CN115421101A - 一种高空作业安全带检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空作业安全带检测系统及其检测方法，所述的检测系统包括后台管理系统和高空作业监测系统，高空作业监测系统包括四个定位基站、两个定位标签和四个移动电源，定位基站设置在使用空间的边缘用于覆盖使用空间，进行IP地址确定；所述的两个定位标签设置于安全带上，分别设置于安全带腰部和安全带挂钩处，用于采集安全带腰部和挂钩的高度值；所述的后台管理系统通过监测得到的值能判断佩戴安全带的施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方。本发明可实现对施工人员的高空作业自动化管控，且通过增设安全带挂钩监测系统，利用安全带挂钩监测系统能够判断施工人员是否将挂钩挂靠于固定件上，确保施工人员正确使用安全带。

Description

一种高空作业安全带检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及建筑施工安全技术相关领域，具体涉及一种高空作业安全带检测系统及其检测方法。

背景技术

国家标准GB3608-2008《高处作业分级》规定：“凡在坠落高度基准面2m以上（含2m）有可能坠落的高处进行作业，都称为高处作业。”施工人员在高处作业时，需要佩戴安全带。安全带的正确使用，即包括将安全带佩戴在施工人员身上，也包括将连接于安全带上的挂钩挂靠于可靠的固定件上。

当前，施工人员在高处作业人员的安全带佩戴管控主要依靠管理人员现场管理，极少采用信息化的手段实现自动化的管控，不但管理效率低，而且存在安全隐患。

专利号为2021222056071，专利名称为一种带有安全带检测装置的高空作业安全带的实用新型专利，包括安全带本体，以及与安全带本体通过挂绳固定连接的安全挂钩；所述挂绳与安全带本体连接的位置处设置有用于采集安全带本体位置的GPS芯片一，所述挂绳与安全挂钩连接的位置处设置有用于采集安全挂钩位置的GPS芯片二，所述的安全带本体上设置有与GPS芯片一和GPS芯片二信号连接的信号盒；信号盒内安装有单片机，用于接收GPS芯片一和GPS芯片二集的高度数据，并对两者数据进行对比，判断GPS芯片二的高度是否高于GPS芯片一的高度。

该实用新型公开的高空作业安全带可以有效的采集安全带本体和挂钩的高度，当施工人员并未正确佩戴安全带本体时，能即时的发出警报，提醒施工人员。

但是，该安全带本体只能独立使用，外场的安全管理人员无法观察到施工人员有没有正确的佩戴使用高空作业安全带，也不能监测到安全带的使用情况。而有些时候，施工人员会存在侥幸心理，即使安全带本体发出警报，也会置之不理；而外场的安全管理员若无法即时提醒、劝导，使得安全带依然会存在安全隐患，这对安全管理人员来说，形成了很大的工作难题。

发明内容

针对上述的技术问题，本技术方案提供了一种高空作业安全带检测系统及其检测方法,可以和高空作业安全带派和使用，将高空作业安全带上传感器采集的数据发送至后台管理系统，后台管理系统可以有效的监控安全带的使用情况，且在安全带的使用不规范时，能即时的提醒施工人员和安全管理员，让安全管理员了解施工现场的情况，可有效的解决上述问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高空作业安全带检测系统，包括后台管理系统和高空作业监测系统，高空作业监测系统与后台管理系统通讯连接；所述的高空作业监测系统包括四个定位基站、四个移动电源和安装在安全带上的两个定位标签；所述的定位基站设置在使用空间的边缘用于覆盖使用空间，进行IP地址确定；所述的两个定位标签设置于安全带上，分别设置于安全带腰部和安全带挂钩处，两个定位标签分别与后台管理系统通讯连接用于采集安全带腰部和挂钩的高度值；所述的后台管理系统通过监测得到的值，能判断佩戴安全带的施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；位于安全带腰带部位的定位标签一得到的坐标为（x₁,y₁,z₁），位于挂钩处的定位标签二得到的坐标为（x₂,y₂,z₂）；当两个定位标签中的x₁,x₂的值都小于2米时，则施工人员处于非高空作业状态；当两个定位标签中的x₁,x₂都大于或等于2米时，则施工人员处于高空作业状态；设定两个定位标签之间的安全高度h，计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，垂直高度h₁=x₂-x₁；当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带。

