CN116033125A - 一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力安全技术领域，尤其涉及一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质，包括：依次连接的现场感知层、数据融合层以及管理应用层；现场感知层用于采集现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层；数据融合层用于根据接收到的所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；管理应用层用于根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。本发明通过高空作业人员高精度定位和安全绳监测实现双重监督管理，实现了作业人员安全绳佩戴的自动化、智能化管控，提高了现场高空作业管理效率和作业人员安全绳佩戴的规范性。

Description

一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质

技术领域

本发明涉及电力安全技术领域，尤其涉及一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质。

背景技术

随着工业的发展，现代电力面积大，人员及设备繁多，内部结构复杂，高空作业、密闭空间作业危险性极高，而电力人员定位对提高电力作业安全防护功能和监管效果具有很重要的作用，人员定位系统可以实现人员管理的信息化、数据化、智能化、精细化，全面提升安全管理能力。

电力人员作业是电力传输的关键环节，是目前监督管理的重要组成部分，也是国民经济发展的重要产业，其对运维精细化管理要求越来越高，而人员现场管理中却经常发生检修人员走错区域，登高作业监管不到位，接地线误操作等现象，针对电力人员登塔作业过程中，目前主要采取的安全防护措施是作业人员穿戴高空作业安全带，然而，现有技术缺乏对整个高空工作业过程中安全绳索固定规范性的监测和提示，若作业人员疏忽或者在登塔作业中忘记固定安全绳锁，将会导致发生安全事故，因此，如何高精度地实现高空作业人员安全定位以及安全绳监测成为电力行业内亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质，以实现高空作业人员高精度定位，同时通过对安全绳监测，实现双重监督管理。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质。

第一方面，本发明提供了一种高空安全绳智能监控管理系统，所述系统包括：依次连接的现场感知层、数据融合层以及管理应用层；

所述现场感知层，用于采集现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层；所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

所述数据融合层，用于根据接收到的所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

所述管理应用层，用于根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

在进一步的实施方案中，所述现场感知层包括由现场高空作业人员携带的智能终端以及与所述智能终端均有连接的360环视摄像装置、接触式传感器、角度传感器和重力感应传感器；

所述360环视摄像装置安装于安全绳两端，用于检测安全绳两端状态，获取安全绳两端状态图像；

所述接触式传感器安装于安全绳与挂钩之间，用于根据所述接触式传感器两端所通过的电流值，判断所述安全绳与所述挂钩之间是否接触，并在检测到安全绳与所述挂钩之间未接触时，获取安全绳挂钩脱离状态图像，并发送安全绳挂钩脱离信号至智能终端；

所述角度传感器安装于挂钩上，用于检测挂钩旋转角度，并根据挂钩旋转角度判断安全绳是否发生缠绕，在判断到安全绳发生缠绕时，获取安全绳缠绕图像；

所述重力感应传感器安装于挂钩上，用于检测挂钩在闭环后所受到的悬挂重力，若检测到所述悬挂重力位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则判定挂钩仅悬挂安全绳；若检测到所述悬挂重力未位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则检测所述挂钩上是否存在多余物，并获取挂钩多余物图像；

所述智能终端，用于接收所述现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层。

在进一步的实施方案中，所述智能终端包括数据传输模块以及与所述数据传输模块均有连接的声光告警模块、SOS报警模块和卫星定位模块，其中，所述卫星定位模块包括北斗定位单元和GPS单元；

所述声光告警模块，用于在接收到所述安全绳挂钩脱离信号或者接收到所述管理应用层发送的危险区域告警信号时，通过声光报警方式进行报警提醒；

所述SOS报警模块包括SOS报警按钮，所述SOS报警模块用于现场高空作业人员在发生紧急情况时，通过SOS报警按钮主动触发SOS报警信息，以通过所述SOS报警信息向所述管理应用层的监管人员求救；

