CN115331390A - 一种作业人员安全预警方法、系统及智能安全帽 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作业人员安全预警方法、系统及智能安全帽，通过智能安全帽，对比作业现场图像对应的第一识别信息与预存的第二识别信息，并在对比不一致时通过智能安全帽发出第一告警信号；获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据高度信息确定高度变化值；其中，第一定位坐标信息和高度信息是智能安全帽中心的坐标和高度；当高度变化值大于第一阈值或者第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，控制智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。本发明在现场作业情况与作业任务要求不一致、智能安全帽的中心的高度的变化值或中心的坐标异常时实时告警，以警醒监管人员和现场作业人员，从而降低安全风险。

Description

一种作业人员安全预警方法、系统及智能安全帽

技术领域

本发明涉及安全预警技术领域，尤其涉及一种作业人员安全预警方法、系统及智能安全帽。

背景技术

安全帽是电网安全生产过程中必须用到的人员作业安全工器具，在电力巡视、检修、试验及运维等工作过程中，工作人员均需佩戴安全帽，正确佩戴安全帽能有效保护作业现场人员头部免受磕碰及高空坠物的危害。然而，在电网实际作业过程中使用的主要为传统的安全帽，功能较为单一，已无法适用目前电网数字化转型过程中带来对作业现场人员安全远程管控的需求。比如，远程作业安全监管人员无法对作业现场的环境和人员安全情况进行准确的了解。因此，安全帽的智能化发展尤为重要。

目前的智能安全帽，通常是在安全帽上加装RFID标签、供电模块、无线传输模块、佩戴状态监测模块等状态监测模块，实现对佩戴人员的定位及安全监管。由于基于RFID电子标签的安全帽定位技术需要在使用场所内布置大量RFID基站，且RFID电子标签及其基站无线传输的距离有限，所以这种定位技术只能在装有基站的变电站等固定场合使用，而无法灵活地应用于工作地点非常分散的输电和配电作业环境。抑或是使用卫星定位，但是普通卫星定位的精度为米级，无法满足在变电站等狭窄、复杂场内精确到设备间隔的使用管控需求。另外地，坠落风险为实际工作过程大较大的安全危害，而目前智能安全帽对佩戴者的坠落风险均无有效的告警手段，监管人员也无法实时了解到作业人员是否发生失足甚至高空坠落情况，影响及时救援等应急工作的开展。同时，目前使用的智能安全帽，大多是采用智能模块与安全帽本体一体化集成式设计，当安全帽本体到达强制报废期时，智能模块也随之报废，造成智能模块的极大浪费，并且这种一体化集成式结构也不利于智能模块的维修与更换。

发明内容

本发明提供了一种作业人员安全预警方法、系统及智能安全帽，在现场作业情况与作业任务要求出现不一致、智能安全帽的中心的高度值的变化值或者中心的坐标值异常时实时告警，以警醒监管人员和现场作业人员，从而降低安全风险。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种作业人员安全预警方法，包括：

通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号；其中，所述作业现场图像是通过所述智能安全帽对作业现场进行实时拍摄而获得的，所述第一识别信息是通过所述智能安全帽对所述作业现场图像进行信息捕获而获得的；

获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值；其中，所述第一定位坐标信息和所述高度信息是所述智能安全帽的中心的坐标值和高度值；

当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制所述智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。

实施本发明实施例，通过智能安全帽对作业现场进行实时拍摄，并对拍摄得到的作业现场图像进行信息捕获，以获得现场实时的第一识别信息，然后将第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行比对，并在对比不一致的时候，通过智能安全帽发出第一告警信号，使得作业人员和监管人员能够根据第一告警信号作出相应的作业调整，以避免现场作业与作业任务要求不一致导致的安全问题。此外，实时获取智能安全帽的中心的坐标值和高度值，并在中心的高度值对应的高度变化值大于第一阈值或者中心的坐标值不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制智能安全帽发出第四告警信号，以同时警醒监管人员和现场作业人员，并使得监管人员能够及时确定现场作业人员是否发生失足甚至高空坠落情况，从而实现对现场作业人员的安全预警和安全管控。

作为优选方案，所述获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值，具体为：

通过所述智能安全帽，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后根据所述第二定位坐标信息和所述差分改正信息，计算得到所述第一定位坐标信息和所述高度信息；