进一步的，所述的四个移动电源分别通过电源线与四个定位基站连接，分别为四个定位基站供电。

进一步的，在所述的后台管理系统中，提前将四个定位基站中任一个定位基站自定义为坐标原点，再由其他三个定位基站确定X轴，Y轴和Z轴的方向；然后用确定的坐标系来测量出在这个空间坐标系中所有高空安全带上定位标签的坐标（x,y,z），把坐标记录下来输入服务器的后台管理系统中。

进一步的，所述的后台管理系统设置在服务器中，服务器安置在监控室中，所述的服务器连接有用于显示坐标系的显示器；定位标签一和定位标签二将其检测到的定位坐标信息发送至服务器，服务器通过显示器将其显示；所述服务器将坐标信息输入后台管理系统计算垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较，当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断坐标距离异常；当后台管理系统判断坐标距离异常时，会通过报警装置进行报警，同时将报警信号发送至安全带的微控制器，安全带的微控制器也会通过报警装置发出警报进行报警，提示施工人员按要求使用高空安全带。

进一步的，所述安全带的微控制器设置有检测模块和信号传输模块，所述的检测模块分别通过信号线与定位标签一和定位标签二连接，用于检测两个定位标签的位置信息，并将位置信息通过信号传输模块发送至服务器；所述服务器通过坐标信息判断高空安全带的使用状态。

进一步的，所述的报警装置采用的是蜂鸣器。

进一步的，所述后台管理系统信号连接有安全带挂钩监测系统，安全带挂钩监测系统安装于挂钩上，能够判断施工人员是否将挂钩挂靠于固定件上；所述的安全带挂钩监测系统包括安装在挂钩内侧壁的液态金属薄膜压力传感器，和安装在挂钩或挂绳任意位置的挂钩电源、挂钩信号发射装置和报警装置。

进一步的，所述的挂钩呈环形状挂钩，所述液态金属薄膜压力传感器附着于安全挂钩的内壁上；所述的挂钩电源分别通过电源线与液态金属薄膜压力传感器、挂钩信号发射装置和报警装置连接，进行供电；所述液态金属薄膜压力传感器与挂钩信号发射装置信号连接，通过挂钩信号发射装置将液态金属薄膜压力传感器检测的值发送至后台管理系统。

进一步的，所述安全挂钩内壁附着的液态金属压力传感器，当安全挂钩挂靠于固定件上时，压力传感器的电阻发生变化，产生电信号。

一种高空作业安全带检测系统的检测方法，其特征在于，可使用在上述的高空作业安全带检测系统，具体的检测方法包括：

步骤1：将高空作业安全带正确的穿戴在身上，两个定位标签的值出现变化，通过高空作业检测系统将两个定位标签的值传送至后台管理系统；

步骤2：后台管理系统在通过高空作业检测系统接收到两个定位标签的值后，判断佩戴安全带的施工人员是否处于高空作业状态；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都大于或等于2，则判断施工人员处于高空作业状态，进行步骤3；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都小于2，则判断施施工人员处于非高空作业状态，进行步骤5；

步骤3：后台管理系统计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较；

当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带，进行步骤4；

当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，进行步骤6；

步骤4：后台管理系统显示施工人员处于高空作业状态，则发出信号至安全带挂钩监测系统，使得安全带挂钩监测系统进行工作；

后台管理系统通过接收安全带挂钩监测系统上传的液态金属压力传感器的值是否有变化，判断施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；

若判断施工人员将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方，进行步骤5；

若判断施工人员未将安全挂钩挂在了固定装置上，进行步骤6；

步骤5：后台管理系统显示施工人员处于安全施工状态，返回步骤1，直至后台管理系统关闭高空作业监测系统；

步骤6：后台管理系统显示施工人员处于非安全施工状态，发出报警信号，提醒施工人员按要求佩戴安全带；并返回步骤1，直至后台关闭高空作业监测系统。

有益效果

本发明提出的一种高空作业安全带检测系统及其检测方法，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）本技术方案通过设置在使用空间的边缘的高空作业安全带监测系统用于覆盖使用空间，进行IP地址确定；通过设置在监控室的后台管理系统接收两个定位标签分别与后台管理系统通讯连接用于采集安全带腰部和挂钩的高度值；以及与后台管理系统连接的安装在安全带挂钩上的安全带挂钩监测系统；使得后台管理系统可以正常接收安全带监测的数值，并对数值进行处理；使得处于外场的安全管理员可以通过监控室了解到施工现场中安全带的使用情况；在安全带使用异常时，可以即时的收到报警信号，再对施工人员进行监督和劝导。可以进一步的降低高空安全带的使用风险。

