CN117533303A - 工程机械主动安全预警系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及智能安全防护技术领域，公开了工程机械主动安全预警系统，包括碰撞预警模块，用于监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，包括与其他车辆、障碍物或人员的潜在碰撞；侧倾预警模块，用于监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒。通过在工程机械主动安全预警系统中增设了AI四路视觉主机单元、雷达监测单元、数据处理模块、预警告警模块、减速预刹车单元等单元或模块的相互配合使用，从而在工程机械行驶过程中，可以帮助避免碰撞和事故，同时测到障碍物或危险情况时，系统可以自动采取措施，减缓速度或紧急制动，降低碰撞风险。

Description

工程机械主动安全预警系统

技术领域

本发明涉及智能安全防护技术领域，具体为工程机械主动安全预警系统。

背景技术

工程车辆及机械是建筑工程的主干力量，由于它们的出现不仅使建筑工程的进度倍增，还极大地减少了人力，其主要用途是工程运载、挖掘、抢修和公路、隧道等基础设施建设。现有大部分工程施工车辆及机械和人员交叉作业时安全事故较多，安全防范的主要手段还是依赖在工程车辆及机械上加装爆闪灯、警报喇叭，抑或布设安全锥、警示牌、设置警戒线等；虽然也存在工程车辆上加装倒车雷达、后向倒车提醒等功能，但总体上缺乏对于工程车辆及机械作业安全防护的系统化设计，技术思路基本上停留在预警工程车辆为主，且监测盲点多、对作业人员的预警十分有限，预警误报率高、对其他工程车辆及机械的预警效果差等一系列问题，一旦因工程车辆及机械操作不当或失控即极易造成撞人、撞车和撞物，为此本领域技术人员提出工程机械主动安全预警系统来解决上述问题，让工程机械车辆自动探测识别周边作业环境识别和周边人员的安全距离，工程机械智能探测并计算分析作业环境隐患事项，实现主动告警及主动刹车，避免安全事故发生。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了工程机械主动安全预警系统，解决了现有技术中工程机械监测盲点多、对作业人员的预警十分有限，预警误报率高、对其他工程车辆及机械的预警效果差问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：工程机械主动安全预警系统，包括：

碰撞预警模块，用于监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，包括与其他车辆、障碍物或人员的潜在碰撞；

侧倾预警模块，用于监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒；

超速预警模块，监测工程机械的速度；

盲点监测模块，用于检测工程机械盲点区域；

疲劳驾驶检测模块： 用于通过监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉；

姿势检测模块，用于监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

负荷监测模块，用于监测工程机械的负荷状态；

天气条件监测模块，监测天气环境条件，如雨、雪、雾、温度、湿度等，提供相应的驾驶建议，以适应不同的天气环境情况；

数据处理模块，用于处理从各种传感器和监测模块获得的数据，分析这些数据，制定决策并触发相应的控制动作；

路面状况检测模块，用于检测路面状况，例如道路坑洼、泥泞等，以提供合适的驾驶建议，降低驾驶风险；

预防性维护模块，用于对工程机械的运行数据，进行预测性维护；

预警告警模块，用于根据探测信号智能分析出人员贴近特危险区域存在现实危险时启动紧急告警；

紧急制动模块，用于收到危险信号时，可以自动执行自动收油门预刹车降低发动机输出功率。

优选的，所述紧急制动模块包括；

AI四路视觉主机和雷达探测单元，用于使用摄像头和传感器来捕捉工程机械周围的图像和数据；

超声波雷达单元，用于测量工程机械周围各方向距离，并检测潜在的障碍物；

减速预刹车单元，用于减缓工程机械的速度，以降低事故风险；

刹车制动单元，用于主动制动以减速或停止机械设备，实现防止碰撞事故发生。

优选的，所述姿势检测模块包括：

坐姿检测单元，用于对驾驶员在驾驶过程中的坐姿进行监测，保证驾驶员的正确坐姿；

手部位置检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中是否存在单手驾驶、双手离开方向盘、接打电话的行为，并进行及时的提醒；

头部高度检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中，头部高度处于挡风玻璃整体底部的三分之一处，若存在，发出警报提醒；