获取由所述智能安全帽实时上传的所述第一定位坐标信息和所述高度信息，并根据第一时间范围内的所述高度信息，计算得到对应的所述高度变化值。

实施本发明实施例的优选方案，通过基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后利用差分改正信息，对第二定位坐标信息进行改正，进而获得对应的第一定位坐标信息和高度信息，以提升智能安全帽的定位精度。

作为优选方案，所述通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号，具体为：

通过所述智能安全帽，对作业现场进行实时拍摄，以获得所述作业现场图像，并通过所述智能安全帽，对所述作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的所述第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间；

通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员识别信息与所述第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，发出声音告警信号，并控制所述智能安全帽发出人员异常告警信号；

或者，通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员总数与所述第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人数异常告警信号；

或者，通过所述智能安全帽，将所述第一作业时间与所述第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出时间异常告警信号。

实施本发明实施例的优选方案，通过分别对比作业现场对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，与当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间是否一致，以确定现场作业人员的身份、现场作业人员的数量或者现场作业时间是否满足作业任务要求，并在不满足作业任务要求时，发出声音告警信号，并通过智能安全帽发出对应的告警信号，以同时警醒监管人员和现场作业人员，避免现场作业人员在现场作业不满足作业任务要求时开展作业，从而防止安全风险的发生。

作为优选方案，所述的一种作业人员安全预警方法，还包括：

当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在所述第一限制区域范围时，根据所述第一定位坐标信息，获取所述智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对所述移动轨迹和所述第一定位坐标信息进行实时展示。

实施本发明实施例的优选方案，当高度变化值异常或者第一定位坐标信息异常时，在三维地图或者二维地图上实时展示智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹和第一定位坐标信息，以便监管人员快速确定和寻找到发生高空坠落事故或者进入危险区域的智能安全帽佩戴者，有利于救援等应急工作的开展。

为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种作业人员安全预警系统，包括：

第一告警模块，用于通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号；其中，所述作业现场图像是通过所述智能安全帽对作业现场进行实时拍摄而获得的，所述第一识别信息是通过所述智能安全帽对所述作业现场图像进行信息捕获而获得的；

数据获取模块，用于获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值；其中，所述第一定位坐标信息和所述高度信息是所述智能安全帽的中心的坐标值和高度值；

第二告警模块，用于当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制所述智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。

作为优选方案，所述数据获取模块，具体包括：

数据改正单元，用于通过所述智能安全帽，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后根据所述第二定位坐标信息和所述差分改正信息，获得所述第一定位坐标信息和所述高度信息；

计算单元，用于获取由所述智能安全帽实时上传的所述第一定位坐标信息和所述高度信息，并根据第一时间范围内的所述高度信息，计算得到对应的所述高度变化值。

作为优选方案，所述第一告警模块，具体包括：

识别单元，用于通过所述智能安全帽，对作业现场进行实时拍摄，以获得所述作业现场图像，并通过所述智能安全帽，对所述作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的所述第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间；

第一告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员识别信息与所述第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人员异常告警信号；

第二告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员总数与所述第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人数异常告警信号；

第三告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业时间与所述第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出时间异常告警信号。

作为优选方案，所述的一种作业人员安全预警系统，还包括：

定位展示模块，用于当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在所述第一限制区域范围时，根据所述第一定位坐标信息，获取所述智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对所述移动轨迹和所述第一定位坐标信息进行实时展示。

为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种智能安全帽，包括：安全帽本体、电池模块和核心功能模块；

所述电池模块，包括可充电电池、开关和可拆卸式电池外壳，并通过卡扣和背夹固定于所述安全帽本体的外部，用于为通过线缆连接的所述核心功能模块提供电能；

所述核心功能模块包括RTK定位模块、5G通信模块、北斗短报文通信模块、摄像头、存储模块、中央处理模块、麦克风、扬声器和LED灯，并通过卡扣和背夹固定于所述安全帽本体的外部；

其中，所述RTK定位模块，用于采用基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取初始定位信息和由CORS系统发送的差分改正信息，并根据所述初始定位信息和所述差分改正信息，计算得到对应的改正定位信息，然后通过所述5G通信模块或者所述北斗短报文通信模块，将所述改正定位信息传输至作业人员安全预警系统和所述存储模块，以使所述作业人员安全预警系统能够在所述改正定位信息不满足预设要求时向所述扬声器和所述LED灯发送告警信号，以使所述作业人员安全预警系统能够在所述改正定位信息不满足预设要求时向所述扬声器和所述LED灯发送告警信号；