所述数据传输模块，用于将接收到的所述现场感知信息传输至所述数据融合层；

所述北斗定位单元，用于当所述智能终端处于开机状态下，获取预设卫星搜索时间段内的卫星定位数据；

所述GPS单元，用于当所述智能终端处于关机状态下，获取预设GPS搜索时间段内的GPS坐标；

所述卫星定位模块，还用于在唤醒所述智能终端后，在预设的最长收集时间段内获取GPS坐标和卫星定位数据，若在预设的最长收集时间段内获取到GPS坐标，则将所述GPS坐标上传至数据融合层，并控制所述智能终端进入低功耗模式；若在预设的最长收集时间段内均未获取到卫星定位数据以及GPS坐标，则进入关机低功耗模式。

在进一步的实施方案中，所述智能终端还包括高精度海拔气压计；

所述高精度海拔气压计，用于检测现场高空作业人员当前的高度气压值，并将所述高度气压值通过所述数据传输模块发送至管理应用层。

在进一步的实施方案中，所述数据融合层包括特征提取模块、特征融合模块以及安全绳检测模块；

所述特征提取模块，用于利用深度可分离卷积网络模型对所述现场感知信息进行特征提取，得到初始特征图；

所述特征融合模块，用于通过SPP网络对所述初始特征图进行多尺度融合，得到不同尺度特征图，利用通道拼接方式对不同尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图；

所述安全绳检测模块，用于利用改进的渐进注意力机制对所述融合特征图进行检测，得到空间注意力特征图；将所述空间注意力特征图与数据库中存储的空间注意力特征标准图进行特征比对，得到特征比对结果，根据所述特征对比结果判断现场高空作业人员安全绳使用状态，其中，所述现场高空作业人员安全绳使用状态包括是否正确佩戴安全帽。

在进一步的实施方案中，所述管理应用层包括报警统计模块、电池电量监测模块和高度监测模块；

所述电池电量监测模块，用于监测所述现场感知层中各个装置的实时电量，并在检测到所述实时电量低于对应的预设电量阈值时，发送低电量报警信号至报警统计模块；

所述高度监测模块，用于实时监测现场高空作业人员安全绳高度值，得到安全绳高度值，并根据所述安全绳高度值和接收到的所述高度气压值进行比较，得到相对高度差异值，若所述相对高度差异值超过预设的相对高度差异阈值，则判定现场高空作业人员进入危险区域，并发送危险区域告警信号至所述智能终端；

所述报警统计模块，用于根据接收到的低电量报警信号或者现场高空作业人员的作业情况进行报警。

在进一步的实施方案中，所述报警统计模块包括静止报警单元、SOS求救报警单元、信号灯报警单元和低电量报警单元；

所述静止报警单元，用于在监测到现场高空作业人员进入危险区域且在预设移动时间范围内，现场高空作业人员在所述危险区域的移动范围小于设定移动阈值时，进行自动报警并提示监管人员迅速查明情况；

所述SOS求救报警单元，用于监测到现场高空作业人员发生紧急情况时，通过定位标签求救按钮发出求救信号，以使监管人员第一时间锁定现场高空作业人员位置；

所述信号灯报警单元，用于在监测到现场高空作业人员开始作业时，自动开启机器信号灯，以通过机器信号灯闪烁频率变化确定现场高空作业人员工作状态；

所述低电量报警单元，用于接收所述低电量报警信号，并根据低电量报警信号，进行自动亮灯提醒。

第二方面，本发明提供了一种高空安全绳智能监控管理方法，所述方法包括以下步骤：

采集现场感知信息；其中，所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

根据所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

第三方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行实现上述方法的步骤。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明提供了一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质，所述系统通过现场感知层现场监测安全绳和告警提示，通过数据融合层接收现场感知层检测到的现场感知信息并实现对安全带是否正确使用的智能判断，通过管理应用层可视化展示现场作业情况。与现有技术相比，该方法通过智能终端和管理应用层实现双重监督管理，使得施工过程中人员的安全得到双重保障，避免发生不必要的安全事故。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高空安全绳智能监控管理系统框图；

