CN112869278A - 一种用于工地的安全帽检测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于工地的安全帽检测系统，包括安全帽本体、数据处理终端、智能监控应用平台以及设置在工地出入口的门禁系统，安全帽本体内设置具有Wi‑Fi模块的高清摄像头、数据传输模块以及用于解锁的感应装置。数据传输模块与高清摄像头连接，数据传输模块与数据处理终端之间通过Wi‑Fi通信连接，数据处理终端通过Wi‑Fi或4G与智能监控应用平台通信连接，感应装置与门禁系统控制连接。其能够阻止未佩戴安全帽的人员进入施工现场，并且安全帽检测系统能够实时对位于施工现场摘下安全帽的行为发出警告，及时提醒监理人员处理，为作业人员筑起一道人工智能的安全防火墙。

Description

一种用于工地的安全帽检测系统
技术领域
本发明涉及安全帽技术领域，尤其是涉及一种用于工地的安全帽检测系统。
背景技术
安全帽是指对人头部受坠落物及其他特定因素引起的伤害起防护作用的帽子，其由帽壳、帽衬、下颏带及附件等组成。
现有的技术中，在企业作业和工地施工的过程中，安全永远高于一切。进入工作现场的人员必须要佩戴安全帽，然而，时常有不少临时工、民工以及外单位人员进入施工现场时未佩戴安全帽，安全意识薄弱，运行值班人员无法全程现场监督，存在很大的安全隐患。为了保证出入人员的人身安全，必须要对是否佩戴安全帽进行检查，传统的检查方法主要靠安检人员逐一检查，这种方法费时费力并且无法保证效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于工地的安全帽检测系统，其能够阻止未佩戴安全帽的人员进入施工现场，并且安全帽检测系统能够实时对位于施工现场摘下安全帽的行为发出警告，及时提醒监理人员处理，为作业人员筑起一道人工智能的安全防火墙。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于工地的安全帽检测系统，包括安全帽本体、数据处理终端、智能监控应用平台以及设置在工地出入口的门禁系统，所述安全帽本体内设置具有Wi-Fi模块的高清摄像头、数据传输模块以及用于解锁的感应装置；
所述数据传输模块与所述高清摄像头连接，所述数据传输模块与所述数据处理终端之间通过Wi-Fi通信连接，所述数据处理终端通过Wi-Fi或4G与所述智能监控应用平台通信连接，所述感应装置与所述门禁系统控制连接。
通过上述技术方案，工人在进入施工场地前，需要佩戴此安全帽本体，利用安全帽本体内的感应装置才能打开门禁系统进入工地，有效的避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，保证了作业人员的安全，提高了安全生产管理。工人佩戴安全帽本体进入工地后，每一个安全帽本体上的高清摄像头拍摄现场实时的画面经数据传输模块传输至数据处理终端，数据处理终端接收数据传输模块转发的数据，作为智能安全帽和后台服务器的数据中转站，可通过Wi-Fi或4G转发数据至智能监控应用平台。
智能监控应用平台的服务器上部署后台服务软件，软件具备音视频播放、音视频存储、语音识别、视频图像识别、人员管理、设备管理等模块，实现与前方人员实时音视频通信、对人员及设备的管理、作业视频存储、音视频智能识别等功能，在实时有效监管的同时，避免了作业人员在工地内摘下安全帽本体，保证了作业人员的安全，提高安全生产管理。
其能够阻止未佩戴安全帽的人员进入施工现场，并且安全帽检测系统能够实时对位于施工现场摘下安全帽的行为发出警告，及时提醒监理人员处理，为作业人员筑起一道人工智能的安全防火墙。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述门禁系统包括门禁设备、中央处理单元以及与所述中央处理单元连接的智能监控预警模块，所述门禁设备上设置有与所述中央处理单元连接的感应区域，所述中央处理单元与所述门禁设备的电源开关控制连接；
所述感应装置靠近所述感应区域时，所述中央处理单元开启所述电源开关，由外部电源对所述门禁设备供电，所述智能监控预警模块用于分析进入人员是否佩戴安全帽并控制所述中央处理单元打开所述门禁设备的门锁开关。