所述5G通信模块，用于在有移动运营商网络覆盖的地区，通过无线通信技术，实现所述核心功能模块与所述CORS系统之间的双向通信、以及所述核心功能模块与所述作业人员安全预警系统之间的双向通信；

所述北斗短报文通信模块，用于在无移动运营商网络覆盖的地区，通过北斗卫星，实现所述核心功能模块与所述CORS系统之间的双向通信、以及所述核心功能模块与所述作业人员安全预警系统之间的双向通信；

所述摄像头，用于对作业现场进行实时拍摄，以获得对应的作业现场图像，并从所述作业现场图像中实时捕获对应的第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间；

所述存储模块，用于存储所述改正定位信息、第二识别信息、当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息、以及当前作业任务要求对应的作业管控区域；其中，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间，所述第二识别信息是对所述当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息进行识别而得到的；

所述中央处理模块，用于控制所述电池模块和所述核心功能模块之间的信息和指令的存储、分析、处理和执行，并接收由所述摄像头发送的所述第一识别信息，且调用所述存储模块中的所述第二识别信息，然后将所述第一识别信息与所述第二识别信息进行对比，在二者对比不一致时，向所述扬声器、所述LED灯和所述作业人员安全预警系统发送告警指令；

所述麦克风，用于实现在作业现场的作业人员与后台监控人员的语音通话，并实现在作业现场的所有作业人员之间的群组通话；

所述扬声器，用于当接收到所述告警指令时，发出声音告警；

所述LED灯，用于当接收到所述告警指令时，发出闪烁告警，并当接收到应急信号时，提供照明。

附图说明

图1：为本发明实施例一提供的一种智能安全帽的结构示意图；

图2：为本发明实施例一提供的一种作业人员安全预警方法的流程示意图；

图3：为本发明实施例一提供的一种作业人员安全预警系统的结构示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

实施例一：

请参照图1，为本发明实施例提供的一种智能安全帽的结构示意图，其中，智能安全帽包括：安全帽本体1、电池模块和核心功能模块，各模块具体如下：

电池模块，包括可充电电池2、开关和可拆卸式电池外壳3，并通过卡扣和背夹4固定于安全帽本体1的后端外部，用于为通过线缆连接的核心功能模块提供电能；

核心功能模块是由RTK定位模块5、5G通信模块6、北斗短报文通信模块7、摄像头8、存储模块9、中央处理模块10、麦克风和扬声器的集成器11和LED灯12集成而获得，并通过卡扣和背夹4，将核心功能模块固定于安全帽本体1的前端外部；

其中，RTK定位模块5，用于采用基于厘米级RTK的卫星定位技术，经卫星天线13，获取初始定位信息和由CORS系统发送的差分改正信息，并根据初始定位信息和差分改正信息，计算得到对应的改正定位信息，然后通过5G通信模块6或者北斗短报文通信模块7，将改正定位信息传输至作业人员安全预警系统和存储模块9，以使作业人员安全预警系统能够在改正定位信息不满足预设要求时向麦克风和扬声器的集成器11中的扬声器和LED灯12发送告警信号；

5G通信模块6，用于在有移动运营商网络覆盖的地区，通过无线通信技术，实现核心功能模块与CORS系统之间的双向通信、以及核心功能模块与作业人员安全预警系统之间的双向通信；

北斗短报文通信模块7，用于在无移动运营商网络覆盖的地区，通过北斗卫星，实现核心功能模块与CORS系统之间的双向通信、以及核心功能模块与作业人员安全预警系统之间的双向通信；

摄像头8，用于对作业现场进行实时拍摄，以获得对应的作业现场图像，并从作业现场图像中实时捕获对应的第一识别信息；其中，第一识别信息是指作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间；

存储模块9，用于存储改正定位信息、第二识别信息、当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息、以及当前作业任务要求对应的作业管控区域；其中，第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间，第二识别信息是对当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息进行识别而得到的；