图2是本发明实施例提供的高空安全绳智能监控管理系统结构连接示意图；

图3是本发明实施例提供的高空安全绳智能监控管理方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

参考图1，本发明实施例提供了一种高空安全绳智能监控管理系统，如图1所示，该系统包括：依次连接的现场感知层1、数据融合层2以及管理应用层3；

所述现场感知层1，用于采集现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层；所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

所述数据融合层2，用于根据接收到的所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

所述管理应用层3，用于根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

在一个实施例中，所述现场感知层1包括由现场高空作业人员携带的智能终端10以及与所述智能终端均有连接的360环视摄像装置11、接触式传感器12、角度传感器13和重力感应传感器14。

所述360环视摄像装置11安装于安全绳两端，用于检测安全绳两端状态，获取安全绳两端状态图像；在本实施例中，所述360环视摄像装置采用的是鱼眼式全景成像光学系统，中央无盲区，且具有300万像素高清输出，能够达到协调大视场覆盖和分辨力要求，可以满足大面积开阔室内区域的监控使用要求，具有免费的全景监控系统软件，可按八种数字云台(DPTZ)模式实时展开浏览全景视频，提供SDK开发包，实现接入第三方网管平台的特点，本实施例通过360环视摄像装置记录安全绳两端状态，从而通过图片比对实现成安全绳两端状态检测。

所述接触式传感器12安装于安全绳与挂钩之间，用于根据所述接触式传感器两端所通过的电流值，判断所述安全绳与所述挂钩之间是否接触，并在检测到安全绳与所述挂钩之间未接触时，获取安全绳挂钩脱离状态图像，并发送安全绳挂钩脱离信号至智能终端；本实施例采用导电材质包裹所述安全绳与所述挂钩的连接处，同时将接触式传感器的一端与安全绳上的导电材质连接，将接触式传感器另一端与挂钩连接，当接触式传感器没有检测到两端有电流通过时，说明安全绳与挂钩之间未接触在一起，判定为安全绳与挂钩脱离；当接触式传感器检测到两端有电流通过时，说明安全绳与挂钩之间接触，判定为安全绳和挂钩未脱离。

所述角度传感器13安装于挂钩上，用于检测挂钩旋转角度，并根据挂钩旋转角度判断安全绳是否发生缠绕，在判断到安全绳发生缠绕时，获取安全绳缠绕图像；在本实施例中，当安全绳发生旋转时，通过角度传感器测量挂钩的转动角度，根据角度传感器测量到的角度变化和软膜长度变化，得到安全绳的空间位置和空间运动轨迹，从而根据安全绳的空间位置和空间运动轨迹确定安全绳是否缠绕，进而实现安全绳的智能检测。

所述重力感应传感器14安装于挂钩上，用于检测挂钩在闭环后所受到的悬挂重力，若检测到所述悬挂重力位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则判定挂钩仅悬挂安全绳；若检测到所述悬挂重力未位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则检测所述挂钩上是否存在多余物，并获取挂钩多余物图像；在本实施例中，所述重力感应传感器采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换，重力传感器是根据压电效应的原理来工作的，所谓的压电效应就是“对于不存在对称中心的异极晶体加在晶体上的外力除了使晶体发生形变以外，还将改变晶体的极化状态，在晶体内部建立电场，这种由于机械力作用使介质发生极化”的现象称为正压电效应，在本实施例中，所述重力感应传感器用于检测挂钩所受到的悬挂重力，当挂钩上只有安全绳悬挂时，重力感应传感器检测到的悬挂重力数值是正常安全绳悬挂重力数值，当挂钩上悬挂有除安全绳以外的其他物体时，由于重力的作用，挂钩上的重力感应传感器检测到的悬挂重力数值会超过安全绳预设悬挂重力安全范围，从而判断出挂钩上是否悬挂有其他物体。

在本实施例中，所述360环视摄像装置11、所述接触式传感器12、所述角度传感器13以及所述重力感应传感器14通过智能终端10的数据传输层与数据融合层进行数据通讯。

所述智能终端10，用于接收所述现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层。

所述智能终端10包括数据传输模块以及与所述数据传输模块均有连接的声光告警模块、SOS报警模块和卫星定位模块，所述声光告警模块、所述SOS报警模块和所述卫星定位模块通过数据传输层连接所述数据融合层。

