会在手环内不断滚动，碰撞压电片（312）发出正常电信号；作业人员通过快速甩动手腕，使所述穿戴手环（10）相对原空间位置出现来回移动，当改变次数在3 S内超过设定阈值时，所述信号模块（41）发出健康信号；当信号模块（41）在15 S内未接收到所述健康信号时，所述信号模块（41）发出报警信号。

2.如权利要求1所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述处理器模块（30）还包括信号处理器（32）、信号发送器（33）和信号接收器（34），所述信号处理器（32）将所述加速度感应器（31）设定时间内的所有电信号收集转换为动作信号并传递到信号发送器（33）；所述信号接收器（34）用于接收所述信号模块（41）发出的处理信号并将处理信号传递到所述信号处理器（32），所述信号处理器（32）接收并传递所述处理信号到所述报警模块（20）。

3.如权利要求2所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述报警模块（20）包括震动马达（21）、发声器（22）和报警按钮（23），所述震动马达（21）和发声器（22）接受信号处理器（32）传递的信号进行震动和发出警报声，所述报警按钮（23）连接所述信号发送器（33）用于向所述移动端（40）发送快速报警信息。

4.如权利要求1所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述移动端（40）还包括操作界面（43），所述操作界面（43）包括信号显示屏（431）和操作按钮（432），所述信号显示屏（431）用于显示动作信号类型，所述操作按钮（432）包括开关按钮和处理信息发送按钮，所述处理信息发送按钮用于操作人员选择发送的处理信息种类。

5.如权利要求1所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述穿戴部为固定带（12）。

6.如权利要求1所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述穿戴手环（10）还包括开机按钮（13）和充电接口（14）。

7.如权利要求1所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述穿戴手环（10）与移动端（40）之间通过蓝牙连接。

8.如权利要求1或7所述的一种有限空间作业人员安全监测装置，其特征在于，所述移动端（40）同时接收多个穿戴手环（10）的动作信号并发出对应的处理信号。

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