中央处理模块10，用于控制电池模块和核心功能模块之间的信息和指令的存储、分析、处理和执行，并接收由摄像头8发送的第一识别信息，且调用存储模块9中的第二识别信息，然后将第一识别信息与第二识别信息进行对比，在二者对比不一致时，向麦克风和扬声器的集成器11中的扬声器、LED灯12和作业人员安全预警系统发送告警指令；

麦克风和扬声器的集成器11中的麦克风，用于实现在作业现场的作业人员与后台监控人员的语音通话，并实现在作业现场的所有作业人员之间的群组通话；

麦克风和扬声器的集成器11中的扬声器，用于当接收到所述告警指令时，发出声音告警；

LED灯12，用于当接收到所述告警指令时，发出闪烁告警，并当接收到应急信号时，提供照明。

相比于现有技术，本发明提出的一种智能安全帽，采用了基于厘米级RTK的卫星定位技术，能够提升定位信息的精度，以此保证扬声器和LED灯的精准告警，并满足在变电站等狭窄、复杂场内精确到设备间隔的使用管控需求。并且，在核心功能模块中同时设置5G通信模块和北斗短报文通信模块，使得智能安全帽不仅能够在移动运营商网络覆盖的地区进行正常通信，还能够在无移动运营商网络覆盖的地区与CORS系统等外部系统进行正常通信，防止出现由佩戴智能安全帽的人的工作地点无移动网络信号而造成的通信异常问题，避免预警失败。此外，电池模块和核心功能模块均通过卡扣和背夹固定于安全帽本体的外部，属于可拆卸装置，这种结构使得在安全帽本体报废时，技术人员能够将电池模块和核心功能模块拆卸下来并安装在新的安全帽本体上，避免造成高价值的电池模块和核心功能模块的浪费，并且还能够方便技术人员对出现异常或者已损坏的电池模块和核心功能模块进行维修或者更换处理。同时，将电池模块设置在安全帽本体的外部，不仅可以避免电池模块自燃或者爆炸对佩戴者头部造成直接损害，还能够利用安全帽本体承受一部分的爆炸冲击，以减弱损伤程度。

请参照图2，为本发明实施例提供的一种作业人员安全预警方法的流程示意图，该方法包括步骤S1至步骤S3，各步骤具体如下：

步骤S1，通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制智能安全帽发出第二告警信号。

作为优选方案，步骤S1包括步骤S11至步骤S14，各步骤具体如下：

步骤S11，通过智能安全帽的摄像头，对作业现场进行实时拍摄，以获得作业现场图像，并通过智能安全帽的摄像头，对作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的第一识别信息；其中，第一识别信息是指作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间。

在本实施例中，若第一识别信息为第一作业人员识别信息、第二识别信息为第二作业人员识别信息，则执行步骤S12；若第一识别信息为第一作业人员总数、第二识别信息为第二作业人员总数，则执行步骤S13；若第一识别信息为第一作业时间、第二识别信息为第二作业时间，则执行步骤S14。

步骤S12，通过智能安全帽的中央处理模块，将第一作业人员识别信息与第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，表明在作业现场存在不属于当前作业任务要求的作业人员，则发出报警信号，并向智能安全帽的扬声器和LED灯发送人员异常告警指令，以使智能安全帽的扬声器发出人员异常告警声音信号、LED灯进行对应的闪烁。

步骤S13，通过智能安全帽的中央处理模块，将第一作业人员总数与第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，表明在作业现场的作业人员总数不满足当前作业任务要求的作业人员总数，则发出报警信号，并向智能安全帽的扬声器和LED灯发送人数异常告警指令，以使智能安全帽的扬声器发出人数异常告警声音信号、LED灯进行对应的闪烁。

步骤S14，通过智能安全帽的中央处理模块，将第一作业时间与第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，表明当前时间并非当前作业任务要求的作业时间，则发出报警信号，并向智能安全帽的扬声器和LED灯发送时间异常告警指令，以使智能安全帽的扬声器发出时间异常告警声音信号、LED灯进行对应的闪烁告警。

基于步骤S11至步骤S14，监管人员和作业人员能够了解当前现场作业情况，并采取相应的应急措施。

步骤S2，获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据高度信息，确定对应的高度变化值；其中，第一定位坐标信息和高度信息是智能安全帽的中心的坐标值和高度值。