所述声光告警模块，用于在接收到所述安全绳挂钩脱离信号或者接收到所述管理应用层发送的危险区域告警信号时，通过声光报警方式进行报警并提醒现场高空作业人员注意自身危险情况的发生；

所述SOS报警模块包括SOS报警按钮，所述SOS报警模块用于现场高空作业人员在发生紧急情况，需要进行求救时，通过智能终端上的SOS报警按钮主动触发SOS报警信息，以将所述SOS报警信息传输至管理应用层，使就爱你管人员通过管理应用层接收到的SOS报警信息，对现场高空作业人员进行报警处理和询问救援；

所述数据传输模块，用于将接收到的所述现场感知信息传输至所述数据融合层；在本实施例中，所述数据传输模块优先采用4G无线通信技术，从而能够高效、快速地将现场感知层的数据与数据融合层进行通讯。

在本实施例中，所述卫星定位模块104包括北斗定位单元和GPS单元，从而通过北斗和GPS双重定位实现高精度位置定位。

其中，所述北斗定位单元用于在所述智能终端处于开机状态下，获取预设卫星搜索时间段内的卫星定位数据；比如：北斗定位单元在智能终端开机状态下，每隔1秒获取并上报一次卫星定位数据。

所述GPS单元用于在所述智能终端处于关机状态下，获取预设GPS搜索时间段内的GPS坐标；比如：GPS单元在智能终端关机状态下，每隔24小时获取并上传一次GPS坐标。

所述卫星定位模块，还用于在唤醒所述智能终端后，在预设的最长收集时间段内获取GPS坐标和卫星定位数据，若在预设的最长收集时间段内获取到GPS坐标，则将所述GPS坐标上传至数据融合层，并控制所述智能终端进入低功耗模式；若在预设的最长收集时间段内均未获取到卫星定位数据以及GPS坐标，则进入关机低功耗模式，具体为：智能终端在被唤醒后，本实施例优先设置最长收集5分钟，若收到GPS坐标数据，将GPS坐标数据上传至数据融合层后进入低功耗模式，若连续5分钟未收到满足精度的卫星定位数据，则重新进入关机低功耗状态。

所述智能终端10还包括高精度海拔气压计，所述高精度海拔气压计用于检测现场高空作业人员当前的高度气压值，并将所述高度气压值通过所述数据传输模块发送至管理应用层。

在一个实施例中，所述数据融合层2包括特征提取模块21、特征融合模块22以及安全绳检测模块23；

所述特征提取模块21，用于利用深度可分离卷积网络模型对所述现场感知信息进行特征提取，得到初始特征图；

所述特征融合模块22，用于通过SPP网络对所述初始特征图进行多尺度融合，得到不同尺度特征图，利用通道拼接方式对不同尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图；

所述安全绳检测模块23，用于利用改进的渐进注意力机制对所述融合特征图进行检测，得到空间注意力特征图；将所述空间注意力特征图与数据库中存储的空间注意力特征标准图进行特征比对，得到特征比对结果，根据所述特征对比结果判断现场高空作业人员安全绳使用状态，其中，所述现场高空作业人员安全绳使用状态包括是否正确佩戴安全帽。

在本实施例中，所述数据融合层2采用云计算和存储平台，接收现场感知层的现场感知信息，对现场感知信息进行数据存储、数据分析、数据融合，同时将现场感知信息通过智能AI算法进行计算，得出现场高空作业人员安全绳使用情况以及对安全绳是否存在危险做出判断，所述数据融合层是作为整个系统的处理中心，对数据进行判断，从而判定人员是否发生危险，安全绳是否悬挂或者脱离等。

