CN114469024B - 一种基于智能手环的建筑工人安全预警方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于智能手环的建筑工人安全预警方法和系统，包括安全预警方法和安全预警方法。安全预警方法，包括以下步骤：a、手环监测工人体征指标，并将监测结果发送给服务器；b、服务器接收工人体征指标信息，并在指标信息超出阈值时启动监控系统；c、监控系统对工人行为信息进行获取，并将获取的行为信息发送给服务器；d、所述服务器将工人的体征指标和行为信息进行交叉关联。通过采用手环对工人体征指标信息进行实时监测，并在工人身体指异常时服务器发送信号给监控系统，进而启动监控获取工人姿态图像信息，服务器将体征指标信息和姿态图像信息进行交叉关联，进而判断工人是否发生冲突或者身体不适，大大提高了监测的准确度。
Description
技术领域
本发明涉及智能监控方法和系统技术领域，具体为一种基于智能手环的 建筑工人安全预警方法和系统。
背景技术
在现在的建筑施工运行监测中，对施工工人的健康状态的实时监测属于 空白。目前全国施工工人的人数达到近5000多万人数，可并未形成一套对工 人健康状态监控的有效手段和监测设备，导致在建筑施工运行过程中，不时 发生由于工人自己身体健康发生异常情况而导致的建筑施工意外事故导致施 工人身安全遭到重大损失的事故。
建筑施工内人员集中，进场离场流量大，属于隐患非常高的移 动性密集场所。目前而言，在建筑施工上，最适合的办法就是采用 自动体温检测设备进行检测，该设备检测的准确率也不高。
另外一个问题在于，工地上人员比较庞杂，很多时候冲突事件一触即发， 极有可能演变成肢体冲突，十分危险，因此需要一套有效的监测系统对工人 进行监测，在冲突最初发生时就能够及时发现并对其进行规劝，有效阻止事 件的进一步恶化。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种基于智能手环的建筑工 人安全预警方法和系统。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于智能手环的建筑工人安全预警方法，包括以下步骤：a、手环监 测工人体征指标，并将监测结果发送给服务器；b、服务器接收工人体征指标 信息，并在指标信息超出阈值时启动监控系统；c、监控系统对工人行为信息 进行获取，并将获取的行为信息发送给服务器；d、所述服务器将工人的体征 指标和行为信息进行交叉关联，并通过关联结果判断工人状况。
进一步地，所述体征指标包括体温、脉搏、血压的参数，所述行为信息 为工人身体姿态的图像信息。
进一步地，所述步骤a还包括以下步骤：a1、所述手环和智能安全帽佩 戴在人体上，且二者近距离匹配；a2、工人在门禁系统处使用手环打卡，且 门禁系统对工人进行人脸识别。
进一步地，所述步骤b还包括以下步骤：b1、所述服务器在指标信息超 出阈值时发送信号给智能安全帽，所述智能安全帽启动第二摄像头间断性获 取环境图像，并将获取的环境图像发送给服务器，所述服务器将间断性获取 的环境图像按顺序比对，进而判断工人是否处于运动状态，并根据判断结果 决定是否启动监控系统。
进一步地，步骤c还包括以下步骤：c1、服务器发送信号给监控系统和 手环，手环打开超声波发生器，监控系统打开第一摄像头和超声波接收器； c2、超声波接收器接收超声波发生器发出的超声波，监控系统对超声波发生 源进行拍摄。
一种安全预警系统，包括手环、多个分区布设的监控系统、服务器，所述手 环监测工人体征指标，并将体征指标发送到服务器，所述监控系统监控各区 工人行为，并将工人的行为信息发送到服务器，所述服务器对工人的体征指 标和行为信息进行交叉关联，并通过关联结果判断工人状况。
进一步地，所述手环对工人身体进行实时监测，获取体温、脉搏、血压 的参数，并将该参数发送给服务器，参数超出阈值时，服务器启动监控系统 拍摄工人姿态，并将姿态图像发送给服务器，所述服务器根据姿态图像判断 工人状态。