作为优选方案，步骤S2包括步骤S21至步骤S22，各步骤具体如下：

步骤S21，通过智能安全帽的RTK定位模块，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，经卫星天线接收卫星数据，即获取第二定位坐标信息。同时，利用RTK定位模块，经5G通信模块或者北斗短报文通信模块，接收由CORS模块发送的差分改正信息。接着，通过RTK定位模块，根据第二定位坐标信息和差分改正信息，计算得到第一定位坐标信息和高度信息，以实现定位精度为厘米级的高精度定位。

步骤S22，经5G通信模块或者北斗短报文通信模块，获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并对1s时间范围内的高度信息进行实时计算分析，以获得智能安全帽的中心的高度变化值。

步骤S3，当在1s时间范围内智能安全帽的中心的高度变化值超过2m，或者第一定位坐标信息不在事先划定的第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制智能安全帽的扬声器和LED灯发出第四告警信号，以同时警醒监管人员和现场作业人员，并使得监管人员能够及时确定现场作业人员是否发生失足甚至高空坠落情况，从而实现对现场作业人员的安全预警和安全管控。

作为优选方案，本发明实施例提供的一种作业人员安全预警方法，还包括步骤S4，该步骤具体如下：

步骤S4，当在1s时间范围内智能安全帽的中心的高度变化值超过2m，或者第一定位坐标信息不在事先划定的第一限制区域范围时，根据第一定位坐标信息，获取智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对移动轨迹和第一定位坐标信息进行实时展示。其中，第一限制区域范围可以是三维坐标范围和二维坐标范围，以表示禁止脱离的范围。

需要说明的是，在步骤S3和步骤S4的基础上，还能够事先划定第二限制区域范围，表示禁止进入的范围。当第一定位坐标信息处于第二限制区域范围时，控制智能安全帽的扬声器和LED灯发出第四告警信号，并同样在三维地图或者二维地图上实时展示智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹和第一定位坐标信息，以进一步防止作业人员进入危险区域，从而危害生命安全。

请参照图3，为本发明实施例提供的一种作业人员安全预警系统的结构示意图，该系统包括第一告警模块M1、数据获取模块M2和第二告警模块M3，各模块具体如下：

第一告警模块M1，用于通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制智能安全帽发出第二告警信号；其中，作业现场图像是通过智能安全帽对作业现场进行实时拍摄而获得的，第一识别信息是通过智能安全帽对作业现场图像进行信息捕获而获得的；

数据获取模块M2，用于获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据高度信息，确定对应的高度变化值；其中，第一定位坐标信息和高度信息是智能安全帽的中心的坐标值和高度值；

第二告警模块M3，用于当高度变化值大于第一阈值或者第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。

作为优选方案，数据获取模块M2，具体包括数据改正单元M21和计算单元M22，各单元具体如下：

数据改正单元M21，用于通过智能安全帽，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后根据第二定位坐标信息和差分改正信息，获得第一定位坐标信息和高度信息；

计算单元M22，用于获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据第一时间范围内的高度信息，计算得到对应的高度变化值。

作为优选方案，第一告警模块M1，具体包括识别单元M11、第一告警单元M12、第二告警单元M13和第三告警单元M14，各单元具体如下：

识别单元M11，用于通过智能安全帽，对作业现场进行实时拍摄，以获得作业现场图像，并对作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的第一识别信息；其中，第一识别信息是指作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间；

第一告警单元M12，用于通过智能安全帽，将第一作业人员识别信息与第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制智能安全帽发出人员异常告警信号；

第二告警单元M13，用于通过智能安全帽，将第一作业人员总数与第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制智能安全帽发出人数异常告警信号；

第三告警单元M14，用于通过智能安全帽，将第一作业时间与第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制智能安全帽发出时间异常告警信号。

