CN113367430A - 一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，涉及建筑安全技术领域，包括安全帽主体，安全帽主体一侧设有控制电路板；另一侧的设有气体发生器，气体发生器连接有气囊舱，气囊舱的内部设有头部气囊和颈部气囊，气囊舱上设有帽箍，帽箍上设有弹性顶戴，安全帽主体位于帽檐上设有与控制电路板相连的红外传感器、摄像头、LED灯。本发明还提出了一种人员监控系统，采用建筑施工人员穿戴的智能化装置，包括前端入口三辊闸、建筑施工人员穿戴的智能化装置、网络接入与传输设备、信息存储与管理的施工人员监控管理平台。本发明可及时规避安全隐患，提高对施工人员的保护，发生突发事故后，可提高应急救援工作的效率。

Description

一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统

技术领域

本发明属于建筑安全技术领域，具体涉及一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统。

背景技术

目前，随着工业化、城市化进程的加快，建设施工已成常态。人们在关注建设规模和速度的同时，也更加需要重视建筑施工的安全。然而，实际情况却并不尽如人意。在建筑施工上，对安全意识不到位等，经常会导致安全事故的发生。但由于建筑施工的地点分散和不固定，施工人员数量多，技术能力参差不齐，这给安全施工、文明施工的监管带来难度。还由于缺乏必要的安全防护装置以及实时监控装置，使得当独处某位置施工的工人遇突发事件时，未能及时发现和处置，而导致延误施救时间。此外，我们提出了一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在由于缺乏必要的安全防护装置以及实时监控装置的缺点，而提出的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

设计一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，包括安全帽主体，所述安全帽主体的下部固定设有下颚带，所述安全帽主体的两侧设有容纳凸起，一侧的所述容纳凸起内设有控制电路板、与所述控制电路板电连接的定位模块、无线模块和供电的电池，控制电路板上设有多个外置的控制按键；另一侧的所述容纳凸起内设有气体发生器，所述气体发生器上设有压缩气罐；

所述气体发生器连接有环形结构的气囊舱，所述气囊舱固定设置在安全帽主体内的沿口上，所述气囊舱的内部上层设有收缩的头部气囊，所述气囊舱的内部下层设有收缩的颈部气囊，所述气囊舱的上下面对应气囊的位置分别设有撕印口；

所述气囊舱的内环顶部固定设有帽箍，所述帽箍上设有与头部相匹配的弹性顶戴，弹性顶戴悬空设置在安全帽主体的内部；

所述安全帽主体位于帽檐上固定设有盒体，所述盒体对应前方的一侧设有与所述控制电路板相连的红外传感器、摄像头、LED灯。

进一步的，所述控制电路板上设有多个外置的控制按键包括SOS键、对讲键、拍摄键、照明键和调度键，控制电路板还内置有耳麦，外置有指示灯。

进一步的，所述盒体上还设有放置槽，所述放置槽内以卡扣的方式设有手电筒。

进一步的，所述安全帽主体的内壁上固定设有与安全帽主体内腔尺寸、大小相同的感应层，所述感应层上阵列设有多个碰撞传感器和生命迹象传感器。

进一步的，所述气囊舱的内环壁上固定设有与内径相匹配的缓冲带，所述缓冲带上沿周向设有多个用于散热透气的豁口。

进一步的，所述头部气囊展开后呈花瓣状分部。

进一步的，所述颈部气囊展开后的内壁与人体颈部轮廓相匹配，所述颈部气囊的底部设有颈部支撑凸起。

进一步的，所述颈部气囊位于脸部位置两侧设有的面部气囊片。

本发明还提出了一种人员监控系统，采用所述建筑施工人员穿戴的智能化装置，包括前端入口三辊闸、建筑施工人员穿戴的智能化装置、网络接入与传输设备、信息存储与管理的施工人员监控管理平台。

进一步的，还包括智能手机APP和蓝牙beacon信标，所述智能手机APP的软件安装在管理人员的智能手机，所述蓝牙beacon信标在施工现场和室内部署一定数量的蓝牙定位信标。

本发明提出的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置及人员监控系统，有益效果在于：

(1)、本发明解决了前端作业人员在日常作业的同时实现现场情况的实时上报、与同事\领导高效沟通的重要问题，解放双手。可实现高清视频采集、语音通讯对讲、无线传输、本地存储等功能。

