CN209268808U - 输电线路施工高空人员安全监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了输电线路施工高空人员安全监控装置，包括安全帽本体、电源模块，所述安全帽本体包括帽壳、内帽、帽舌、内帽松紧装置，还包括平台服务器、安全监控模块，所述安全监控模块包括身份识别与授权模块、施工环境感知与预警模块、人体生理特征检测模块、测距模块、生命危急检测模块、语音模块、主系统控制模块。该输电线路施工高空人员安全监控装置能够实时监控确保施工人员在施工前、施工过程中以及施工结束过程中的人身安全，使之更加安全可靠，降低施工人员的伤亡率，从而减少家庭财产与国家财产的损失。

Description

输电线路施工高空人员安全监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种安全帽，尤其涉及输电线路施工高空人员安全监控装置。

背景技术

电力行业是公认的高危行业，尤其是在建设施工、运维检修、例行试验过程当中，存在带电作业、近电作业、高空作业等诸多风险，工作人员稍有疏忽，就会造成人身伤害事故，给个人、家庭、单位带来难以估量的损失。因此安全帽应运而生，安全帽是一种防止冲击物伤害头部的防护用品，在电力建设施工现场中，工人们所佩戴的安全帽主要是通过缓冲安全帽受到的外力，分散应力而保护头部不受到伤害，但是市面上大多数的安全帽一般不具有提前预防安全隐患，监测使用者动态信息以及预警的功能，同时，市场上的智能安全帽其功能单一，往往只能实现部分监测与预警功能。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的普通安全帽无法提前预防安全隐患，不具有检测使用者动态信息以及预警的功能，而现有的智能安全帽功能单一只能实现部分监测与预警功能等缺陷，提供一种新的输电线路施工高空人员安全监控装置。

为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：

输电线路施工高空人员安全监控装置，包括安全帽本体、电源模块，所述安全帽本体包括帽壳、内帽、帽舌、内帽松紧装置，所述帽舌设置于帽壳的边缘，所述内帽设置于帽壳的内侧，所述内帽松紧装置与所述内帽相连接，还包括平台服务器、安全监控模块，所述安全监控模块包括身份识别与授权模块、施工环境感知与预警模块、人体生理特征检测模块、测距模块、生命危急检测模块、语音模块、主系统控制模块，所述身份识别与授权模块设置于帽壳外表面的正前部，所述施工环境感知与预警模块设置于帽壳外表面的正上部，所述人体生理特征检测模块设置于内帽松紧装置左侧上，所述语音模块设置于内帽松紧装置右侧上，所述测距模块设置于安全帽本体的帽舌的正下部，所述生命危急检测模块设置于的内帽内侧的正上部，所述主系统控制模块设置于帽壳外表面的正后部，所述电源模块设置于帽壳外表面的正后上部，所述主系统控制模块分别和身份识别与授权模块、施工环境感知与预警模块、人体生理特征检测模块、测距模块、生命危急检测模块、语音模块相连接并双向传输数据，所述电源模块与安全监控模块相连接并为安全监控模块供电，所述主系统控制模块与平台服务器相连接并双向传输数据。

作为安全帽本体其自身用来承受外界压力与应力，起到很好的缓冲作用，保护使用者的人身安全，其内帽不仅可以将使用者的头部覆盖使之免受冲击，而且内帽与帽壳之间留有一定的空间，进一步缓冲帽壳所受到的压力，同时通过调节内帽松紧装置，满足不同使用者对安全帽尺寸的需求，而电源模块为安全帽本体上面的安全监控模块提供电量，保证安全监控模块的正常工作。其中电源模块可选用通用的5V可充电电池，也可以选用太阳能电池板，例如山东德州xinyuer2003型号的太阳能电池板。