头部角度检测单元，用于实时监测驾驶员在驾驶过程中，是否存在离开正前方视线时间较长的现象，若存在，则发出警报。

优选的，所述数据处理模块包括：

数据采集单元，用于收集来自各种传感器的数据，例如速度、倾斜、位置、盲点信息

数据分析单元，用于使用算法和模型分析传感器数据，以检测潜在的危险情况；

决策制定单元，用于根据数据分析的结果，制定决策，如触发警报、控制动作或向驾驶员提供建议。

优选的，所述告警包括：

驾驶室内声光告警单元，用于通过声音和闪光灯等方式发出警告信号，以吸引驾驶员的注意力，让其及时采取措施来避免潜在危险；

驾驶室外声光告警单元，用于发出响亮的声音和醒目的闪光灯，以提醒附近的人员。

优选的，所述疲劳驾驶检测模块包括；

摄像头单元：用于捕捉驾驶员的面部表情和眼睛运动；

图像处理单元： 用于分析摄像头捕捉的图像，以检测驾驶员的疲劳或分心迹象；

数据记录单元： 用于记录和存储有关驾驶员行为和警报触发的数据，以供以后的分析和审查；

警报单元： 用于触发警报，如声音、振动或警示灯，以提醒驾驶员。

优选的，所述预防性维护模块包括：

通信单元，用于与云端或远程监控中心的通信能力，以实时传输数据、警报和报告；

故障诊断单元，用于负责诊断设备的问题，确定它们的性质和严重程度；

传感器单元：用于监测机械设备的各种参数；

用户单元： 提供用户界面，以便操作员或维护人员能够实时监视设备状态、查看警报和生成报告。

优选的，所述超速预警模块包括：

速度传感器单元，用于测量工程机械的实际速度；

速度处理单元，用于预比较实际速度与设定速度，以检测是否存在超速情况；

速度限制设定单元：用于配置工程机械的合理最高速度。

告警单元，用于触发超速警报，通知驾驶员采取行动或者限制最大速度。

优选的，所述碰撞预警模块包括：

雷达检测模块，用于使用无线电波来探测周围的物体，测量它们的距离、速度和方向；

红外探测模块，用红外辐射来探测物体的热量，判断探测物体是人还是动物或者是其他物体；

摄像检测模块，用于识别和跟踪道路上的物体、标志、行人、其他车辆等。

具体的，还包括盲区检测预警功能、后向碰撞预警功能，倒车防撞功能。

盲区检测预警功能通过使用传感器或摄像头等设备，监测盲区内的障碍物，并及时发出警示信号，提醒驾驶员注意盲区内的情况。这可以有效地减少盲区事故的发生，保障作业安全。

后向碰撞预警功能：后向碰撞预警功能主要用于预防工程机械在倒车时与后方障碍物发生碰撞。该功能通过雷达、摄像头等设备，实时监测后方的距离和速度，并当距离过近或速度过快时，发出警报提醒驾驶员注意。这有助于减少因疏忽或视线受限而导致的倒车事故，保护工作人员和设备的安全。

倒车防撞功能：倒车防撞功能主要用于在工程机械倒车时自动停止或减速，以防止与后方障碍物碰撞。当后方有障碍物接近时，倒车防撞功能会通过传感器或摄像头等设备检测到，并自动触发制动系统或减速系统，使工程机械停下或减速，避免碰撞事故的发生。这有助于提高倒车操作的安全性和精确性，降低人为操作错误造成的风险。

优选的，工程机械主动安全预警系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、工程机械在使用过程中，通过碰撞预警模块监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，通过侧倾预警模块监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒，通过疲劳驾驶检测模块监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉，通过姿势检测模块监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

步骤二、通过AI四路视频主机单元将工程机械前、后、左、右安装于摄像头和传感器，当设定区域人员闯入时预警，其中设定区域可现场调整，设定区域分预警区域和紧急报警区域，当人员进入设定区域时，驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时执行减速预刹车单元降低发动机输出功率，当区域人员在紧急报警区域时，驾驶室内声光告警单元让驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时触发驾驶室外声光告警单发出响亮的声音，同时制动刹车；