(2)、本发明通过施工人员佩戴智能安全帽，可与指挥监管中心进行音频通讯，并实时回传作业现场实况至指挥中心。同时智能安全帽可进行危险源预警播报，有效协助作业人员及时规避安全隐患，在发生突发事故后，内置的安全防护气囊会对人员的头部以及颈部进行有效保护，同时，救援人员可根据系统提供的数据，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

(3)、施工人员监控系统，集作业现场人脸识别考勤、定位、轨迹管、理智语音播报、安全预警、音视频通讯等功能于一体。前端移动作业人员通过建筑工地入口三辊闸设备实现人员考勤及工地准入，通过佩戴智能安全帽，可与指挥监管中心进行音频通讯，并实时回传作业现场实况至指挥中心。有效降低施工人员监控的难度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明关于建筑施工人员穿戴的智能化装置的结构示意图；

图2是本发明关于建筑施工人员穿戴的智能化装置的分解示意图；

图3是本发明关于气囊舱内的头部气囊和颈部气囊变化结构示意图；

图4是本发明关于头部气囊和颈部气囊展开后的前视结构示意图；

图5是本发明中关于人员监控系统的结构示意图；

图中标记为：安全帽主体1、盒体2、红外传感器21、摄像头22、LED灯23、放置槽24、手电筒25、容纳凸起3、SOS键31、对讲键32、指示灯33、拍摄键34、照明键35、控制电路板4、电池41、感应层5、碰撞传感器51、生命迹象传感器52、气囊舱6、撕印口61、缓冲带62、豁口63、气体发生器64、压缩气罐65、头部气囊66、颈部气囊67、颈部支撑凸起68、面部气囊片69、帽箍7、弹性顶戴71、下颚带8。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。

参见图1-2，一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，即为智能安全帽，包括安全帽主体1，安全帽主体1的下部固定设有下颚带8，安全帽主体1的两侧设有容纳凸起3，一侧的容纳凸起3内设有控制电路板4、与控制电路板4电连接的定位模块、无线模块和供电的电池41，定位模块采用GPS/北斗芯片，可实时采集作业现场移动人员是位置数据，并将其远程回传至指挥中心，控制电路板4上设有多个外置的控制按键，控制电路板4上设有多个外置的控制按键包括SOS键31、对讲键32、拍摄键34、照明键35和调度键36，控制电路板4还内置有耳麦，外置有指示灯33，内置高清度麦克及喇叭，支持接入耳机，可实现语音双向通讯、组呼/群呼等功能，SOS键31可实现一键报警功能，前端作业人员遇到紧急突发问题时可直接按下SOS键31，管理中心可快速获取现场报警信息，通过进一步与现场进行音视频通信，可第一时间掌握前方实际情况，并对其进行紧急救援。对讲键32实现前端现场作业人员可通过对讲键32与管理中心人员进行实时语音通信，包括语音通话和组内对讲，管理中心可以直接有效的了解施工作业现场的信息及动态情况，同时指挥中心调度台可分别对系统中各终端的语音通话和组内对讲进行统一调度，统一管控。调度键36实现广播功能，该操作只能由调度台发起，可以现场进行语音广播，也可以播放事先录制好的语音文件。调度台可选择通讯录成员，支持单选或多选，点击发送广播按钮，各被选中用户可接听广播内容。盒体2上还设有放置槽24，放置槽24内以卡扣的方式设有手电筒25。

参见图2，安全帽主体1的内壁上固定设有与安全帽主体1内腔尺寸、大小相同的感应层5，感应层5上阵列设有多个碰撞传感器51和生命迹象传感器52，生命迹象传感器52可以为红外生命探测传感器，感应层5内置电路与控制电路板4相连，控制电路板4上设有用于数据处理的处理器，碰撞传感器51和生命迹象传感器52采用多点布局的方式，可更加精准的检测外部的撞击，同时也可实时监测施工人员的生命迹象。