进一步地，所述手环包括感应单元、第一主控单元、NFC模块、第一无线 通信模块、超声波发生器以及第一蓝牙模块，所述感应单元感应工人体征指 标，并将体征指标信息通过第一无线通信模块发送给服务器，所述超声波发 生器发出超声波，所述监控系统接收超声波信息，并对相应工人准确定位。
进一步地，还包括监控系统，所述监控系统包括第二主控单元、第一摄 像头、超声波接收器以及第二无线通讯模块，所述超声波接收器接收超声波 信号，所述第二主控单元控制第一摄像头转向超声波源获取姿态信息。
进一步地，还包括智能安全帽，所述智能安全帽包括第三主控单元、第 二摄像头、第三无线通讯模块以及第二蓝牙模块，所述智能安全帽通过第二 蓝牙模块和手环近距离配对，所述服务器接收手环信息，并在信息超出阈值 时发送信号给智能安全帽，所述智能安全帽启动第二摄像头获取环境图像并 通过第三无线通讯模块将环境图像发送给服务器。
本发明的有益效果：
本发明提供的基于智能手环的建筑工人安全预警方法和系统，通过采用 手环对工人体征指标信息进行实时监测，并在工人体征指异常时服务器发送 信号给监控系统，进而启动监控获取工人姿态图像信息，服务器将体征指标 信息和姿态图像信息进行交叉关联，进而判断工人是否发生冲突或者身体不 适，大大提高了监测的准确度。同时还采用超声波技术辅助监控系统准确获取到异常工人的姿态信息，进一步提高了监控的精度。
附图说明
图1为本发明基于智能手环的建筑工人安全预警方法的流程图；
图2为本发明安全预警系统的原理框图；
图3为本发明安全预警系统手环的原理框图；
图4为本发明安全预警系统监控系统的原理框图；
图5为本发明安全预警系统智能安全帽的原理框图；
图6为本发明安全预警系统门禁系统的原理框图。
图中：1-手环，11-感应单元，12-第一主控单元，13-NFC模块，14-第一 无线通信模块，15-超声波发生器，16-第一蓝牙模块，17-第一提示模块，2- 监控系统，21-第二主控单元，22-第一摄像头，23-超声波接收器，24-第二 无线通讯模块，3-服务器，4-智能安全帽，41-第三主控单元，42-第二摄像 头，43-第三无线通讯模块，44-第二蓝牙模块，45-第二提示模块，5-门禁系统，51-第四无线通讯模块，52-第四主控单元，53-人脸识别模块，54-读卡模块，6-警报系统。
具体实施方式
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、 “左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和 简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特 定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、 “第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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申请中的具体含义。
请参考图1，为本发明提供的一种基于智能手环的建筑工人安全预警方 法，包括以下步骤：a、手环1监测工人体征指标，并将监测结果发送给服务器3；b、服务器3接收工人体征指标信息，并在指标信息超出阈值时启动监 控系统2；c、监控系统2对工人行为信息进行获取，并将获取的行为信息发送给服务器3；d、服务器3将工人的体征指标和行为信息进行交叉关联，并 通过关联结果判断工人状况。
步骤a还包括以下步骤：a1、手环1和智能安全帽4佩戴在人体上，且 二者近距离匹配，进而确认手环1和智能安全帽4属于同一人。a2、工人在 门禁系统5处使用手环1打卡，且门禁系统5对工人进行人脸识别，进一步 确认手环1和智能安全帽4由相应工人佩戴。