具体地，本实施例将现场感知信息通过智能AI算法进行计算，得出现场高空作业人员安全绳使用情况以及对安全绳是否存在危险做出判断的步骤包括：

所述特征提取模块21接收所述现场感知信息，并通过预先构建的深度可分离卷积网络模型对所述现场感知信息进行特征提取，其中，深度可分离卷积(DSCM)网络模型是一种为了减少神经网络模型参数量和计算量而研究出来的轻量级卷积结构，由此构建的轻量级模型，如MobileNet等可以广泛应用于移动端设备和嵌入式设备中，深度可分离卷积网络模型包括逐通道卷积和逐点卷积，逐通道卷积在特征图的每一个通道上进行普通卷积，而逐点卷积则是将逐通道卷积后的特征图使用1×1大小的卷积核进行普通卷积，在同等输入和输出条件下，深度可分离卷积的参数量是标准卷积的

其中，N表示通道数量，D_k表示输入特征图。

所述特征融合模块运用每个Concat来进行张量拼接，在特征融合模块中引入了SPP网络和PAN网络，SPP网络采用1×1、5×5、9×9、13×13的最大池化的方式进行多尺度融合，由3个不同尺度的最大池化将前一个卷积层输出的特征图进行多尺度的特征处理，再与原图进行拼接，一共4个不同尺度的特征图，将不同尺度的特征图通过Concat通道拼接方式进行特征融合，得到融合特征图；

对于远离摄像头作业人员的安全带佩戴检测问题，由于此时现场高空作业人员的上半身区域在采集图像中只占了一小部分，因此，图像在经过重复的下采样操作后(如卷积和池化)，特征的分辨率会逐渐降低，最终导致最高层特征图即使能表达强语义信息，但此时的安全带表示特征已经很少甚至消失，因此，本实施例中的所述安全绳检测模块采用改进的渐进注意力机制增强安全带佩戴检测特征，适用于检测小尺度安全带的特征，具体为：若给定第(l-1)层的特征图，则该层的空间注意力特征图α_l-1由下述公式计算得到：

α_l-1＝Sigmoid(w_m*Ψ_l-1+b_m)

Ψ_l-1＝w_s*up(θ_l-1)₂+b_s

式中，*表示卷积操作；w_s∈R^C/2×C×3×3和w_m∈R^k×k表示卷积核；b_s∈R^C和b_m∈R¹表示偏置项；up(·)₂表示以因子为2的上采样操作，本实施例采用的是双线性采样。

由空间注意力特征图计算公式可以看出，本实施例将对上一层次经过上采样的特征图进行通道减半的卷积，以提升特征抽象表示能力，然后对通道减半的特征图以卷积的方式生成空间位置特征图并使用Sigmoid(x)＝1/(1+e^-x)函数进行归一化，此时，θ_l-1的空间注意力特征图α_l-1∈[1,0]^2H×2W可以指导θ_l有选择地生成强特征。

本实施例中的空间注意力特征图是通过无监督的方式逐阶段生成的，期间没有任何像素语义上的标注，在获取到空间注意力特征图之后，本实施例在云计算和存储平台将所述空间注意力特征图与数据库中存储的空间注意力特征标准图进行特征比对，得到特征比对结果，根据所述特征对比结果判断现场高空作业人员安全绳使用状态，其中，所述现场高空作业人员安全绳使用状态包括是否正确佩戴安全帽，当特征比对一致时，说明现场高空作业人员的安全绳是正确佩戴的；当特征部分不一致时，说明现场高空作业人员的安全绳没有正确佩戴或者是出现了危险情况，此时，云计算和存储平台就会对管理应用层和现场感知层发出报警信号，从而提醒工作人员安全绳出现危险情况；本实施例采用不同层次的卷积网络以及改进的注意力机制模块，增强了安全带佩戴检测的特征。

在一个实施例中，所述管理应用层3包括报警统计模块31、电池电量监测模块32和高度监测模块33。

所述电池电量监测模块32，用于监测所述现场感知层中各个装置的实时电量，并在检测到所述实时电量低于对应的预设电量阈值时，发送低电量报警信号至低电量报警单元；所述电池电量监测模块能够实时监测现场感知层各个设备的电量，快速查询统计缺电设备并提醒设备管理员及时进行充电，保证正常使用，从而实现电量的有效管理。