（2）本技术方案中的高空作业安全带监测系统与后台管理系统通讯连接，高空作业监测系统设置于安全带上，高空作业监测系统能够判断佩戴所述安全带的施工人员是否处于高空作业状态，如果不处于高空作业状态，施工人员无需佩戴安全带；如果处于高空作业状态，则判断施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方，如果挂在了高于施工人员站立的地方则无需提醒；如果施工人员未将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方，则通过报警系统提醒施工人员和后台管理系统的安全管理人员，从而有利于实现对施工人员的高空作业自动化管控系统，解决施工人员安全带佩戴管控自动化程度低、高空作业管理效率低、存在安全隐患的问题。此外，通过设置安全带挂钩监测系统能够判断施工人员是否将挂钩挂靠于固定件上，确保施工人员正确使用安全带。

附图说明

图1为本发明中系统的结构示意图。

图2为本发明中系统的原理图。

图3为本发明中安全带挂钩的结构示意图。

附图中的标号：1-挂钩、2-液态金属薄膜压力传感器、3-挂钩电源、4-挂钩信号发射装置、5-报警装置、6-定位基站。

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。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。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至图3所示，一种高空作业安全带检测系统，包括后台管理系统和高空作业监测系统，高空作业监测系统与后台管理系统通讯连接。

所述的高空作业监测系统包括四个定位基站、四个移动电源和安装在安全带上的两个定位标签。四个移动电源分别通过电源线与四个定位基站连接，分别为四个定位基站供电。定位基站设置在使用空间的边缘用于覆盖使用空间，进行IP地址确定。两个定位标签通过安全带的微控制器和信号发射模块与后台管理系统通讯连接，用于采集安全带腰部和挂钩的高度值。位于安全带腰部的定位标签一和位于安全带挂钩处的定位标签二可以测得这两个点的三维坐标。

所述的两个定位标签设置于安全带上，分别设置于安全带腰部和安全带挂钩处；安全带的微控制器设置有检测模块，检测模块分别通过信号线与安全带腰部的定位标签一和安全带挂钩处的定位标签二连接，用于检测两个定位标签的位置信息；两个定位标签分别通过信号线将检测得到的定位发送至安全带的微控制器。

安全带的微控制器连接有信号发射模块，后台管理系统设置在服务器，安全带的微控制器通过信号发射模块与后台管理系统中的服务器连接；将两个定位标签采集的三维坐标发送至服务器；所述服务器通过坐标信息判断高空安全带的使用状态。

在后台管理系统中，提前将四个定位基站中任一个定位基站自定义为坐标原点，再由其他三个定位基站确定X轴，Y轴和Z轴的方向；然后用确定的坐标系来测量出在这个空间坐标系中所有高空安全带上定位标签的坐标（x,y,z），把坐标记录下来输入服务器的后台管理系统中。

所述的服务器设置在监控室中，后台管理系统设置在服务器中，服务器连接有显示屏，可以显示由四个定位基站形成的施工空间；每一个安全带的定位标签一和定位标签二将定位坐标信息发送至服务器，可在该空间中显示每一个安全带的定位标签一和定位标签二的具体位置。

所述的后台管理系统通过监测得到的值，能判断佩戴安全带的施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；位于安全带腰带部位的定位标签一得到的坐标为（x₁,y₁,z₁），位于挂钩处的定位标签二得到的坐标为（x₂,y₂,z₂）；当两个定位标签中的x₁,x₂的值都小于2米时，则施工人员处于非高空作业状态；当两个定位标签中的x₁,x₂都大于或等于2米时，则施工人员处于高空作业状态；设定两个定位标签之间的安全高度h，计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，垂直高度h₁=x₂-x₁；当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带。

所述服务器将坐标信息输入后台管理系统计算垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较，当当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断坐标距离异常；当后台管理系统判断坐标距离异常时，会通过报警装置进行报警，同时将报警信号发送至安全带的微控制器，安全带的微控制器也会通过报警装置发出警报进行报警，提示施工人员按要求使用高空安全带。报警装置采用的是蜂鸣器。