作为优选方案，请参照图3，本发明实施例提供的一种作业人员安全预警系统，还包括定位展示模块M4，该模块具体如下：

定位展示模块M4，用于当高度变化值大于第一阈值或者第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，根据第一定位坐标信息，获取智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对移动轨迹和第一定位坐标信息进行实时展示。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明提出的一种作业人员安全预警方法及系统，利用智能安全帽对作业现场进行实时拍摄，并对拍摄得到的作业现场图像进行信息捕获，然后将捕获得到的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行比对，并在对比不一致的时候，通过智能安全帽发出第一告警信号，使得作业人员和监管人员能够根据第一告警信号作出相应的应急措施或者作业调整，从而防止现场作业与作业任务要求不一致而导致的潜在安全隐患问题。另外地，当实时获取的智能安全帽的中心的坐标值不在第一限制区域范围或者实时获取智能安全帽的中心的高度值对应的高度变化值大于第一阈值时，发出第三告警信号，并控制智能安全帽发出第四告警信号，以同时警醒监管人员和现场作业人员，并使得监管人员能够多关注高度变化值异常或者坐标值异常的现场作业人员，从而实现对现场作业人员的安全预警和安全管控。

进一步地，采用了基于厘米级RTK的卫星定位技术，以利用接收到的差分改正信息，对第二定位坐标信息进行改正处理，获得对应的第一定位坐标信息和高度信息，从而提升智能安全帽的定位精度，保证扬声器和LED的精准告警。此外，当实时获取的智能安全帽的中心的坐标值不在第一限制区域范围或者实时获取智能安全帽的中心的高度值对应的高度变化值大于第一阈值时，还在三维地图或者二维地图上实时展示智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹和第一定位坐标信息，以便监管人员快速确定发生高空坠落事故或者进入危险区域的智能安全帽佩戴者的方位，有助于救援等应急工作的开展。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种作业人员安全预警方法，其特征在于，包括：

通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号；其中，所述作业现场图像是通过所述智能安全帽对作业现场进行实时拍摄而获得的，所述第一识别信息是通过所述智能安全帽对所述作业现场图像进行信息捕获而获得的；

获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值；其中，所述第一定位坐标信息和所述高度信息是所述智能安全帽的中心的坐标值和高度值；

当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制所述智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。

2.如权利要求1所述的一种作业人员安全预警方法，其特征在于，所述获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值，具体为：

通过所述智能安全帽，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后根据所述第二定位坐标信息和所述差分改正信息，计算得到所述第一定位坐标信息和所述高度信息；

获取由所述智能安全帽实时上传的所述第一定位坐标信息和所述高度信息，并根据第一时间范围内的所述高度信息，计算得到对应的所述高度变化值。

3.如权利要求1所述的一种作业人员安全预警方法，其特征在于，所述通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号，具体为：

通过所述智能安全帽，对作业现场进行实时拍摄，以获得所述作业现场图像，并通过所述智能安全帽，对所述作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的所述第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间；

通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员识别信息与所述第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人员异常告警信号；

或者，通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员总数与所述第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人数异常告警信号；

或者，通过所述智能安全帽，将所述第一作业时间与所述第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出时间异常告警信号。

4.如权利要求1所述的一种作业人员安全预警方法，其特征在于，还包括：

当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在所述第一限制区域范围时，根据所述第一定位坐标信息，获取所述智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对所述移动轨迹和所述第一定位坐标信息进行实时展示。

5.一种作业人员安全预警系统，其特征在于，包括：

第一告警模块，用于通过智能安全帽，将作业现场图像对应的第一识别信息与预先存储的第二识别信息进行对比，然后在对比不一致时，发出第一告警信号，并控制所述智能安全帽发出第二告警信号；其中，所述作业现场图像是通过所述智能安全帽对作业现场进行实时拍摄而获得的，所述第一识别信息是通过所述智能安全帽对所述作业现场图像进行信息捕获而获得的；

数据获取模块，用于获取由智能安全帽实时上传的第一定位坐标信息和高度信息，并根据所述高度信息，确定对应的高度变化值；其中，所述第一定位坐标信息和所述高度信息是所述智能安全帽的中心的坐标值和高度值；

第二告警模块，用于当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在第一限制区域范围时，发出第三告警信号，并控制所述智能安全帽发出第四告警信号，以完成对作业人员的安全预警。

6.如权利要求5所述的一种作业人员安全预警系统，其特征在于，所述数据获取模块，具体包括：

数据改正单元，用于通过所述智能安全帽，结合基于厘米级RTK的卫星定位技术，获取第二定位坐标信息并接收由CORS模块发送的差分改正信息，然后根据所述第二定位坐标信息和所述差分改正信息，获得所述第一定位坐标信息和所述高度信息；