其中，身份识别与授权模块用于获取施工人员的身份特征并向主系统控制模块传输实时数据，若主系统控制模块有相应的历史授权数据则直接完成授权并向平台服务器汇报授权成功，若主系统控制模块无响应的历史授权数据则向平台服务器申请授权，平台服务器将授权结果回传主系统控制模块，主系统控制模块记录该条授权结果；施工环境感知与预警模块用于实时监测施工场合的天气状况并向主系统控制模块传输实时数据，由主系统控制模块判断后决定是否发出施工预警信号并同时向平台服务器传输该预警数据；人体生理特征检测模块用于实时检测施工人员的生命特征并向主系统控制模块传输实时数据；测距模块用于实时测量施工人员上塔作业位置距离塔底地面的距离；生命危急检测模块用于实时检测施工人员头部的情况，若碰到突发情况下施工人员头部受到重物撞击失去知觉时，将数据传输给主系统控制模块并通过主系统控制模块向平台服务器呼救，同时通过语音模块播放求救语音；语音模块用于发出语音信号和收听语音信号，其可选用深圳昌盛永兴科技有限公司生产的LD3320型号语音模块；而主系统控制模块是整个安全监控模块的核心，用来收发、处理、储存相关数据、信号，并将相关数据、信号发送给平台服务器与语音模块，使之做出相应的判断，通过安全监控模块的设置，使用者可以获得各种所需的信息，做出更为合理的安排，实时监控确保施工人员在施工前、施工过程中以及施工结束过程中的人身安全，使之更加安全可靠，降低施工人员的伤亡率，从而减少家庭财产与国家财产的损失，其可选用深圳市优信电子科技有限公司生产的型号为STM32F407ZGT6的主系统控制模块。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述身份识别与授权模块为摄像头模块。

选用摄像头模块是因其自身小巧轻便，放置到安全帽本体帽壳外表面正上部，保证施工人员佩戴过程中不会因为摄像头的重量而感到不适，同时方便采集施工人员的身份特征并实时传输到主系统控制模块，保证施工人员身份及时确认，杜绝非施工人员通过输电线路施工高空人员安全监控装置进入施工现场，保证人身安全，降低人为因素导致的安全隐患。其中摄像头模块可选用深圳市泓嘉光显科技有限公司生产的OV2640型号摄像头模块。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述施工环境感知与预警模块包括用于实时采集施工环境温度的温度传感器、用于实时采集施工环境湿度的湿度传感器、用于实时采集施工环境PM浓度的PM2.5传感器和用于实时采集施工环境风力大小的风力传感器，所述温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、风力传感器分别与主系统控制模块相连接。

施工环境感知与预警模块的设置，满足施工人员对所处环境的预知需求，且通过具体的温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、风力传感器实时监测施工环境，提升了施工人员对环境的感知能力，进一步的提升施工人员对危险环境的提前预警判断能力，当所处环境恶劣时，该模块与主系统控制模块相连接，通过主系统控制模块进行处理与判断，并将相关信息发送至语音模块及时反馈给施工人员，使施工人员及时知道所处施工环境的恶劣程度，极大的减少伤亡情况的发生，其中温度传感器、湿度传感器可选用深圳市钦源盛电子有限公司生产的DHT11型号温度传感器、湿度传感器，风力传感器可选用南京英格玛仪器技术有限公司生产的YGM215型号风力传感器，PM2.5传感器可选用深圳市弘成基科技有限公司生产的GP2Y1014AU0F型号PM2.5传感器。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述人体生理特征检测模块包括用于实时采集施工人员脉搏值的数字脉搏传感器、用于实时采集施工人员血糖值的血糖传感器和用于实时采集施工人员肺活量的肺活量传感器，所述数字脉搏传感器、血糖传感器、肺活量传感器分别与主系统控制模块相连接。

使用者施工时由于是在高空进行危险作业，因此在施工过程中使用者的血糖、脉搏、肺活量会产生大量的波动，这些波动情况在以往常常被忽略，从而导致未能及时妥善安置指标过高的施工人员而使得伤亡的情况发生，极大影响施工人员的生命安全以及施工进度，而人体生理特征检测模块将大大降低上述情况的发生，该模块通过血糖传感器、数字脉搏传感器、肺活量传感器及时监测施工人员的各项生命体征并将数据传入主系统控制模块，主系统控制模块通过数据的分析与处理及时将数据反馈给语音模块与平台服务器，使施工人员第一时间知道自身体征状况，降低危险情况的发生率，其中血糖传感器、数字脉搏传感器可选用深圳市扬名宏业科技有限公司生产的GY- MAX30102型号传感器，肺活量传感器可以选用芜湖芯感智传感器技术有限公司生产的XGZP010SB1型号传感器。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述测距模块为UWB测距电路。