参见图2-4，另一侧的容纳凸起3内设有气体发生器64，气体发生器64上设有压缩气罐65，气体发生器64连接有环形结构的气囊舱6，气囊舱6固定设置在安全帽主体1内的沿口上，气囊舱6的内部上层设有收缩的头部气囊66，气囊舱6的内部下层设有收缩的颈部气囊67，气囊舱6的上下面对应气囊的位置分别设有撕印口61，在发生紧急事故后，当有重物掉落在安全帽主体1上后，当撞击的力度大于设定的阈值后，气体发生器64开启，将压缩气罐65内的气体迅速置入到气囊舱6内，然后有气囊舱6分布到头部气囊66和颈部气囊67，头部气囊66展开后呈花瓣状分部，可对人体头部起到保护，颈部气囊67展开后的内壁与人体颈部轮廓相匹配，颈部气囊67的底部设有颈部支撑凸起68，颈部气囊67起到对人体颈部的保护，颈部气囊67位于脸部位置两侧设有的面部气囊片69，面部气囊片69起到对人体面部的保护，通过头部气囊66和颈部气囊67可有效的提高人工人员在施工现场的安全性。

参见图2，气囊舱6的内环壁上固定设有与内径相匹配的缓冲带62，缓冲带62上沿周向设有多个用于散热透气的豁口63，气囊舱6的内环顶部固定设有帽箍7，帽箍7上设有与头部相匹配的弹性顶戴71，弹性顶戴71悬空设置在安全帽主体1的内部。

参见图1-2，安全帽主体1位于帽檐上固定设有盒体2，盒体2对应前方的一侧设有与控制电路板4相连的红外传感器21、摄像头22、LED灯23，摄像头22实现高清视频采集，支持H.264视频压缩/解压缩技术，实时视频回传，在不影响现场作业人员正常工作的情况下对作业现场进行拍录，实时采集现场音视频图像数据，真正实现解放作业人员双手，同步记录作业现场，同时现场采集的音视频、图像数据可通过4G/WIFI实时回传至后台管理中心。

参见图5，本发明还提供了一种人员监控系统，采用建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，包括前端入口三辊闸、建筑施工人员穿戴的智能化装置、网络接入与传输设备、信息存储与管理的施工人员监控管理平台。系统可实时接收智能安全帽回传的作业现场的各种音视频、图像等数据，实现适合指挥中心应急指挥的可视化指挥决策系统，既可以在重大突发事件指挥处置时调看现场图像，实施可视化指挥、点对点调度，也可以在日常工作中对现场作业人员的工作实现远程监督。基于GIS地图地理信息展示，形象的将当前作业人员全部标识在地图上。指挥的过程完全通过地图上进行操作，实现所见即所得的全程指挥调度，实现资源匹配，为指挥人员提供全面的指挥决策能力，并且提供高效的指挥手段。

前端入口三辊闸采用人脸识别方式进行验证，工人可通过集成在通道闸上的人脸识别设备进行识别，无需刷卡或按指纹的方式验证。前端入口三辊闸包括通道闸、控制器、面部机、高清摄像机联动抓拍。人脸识别采用ZKFace最新超高速面部识别算法，容量大、识别速度快、误判率低，彻底解决单个生物识别应用的局限性。集成高分辨率夜视红外和彩色双摄像头功能，试用范围广，且不受外界光线影响，无论在强光下还是黑暗中都能进行有效识别，网络接入与传输设备支持WiFi、公网4G，可实现手机、平板、电脑的远程监控和通信功能。信息存储与管理的施工人员监控管理平台，实现接听报警，进行人员的安排、调度，实现人员的位置显示、处置过程中的沟通协调、指挥调度、现场的视频回传功能，通过SDK开发包与用户已有的业务子系统及其他第三方软件管理平台进行数据对接，实现统一调度、联动控制。负责业务系统的统一接入与集中管理、整合联动。同时提供管理坐席为用户提供统一的登录、操作以及管理界面，可供用户同时查看现场视频、人员位置地图、系统状态主界面。同时基于实际情况，可部署不同数量的客户端。核心服务器包括综合管理服务器和存储管理服务器，实现前端设备的融合通信和应急指挥。

还包括智能手机APP和蓝牙beacon信标，智能手机APP的软件安装在管理人员的智能手机，实现管理人员通过移动终端对现场移动人员进行远程监管，实时接收现场音视频、位置信息、远程呼救信息等功能，同时亦可实现将现场的实时情况及时上报上级指挥中心，实现移动办公功能。蓝牙beacon信标在施工现场和室内部署一定数量的蓝牙定位信标。佩戴智能安全帽的现场人员接近蓝牙beacon信标时，安全帽可自动播报语音文件。安全帽播报内容可由后台自定义设置，监管人员可提前预设每个蓝牙信标的安全警示语，当作业人员靠近该区域时，自动播报安全警示语。同时系统还可将该报警信息直接发送给相关管理人员，保障现场安全作业，减少事故的发生。

