CN113209512B - 一种高处作业安全监管系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高处作业安全监管系统及方法，包括环境监测单元、生命体征监测单元、行为监测单元、数据库、处理器和报警器；环境监测单元用于检测环境信息，生命体征监测单元用于采集生命体征数据，行为监测单元监控和记录采集工人作业时的影像和动作画面；环境监测单元、生命体征监测单元和行为监测单元分别与数据库、处理器和报警器之间有连接，并将所采集到的相关信息上传至数据库存储；处理器分别与数据库和报警器有数据连接，以调取存储数据信息进行对比分析。本发明能够对作业人员在其施工作业前对其身体状况及环境信息进行监测并判断是否满足安全作业条件，并且实时监控作业人员作业过程中可能存在的不安全行为，并进行警示。

Description

一种高处作业安全监管系统及方法

技术领域

本发明涉及高处施工监管技术领域，具体而言，涉及一种高处作业安全监管系统及方法。

背景技术

在距坠落基准面2m及2m以上有可能坠落的高处进行的作业称之为高处作业。高处作业涉及的领域广、行业多，作业环境复杂，危险有害因素多，容易发生安全事故，造成严重后果；作业人员只要坠落均会造成伤亡，因施工人员长期在高处工作，天气等环境因素、作业人员自身的身体状况和操作是否规范都存在一定的不安全因素，例如工作人员经常会超负荷工作，在此情况下，其身体体征状况可能会发生突然变化，甚至从高处跌倒坠落，造成重大安全隐患；此外天气温度、风速以及工作人员自身操作规范等均有影响。

现有的高处作业安全监管手段，主要通过管理人员现场管控或单一的摄像头人为监控，在工作过程中，缺乏区域性实时、有效性的信息化多种安全因素的实时监管，并进行及时预警提示，管理效率低，安全管控极易出现疏漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高处作业安全监管系统及方法以监测作业人员进行施工前的体征数据和环境信息分析以及行为信息实时监控，更为有效和持续的保证作业区域现场的安全性，减少安全事故发生。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种高处作业安全监管系统，包括环境监测单元、生命体征监测单元、行为监测单元、数据库、处理器和报警器；所述环境监测单元用于实时检测周围的环境信息，所述生命体征监测单元配置用于采集作业人员的生命体征数据，所述行为监测单元包括用以覆盖所有作业区域的全景摄像头，监控和记录采集工人作业时的影像和动作画面；所述环境监测单元、生命体征监测单元和行为监测单元分别与数据库、处理器和报警器之间通过有线或无线数据连接，并将所采集到的环境信息、生命体征数据和行为信息上传至数据库存储；所述处理器分别与数据库和报警器有数据连接，以调取存储数据信息进行实时对比分析。

优选的，所述生命体征监测单元包括智能手环，所述智能手环实时上传生命体征数据至数据库。

优选的，所述环境信息至少包括温度、湿度、光照度、热指数、风速。

优选的，所述生命体征数据至少包括:体温数据、心率数据、血压数据、脉搏数据、血压饱和度数据、呼吸频率数据。

优选的，所述环境监测单元包括温度传感器、湿度传感器、风速测量传感器和光照传感器可通过在处理器中设置阈值的方式划分风险等级，且所述处理器传递控制信号至报警器。

优选的，此高处作业安全监管系统，还包括用以穿戴在作业人员身上的安全带装置，所述安全带装置包括安全扣、用以固定挂扣的挂钩和功能箱，所述挂钩的内侧设置有第一红外线发射器及第一红外线接收装置，所述第一红外线发射器与第一红外线接收装置相对设置，当将所述挂钩固定扣入在栏杆上后，信号断开得以感应；所述功能箱中安装有无线通信模块，所述无线通信模块与所述第一红外线接收装置连接及信号接收器连通，所述信号接收器收到数据信号后反馈至处理器。