作为测距模块的UWB测距电路，其是通过运用无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,通过在较宽的频谱上传送极低功率的信号，UWB测距电路能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率，极大提高传输速率和抗干扰能力，同时又具有耗能小、保密性强的特点，极大的提高输电线路施工高空人员安全监控装置的稳定性，缩短反馈时间，有效提升应急反应能力。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述生命危急检测模块为压力传感器，所述压力传感器用于接收施工人员头部所受压力信号并传输给主系统控制模块。

生命危急检测模块具体选择为压力传感器，一方面是因其体积较小，可方便地安置于内帽内侧正上部以及内帽与帽壳之间的缓冲空间中，不影响安全帽本体的正常使用，且其重量较轻，不会额外加重施工人员的头部负担。另一方面，当帽壳受到外力冲击时将发生塑性变形，同时冲击力会随之减弱，而由于持续受到冲击力的作用或者冲击力过大时，施工人员有可能会因为受到压力的冲击或者重物的撞击而失去知觉，在这种情况下帽壳发生形变的部分以及施工者头部与内帽的接触部分将会在短时间内给压力传感器一个极大的压力，则压力传感器会将压力数据传输给主系统控制模块并通过主系统控制模块向平台服务器呼救，同时通过语音模块播放求救语音，此时发生意外的施工人员会在第一时间获得救助，缩短了救护时间，提高了事故应急效率，大大降低因意外事故而导致的死亡率。其中压力传感器可以选用深圳联兴特传感技术有限公司生产的USTP100型号压力传感器。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述主系统控制模块内部还设置有GPS模块、数据存储模块和数据处理模块，所述GPS模块用于定位施工人员的地理位置信息并向平台服务器传输所述地理位置信息，所述数据存储模块用于存储施工人员的身份特征信息、施工人员正常生理特征参数、安全施工环境参数和施工人员头部压力安全信息，所述数据处理模块用于处理数据存储模块中的数据并将处理结果发送给平台服务器、语音模块。

主系统控制模块是该安全监测模块的核心部分，其GPS模块很好的用于定位施工人员的地理位置，GPS定位手段也是常用定位手段，其自身的稳定性和模块化设计，提高了使用时位置信息的稳定性与可靠性，同时又具有互换性，当其中定位不准确或者定位模块失效时可以及时更换该模块，缩短更换时间和频率，而且抗干扰能力也大大提高，数据存储模块可以将所需信息存储起来，不仅可以实时记录施工情况和人体体征等方面的信息，而且也能够为日后事故发生后及时提供事故发生时的各种有用信息，从而缩短事故调查时间，提高处理事故的效率，而数据处理模块可以实时处理各种信息，收发信息于平台服务器和语音模块，使施工人员及时掌握施工信息，大大提高施工安全性，降低事故发生的概率。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述语音模块包括语音输入麦克风和语音输出扬声器。

语音模块同时兼具输入与输出功能，极大降低该安全监控装置位置空间的占用率，同时又能满足语音播报与语音输入两种功能，当需要时，该语音模块将会通过平台服务器和主系统控制模块播报身份识别与授权信息、人体生理体征信息、施工环境预警信息、距离信息、生命危急情况信息等相关信息，同时，施工人员也可以根据自身需求通过主系统控制模块和平台服务器向有关人员呼救或者通话，通过相关信息的交流，有效防止安全隐患的发生并保证施工人员正常施工，提高施工效率，缩短施工工期。

附图说明

图1为本实用新型的前侧结构示意图；

图2为本实用新型的后侧结构示意图；

图3为本实用新型中安全监控模块的模块连接图；

图4为本实用新型中施工环境感知与预警模块、人体生理特征检测模块、主系统控制模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-4和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述，但它们不是对本实用新型的限制：