计算单元，用于获取由所述智能安全帽实时上传的所述第一定位坐标信息和所述高度信息，并根据第一时间范围内的所述高度信息，计算得到对应的所述高度变化值。

7.如权利要求5所述的一种作业人员安全预警系统，其特征在于，所述第一告警模块，具体包括：

识别单元，用于通过所述智能安全帽，对作业现场进行实时拍摄，以获得所述作业现场图像，并通过所述智能安全帽，对所述作业现场图像进行人脸识别，以获得对应的所述第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间；

第一告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员识别信息与所述第二作业人员识别信息进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人员异常告警信号；

第二告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业人员总数与所述第二作业人员总数进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出人数异常告警信号；

第三告警单元，用于通过所述智能安全帽，将所述第一作业时间与所述第二作业时间进行对比，当二者对比不一致时，发出报警信号，并控制所述智能安全帽发出时间异常告警信号。

8.如权利要求5所述的一种作业人员安全预警系统，其特征在于，还包括：

定位展示模块，用于当所述高度变化值大于第一阈值或者所述第一定位坐标信息不在所述第一限制区域范围时，根据所述第一定位坐标信息，获取所述智能安全帽在第二时间范围内的移动轨迹，并利用三维地图或者二维地图，对所述移动轨迹和所述第一定位坐标信息进行实时展示。

9.一种智能安全帽，其特征在于，包括：安全帽本体、电池模块和核心功能模块；

所述电池模块，包括可充电电池、开关和可拆卸式电池外壳，并通过卡扣和背夹固定于所述安全帽本体的外部，用于为通过线缆连接的所述核心功能模块提供电能；

所述核心功能模块包括RTK定位模块、5G通信模块、北斗短报文通信模块、摄像头、存储模块、中央处理模块、麦克风、扬声器和LED灯，并通过卡扣和背夹固定于所述安全帽本体的外部；

其中，所述RTK定位模块，用于接收由导航卫星发送的初始定位信息和由CORS系统发送的差分改正信息，并根据所述初始定位信息和所述差分改正信息，计算得到对应的改正定位信息，然后通过所述5G通信模块或者所述北斗短报文通信模块，将所述改正定位信息传输至作业人员安全预警系统和所述存储模块，以使所述作业人员安全预警系统能够在所述改正定位信息不满足预设要求时向所述扬声器和所述LED灯发送告警信号；

所述5G通信模块，用于在有移动运营商网络覆盖的地区，通过无线通信技术，实现所述核心功能模块与所述CORS系统之间的双向通信、以及所述核心功能模块与所述作业人员安全预警系统之间的双向通信；

所述北斗短报文通信模块，用于在无移动运营商网络覆盖的地区，通过北斗卫星，实现所述核心功能模块与所述CORS系统之间的双向通信、以及所述核心功能模块与所述作业人员安全预警系统之间的双向通信；

所述摄像头，用于对作业现场进行实时拍摄，以获得对应的作业现场图像，并从所述作业现场图像中实时捕获对应的第一识别信息；其中，所述第一识别信息是指所述作业现场图像对应的第一作业人员识别信息、第一作业人员总数或者第一作业时间；

所述存储模块，用于存储所述改正定位信息、第二识别信息、当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息、以及当前作业任务要求对应的作业管控区域；其中，所述第二识别信息是指当前作业任务要求对应的第二作业人员识别信息、第二作业人员总数或者第二作业时间，所述第二识别信息是对所述当前作业任务要求对应的所有作业人员的图片和个人信息进行识别而得到的；

所述中央处理模块，用于控制所述电池模块和所述核心功能模块之间的信息和指令的存储、分析、处理和执行，并接收由所述摄像头发送的所述第一识别信息，且调用所述存储模块中的所述第二识别信息，然后将所述第一识别信息与所述第二识别信息进行对比，在二者对比不一致时，向所述扬声器、所述LED灯和所述作业人员安全预警系统发送告警指令；

所述麦克风，用于实现在作业现场的作业人员与后台监控人员的语音通话，并实现在作业现场的所有作业人员之间的群组通话；

所述扬声器，用于当接收到所述告警指令时，发出声音告警；

所述LED灯，用于当接收到所述告警指令时，发出闪烁告警，并当接收到应急信号时，提供照明。

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