优选的，所述第一红外线发射器嵌入在挂钩内侧，所述第一红外线发射器的对侧开有通孔，信号穿过所述通孔为所述第一红外线接收装置感应。

优选的，所述安全扣有扣壳及插扣，所述扣壳内转动连接有带扭簧的扣钩，所述插扣前端为斜面结构且中部设有固定孔，所述插扣卡入扣壳，通过抵住扣钩沿其斜面直至钩入所述固定孔中；所述扣钩上设置有第二红外线发射器，所述扣壳内部设置有第二红外线接收器，当所述扣钩未插入时，第二红外线接收器能够接收第二红外线发射器的光信号；当所述插扣卡入扣壳后，所述扣钩转动，所述第二红外线接收器与第二红外线发射器的光信号感应断联，且所述第二红外线接收器与所述无线通信模块连通。

一种高处作业安全监管方法，此方法采用上述高处作业安全监管系统，包括具体以下步骤：

S1：信息采集，通过生命体征监测单元将作业人员收集一段时间的体征数据、行为监测单元预先拍摄录入正确的行为操作规范和环境监测单元采集此作业区域一段时间内的环境信息数据预先录入到数据库中保存；

S2：分析生命体征数据，处理器从数据库中调取作业人员以往体征数据进行对比分析，若有体征数据超出阈值范围控制报警器发出信号，并将此数据进一步更新存入到数据库中；

S3：分析环境信息数据，经过S2确定作业人员生命体征数据正常的前提下，环境监测单元将环境信息反馈至处理器对比分析数据库中的数据，判断是否具备安全的作业条件，否则报警器发出信号预警；

S4：分析行为信息，在S2及S3均正常的前提下，行为监测单元实时和持续的监测作业人员的动作信息，并与数据库中相关信息进行相似性比对，若动作行为相似性差异较大，报警器发出信号预警；

S5：统计管理，统计安全因素的问题，从而制定和改善安全作业计划并进行安全分析，得到作业潜在风险生产安全分析报告，统计分析不安全行为次数和动作标准程度，进行有针对性的培训。

上述高处作业安全监管方法，在S3-S4之间还包括具体如下步骤：

S31：监测安全带作业人员是否正确佩戴，通过行为监测单元初步判断是否穿戴好安全带，并将挂钩挂扣在栏杆上；

S32:监测安全扣，第二红外线接收器能正常接收第二红外线发射器的光信号，安全扣未正确扣入，报警器予以发出信号提示，并返回S1；

S33:监测挂钩，第一红外线接收装置能正常接收第一红外线发射器的光信号，挂钩未安全固定，报警器予以发出信号提示，并返回S1直至检测穿戴好安全带。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：本发明中的高处作业安全监管系统在运行过程中，首先通过环境监测单元收集作业区域一段时间的环境信息存储保存到数据库中，同时行为监测单元拍摄录入正确的施工操作规范，智能手环实时上传作业人员的日常生命体征数据存储，使得每当工作时首先监测实时环境和人员生命体征是否属于正常的安全作业条件，再进行施工，并在施工过程中持续的监测作业人员的施工规范，多种安全因素实时监控，从而大大提高了作业的安全性，同时减少了施工事故的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的安全监管系统的原理图；

图2为本发明中的安全带装置结构示意图；

图3为本发明中的挂钩结构示意图；

图4为本发明中国的安全扣俯视图；

图5为本发明中的安全扣正确卡入后的内部结构示意图；

图6为本发明中的安全扣的扣壳未卡入插扣时的示意图。

图标：1-安全带装置，2-挂钩，21-第一红外线发射器，22-第一红外线接收装置，3-安全扣，31-扣壳，32-插扣，321-固定孔，33-扣钩，4-功能箱，5-智能手环，6-第二红外线接收器，7-第二红外线发射器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