实施例1

输电线路施工高空人员安全监控装置，包括安全帽本体4、电源模块9，所述安全帽本体4包括帽壳42、内帽41、帽舌44、内帽松紧装置43，所述帽舌44设置于帽壳42的边缘，所述内帽41设置于帽壳42的内侧，所述内帽松紧装置43与所述内帽41相连接，还包括平台服务器2、安全监控模块，所述安全监控模块包括身份识别与授权模块3、施工环境感知与预警模块5、人体生理特征检测模块7、测距模块8、生命危急检测模块6、语音模块1、主系统控制模块10，所述身份识别与授权模块3设置于帽壳42外表面的正前部，所述施工环境感知与预警模块5设置于帽壳42外表面的正上部，所述人体生理特征检测模块7设置于内帽松紧装置43左侧上，所述语音模块1设置于内帽松紧装置43右侧上，所述测距模块8设置于安全帽本体4的帽舌44的正下部，所述生命危急检测模块6设置于的内帽41内侧的正上部，所述主系统控制模块10设置于帽壳42外表面的正后部，所述电源模块9设置于帽壳42外表面的正后上部，所述主系统控制模块10分别和身份识别与授权模块3、施工环境感知与预警模块5、人体生理特征检测模块7、测距模块8、生命危急检测模块6、语音模块1相连接并双向传输数据，所述电源模块9与安全监控模块相连接并为安全监控模块供电，所述主系统控制模块10与平台服务器2相连接并双向传输数据。

具体的，如图1-2所示，当施工人员欲进入施工现场进行输电线路高空作业时，施工人员将安全帽本体4佩戴至头部，让头部受到充分的持续保护，施工人员通过开启电源模块9，电源模块9将给安全监控模块中的各模块供电，使各模块正常工作。

在进入施工现场前，如图3所示，通过身份识别与授权模块3将识别的信息传输到主系统控制模块10，经过主系统控制模块10的处理与历史记录进行比对，确认佩戴安全帽本体4的人员是否是施工人员，如若不是则会进一步将信息通过主系统控制模块10发送至平台服务器，等待该名人员信息的授权，如果该信息被核实与授权，则可以进行下一步操作。当施工人员的身份得到识别与授权，施工者将通过施工环境感知与预警模块5监测现场施工环境，通过该模块主系统控制模块10将收集到施工现场对人体有害因素的信息，通过主系统控制模块10的处理将该信息发送至平台服务器2和语音模块1，施工人员通过语音播报得知现场施工情况的复杂程度，进行预判是否可以进行施工。

在施工过程中，如图3所示，由于施工人员进行体力劳动，导致施工人员的各项生理指标发生变化，则通过设置在内帽松紧装置43上的人体生理特征检测模块7可实时监测施工人员的生理体征，并将数据通过主系统控制模块10传入平台服务器2，然后将信息反馈到语音模块1，至此让施工人员及时掌握自己的生理体征，当生理体征数值高于正常水平时，主系统控制模块10会将相关数据传入平台服务器2得到相关人员的重视，避免危急生命安全的情况发生；当施工人员上塔作业时，尤其当所处塔位距离地面较高时，施工人员作业即处于高发事故状况，此时测距模块8便会实时监控施工人员所处的高度以及施工工况高度、距离等信息并通过主系统控制模块10联络平台服务器2实施安全监控和必要的作业辅导，从而消除隐患的发生。

当突发重大意外事故而导致施工人员头部受到重物撞击失去知觉时，生命危急检测模块6能够及时获取当前危急情况的信息并通过主系统控制模块10向平台服务器2求救，同时生命危急检测模块6还会连通语音模块1播放语音求救音频，从而为挽救施工人员生命而赢得宝贵的急救时间。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述身份识别与授权模块3为摄像头模块。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述施工环境感知与预警模块5包括用于实时采集施工环境温度的温度传感器51、用于实时采集施工环境湿度的湿度传感器52、用于实时采集施工环境PM浓度的PM2.5传感器53和用于实时采集施工环境风力大小的风力传感器54，所述温度传感器51、湿度传感器52、PM2.5传感器53、风力传感器54分别与主系统控制模块10相连接。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述人体生理特征检测模块7包括用于实时采集施工人员脉搏值的数字脉搏传感器71、用于实时采集施工人员血糖值的血糖传感器72和用于实时采集施工人员肺活量的肺活量传感器73，所述数字脉搏传感器71、血糖传感器72、肺活量传感器73分别与主系统控制模块10相连接。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述测距模块8为UWB测距电路。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述生命危急检测模块6为压力传感器，所述压力传感器用于接收施工人员头部所受压力信号并传输给主系统控制模块10。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述主系统控制模块10内部还设置有GPS模块101、数据存储模块102和数据处理模块103，所述GPS模块101用于定位施工人员的地理位置信息并向平台服务器2传输所述地理位置信息，所述数据存储模块102用于存储施工人员的身份特征信息、施工人员正常生理特征参数、安全施工环境参数和施工人员头部压力安全信息，所述数据处理模块103用于处理数据存储模块102中的数据并将处理结果发送给平台服务器2、语音模块1。