所述高度监测模块33，用于实时监测现场高空作业人员安全绳高度值，得到安全绳高度值，并根据所述安全绳高度值和接收到的所述高度气压值进行比较，得到相对高度差异值，若所述相对高度差异值超过预设的相对高度差异阈值，则判定现场高空作业人员进入危险区域，并发送危险区域告警信号至所述智能终端；具体地，本实施例通过高度监测模块实时监测作业人员的高度变化情况，根据智能终端内置的高精度海拔气压计获取当前高度气压值，并在检测到当前高度气压值与安全绳高度值相对高度超过2米(默认2米，本领域技术人员可根据具体实施情况调整)，智能安全带进入危险区域，若智能终端收到多个高度信标，则选择相对高度为正值，且绝对值最小的信标作为危险区域判断。

所述报警统计模块31，用于根据接收到的低电量报警信号或者现场高空作业人员的作业情况进行报警。

其中，所述报警统计模块31包括静止报警单元、SOS求救报警单元、信号灯报警单元和低电量报警单元。

所述静止报警单元，用于在监测到现场高空作业人员进入危险区域且在预设移动时间范围内，现场高空作业人员在所述危险区域的移动范围小于设定移动阈值时，进行自动报警并提示监管人员迅速查明情况；

所述SOS求救报警单元，用于监测到现场高空作业人员发生紧急情况时，通过定位标签求救按钮发出求救信号，以使监管人员第一时间锁定现场高空作业人员位置；

所述信号灯报警单元，用于在监测到现场高空作业人员开始作业时，自动开启机器信号灯，以通过机器信号灯闪烁频率变化确定现场高空作业人员工作状态；

所述低电量报警单元，用于根据接收到的低电量报警信号，进行自动亮灯提醒。

在本实施例中，所述管理应用层采用后台管理app，该后台管理app包括报警统计模块、电池电量监测模块、高度监测模块，所述报警统计模块包括静止报警单元、SOS求救报警单元、信号灯报警单元和低电量报警单元，其中，静止报警单元若检测到现场高空作业人员在危险区域内一段时间不移动，则自动报警，提示监管人员迅速查明情况；SOS求救报警单元若检测到现场高空作业人员在工作区域内遇到紧急情况，可以通过定位标签一键求救按钮发出求救信号，以便监管人员可以第一时间锁定人员位置；信号灯报警单元在检测到现场高空作业人员开始作业的时候，自动开启机器信号灯，并通过信号灯闪烁状态区分人员工作状态。

本实施例在现场高空作业人员作业之前，悬挂好安全绳以及携带好智能终端，对安全绳的状态进行初始化，判断各项传感器是否工作正常，进行高空作业时，现场感知层将各项数据通过数据传输模块传输到数据融层，数据融合层对现场高空作业人员的安全绳状态进行实时监测，并将接收到的数据进行存储和分析，在将各项数据传输到管理应用层进行可视化限时，当通过传感器数据判定到安全绳脱离时，管理应用层会显示报警信息，且显示危险情况类型，数据融合层也会将危险报警信息传输到现场高空作业人员的智能终端上进行报警，提醒作业人员。

本发明实施例提供了一种高空安全绳智能监控管理系统，所述系统通过现场感知层采集现场感知信息，通过数据融合层检测现场高空作业人员安全绳使用状态，通过管理应用层可视化展示现场作业。与现有技术相比，本申请提供的高空安全绳智能监控管理系统通过配置有定位和传感器的智能终端，实现对安全带正确佩戴的智能判断，从而将现有现场监督管理模式由传统的“人管人”提升为“人管人+物管人”，结合“云大物移智”多技术融合手段，实现双重监督管理，对现场高空作业人员的作业行为进行监控和风险预警，以避免发生不必要的安全事故，同时采用的设备成本低。