为更为详尽的阐述本发明，请参照图1至图6，本发明一种高处作业安全监管系统，包括环境监测单元、生命体征监测单元、行为监测单元、数据库、处理器和报警器；环境监测单元用于实时检测周围的环境信息，生命体征监测单元配置用于采集作业人员的生命体征数据，行为监测单元包括用以覆盖所有作业区域的全景摄像头，监控和记录采集工人作业时的影像和动作画面；环境监测单元、生命体征监测单元和行为监测单元分别与数据库、处理器和报警器之间通过有线或无线数据连接，并将所采集到的环境信息、生命体征数据和行为信息上传至数据库存储；处理器分别与数据库和报警器有数据连接，以调取存储数据信息进行实时对比分析，具体的，本发明通过先将三个单元分别对施工作业区域的环境信息、作业人员的一段时间的生命体征信息进行采集录入到数据库中，并通过全景摄像头拍摄录入正确的施工操作规范存库以便后期分析比对，当施工过程中，实时监测的各个单元在监测到环境信息发生可能不安全的变化时，处理器调取数据库中的库存历史数据进行比对过分超范围时控制报警器提示，生命体征监测单元可由作业人员随身携带方便实时采集数据和报警提醒，全景摄像头在监控作业人员施工的过程中会持续调取数据库中的操作规范进行比对，若相似性差异较大便会报警。

生命体征监测单元包括智能手环5，智能手环5实时上传生命体征数据至数据库，具体的，此智能手环5可与安全带做成一体式结构，当作业人员穿戴好安全带时即可将此智能手环5戴在手腕处进行监测。

环境信息至少包括温度、湿度、光照度、热指数、风速，具体的，人员在高空作业时，如夏日，光照度和温度属于较为关键的安全隐患，较高的温度极易容易中暑晕眩倒地，造成坠亡事故，同时高处施工，若风力等级过高，工人也不易站稳，此监测因素也较为重要。

生命体征数据至少包括:体温数据、心率数据、血压数据、脉搏数据、血压饱和度数据、呼吸频率数据，通过上传采集此几类体征数据整体直观的反应判断工人实时的身体状况，更为高度准确的监测其健康状态。

环境监测单元包括温度传感器、湿度传感器、风速测量传感器和光照传感器可通过在处理器中设置阈值的方式划分风险等级，且处理器传递控制信号至报警器，监测过程中可实时判断当前环境信息各数值是否处于此区间。

此高处作业安全监管系统，还包括用以穿戴在作业人员身上的安全带装置1，安全带装置1包括安全扣3、用以固定挂扣的挂钩2和功能箱4，挂钩2的内侧设置有第一红外线发射器21及第一红外线接收装置22，第一红外线发射器21与第一红外线接收装置22相对设置，当将挂钩2固定扣入在栏杆上后，信号断开得以感应；功能箱4中安装有无线通信模块，无线通信模块与第一红外线接收装置22连接及信号接收器连通，信号接收器收到数据信号后反馈至处理器。具体的，通过第一红外线发射器21发出的光信号与第一红外线接收装置22位于同一直线，当第一红外线接收装置22无法正常接收到光信号时，表示挂钩2持续正确的系扣在栏杆上将光信号遮挡，第一红外线接收装置22将此信号通过无线通信模块反馈到处理器中，功能箱4中安装有无线通信模块及供电装置设于安全带装置1背后。

第一红外线发射器21嵌入在挂钩2内侧，第一红外线发射器21的对侧开有通孔，信号穿过通孔为第一红外线接收装置22感应，此结构防止挂钩2受压滑动过程中将第一红外线发射器21和第一红外线接收装置22损坏。