手环1实时监测人体体征指标，并将人体指标发送给服务器3，体征指标 包括体温、脉搏、血压等等，可以反应人体情绪变化和健康状况的参数，采 集到上述参数后，手环1将参数信息发送给服务器3。
然而仅仅依靠手环1所获取的人体指标信息有时会发生误判，例如当人 处于剧烈的运动状态下体征指标的变化情况也与情绪激动的情况一致。
为了进一步提升监测的准确度，步骤b还包括步骤b1：服务器3在指标 信息超出阈值时发送信号给智能安全帽4，智能安全帽4启动第二摄像头42 间断性获取环境图像，并将获取的环境图像发送给服务器3，服务器3将间断 性获取的环境图像按顺序比对，进而判断工人是否处于运动状态，并根据判 断结果决定是否启动监控系统2。
例如，服务器3在指标信息超出阈值时发送信号给智能安全帽4，智能安 全帽4启动第二摄像头42，第二摄像头每间隔2s拍摄一张前方的环境图像， 并将拍摄到的环境图像发送给服务器3，服务器3按照拍摄的顺序依次对环境 图像进行比对，尤其是对画面中参照物占用画面比例大小进行比对，如果工 人处于奔跑状态，则前方的参照物占据画面的比例会逐渐变大，进而确认工 人处于奔跑状态。
监控系统2在对工人进行拍摄时，有时会发生拍摄对象不准确或未拍摄 到完整的人体图像，为了解决上述问题，步骤c还包括以下步骤：c1、服务器3发送信号给监控系统2和手环1，手环1打开超声波发生器15，监控系 统2打开第一摄像头22和超声波接收器23；c2、超声波接收器23接收超声波发生器15发出的超声波，监控系统2对超声波发生源进行拍摄。
通过上述步骤，监控系统2能够依据超声波信号准确定位到工人的位置， 进而对其进行拍摄，获取其姿态信息。
还包括步骤e、服务器3启动警报系统6，警报系统6播放警告语音，对 工人进行劝导，阻止冲突的发生。
请参考图2，为本发明提供的一种安全预警系统，包括手环1、多个分区 布设的监控系统2以及服务器3。分区布设的监控系统2相互独立，并在服务 器3的控制下打开或者关闭。
请参考图3，手环1用于监测工人体征指标，并将体征指标发送到服务器 3。手环1包括感应单元11、第一主控单元12、NFC模块13、第一无线通信 模块14、超声波发生器15、第一蓝牙模块16。NFC模块13存储有各自手环1 独特的、区别于他人的编号，各个编号对应相应的员工信息，员工信息包括 员工照片、员工年龄、员工职位、员工体检信息。
工人的体征指标为体温、脉搏、血压，一方面可以通过上述指标检测工 人身体是否健康，是否有发烧的状态，另一方面综合三者的数据，可以判定 工人是否有较大的情绪波动。手环1将监测到的工人体征指标信息发送给服 务器3，服务器3将该指标与预先设定的指标进行比较，进而能够及时发现工 人的异常情况。
感应单元11为多个感应器，例如温度传感器，用于检测工人的体温，并 将检测到的体温发送给第一主控单元12；例如光电传感器，用于检测工人的 心跳和血压，并将检测到的结果发送给服务器3。第一主控单元12通过第一 无线通讯模块14和服务器3进行通信。
请参考图4，监控系统2包括第二主控单元21、第一摄像头22以及第二 无线通讯模块24。
服务器3控制监控系统2打开，第一摄像头22对工人进行拍摄，获取工 人的形体、动作、姿态，第一摄像头22将拍摄到的图像信息发送给第二主控 单元21，第二主控单元21通过第二无线通讯模块24将图像信息发送给服务 器3。
服务器3将实时获取的工人体征指标和第一摄像头22拍摄的工人姿态图 像相结合，判定工人是否处于正常状态，是否发生冲突和情绪上的巨大波动。