通过上述技术方案，当佩戴安全帽本体靠近感应区域时，中央处理单元发送指令信号至外部电源，激活外部电源使其对门禁设备供电。再通过智能监控预警模块对进入人员是否佩戴安全帽本体的行为进行判断，确认作业人员已正确佩戴安全帽本体，则由中央处理单元自动开启门禁设备的门锁开关，便于作业人员的快速进入工地，同时避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，进一步提升了工地的安全管理效率。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述智能监控预警模块包括与所述中央处理单元连接的摄像头监控装置、热释电红外传感模块、GSM模块以及语音报警模块，所述摄像头监控装置与所述热释电红外传感模块设置在所述门禁设备的一侧；
所述热释电红外传感模块用于监测有无作业人员进入施工场地，所述摄像头监控装置用于采集图像分析，确认作业人员是否已佩戴所述安全帽本体；
若作业人员未佩戴所述安全帽本体通过所述门禁设备，所述中央处理单元发送信号指令至所述GSM模块与语音报警模块，由所述语音报警模块发出语音警报，所述GSM模块录音电话通知当值运行人员。
通过上述技术方案，智能监控预警模块采用中央处理单元，摄像头监控装置，热释电红外传感模块，GSM模块，语音报警模块硬件进行电路设计，程序采用腐蚀算法和阶层迭代进行，并结合基于动态路由机制视觉测量定位及校正核心思想快速进行特征提取，从而判断现场工作人员是否佩裁安全帽。
装置安装在工地门禁设备入口处，利用热释电红外传感模块监测有无作业人员进入，结合摄像头监控装置采集图像分析，确认作业人员是否已佩戴安全帽，若正确佩戴安金帽，则允许进入，没有佩戴安全帽则关闭门禁不允许进入，并启动语音报警模块语音报警，启动GSM模块录音电话通知当值运行人员，也消除安全隐患，保证作业人员安全，提高安全生产管理。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述外部电源包括一级电源与二级电源，所述一级电源采用LM2596-5V大功率的电源模块，所述二级电源采用AMS1117-3.3线性稳压。
通过上述技术方案，电源输入采用12V输入，一级电源能够确保满足系统的需求，二级电源能够确保处理器电源纹波尽量小，提高抗干扰能力。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述摄像头监控装置配置为OV7670数字摄像头，所述OV7670数字摄像头配合0V7670FIFO缓存高速提取模式，采用PBO-PB7低八位并口设计，控制端选用PA与PC部分I0口。
通过上述技术方案，OV7670数字摄像头具有较高的抗干扰性，能够降低走线数据信号与控制信号之间的干扰，提高摄像头监控装置工作的稳定性。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安全帽本体内设置有集成电路板单元，所述集成电路板单元包括主芯片以及与所述主芯片连接的GPS模块、WiFi模块、CMOS传感器；
所述主芯片通过串口连接有单片机，所述单片机上设置有按键和LED灯、锂电池充电及电量管理芯片，所述锂电池充电及电量管理芯片电连接有锂电池。
通过上述技术方案，集成电路单元起到了监测、通信、预警决策等作用，是安全帽本体的核心部件。其中CMOS传感器进行温度、湿度等环境指标的测量感应；WiFi模块可以连接工作现场局域网与远程平台进行通信；GPS模块用于获取位置坐标信息；按键和LED灯用于用户及时控制及状态反馈；锂电池则提供集成电路板正常运行所需能量。安全帽本体虽然增加了高清摄像头、集成电路单元附件，但是整体重量并未出现明显上升，足以保证安全帽的佩戴舒适性。另一方面，通过摄像头、集成电路的合理布局与分区隔离设计，可以保证佩戴人员的安全防护。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述智能监控应用平台包括基础设施层、数据接入层、数据整合层、基础服务层以及高级服务层；
所述基础设施层的硬件设施包括主机、操作系统、安全帽终端，所述数据接入层与所述数据整合层用于接入不同类型的数据信息并进行加工处理，所述基础服务层包括数据展现、图形生成、报表生成、查询统计基础服务，所述高级服务层用于实现作业场景分析、设备故障识别、危险动作预警以及虚拟现实功能。
通过上述技术方案，智能监控应用平台是与智能安全帽终端配套使用的远程系统，平台将集中展示所有在线并佩戴智能头盔的现场施工人员，方便决策人员实时查看现场影像情况、定位施工人员工作位置、实现与现场工作实时对讲，实现设备维护管理、工作单管理等流程的自动化办公。