在一个实施例中，如图3所示，本发明实施例提供了一种高空安全绳智能监控管理方法，所述方法包括以下步骤：

S1.采集现场感知信息；其中，所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

S2.根据所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

S3.根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

需要说明的是，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

关于一种高空安全绳智能监控管理方法的具体限定可以参见上述对于一种高空安全绳智能监控管理系统的限定，此处不再赘述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本申请所公开的实施例描述的各个模块和步骤，能够以硬件、软件或者两者结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

本发明实施例提供了一种高空安全绳智能监控管理方法，所述方法通过对安全绳使用情况进行判断，并发出相应的信号提醒工作人员，大大降低了高空作业的安全风险。与现有技术相比，本申请通过有效监控不规范使用安全带的情况，能够更好地保护作业人员的人身安全，实现自动化、智能化的高空安全绳监控管理，确保现场高空作业人员正确使用安全带，提高了高空作业的安全性能。

图4是本发明实施例提供的一种计算机设备，包括存储器、处理器和收发器，它们之间通过总线连接；存储器用于存储一组计算机程序指令和数据，并可以将存储的数据传输给处理器，处理器可以执行存储器存储的程序指令，以执行上述方法的步骤。

其中，存储器可以包括易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者；处理器可以是中央处理器、微处理器、特定应用集成电路、可编程逻辑器件或其组合。通过示例性但不是限制性说明，上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件、现场可编程逻辑门阵列、通用阵列逻辑或其任意组合。

另外，存储器可以是物理上独立的单元，也可以与处理器集成在一起。

本领域普通技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有相同的部件布置。

在一个实施例中，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例提供的一种高空安全绳智能监控管理系统、方法、设备及介质，其一种高空安全绳智能监控管理系统可对现场高空作业人员安全绳佩戴情况进行监督，提醒作业人员规范佩戴安全绳，并对高空作业人员出现的危险情况进行监督管理，保证了作业人员的人身安全，减少了安全隐患。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如SSD)等。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于，包括：依次连接的现场感知层、数据融合层以及管理应用层；

所述现场感知层，用于采集现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层；所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

所述数据融合层，用于根据接收到的所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

所述管理应用层，用于根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

2.如权利要求1所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述现场感知层包括由现场高空作业人员携带的智能终端以及与所述智能终端均有连接的360环视摄像装置、接触式传感器、角度传感器和重力感应传感器；

所述360环视摄像装置安装于安全绳两端，用于检测安全绳两端状态，获取安全绳两端状态图像；

所述接触式传感器安装于安全绳与挂钩之间，用于根据所述接触式传感器两端所通过的电流值，判断所述安全绳与所述挂钩之间是否接触，并在检测到安全绳与所述挂钩之间未接触时，获取安全绳挂钩脱离状态图像，并发送安全绳挂钩脱离信号至智能终端；

所述角度传感器安装于挂钩上，用于检测挂钩旋转角度，并根据挂钩旋转角度判断安全绳是否发生缠绕，在判断到安全绳发生缠绕时，获取安全绳缠绕图像；

所述重力感应传感器安装于挂钩上，用于检测挂钩在闭环后所受到的悬挂重力，若检测到所述悬挂重力位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则判定挂钩仅悬挂安全绳；若检测到所述悬挂重力未位于安全绳预设悬挂重力安全范围内，则检测所述挂钩上是否存在多余物，并获取挂钩多余物图像；

所述智能终端，用于接收所述现场感知信息，并将所述现场感知信息传输至数据融合层。

3.如权利要求2所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述智能终端包括数据传输模块以及与所述数据传输模块均有连接的声光告警模块、SOS报警模块和卫星定位模块，其中，所述卫星定位模块包括北斗定位单元和GPS单元；

所述声光告警模块，用于在接收到所述安全绳挂钩脱离信号或者接收到所述管理应用层发送的危险区域告警信号时，通过声光报警方式进行报警提醒；

所述SOS报警模块包括SOS报警按钮，所述SOS报警模块用于现场高空作业人员在发生紧急情况时，通过SOS报警按钮主动触发SOS报警信息，以通过所述SOS报警信息向所述管理应用层的监管人员求救；