本发明的用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，解决了前端作业人员在日常作业的同时实现现场情况的实时上报、与同事\领导高效沟通的重要问题，解放双手。可实现高清视频采集、语音通讯对讲、无线传输、本地存储等功能，通过施工人员佩戴智能安全帽，可与指挥监管中心进行音频通讯，并实时回传作业现场实况至指挥中心。同时智能安全帽可进行危险源预警播报，有效协助作业人员及时规避安全隐患，在发生突发事故后，内置的安全防护气囊会对人员的头部以及颈部进行有效保护，同时，救援人员可根据系统提供的数据，迅速了解有关人员的位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率，施工人员监控系统，集作业现场人脸识别考勤、定位、轨迹管、理智语音播报、安全预警、音视频通讯等功能于一体。前端移动作业人员通过建筑工地入口三辊闸设备实现人员考勤及工地准入，通过佩戴智能安全帽，可与指挥监管中心进行音频通讯，并实时回传作业现场实况至指挥中心。有效降低施工人员监控的难度。

具体地，在使用时，智能安全帽可以自动播报工作须知、工作安排、安全事项等内容。当无网络时，可本地播放预存的语音文件。

室外定位：前端作业人员佩戴的智能安全帽具备GPS/北斗定位模块，可实现人员位置信息远程回传；系统可实时获取前端作业人员的位置信息，并将人员位置实时定位并在电子地图上可视显示。

室内定位：因室内作业场所无法利用GPS、北斗进行准确定位，采用的蓝牙beacon定位模式对室内作业人员进行实时定位并回传。

具体实施方案为，在作业人员室内作业区域内每间隔一定距离铺设蓝牙beacon设备，同时将各蓝牙beacon设备的位置提前录入系统。因智能安全帽具备蓝牙模块，可实时接收蓝牙beacon设备发射的信号。因此当佩戴智能穿戴设备的作业人员靠近蓝牙beacon后，系统可自动测算出智能安全帽的当前位置。并将该位置信息实时在电子地图上显示。

人员轨迹查询：前端作业人员通过智能安全帽、移动终端等智能设备可实现位置信息的实时回传。系统可将其回传的位置信息进行本地存储，通过地图标注的方式，可对各现场移动人员进行实时轨迹追踪和历史轨迹查询。同时，系统还支持在地图界面上对已查询到的轨迹图层进行隐藏/显示、居中等操作。

系统调度台支持与各终端用户(如智能安全帽用户、移动终端用户)之间进行一对一通话或多方语音通话，可实现后台管理人员与前端作业人员之间实时通讯的需求。

同时系统调度台可以对各用户的语音通话进行指挥调度，实现了有线和无线宽带上的语音指挥调度功能，可进行更广域的人员部署，跨区域、异地指挥亦能轻松实现调度。

系统可支持如下语音通话功能：

(1)单呼：各移动手持终端之间、移动手持终端/智能安全帽与调度台之间都进行语音通话。与手机通话功能相同，采用全双工模式。

调度台发起呼叫：调度台点击选择一个用户，点击语音通话按钮，系统会自动拨通该用户来发起语音会话。

终端发起呼叫：智能终端设备如智能安全帽、移动手持终端等，可主动呼叫调度台。其中，移动手持终端用户之间可互相呼叫对方。

(2)调度台一对多语音呼叫：调度台支持同时与多个用户进行一对多语音通话。调度台与每一个用户的语音通话均独立进行。

操作方式为：同时选中多个用户，选中语音通话按钮，系统可自动拨通各用户，各用户接通后，从而实现一对多语音通话的功能。

(3)增加通话路数：调度台在与其他用户进行一对一或一对多语音通话的同时，可随时拨打其他用户，并与其进行语音通话。原有通话不受影响。

(4)挂断当前对话：调度台和各终端用户均支持挂断当前语音通话。

同时，调度台在同时与多个用户进行一对多语音通话时，任意通话双方均可任挂掉当前语音通话。调度台与其他用户正在进行的语音通话不受影响。

(5)录音：系统具备语音通话录音功能，可通过后台进行设置。通过录音服务器对各终端之间的语音通话进行录音操作。录音文件保存到录音服务器上。

系统支持消息发送功能，支持单发和群发。各终端用户之间可以发送基于SIP的文字短消息，例如调度台可以发短消息给手机、智能安全帽等。同时，还可建立短消息模板，实现消息的快速选择、一键发送。