安全扣3有扣壳31及插扣32，扣壳31内转动连接有带扭簧的扣钩33，插扣32前端为斜面结构且中部设有固定孔321，插扣32卡入扣壳31，通过抵住扣钩33沿其斜面直至钩入固定孔321中；扣钩33上设置有第二红外线发射器7，扣壳31内部设置有第二红外线接收器6，当扣钩33未插入时，第二红外线接收器6能够接收第二红外线发射器7的光信号；当插扣32卡入扣壳31后，扣钩33转动，第二红外线接收器6与第二红外线发射器7的光信号感应断联，且第二红外线接收器6与无线通信模块连通，具体的，通过设置此结构以确保作业人员在正确穿戴好安全带装置1后再进行施工作业，当安全扣3未扣入时，扣钩33在扭簧的作用下呈向下转的状态，第二红外线接收器6和第二红外线发射器7处于信号连通状态，此信息通过无线通信模块反馈至处理器，当扣钩33正确扣入到固定孔321中时，该光信号才为之所遮挡，作业时，处理器才不会控制报警器提示。

一种高处作业安全监管方法，此方法采用上述高处作业安全监管系统，包括具体以下步骤：

S1：信息采集，通过生命体征监测单元将作业人员收集一段时间的体征数据、行为监测单元预先拍摄录入正确的行为操作规范和环境监测单元采集此作业区域一段时间内的环境信息数据预先录入到数据库中保存；

S2：分析生命体征数据，处理器从数据库中调取作业人员以往体征数据进行对比分析，若有体征数据超出阈值范围控制报警器发出信号，并将此数据进一步更新存入到数据库中；

S3：分析环境信息数据，经过S2确定作业人员生命体征数据正常的前提下，环境监测单元将环境信息反馈至处理器对比分析数据库中的数据，判断是否具备安全的作业条件，否则报警器发出信号预警；

S4：分析行为信息，在S2及S3均正常的前提下，行为监测单元实时和持续的监测作业人员的动作信息，并与数据库中相关信息进行相似性比对，若动作行为相似性差异较大，报警器发出信号预警；

S5：统计管理，统计安全因素的问题，从而制定和改善安全作业计划并进行安全分析，得到作业潜在风险生产安全分析报告，统计分析不安全行为次数和动作标准程度，进行有针对性的培训。

高处作业安全监管方法，在S3-S4之间还包括如下步骤：

S31：监测安全带作业人员是否正确佩戴，通过行为监测单元初步判断是否穿戴好安全带，且挂钩2挂扣在栏杆上；

S32:监测安全扣3，第二红外线接收器6能正常接收第二红外线发射器7的光信号，安全扣3未正确扣入，报警器予以发出信号提示；

S33:监测挂钩2，第一红外线接收装置22能正常接收第一红外线发射器21的光信号，挂钩2未安全固定，报警器予以发出信号提示。

整个高处作业安全监测流程为：

行为监测单元通过全景摄像初步观察判断作业人员是否穿戴好安全带，并是否接收到第一红外线接收装置22及第二红外线接收器6经无线通信模块反馈挂钩2及安全扣3的扣入状态是否安全，进一步，实时判断环境信息是否属于安全施工的阈值范围内，工人生命体征数据与其历史数据对比是否偏差较大等均可通过报警器准时报警，实现安全施工的目的。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种高处作业安全监管系统，其特征在于：包括环境监测单元、生命体征监测单元、行为监测单元、数据库、处理器和报警器；

所述环境监测单元用于实时检测周围的环境信息，所述生命体征监测单元配置用于采集作业人员的生命体征数据，所述行为监测单元包括用以覆盖所有作业区域的全景摄像头，监控和记录采集工人作业时的影像和动作画面；

所述环境监测单元、生命体征监测单元和行为监测单元分别与数据库、处理器和报警器之间通过有线或无线数据连接，并将所采集到的环境信息、生命体征数据和行为信息上传至数据库存储；

所述处理器分别与数据库和报警器有数据连接，以调取存储数据信息进行实时对比分析，

还包括用以穿戴在作业人员身上的安全带装置，所述安全带装置包括安全扣、用以固定挂扣的挂钩和功能箱，所述挂钩的内侧设置有第一红外线发射器及第一红外线接收装置，所述第一红外线发射器与第一红外线接收装置相对设置，当将所述挂钩固定扣入在栏杆上后，信号断开得以感应；