后台管理系统还信号连接有安全带挂钩监测系统，安全带挂钩监测系统安装于挂钩1上，能够判断施工人员是否将挂钩1挂靠于固定件上；所述的安全带挂钩监测系统包括安装在挂钩1内侧壁的液态金属薄膜压力传感器2，和安装在挂钩1或挂绳任意位置的挂钩电源3、挂钩信号发射装置4和报警装置5。

所述的挂钩1呈环形状挂钩，所述液态金属薄膜压力传感器2附着于安全挂钩1的内壁上；所述的挂钩电源3分别通过电源线与液态金属薄膜压力传感器2、挂钩信号发射装置4和报警装置5连接，进行供电；所述液态金属薄膜压力传感器2与挂钩信号发射装置4信号连接，通过挂钩信号发射装置4将液态金属薄膜压力传感器2检测的值发送至后台管理系统。

所述安全挂钩内壁附着的液态金属压力传感器2，当安全挂钩1挂靠于固定件上时，压力传感器2的电阻发生变化，产生电信号。

高空作业监测系统能够判断佩戴安全带的施工人员是否处于高空作业状态，在处于高空作业状态，则判断施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的固定物件上，若挂在了高于施工人员站立的地方则无需提醒；若施工人员未将安全挂钩1挂在了高于施工人员站立的地方，则通过报警系统提醒施工人员和安全管理人员，从而有利于实现对施工人员的高空作业自动化管控系统，同时还能让外场的安全管理人员实时的了解到施工人员是否准确使用高空作业安全带，解决施工人员安全带佩戴管控自动化程度低、高空作业管理效率低、存在安全隐患的问题。

请继续参阅图1至图3，本实施例还公开了一种高空作业安全带检测系统的检测方法，其特征在于，可使用在上述的高空作业安全带检测系统，具体的检测方法包括：

步骤1：将高空作业安全带正确的穿戴在身上，两个定位标签的值出现变化，通过高空作业检测系统将两个定位标签的值传送至后台管理系统；

步骤2：后台管理系统在通过高空作业检测系统接收到两个定位标签的值后，判断佩戴安全带的施工人员是否处于高空作业状态；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都大于或等于2，则判断施工人员处于高空作业状态，进行步骤3；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都小于2，则判断施施工人员处于非高空作业状态，进行步骤5；

步骤3：后台管理系统计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较；

当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带，进行步骤4；

当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，进行步骤6；

步骤4：后台管理系统显示施工人员处于高空作业状态，则发出信号至安全带挂钩监测系统，使得安全带挂钩监测系统进行工作；

后台管理系统通过接收安全带挂钩监测系统上传的液态金属压力传感器的值是否有变化，判断施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；

若判断施工人员将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方，进行步骤5；

若判断施工人员未将安全挂钩挂在了固定装置上，进行步骤6；

步骤5：后台管理系统显示施工人员处于安全施工状态，返回步骤1，直至后台管理系统关闭高空作业监测系统；

步骤6：后台管理系统显示施工人员处于非安全施工状态，发出报警信号，提醒施工人员按要求佩戴安全带；并返回步骤1，直至后台关闭高空作业监测系统。

以上描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种高空作业安全带检测系统，包括后台管理系统和高空作业监测系统，高空作业监测系统与后台管理系统通讯连接；所述的高空作业监测系统包括四个定位基站、四个移动电源和安装在安全带上的两个定位标签；所述的定位基站设置在使用空间的边缘用于覆盖使用空间，进行IP地址确定；所述的两个定位标签设置于安全带上，分别设置于安全带腰部和安全带挂钩处，两个定位标签分别与后台管理系统通讯连接用于采集安全带腰部和挂钩的高度值；所述的后台管理系统通过监测得到的值，能判断佩戴安全带的施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；位于安全带腰带部位的定位标签一得到的坐标为（x₁,y₁,z₁），位于挂钩处的定位标签二得到的坐标为（x₂,y₂,z₂）；当两个定位标签中的x₁,x₂的值都小于2米时，则施工人员处于非高空作业状态；当两个定位标签中的x₁,x₂都大于或等于2米时，则施工人员处于高空作业状态；设定两个定位标签之间的安全高度h，计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，垂直高度h₁=x₂-x₁；当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带。

2.根据权利要求1所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述的四个移动电源分别通过电源线与四个定位基站连接，分别为四个定位基站供电。