所述数据传输模块，用于将接收到的所述现场感知信息传输至所述数据融合层；

所述北斗定位单元，用于当所述智能终端处于开机状态下，获取预设卫星搜索时间段内的卫星定位数据；

所述GPS单元，用于当所述智能终端处于关机状态下，获取预设GPS搜索时间段内的GPS坐标；

所述卫星定位模块，还用于在唤醒所述智能终端后，在预设的最长收集时间段内获取GPS坐标和卫星定位数据，若在预设的最长收集时间段内获取到GPS坐标，则将所述GPS坐标上传至数据融合层，并控制所述智能终端进入低功耗模式；若在预设的最长收集时间段内均未获取到卫星定位数据以及GPS坐标，则进入关机低功耗模式。

4.如权利要求3所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述智能终端还包括高精度海拔气压计；

所述高精度海拔气压计，用于检测现场高空作业人员当前的高度气压值，并将所述高度气压值通过所述数据传输模块发送至管理应用层。

5.如权利要求1所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述数据融合层包括特征提取模块、特征融合模块以及安全绳检测模块；

所述特征提取模块，用于利用深度可分离卷积网络模型对所述现场感知信息进行特征提取，得到初始特征图；

所述特征融合模块，用于通过SPP网络对所述初始特征图进行多尺度融合，得到不同尺度特征图，利用通道拼接方式对不同尺度特征图进行特征融合，得到融合特征图；

所述安全绳检测模块，用于利用改进的渐进注意力机制对所述融合特征图进行检测，得到空间注意力特征图；将所述空间注意力特征图与数据库中存储的空间注意力特征标准图进行特征比对，得到特征比对结果，根据所述特征对比结果判断现场高空作业人员安全绳使用状态，其中，所述现场高空作业人员安全绳使用状态包括是否正确佩戴安全帽。

6.如权利要求4所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述管理应用层包括报警统计模块、电池电量监测模块和高度监测模块；

所述电池电量监测模块，用于监测所述现场感知层中各个装置的实时电量，并在检测到所述实时电量低于对应的预设电量阈值时，发送低电量报警信号至报警统计模块；

所述高度监测模块，用于实时监测现场高空作业人员安全绳高度值，得到安全绳高度值，并根据所述安全绳高度值和接收到的所述高度气压值进行比较，得到相对高度差异值，若所述相对高度差异值超过预设的相对高度差异阈值，则判定现场高空作业人员进入危险区域，并发送危险区域告警信号至所述智能终端；

所述报警统计模块，用于根据接收到的低电量报警信号或者现场高空作业人员的作业情况进行报警。

7.如权利要求6所述的一种高空安全绳智能监控管理系统，其特征在于：所述报警统计模块包括静止报警单元、SOS求救报警单元、信号灯报警单元和低电量报警单元；

所述静止报警单元，用于在监测到现场高空作业人员进入危险区域且在预设移动时间范围内，现场高空作业人员在所述危险区域的移动范围小于设定移动阈值时，进行自动报警并提示监管人员迅速查明情况；

所述SOS求救报警单元，用于监测到现场高空作业人员发生紧急情况时，通过定位标签求救按钮发出求救信号，以使监管人员第一时间锁定现场高空作业人员位置；

所述信号灯报警单元，用于在监测到现场高空作业人员开始作业时，自动开启机器信号灯，以通过机器信号灯闪烁频率变化确定现场高空作业人员工作状态；

所述低电量报警单元，用于接收所述低电量报警信号，并根据低电量报警信号，进行自动亮灯提醒。

8.一种高空安全绳智能监控管理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

采集现场感知信息；其中，所述现场感知信息包括安全绳两端状态图像、安全绳挂钩脱离状态图像、安全绳缠绕图像以及挂钩多余物图像；

根据所述现场感知信息和深度可分离卷积网络模型，检测现场高空作业人员安全绳使用状态；

根据所述现场高空作业人员安全绳使用状态以及预设危险阈值，可视化展示现场作业。

9.一种计算机设备，其特征在于：包括处理器和存储器，所述处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述计算机设备执行如权利要求8中所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被运行时，实现如权利要求8中所述的方法。

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