步骤三、在工程机械倒车时，超声波后方雷达单元启动，测量工程机械后方距离，当预警区域的人在工程机械时，触发驾驶室外声光告警单元，发出响亮的声音和醒目的闪光灯，对进入预警区域的人提示，同时执行刹车制动单元，用于实际制动以减速或停止机械设备。

本发明提供了工程机械主动安全预警系统。具备以下有益效果：

1、本发明通过在工程机械主动安全预警系统中增设了AI四路视觉主机及雷达探测单元、超声波后方雷达单元、减速预刹车单元等单元的相互配合使用，从而在工程机械行驶过程中，可以实时监测工程机械周围的环境，包括障碍物、其他车辆和行人，同时测量工程机械后方的距离，以检测潜在的障碍物，如其他车辆、墙壁或障碍物，这些单元可以帮助避免碰撞和事故，同时测到障碍物或危险情况时，系统可以自动采取措施，减缓速度或紧急制动，降低碰撞风险。

2、本发明在工程机械主动安全预警系统中增设了疲劳驾驶检测模块和姿势检测模块的相互配合使用，以确保驾驶员不仅保持清醒，而且在正确的姿势下进行操作。如果检测到疲劳或不恰当的姿势，系统可以采取相应的措施，如发出警报或建议休息，提高安全性。

3、本发明通过增设预防性维护模块，可以通过定期检查、保养和更换关键部件，提前发现和解决潜在问题，从而减少了设备突发故障的可能性，提高了设备的可靠性和稳定性，同时通过盲点监测模块可以检测工程机械盲点区域，提高安全性，且本发明可广泛应用于各种工程机械作业时，比如：装载机、挖掘机、压路机、摊铺机、打桩机、旋挖机等，大大提高了适用性。

附图说明

图1为本发明的立总框架图；

图2为本发明的紧急制动模块框架图；

图3为本发明的预警告警模块框架图；

图4为本发明的疲劳检测模块框架图；

图5为本发明的碰撞预警模块框架图；

图6为本发明的超速预警模块框架图；

图7为本发明的姿势检测模块框架图；

图8为本发明的警报单元框架图。

具体实施方式

下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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做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：

请参阅附图1－附图8，本发明实施例提供工程机械主动安全预警系统，包括：

碰撞预警模块，用于监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，包括与其他车辆、障碍物或人员的潜在碰撞；

碰撞预警模块包括：

雷达检测模块，用于使用无线电波来探测周围的物体，测量它们的距离、速度和方向，以便预警驾驶员或自动驾驶系统，以采取必要的行动来避免碰撞。

红外探测模块，用红外辐射来探测物体的热量，判断探测物体是人还是动物或者是其他物体。

摄像检测模块，用于识别和跟踪道路上的物体、标志、行人、其他车辆等，它们也可以用于识别车道线、交通标志和道路状况。

其中上述模块都需要AEB控制器，用于接收传感器的距离、速度等信号，通过算法判断是否需要预警或者制动，以及制动策略，并向总线发出预警或制动及制动力度的执行命令信号。

具体的，通过雷达检测模块、红外探测模块和摄像检测模块配合使用，去分析这些传感器模块的数据，主动安全系统能够检测潜在的碰撞风险，然后触发警报或采取自动控制措施，以减少碰撞的风险。它们在提高驾驶员的感知能力和协助自动驾驶系统做出决策方面非常有价值，有助于确保机械设备和车辆的安全性。

侧倾预警模块，用于监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒；

超速预警模块，监测工程机械的速度；

超速预警模块包括：

速度传感器单元，用于测量工程机械的实际速度；

速度处理单元，用于预比较实际速度与设定速度，以检测是否存在超速情况；

速度限制设定单元：用于配置工程机械的合理最高速度；

告警单元，用于触发超速警报，通知驾驶员采取行动或者限制最大速度。

盲点监测模块，用于检测工程机械盲点区域，这个模块使用传感器、雷达或摄像头来监测机械设备周围的区域。当它侦测到潜在的危险或物体时，系统会发出警告，通知驾驶员有障碍物存在，从而减少碰撞的风险。