3.根据权利要求1所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：在所述的后台管理系统中，提前将四个定位基站中任一个定位基站自定义为坐标原点，再由其他三个定位基站确定X轴，Y轴和Z轴的方向；然后用确定的坐标系来测量出在这个空间坐标系中所有高空安全带上定位标签的坐标（x,y,z），把坐标记录下来输入服务器的后台管理系统中。

4.根据权利要求3所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述的后台管理系统设置在服务器中，服务器安置在监控室中，所述的服务器连接有用于显示坐标系的显示器；定位标签一和定位标签二将其检测到的定位坐标信息发送至服务器，服务器通过显示器将其显示；所述服务器将坐标信息输入后台管理系统计算垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较，当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断坐标距离异常；当后台管理系统判断坐标距离异常时，会通过报警装置进行报警，同时将报警信号发送至安全带的微控制器，安全带的微控制器也会通过报警装置发出警报进行报警，提示施工人员按要求使用高空安全带。

5.根据权利要求4所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述安全带的微控制器设置有检测模块和信号传输模块，所述的检测模块分别通过信号线与定位标签一和定位标签二连接，用于检测两个定位标签的位置信息，并将位置信息通过信号传输模块发送至服务器；所述服务器通过坐标信息判断高空安全带的使用状态。

6.根据权利要求4所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述的报警装置采用的是蜂鸣器。

7.根据权利要求4所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述后台管理系统信号连接有安全带挂钩监测系统，安全带挂钩监测系统安装于挂钩上，能够判断施工人员是否将挂钩挂靠于固定件上；所述的安全带挂钩监测系统包括安装在挂钩内侧壁的液态金属薄膜压力传感器，和安装在挂钩或挂绳任意位置的挂钩电源、挂钩信号发射装置和报警装置。

8.根据权利要求7所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述的挂钩呈环形状挂钩，所述液态金属薄膜压力传感器附着于安全挂钩的内壁上；所述的挂钩电源分别通过电源线与液态金属薄膜压力传感器、挂钩信号发射装置和报警装置连接，进行供电；所述液态金属薄膜压力传感器与挂钩信号发射装置信号连接，通过挂钩信号发射装置将液态金属薄膜压力传感器检测的值发送至后台管理系统。

9.根据权利要求7或8所述的一种高空作业安全带检测系统，其特征在于：所述安全挂钩内壁附着的液态金属压力传感器，当安全挂钩挂靠于固定件上时，压力传感器的电阻发生变化，产生电信号。

10.一种高空作业安全带检测系统的检测方法，其特征在于，可使用与权利要求1-9中任一项的高空作业安全带检测系统，具体的检测方法包括：

步骤1：将高空作业安全带正确的穿戴在身上，两个定位标签的值出现变化，通过高空作业检测系统将两个定位标签的值传送至后台管理系统；

步骤2：后台管理系统在通过高空作业检测系统接收到两个定位标签的值后，判断佩戴安全带的施工人员是否处于高空作业状态；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都大于或等于2，则判断施工人员处于高空作业状态，进行步骤3；

若安全带上的定位标签坐标值中，x₁,x₂的值都小于2，则判断施施工人员处于非高空作业状态，进行步骤5；

步骤3：后台管理系统计算两个定位标签之间的垂直距离h₁，并将垂直距离h₁和安全距离h进行比较；

当垂直距离h₁大于安全距离h时，则判断施工人员按照要求使用了安全带，进行步骤4；

当垂直距离h₁小于安全距离h时，则判断施工人员未按要求使用高空安全带，进行步骤6；

步骤4：后台管理系统显示施工人员处于高空作业状态，则发出信号至安全带挂钩监测系统，使得安全带挂钩监测系统进行工作；

后台管理系统通过接收安全带挂钩监测系统上传的液态金属压力传感器的值是否有变化，判断施工人员是否将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方；

若判断施工人员将安全挂钩挂在了高于施工人员站立的地方，进行步骤5；

若判断施工人员未将安全挂钩挂在了固定装置上，进行步骤6；

步骤5：后台管理系统显示施工人员处于安全施工状态，返回步骤1，直至后台管理系统关闭高空作业监测系统；

步骤6：后台管理系统显示施工人员处于非安全施工状态，发出报警信号，提醒施工人员按要求佩戴安全带；并返回步骤1，直至后台关闭高空作业监测系统。

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