除了这些基本功能，平台可以加入图像识别、视频识别、虚拟现实等高级应用功能，增加远程应用平台的智能性，对工作人员所做工作、设备现状等进行图片、视频智能识别，对设备现状、潜在故障、工作人员作业过程是否达标、是否符合安全规范等各个方面进行综合评价。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述安全帽本体内设置有耳机与麦克风，所述耳机与所述麦克风通过所述数据传输模块与所述智能监控应用平台连接。
通过上述技术方案，耳机与麦克风能够实现网络语音通信功能，便于把现场的信息回传给后台，实现了不同作业现场、不同作业人员的统一监控与指挥。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.工人在进入施工场地前，需要佩戴此安全帽本体，利用安全帽本体内的感应装置才能打开门禁系统进入工地，有效的避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，保证了作业人员的安全，提高了安全生产管理。工人佩戴安全帽本体进入工地后，每一个安全帽本体上的高清摄像头拍摄现场实时的画面经数据传输模块传输至数据处理终端，数据处理终端接收数据传输模块转发的数据，作为智能安全帽和后台服务器的数据中转站，可通过Wi-Fi或4G转发数据至智能监控应用平台。
智能监控应用平台的服务器上部署后台服务软件，软件具备音视频播放、音视频存储、语音识别、视频图像识别、人员管理、设备管理等模块，实现与前方人员实时音视频通信、对人员及设备的管理、作业视频存储、音视频智能识别等功能，在实时有效监管的同时，避免了作业人员在工地内摘下安全帽本体，保证了作业人员的安全，提高安全生产管理。
2.当佩戴安全帽本体靠近感应区域时，中央处理单元发送指令信号至外部电源，激活外部电源使其对门禁设备供电。再通过智能监控预警模块对进入人员是否佩戴安全帽本体的行为进行判断，确认作业人员已正确佩戴安全帽本体，则由中央处理单元自动开启门禁设备的门锁开关，便于作业人员的快速进入工地，同时避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，进一步提升了工地的安全管理效率。
3.智能监控预警模块采用中央处理单元，摄像头监控装置，热释电红外传感模块，GSM模块，语音报警模块硬件进行电路设计，程序采用腐蚀算法和阶层迭代进行，并结合基于动态路由机制视觉测量定位及校正核心思想快速进行特征提取，从而判断现场工作人员是否佩裁安全帽。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图。
图2为本发明展示门禁系统的结构框图。
图3为本发明展示安全帽本体内集成电路板单元的结构图。
附图标记：1、安全帽本体；2、数据处理终端；3、智能监控应用平台；4、门禁系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种用于工地的安全帽检测系统，包括安全帽本体1、数据处理终端2、智能监控应用平台3以及设置在工地出入口的门禁系统4，安全帽本体1内设置具有Wi-Fi模块的高清摄像头、数据传输模块以及用于解锁的感应装置。
数据传输模块与高清摄像头连接，数据传输模块与数据处理终端2之间通过Wi-Fi通信连接，数据处理终端2通过Wi-Fi或4G与智能监控应用平台3通信连接，感应装置与门禁系统4控制连接。
其中，门禁系统4包括门禁设备、中央处理单元以及与中央处理单元连接的智能监控预警模块，门禁设备上设置有与中央处理单元连接的感应区域，中央处理单元与门禁设备的电源开关控制连接。感应装置靠近感应区域时，中央处理单元开启电源开关，由外部电源对门禁设备供电，智能监控预警模块用于分析进入人员是否佩戴安全帽并控制中央处理单元打开门禁设备的门锁开关。
当佩戴安全帽本体1靠近感应区域时，中央处理单元发送指令信号至外部电源，激活外部电源使其对门禁设备供电。再通过智能监控预警模块对进入人员是否佩戴安全帽本体1的行为进行判断，确认作业人员已正确佩戴安全帽本体1，则由中央处理单元自动开启门禁设备的门锁开关，便于作业人员的快速进入工地，同时避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，进一步提升了工地的安全管理效率。