疲劳驾驶检测模块： 用于通过监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉；

疲劳驾驶检测模块包括；

摄像头单元： 用于捕捉驾驶员的面部表情和眼睛运动；

图像处理单元： 用于分析摄像头捕捉的图像，以检测驾驶员的疲劳或分心迹象；

数据记录单元： 用于记录和存储有关驾驶员行为和警报触发的数据，以供以后的分析和审查；

警报单元： 用于触发警报，如声音、振动或警示灯，以提醒驾驶员。

姿势检测模块，用于监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

姿势检测模块包括：

坐姿检测单元，用于对驾驶员在驾驶过程中的坐姿进行监测，保证驾驶员的正确坐姿；

手部位置检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中是否存在单手驾驶、双手离开方向盘、接打电话的行为，并进行及时的提醒；

头部高度检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中，头部高度处于挡风玻璃整体底部的三分之一处，若存在，发出警报提醒；

头部角度检测单元，用于实时监测驾驶员在驾驶过程中，是否存在离开正前方视线时间较长的现象，若存在，则发出警报。

负荷监测模块，用于监测工程机械的负荷状态；

天气条件监测模块，监测天气环境条件，如雨、雪、雾、温度、湿度等，提供相应的驾驶建议，以适应不同的天气环境情况；

数据处理模块，用于处理从各种传感器和监测模块获得的数据，分析这些数据，制定决策并触发相应的控制动作；

具体的，上述单元中所涉及的探头，灵敏度抗干扰能力强，且自适应制动控制算法，且开机即可正常工作，转向拨杆即可关闭无须其他任何操作。

数据处理模块包括：

数据采集单元，用于收集来自各种传感器的数据，例如速度、倾斜、位置、盲点信息

数据分析单元，用于使用算法和模型分析传感器数据，以检测潜在的危险情况；

决策制定单元，用于根据数据分析的结果，制定决策，如触发警报、控制动作或向驾驶员提供建议。

路面状况检测模块，用于检测路面状况，例如道路坑洼、泥泞等，以提供合适的驾驶建议，降低驾驶风险；

预防性维护模块，用于对工程机械的运行数据，进行预测性维护；

预防性维护模块包括：

通信单元，用于与云端或远程监控中心的通信能力，以实时传输数据、警报和报告，这可以包括无线通讯技术，如4G、5G、Wi-Fi等。

故障诊断单元，用于负责诊断设备的问题，确定它们的性质和严重程度；

具体的，涉及与设备制造商提供的故障代码库的比对或特定问题的识别。

传感器单元：用于监测机械设备的各种参数；

用户单元： 提供用户界面，以便操作员或维护人员能够实时监视设备状态、查看警报和生成报告。

预警告警模块，用于根据探测信号智能分析出人员贴近特危险区域存在现实危险时启动紧急告警

预警告警模块包括：

驾驶室内声光告警单元，用于通过声音和闪光灯等方式发出警告信号，以吸引驾驶员的注意力，让其及时采取措施来避免潜在危险；

驾驶室外声光告警单元，用于发出响亮的声音和醒目的闪光灯，以提醒附近的人员。

紧急制动模块，用于收到危险信号时，可以自动执行自动收油门预刹车降低发动机输出功率。

具体的上述单元会涉及自适应制动控制算法，精准的数学模型。

自适应制动控制算法会帮助系统会不断根据前一刻的刹车数据调整下一次的刹车策略，通过对刹车力度的不断调整，对不同的路面、车辆都达到相同的制动效果。

其中自适应制动控制算法包括：

制动力分配：根据车辆的行驶状态和负载情况，自适应分配前后轮的制动力。通过动态调整每个轮子的制动压力，可以提高制动效果和稳定性，避免制动过度或制动不足。

制动距离控制：根据车速、障碍物距离等信息，自适应调整制动系统的工作方式，以确保在紧急情况下能够及时停车或减速，减少碰撞风险。

制动踏板响应：根据驾驶员的制动踏板输入和车辆的动力需求，自适应调整制动系统的响应速度和力度。这可以提高制动的灵敏度和可控性，使驾驶员更容易掌控车辆。

制动系统状态监测：通过监测制动系统的工作状态和性能，自适应算法可以实时检测制动系统的故障或异常情况，并提供相应的警报或故障诊断信息，以确保制动系统的正常运行和安全性。