例如，服务器3中存储有工人在正常状态下的体温、脉搏、血压，手环1 检测实时检测的体温、脉搏、血压至少有两个指标发生上升现象，服务器3 即判定工人异常，但仅仅依靠手环1提供的数据比较容易导致误判，因此， 服务器3在接收到手环1监测的信息异常时发送信号给第二主控单元21，第 二主控单元21控制第一摄像头22开启，对工人进行拍摄，并将拍摄好的图 像信息发送给第二主控单元21，第二主控单元21通过第二无线通讯模块24 将图像信息发送给服务器3，服务器3内部存储有比对图像信息，该比对图像 信息为工人在正常状态下的姿势样本，将采集到的图像信息和姿势样本进行 比对，若二者偏差太大，则说明工人情绪异常。
此处需要说明的是，姿势样本采集的姿势为走路、吃饭、睡觉、交谈等 日常生活的姿势，由于每个人习惯不同，因此不同工人有不同的姿势样本。
服务器3对工人的体征指标和行为信息进行交叉关联，并通过关联结果 判断工人状况，进而实现对工人的实时监控，避免意外的发生。
为了进一步确认拍摄对象的正确性，监控系统2还包括超声波接收器23， 手环1还包括超声波发生器15。服务器3发送信号给手环1和监控系统2， 手环1启动超声波发生器15，监控系统2启动超声波接收器23，监控系统2 接收超声波信号后将拍摄视角转向超声波来源，进而能够准确识别拍摄对象， 保证拍摄对象的准确性，使得拍摄结果更加可靠。
在上述方案中，服务器3通过将手环1监测到的人体数据和监控系统2 获取的人体姿态数据进行结合，进而判定工人的状态。但工人在奔跑状态下 体征指标也会发生变化，并且姿态与日常状态也有所区别，会导致服务器3 误判，为了解决上述问题，手环1和佩戴在工人身上的智能安全帽4近距离 匹配。
请参考图,5，智能安全帽4包括第三主控单元41、第二摄像头42、第三 无线通讯模块43、第二蓝牙模块44。智能安全帽4和手环1通过第一蓝牙模 块16和第二蓝牙模块44近距离配对连接。
服务器3接收到手环1发送的体征指标信息，并且判定该信息超出阈值 时，发送信号给智能安全帽4，第三主控单元41控制第二摄像头42启动，第 二摄像头42对人体前方环境进行多次间隔的拍摄，并将拍摄到的环境图像发 送给第三控制单元41，所述第三控制单元41将环境图像发送给服务器3，服 务其3通过分析环境图像是否发生变化，例如，环境图像中有参照物，当工人行进的时候，会使近处的参照物占据更大的画面，从而判定工人是因运动 导致体征指标发生变化，并非处于异常状态。
请参考图6，还包括门禁系统5，门禁系统5包括第四无线通信模块51、 第四主控单元52、人脸识别模块53、读卡模块54。
工人在进入园区时，将手环1贴到读卡模块54上进行身份识别，第四主 控单元52控制读卡模块54启动，对手环1进行读卡，同时人脸识别模块53 对工人进行面部识别。人脸识别模块53将检测到的人脸信息发送给第四主控 单元52，第四主控单元52通过第四无线通信模块51将人脸信息发送给服务 器3，读卡模块54读取NFC模块13信息，并将NFC模块13信息发送给第四 主控单元52，第四主控单元52通过第四无线通信模块51将NFC模块13信息发送给服务器3，服务器3将人脸信息和NFC模块13信息进行匹配，匹配成 功后开门放行。通过上述方式，可以保证手环1准确佩戴在对应工人身上， 保证监控的准确性，同时也能够记录工人出入的是哪个园区，方便事件的追 溯，使得管理更加安全、透明。
还包括警报系统6，警报系统6在服务器3判定工人处于异常状态时启动 对工人进行劝导。警报系统6包括第五主控单元、第五无线通讯模块以及语 音播放模块，第五主控单元接收服务器3发出的信号后控制语音播放模块启 动，对存储的语音进行播放。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推 演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于智能手环的建筑工人安全预警方法，其特征在于：包括以下步骤：a、手环(1)监测工人体征指标，并将监测结果发送给服务器(3)；b、服务器(3)接收工人体征指标信息，并在指标信息超出阈值时启动监控系统(2)；c、监控系统(2)对工人行为信息进行获取，并将获取的行为信息发送给服务器(3)；d、所述服务器(3)将工人的体征指标和行为信息进行交叉关联，并通过关联结果判断工人状况；