参照图2，智能监控预警模块包括与中央处理单元连接的摄像头监控装置、热释电红外传感模块、GSM模块以及语音报警模块，摄像头监控装置与热释电红外传感模块设置在门禁设备的一侧。热释电红外传感模块用于监测有无作业人员进入施工场地，摄像头监控装置用于采集图像分析，确认作业人员是否已佩戴安全帽本体1。
若作业人员未佩戴安全帽本体1通过门禁设备，中央处理单元发送信号指令至GSM模块与语音报警模块，由语音报警模块发出语音警报，GSM模块录音电话通知当值运行人员。
智能监控预警模块采用中央处理单元，摄像头监控装置，热释电红外传感模块，GSM模块，语音报警模块硬件进行电路设计，程序采用腐蚀算法和阶层迭代进行，并结合基于动态路由机制视觉测量定位及校正核心思想快速进行特征提取，从而判断现场工作人员是否佩裁安全帽。
装置安装在工地门禁设备入口处，利用热释电红外传感模块监测有无作业人员进入，结合摄像头监控装置采集图像分析，确认作业人员是否已佩戴安全帽，若正确佩戴安金帽，则允许进入，没有佩戴安全帽则关闭门禁不允许进入，并启动语音报警模块语音报警，启动GSM模块录音电话通知当值运行人员，也消除安全隐患，保证作业人员安全，提高安全生产管理。
外部电源包括一级电源与二级电源，一级电源采用LM2596-5V大功率的电源模块，二级电源采用AMS1117-3.3线性稳压。电源输入采用12V输入，一级电源能够确保满足系统的需求，二级电源能够确保处理器电源纹波尽量小，提高抗干扰能力。
其中，摄像头监控装置配置为OV7670数字摄像头，OV7670数字摄像头配合0V7670FIFO缓存高速提取模式，采用PBO-PB7低八位并口设计，控制端选用PA与PC部分I0口。OV7670数字摄像头具有较高的抗干扰性，能够降低走线数据信号与控制信号之间的干扰，提高摄像头监控装置工作的稳定性。
参照图3，安全帽本体1内设置有集成电路板单元，集成电路板单元包括主芯片以及与主芯片连接的GPS模块、WiFi模块、CMOS传感器。主芯片通过串口连接有单片机，单片机上设置有按键和LED灯、锂电池充电及电量管理芯片，锂电池充电及电量管理芯片电连接有锂电池。
集成电路单元起到了监测、通信、预警决策等作用，是安全帽本体1的核心部件。其中CMOS传感器进行温度、湿度等环境指标的测量感应；WiFi模块可以连接工作现场局域网与远程平台进行通信；GPS模块用于获取位置坐标信息；按键和LED灯用于用户及时控制及状态反馈；锂电池则提供集成电路板正常运行所需能量。安全帽本体1虽然增加了高清摄像头、集成电路单元附件，但是整体重量并未出现明显上升，足以保证安全帽的佩戴舒适性。另一方面，通过摄像头、集成电路的合理布局与分区隔离设计，可以保证佩戴人员的安全防护。
在本实施例中，智能监控应用平台3包括基础设施层、数据接入层、数据整合层、基础服务层以及高级服务层。基础设施层的硬件设施包括主机、操作系统、安全帽终端，数据接入层与数据整合层用于接入不同类型的数据信息并进行加工处理，基础服务层包括数据展现、图形生成、报表生成、查询统计基础服务，高级服务层用于实现作业场景分析、设备故障识别、危险动作预警以及虚拟现实功能。
智能监控应用平台3是与智能安全帽终端配套使用的远程系统，平台将集中展示所有在线并佩戴智能头盔的现场施工人员，方便决策人员实时查看现场影像情况、定位施工人员工作位置、实现与现场工作实时对讲，实现设备维护管理、工作单管理等流程的自动化办公。
除了这些基本功能，平台可以加入图像识别、视频识别、虚拟现实等高级应用功能，增加远程应用平台的智能性，对工作人员所做工作、设备现状等进行图片、视频智能识别，对设备现状、潜在故障、工作人员作业过程是否达标、是否符合安全规范等各个方面进行综合评价。
安全帽本体1内设置有耳机与麦克风，耳机与麦克风通过数据传输模块与智能监控应用平台3连接。耳机与麦克风能够实现网络语音通信功能，便于把现场的信息回传给后台，实现了不同作业现场、不同作业人员的统一监控与指挥。
本实施例的实施原理为：工人在进入施工场地前，需要佩戴此安全帽本体1，利用安全帽本体1内的感应装置才能打开门禁系统4进入工地，有效的避免了未佩戴安全帽的人员进入工地，保证了作业人员的安全，提高了安全生产管理。工人佩戴安全帽本体1进入工地后，每一个安全帽本体1上的高清摄像头拍摄现场实时的画面经数据传输模块传输至数据处理终端2，数据处理终端2接收数据传输模块转发的数据，作为智能安全帽和后台服务器的数据中转站，可通过Wi-Fi或4G转发数据至智能监控应用平台3。