通过建立了一个集光学、电子学、电动力学、机械力学为一体的、实用的、精准的数学模型，可以自动计算安全距离，使得防撞系统在1～120km/h的时速范围内均能及时有效的实现车辆防撞，可对路牌、弯道、匝道等对象及超车变道行为正确识别，避免误报警、误刹车

紧急制动模块包括；

AI四路视觉主机及雷达探测单元，用于使用摄像头和传感器来捕捉工程机械周围的图像和数据，AI四路视觉主机单元，是一种高级计算单元，搭载人工智能（AI）和计算机视觉技术，用于实时监测工程机械周围的环境和情况，AI四路视觉主机使用深度学习算法来分析这些数据，以检测潜在的危险情况。

具体的，AI四路视觉主机单元可驾驶员手动关闭此功能，当人员特别密集场所，道路不断绝交通的路口与行人太近交叉作业时。

超声波雷达单元，用于测量工程机械周围各方向距离，并检测潜在的障碍物，如果有物体或障碍物靠近工程机械的后方，系统可以发出警报或触发后方的防撞系统，例如自动刹车，以避免碰撞或减轻碰撞的严重程度。

具体的，可驾驶员手动关闭此功能，当场地狭窄、围挡、立柱、门框、挡墙、土坡、堆放的材料等现场特复杂特狭小的场所与附近物品距离太近交叉作业时。

减速预刹车单元，用于减缓工程机械的速度，以降低事故风险。

具体的，当系统检测到潜在的碰撞风险时，减速预刹车系统可以主动减速机械设备，以避免碰撞或降低碰撞的严重程度。这通常包括自动减速或减速建议，让驾驶员有足够的时间来采取措施以避免碰撞。

刹车制动单元，用于主动制动以减速或停止机械设备，实现防止碰撞事故发生。

具体的，当预警系统确定紧急刹车是必要的时，刹车制动单元将触发机械设备的刹车系统，以迅速减速或停止机械设备，从而避免碰撞或降低事故的严重性。这个单元可自动或根据驾驶员的操作进行控制。

在本实施例中，AI四路视觉主机单元和超声波后方雷达单元，都需要给出触发电压12V或者 24V ，通过控制继电器来触发红蓝灯左闪烁提醒闯入人员，同时预刹车减速降低输出功率。

若在紧急预警区域制动刹车时，AI四路视觉主机单元和超声波后方雷达单元并行探测，两种方式无论谁触发都需要执行刹车指令，刹车指令解除通过和报警指令的解除通过安装控制开关实现 。

其中刹车指令解除通过启动车辆上的左转向灯（或应急双闪灯）信号开关实现。

工程机械主动安全预警系统的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、工程机械在使用过程中，通过碰撞预警模块监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，通过侧倾预警模块监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒，通过疲劳驾驶检测模块监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉，通过姿势检测模块监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

步骤二、通过AI四路视频主机单元和周边雷达探测单元将工程机械前、后、左、右安装于摄像头和传感器，当设定区域人员闯入时预警，其中设定区域可现场调整，设定区域分预警区域和紧急报警区域，当人员进入设定区域时，驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时执行减速预刹车单元降低发动机输出功率，当区域人员在紧急报警区域时，驾驶室内声光告警单元让驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时触发驾驶室外声光告警单发出响亮的声音，同时制动刹车；

本发明应用方案可以应用于装载机、压路机、摊铺机、平地机、铲运机、叉车、正面吊车、挖掘机、旋挖钻机、打桩机、掘进机等各类工程机械、以及其他工程车辆中。

具体的，以装载机为例，预警区域和紧急预警区域设定标准：

前面：考虑到前面的装载机铲斗，前面8米开始预警收油门预刹车减速，5米自动刹车。

后面：5米预警收油门预刹车减速，3米紧急告警自动刹车。

左侧及右侧：2米预警收油门预刹车减速，1米紧急告警自动刹车。

触发预警时自动收油门预刹车减速降低发动机输出功率，触发紧急告警时自动刹车。

具体的，对工程施工现场复杂工作场景，可手动解除或恢复自动刹车功能，但仍保留声光预警告警功能，时刻监控工程机械外围环境安全状态，自动反馈，实时提醒驾驶员注意安全。

步骤三、在工程机械倒车时，超声波后方雷达单元启动，测量工程机械后方距离，当预警区域的人在工程机械时，触发驾驶室外声光告警单元，发出响亮的声音和醒目的闪光灯，对进入预警区域的人提示，同时执行刹车制动单元，用于实际制动以减速或停止机械设备。