智能安全帽(4)包括第三主控单元(41)、第二摄像头(42)、第三无线通讯模块(43)、第二蓝牙模块(44)，智能安全帽(4)和手环(1)通过第一蓝牙模块(16)和第二蓝牙模块(44)配对连接；
所述步骤b还包括以下步骤：b1、所述服务器(3)在指标信息超出阈值时发送信号给智能安全帽(4)，所述智能安全帽(4)启动第二摄像头(42)间断性获取环境图像，并将获取的环境图像发送给服务器(3)，所述服务器(3)将间断性获取的环境图像按顺序比对，进而判断工人是否处于运动状态，并根据判断结果决定是否启动监控系统(2)。
2.根据权利要求1所述的基于智能手环的建筑工人安全预警方法，其特征在于：所述体征指标包括体温、脉搏、血压的参数，所述行为信息为工人身体姿态的图像信息。
3.根据权利要求2所述的基于智能手环的建筑工人安全预警方法，其特征在于：所述步骤a还包括以下步骤：a1、所述手环(1)和智能安全帽(4)佩戴在人体上，且二者近距离匹配；a2、工人在门禁系统(5)处使用手环(1)打卡，且门禁系统(5)对工人进行人脸识别。
4.根据权利要求2所述的基于智能手环的建筑工人安全预警方法，其特征在于：步骤c还包括以下步骤：c1、服务器(3)发送信号给监控系统(2)和手环(1)，手环(1)打开超声波发生器(15)，监控系统(2)打开第一摄像头(22)和超声波接收器(23)；c2、超声波接收器(23)接收超声波发生器(15)发出的超声波，监控系统(2)对超声波发生源进行拍摄。
5.一种安全预警系统，其特征在于：执行权利要求1-4任一项所述的建筑工人安全预警方法，还包括，包括手环(1)、多个分区布设的监控系统(2)、服务器(3)，所述手环(1)监测工人体征指标，并将体征指标发送到服务器(3)，所述监控系统(2)监控各区工人行为，并将工人的行为信息发送到服务器(3)，所述服务器(3)对工人的体征指标和行为信息进行交叉关联，并通过关联结果判断工人状况。
6.根据权利要求5所述的安全预警系统，其特征在于：所述手环对工人体征进行实时监测，获取体温、脉搏、血压的参数，并将该参数发送给服务器，参数超出阈值时，服务器启动监控系统拍摄工人姿态，并将姿态图像发送给服务器，所述服务器根据姿态图像判断工人状态。
7.根据权利要求5所述的安全预警系统，其特征在于：所述手环包括感应单元(11)、第一主控单元(12)、NFC模块(13)、第一无线通信模块(14)、超声波发生器(15)以及第一蓝牙模块(16)，所述感应单元(11)感应工人体征指标，并将体征指标信息通过第一无线通信模块(14)发送给服务器(3)，所述超声波发生器(15)发出超声波，所述监控系统(2)接收超声波信息，并对相应工人准确定位。
8.根据权利要求7所述的安全预警系统，其特征在于：还包括监控系统(2)，所述监控系统(2)包括第二主控单元(21)、第一摄像头(22)、超声波接收器(23)以及第二无线通讯模块(24)，所述超声波接收器(23)接收超声波信号，所述第二主控单元(212)控制第一摄像头(22)转向超声波源获取姿态信息。
9.根据权利要求5所述的安全预警系统，其特征在于：还包括智能安全帽(4)，所述智能安全帽(4)包括第三主控单元(41)、第二摄像头(42)、第三无线通讯模块(43)以及第二蓝牙模块(44)，所述智能安全帽(4)通过第二蓝牙模块(44)和手环(1)近距离配对，所述服务器(3)接收手环(1)信息，并在信息超出阈值时发送信号给智能安全帽(4)，所述智能安全帽(4)启动第二摄像头(42)获取环境图像并通过第三无线通讯模块(43)将环境图像发送给服务器(3)。
Priority Applications (1)
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