智能监控应用平台3的服务器上部署后台服务软件，软件具备音视频播放、音视频存储、语音识别、视频图像识别、人员管理、设备管理等模块，实现与前方人员实时音视频通信、对人员及设备的管理、作业视频存储、音视频智能识别等功能，在实时有效监管的同时，避免了作业人员在工地内摘下安全帽本体1，保证了作业人员的安全，提高安全生产管理。
其能够阻止未佩戴安全帽的人员进入施工现场，并且安全帽检测系统能够实时对位于施工现场摘下安全帽的行为发出警告，及时提醒监理人员处理，为作业人员筑起一道人工智能的安全防火墙。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：包括安全帽本体(1)、数据处理终端(2)、智能监控应用平台(3)以及设置在工地出入口的门禁系统(4)，所述安全帽本体(1)内设置具有Wi-Fi模块的高清摄像头、数据传输模块以及用于解锁的感应装置；
所述数据传输模块与所述高清摄像头连接，所述数据传输模块与所述数据处理终端(2)之间通过Wi-Fi通信连接，所述数据处理终端(2)通过Wi-Fi或4G与所述智能监控应用平台(3)通信连接，所述感应装置与所述门禁系统(4)控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述门禁系统(4)包括门禁设备、中央处理单元以及与所述中央处理单元连接的智能监控预警模块，所述门禁设备上设置有与所述中央处理单元连接的感应区域，所述中央处理单元与所述门禁设备的电源开关控制连接；
所述感应装置靠近所述感应区域时，所述中央处理单元开启所述电源开关，由外部电源对所述门禁设备供电，所述智能监控预警模块用于分析进入人员是否佩戴安全帽并控制所述中央处理单元打开所述门禁设备的门锁开关。
3.根据权利要求2所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述智能监控预警模块包括与所述中央处理单元连接的摄像头监控装置、热释电红外传感模块、GSM模块以及语音报警模块，所述摄像头监控装置与所述热释电红外传感模块设置在所述门禁设备的一侧；
所述热释电红外传感模块用于监测有无作业人员进入施工场地，所述摄像头监控装置用于采集图像分析，确认作业人员是否已佩戴所述安全帽本体(1)；
若作业人员未佩戴所述安全帽本体(1)通过所述门禁设备，所述中央处理单元发送信号指令至所述GSM模块与语音报警模块，由所述语音报警模块发出语音警报，所述GSM模块录音电话通知当值运行人员。
4.根据权利要求2所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述外部电源包括一级电源与二级电源，所述一级电源采用LM2596-5V大功率的电源模块，所述二级电源采用AMS1117-3.3线性稳压。
5.根据权利要求4所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述摄像头监控装置配置为OV7670数字摄像头，所述OV7670数字摄像头配合0V7670 FIFO缓存高速提取模式，采用PBO-PB7低八位并口设计，控制端选用PA与PC部分I 0口。
6.根据权利要求5所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述安全帽本体(1)内设置有集成电路板单元，所述集成电路板单元包括主芯片以及与所述主芯片连接的GPS模块、WiFi模块、CMOS传感器；
所述主芯片通过串口连接有单片机，所述单片机上设置有按键和LED灯、锂电池充电及电量管理芯片，所述锂电池充电及电量管理芯片电连接有锂电池。
7.根据权利要求6所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述智能监控应用平台(3)包括基础设施层、数据接入层、数据整合层、基础服务层以及高级服务层；
所述基础设施层的硬件设施包括主机、操作系统、安全帽终端，所述数据接入层与所述数据整合层用于接入不同类型的数据信息并进行加工处理，所述基础服务层包括数据展现、图形生成、报表生成、查询统计基础服务，所述高级服务层用于实现作业场景分析、设备故障识别、危险动作预警以及虚拟现实功能。
8.根据权利要求7所述的一种用于工地的安全帽检测系统，其特征在于：所述安全帽本体(1)内设置有耳机与麦克风，所述耳机与所述麦克风通过所述数据传输模块与所述智能监控应用平台(3)连接。
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