在上述步骤中，考虑到会发动机噪声掩盖外部预警声音，改进应用大功率高音喇叭改进应用红外线补光摄像头，增加夜间辨识准确率，为避免四个角向视觉盲区，增加侧向摄像头数量，并利用Al自学习，积累数据资料，减少智能系统的漏报误报率。

具体的，本发明可广泛应用于各种工程机械作业时，比如：装载机、压路机、摊铺机、平地机、铲运机、叉车、正面吊车、挖掘机、旋挖钻机、打桩机、掘进机等。

在本实施例中，核心部件为线刹比例电机，该电机具有自恢复功能，系统停电之后，电机自动恢复，不会刹死不松，且电机齿轮采用进口特种钢材，50公斤冲击力冲击10000次，不会断齿损坏。

同时本实施例所设计的液压传动组件包括比例液阀。比例液阀灵敏度、响应频率较高，能连续地、按比例地控制液压系统的压力和流量，对执行元件实现位置、速度和力的比例控制，并能减少压力变化时的液压冲击。

综上所述：通过在工程机械主动安全预警系统中增设了AI四路视觉主机单元、超声波后方雷达单元、减速预刹车单元等单元的相互配合使用，从而在工程机械行驶过程中，可以实时监测工程机械周围的环境，包括障碍物、其他车辆和行人，同时测量工程机械后方的距离，以检测潜在的障碍物，如其他车辆、墙壁或障碍物，这些单元可以帮助避免碰撞和事故，同时测到障碍物或危险情况时，系统可以自动采取措施，减缓速度或紧急制动，降低碰撞风险，本发明通过增设预防性维护模块，可以通过定期检查、保养和更换关键部件，提前发现和解决潜在问题，从而减少了设备突发故障的可能性，提高了设备的可靠性和稳定性，同时通过盲点监测模块可以检测工程机械盲点区域，提高安全性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.工程机械主动安全预警系统，其特征在于，包括：

碰撞预警模块，用于监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，包括与其他车辆、障碍物或人员的潜在碰撞；

侧倾预警模块，用于监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒；

超速预警模块，监测工程机械的速度；

盲点监测模块，用于检测工程机械盲点区域；

疲劳驾驶检测模块， 用于通过监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉；

姿势检测模块，用于监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

负荷监测模块，用于监测工程机械的负荷状态；

天气条件监测模块，监测天气环境条件，如雨、雪、雾、温度、湿度等，提供相应的驾驶建议，以适应不同的天气环境情况；

数据处理模块，用于处理从各种传感器和监测模块获得的数据，分析这些数据，制定决策并触发相应的控制动作；

路面状况检测模块，用于检测路面状况，例如道路坑洼、泥泞等，以提供合适的驾驶建议，降低驾驶风险；

预防性维护模块，用于对工程机械的运行数据，进行预测性维护；

预警告警模块，用于根据探测信号智能分析出人员贴近特危险区域存在现实危险时启动紧急告警；

紧急制动模块，用于收到危险信号时，可以自动执行自动收油门预刹车降低发动机输出功率。

2.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述紧急制动模块包括；

AI四路视觉主机和雷达探测单元，用于使用摄像头和传感器来捕捉工程机械周围的图像和数据；

超声波雷达单元，用于测量工程机械周围各方向距离，并检测潜在的障碍物；

减速预刹车单元，用于减缓工程机械的速度，以降低事故风险；

刹车制动单元，用于主动制动以减速或停止机械设备，实现防止碰撞事故发生。

3.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述姿势检测模块包括：

坐姿检测单元，用于对驾驶员在驾驶过程中的坐姿进行监测，保证驾驶员的正确坐姿；

手部位置检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中是否存在单手驾驶、双手离开方向盘、接打电话的行为，并进行及时的提醒；