系统调度台可远程开启各终端用户的视频监控摄像头，调取其现场音视频图像对其进行远程侦护。系统支持同时对多个用户进行无声侦护。整个视频调取过程无需经过各终端用户的同意，即可调取被侦护用户现场回传音频、视频数据，整个侦护过程为调度台对终端进行单向音视频调取，终端用户无法听/看调度台的音视频图像。同时，与视频通话类型，调度台可对侦护对象回传的视频图像进行本地操作。包括“左转”、“右转”、“分发管理”、“本地录像”、“拍照”、“挂断”等操作。

管理中心人员收到智能安全帽回传的视频后，从视频中快速定位现场的关键信息，并通过调度台系统进行一对一或一对多通信方式快速指导。在处置突发事件过程中，可把重要监控图像推送到相关领导和处置人员的智能手机进行显示，方便各级领导和相关人员及时了解现场情况。通过无线网络让指挥中心直接、形象的了解到现场的情况，另处于不同地理位置的有关人员通过该系统，共享实时视频资料，面对面计论分析形势，汇总各方面管理人员的意见，做出正确的判断各决策。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，包括安全帽主体(1)，所述安全帽主体(1)的下部固定设有下颚带(8)，其特征在于，所述安全帽主体(1)的两侧设有容纳凸起(3)，一侧的所述容纳凸起(3)内设有控制电路板(4)、与所述控制电路板(4)电连接的定位模块、无线模块和供电的电池(41)，控制电路板(4)上设有多个外置的控制按键；另一侧的所述容纳凸起(3)内设有气体发生器(64)，所述气体发生器(64)上设有压缩气罐(65)；

所述气体发生器(64)连接有环形结构的气囊舱(6)，所述气囊舱(6)固定设置在安全帽主体(1)内的沿口上，所述气囊舱(6)的内部上层设有收缩的头部气囊(66)，所述气囊舱(6)的内部下层设有收缩的颈部气囊(67)，所述气囊舱(6)的上下面对应气囊的位置分别设有撕印口(61)；

所述气囊舱(6)的内环顶部固定设有帽箍(7)，所述帽箍(7)上设有与头部相匹配的弹性顶戴(71)，弹性顶戴(71)悬空设置在安全帽主体(1)的内部；

所述安全帽主体(1)位于帽檐上固定设有盒体(2)，所述盒体(2)对应前方的一侧设有与所述控制电路板(4)相连的红外传感器(21)、摄像头(22)、LED灯(23)。

2.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述控制电路板(4)上设有多个外置的控制按键包括SOS键(31)、对讲键(32)、拍摄键(34)、照明键(35)和调度键(36)，控制电路板(4)还内置有耳麦，外置有指示灯(33)。

3.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述盒体(2)上还设有放置槽(24)，所述放置槽(24)内以卡扣的方式设有手电筒(25)。

4.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述安全帽主体(1)的内壁上固定设有与安全帽主体(1)内腔尺寸、大小相同的感应层(5)，所述感应层(5)上阵列设有多个碰撞传感器(51)和生命迹象传感器(52)。

5.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述气囊舱(6)的内环壁上固定设有与内径相匹配的缓冲带(62)，所述缓冲带(62)上沿周向设有多个用于散热透气的豁口(63)。

6.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述头部气囊(66)展开后呈花瓣状分部。

7.根据权利要求1所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述颈部气囊(67)展开后的内壁与人体颈部轮廓相匹配，所述颈部气囊(67)的底部设有颈部支撑凸起(68)。

8.根据权利要求7所述的一种用于建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，所述颈部气囊(67)位于脸部位置两侧设有的面部气囊片(69)。

9.一种人员监控系统，采用权利要求1-8任一项所述建筑施工人员穿戴的智能化装置，其特征在于，包括前端入口三辊闸、建筑施工人员穿戴的智能化装置、网络接入与传输设备、信息存储与管理的施工人员监控管理平台。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括智能手机APP和蓝牙beacon信标，所述智能手机APP的软件安装在管理人员的智能手机，所述蓝牙beacon信标在施工现场和室内部署一定数量的蓝牙定位信标。

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