所述功能箱中安装有无线通信模块，所述无线通信模块与所述第一红外线接收装置连接及信号接收器连通，所述信号接收器收到数据信号后反馈至处理器；

所述安全扣有扣壳及插扣，所述扣壳内转动连接有带扭簧的扣钩，所述插扣前端为斜面结构且中部设有固定孔，所述插扣卡入扣壳，通过抵住扣钩沿其斜面直至钩入所述固定孔中；

所述扣钩上设置有第二红外线发射器，所述扣壳内部设置有第二红外线接收器，当所述扣钩未插入时，第二红外线接收器能够接收第二红外线发射器的光信号；

当所述插扣卡入扣壳后，所述扣钩转动，所述第二红外线接收器与第二红外线发射器的光信号感应断联，且所述第二红外线接收器与所述无线通信模块连通。

2.根据权利要求1所述的高处作业安全监管系统，其特征在于：所述生命体征监测单元包括智能手环，所述智能手环实时上传生命体征数据至数据库。

3.根据权利要求1所述的高处作业安全监管系统，其特征在于：所述环境信息至少包括温度、湿度、光照度、热指数、风速。

4.根据权利要求1所述的高处作业安全监管系统，其特征在于：所述生命体征数据至少包括:体温数据、心率数据、血压数据、脉搏数据、血压饱和度数据、呼吸频率数据。

5.根据权利要求1所述的高处作业安全监管系统，其特征在于：所述环境监测单元包括温度传感器、湿度传感器、风速测量传感器和光照传感器可通过在处理器中设置阈值的方式划分风险等级，且所述处理器传递控制信号至报警器。

6.根据权利要求1所述的高处作业安全监管系统，其特征在于：所述第一红外线发射器嵌入在挂钩内侧，所述第一红外线发射器的对侧开有通孔，信号穿过所述通孔为所述第一红外线接收装置感应。

7.一种高处作业安全监管方法，采用权利要求1-6任一项所述的高处作业安全监管系统，其特征在于，具体步骤包括如下：

S1：信息采集，通过生命体征监测单元将作业人员收集一段时间的体征数据、行为监测单元预先拍摄录入正确的行为操作规范和环境监测单元采集此作业区域一段时间内的环境信息数据预先录入到数据库中保存；

S2：分析生命体征数据，处理器从数据库中调取作业人员以往体征数据进行对比分析，若有体征数据超出阈值范围控制报警器发出信号，并将此数据进一步更新存入到数据库中；

S3：分析环境信息数据，经过S2确定作业人员生命体征数据正常的前提下，环境监测单元将环境信息反馈至处理器对比分析数据库中的数据，判断是否具备安全的作业条件，否则报警器发出信号预警；

S4：分析行为信息，在S2及S3均正常的前提下，行为监测单元实时和持续的监测作业人员的动作信息，并与数据库中相关信息进行相似性比对，若动作行为相似性差异较大，报警器发出信号预警；

S5：统计管理，统计安全因素的问题，从而制定和改善安全作业计划并进行安全分析，得到作业潜在风险生产安全分析报告，统计分析不安全行为次数和动作标准程度，进行有针对性的培训。

8.根据权利要求7所述的高处作业安全监管方法，其特征在于，在S3-S4之间还包括如下步骤：

S31：监测安全带作业人员是否正确佩戴，通过行为监测单元初步判断是否穿戴好安全带，并将挂钩挂扣在栏杆上；

S32:监测固定扣，第二红外线接收器能正常接收第二红外线发射器的光信号，固定扣未正确扣入，报警器予以发出信号提示，并返回S1；

S33:监测挂钩，第一红外线接收装置能正常接收第一红外线发射器的光信号，挂钩未安全固定，报警器予以发出信号提示，并返回S1直至检测穿戴好安全带。

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