头部高度检测单元，用于检测驾驶员在驾驶过程中，头部高度处于挡风玻璃整体底部的三分之一处，若存在，发出警报提醒；

头部角度检测单元，用于实时监测驾驶员在驾驶过程中，是否存在离开正前方视线时间较长的现象，若存在，则发出警报。

4.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：

数据采集单元，用于收集来自各种传感器的数据，例如速度、倾斜、位置、盲点信息

数据分析单元，用于使用算法和模型分析传感器数据，以检测潜在的危险情况；

决策制定单元，用于根据数据分析的结果，制定决策，如触发警报、控制动作或向驾驶员提供建议。

5.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述预警告警模块包括：

驾驶室内声光告警单元，用于通过声音和闪光灯等方式发出警告信号，以吸引驾驶员的注意力，让其及时采取措施来避免潜在危险；

驾驶室外声光告警单元，用于发出响亮的声音和醒目的闪光灯，以提醒附近的人员。

6.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述疲劳驾驶检测模块包括；

摄像头单元： 用于捕捉驾驶员的面部表情和眼睛运动；

图像处理单元： 用于分析摄像头捕捉的图像，以检测驾驶员的疲劳或分心迹象；

数据记录单元： 用于记录和存储有关驾驶员行为和警报触发的数据，以供以后的分析和审查；

警报单元： 用于触发警报，如声音、振动或警示灯，以提醒驾驶员。

7.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述预防性维护模块包括：

通信单元，用于与云端或远程监控中心的通信能力，以实时传输数据、警报和报告；

故障诊断单元，用于负责诊断设备的问题，确定它们的性质和严重程度；

传感器单元：用于监测机械设备的各种参数；

用户单元： 提供用户界面，以便操作员或维护人员能够实时监视设备状态、查看警报和生成报告。

8.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述超速预警模块包括：

速度传感器单元，用于测量工程机械的实际速度；

速度处理单元，用于预比较实际速度与设定速度，以检测是否存在超速情况；

速度限制设定单元：用于配置工程机械的合理最高速度；

告警单元，用于触发超速警报，通知驾驶员采取行动或者限制最大速度。

9.根据权利要求1所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，所述碰撞预警模块包括：

雷达检测模块，用于使用无线电波来探测周围的物体，测量它们的距离、速度和方向；

红外探测模块，用红外辐射来探测物体的热量，判断探测物体是人还是动物或者是其他物体；

摄像检测模块，用于识别和跟踪道路上的物体、标志、行人、其他车辆等。

10.工程机械主动安全预警系统的使用方法，依据权利要求1-9任一项所述的工程机械主动安全预警系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、工程机械在使用过程中，通过碰撞预警模块监测工程机械周围的环境，预警可能的碰撞危险，通过侧倾预警模块监测工程机械的倾斜状态，一旦检测到可能的侧倾危险，会发出警示，以避免机械翻倒，通过疲劳驾驶检测模块监测眼球运动、头部姿态等来提醒驾驶员休息或恢复警觉，通过姿势检测模块监测驾驶员的身体姿势和状态的模块，它可以使用摄像头和传感器来实时监测驾驶员的动作、姿势和生理状态；

步骤二、通过AI四路视频主机单元和周边雷达探测单元将工程机械前、后、左、右安装于摄像头和传感器，当设定区域人员闯入时预警，其中设定区域可现场调整，设定区域分预警区域和紧急报警区域，当人员进入设定区域时，驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时执行减速预刹车单元降低发动机输出功率，当区域人员在紧急报警区域时，驾驶室内声光告警单元让驾驶室内屏幕按照闯入人员预警优先级自动切换对驾驶员提示，同时触发驾驶室外声光告警单发出响亮的声音，同时制动刹车；

步骤三、在工程机械倒车时，超声波后方雷达单元启动，测量工程机械后方距离，当预警区域的人在工程机械时，触发驾驶室外声光告警单元，发出响亮的声音和醒目的闪光灯，对进入预警区域的人提示，同时执行刹车制动单元，用于实际制动以减速或停止机械设备。