作为优选，上述所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，所述语音模块1包括语音输入麦克风和语音输出扬声器。

更为具体的，使用时，施工人员打开电源模块9的开关，将主系统控制模块10与平台服务器2连接，将安全帽本体4平拿在手中，头部正对着安全帽本体4帽壳42外表面，通过语音模块1录入施工人员的身份证号码，通过摄像头模块采集施工人员的脸部正面照片，等到获得语音播报的施工授权结果后，施工人员戴好安全帽本体4并系好内帽松紧装置43的松紧带，施工环境感知与预警模块5和人体生理特征检测模块7开始工作，其中温度传感器51采集施工环境温度信息，湿度传感器52采集施工环境湿度信息，PM2.5传感器53采集施工环境PM浓度，风力传感器54采集施工环境风力大小，数字脉搏传感器71采集施工人员脉搏值、血糖传感器72采集施工人员血糖值，肺活量传感器73采集施工人员肺活量，以上传感器采集到信息、数据后将信息、数据传输给主系统控制模块10进行处理，若过1-3分钟若没有听到预警语音消息，则施工人员可以开始施工。在施工过程中一旦听到施工环境预警语音或者人体生理特征预警语音后，施工人员应当停止施工。当施工人员头部受到较大的重物撞击压力时，压力传感器能够采集到撞击时产生的压力值并传输给主系统控制模块10，则主系统控制模块10发出信号促使语音模块1发出危急求救语音消息，从而保证施工人员能够得到及时的救治。若撞击产生时并未产生实质损伤，后台监控人员能够通过平台服务器2与主系统控制模块10的连接并通过语音模块1发出语音确认消息，施工人员通过语音模块1和平台服务器2确认安全后，此时可以通过手动关闭该生命危急求救语音。当施工人员上塔作业位置距离地面较远时，也能够听到平台服务器2发过来的语音作业辅导信息，从而对高空作业进行实时监控指导，保证高空作业的安全性。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利的范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (8)

1.输电线路施工高空人员安全监控装置，包括安全帽本体（4）、电源模块（9），所述安全帽本体（4）包括帽壳（42）、内帽（41）、帽舌（44）、内帽松紧装置（43），所述帽舌（44）设置于帽壳（42）的边缘，所述内帽（41）设置于帽壳（42）的内侧，所述内帽松紧装置（43）与所述内帽（41）相连接，其特征在于：还包括平台服务器（2）、安全监控模块，所述安全监控模块包括身份识别与授权模块（3）、施工环境感知与预警模块（5）、人体生理特征检测模块（7）、测距模块（8）、生命危急检测模块（6）、语音模块（1）、主系统控制模块（10），所述身份识别与授权模块（3）设置于帽壳（42）外表面的正前部，所述施工环境感知与预警模块（5）设置于帽壳（42）外表面的正上部，所述人体生理特征检测模块（7）设置于内帽松紧装置（43）左侧上，所述语音模块（1）设置于内帽松紧装置（43）右侧上，所述测距模块（8）设置于安全帽本体（4）的帽舌（44）的正下部，所述生命危急检测模块（6）设置于的内帽（41）内侧的正上部，所述主系统控制模块（10）设置于帽壳（42）外表面的正后部，所述电源模块（9）设置于帽壳（42）外表面的正后上部，所述主系统控制模块（10）分别和身份识别与授权模块（3）、施工环境感知与预警模块（5）、人体生理特征检测模块（7）、测距模块（8）、生命危急检测模块（6）、语音模块（1）相连接并双向传输数据，所述电源模块（9）与安全监控模块相连接并为安全监控模块供电，所述主系统控制模块（10）与平台服务器（2）相连接并双向传输数据。

2.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述身份识别与授权模块（3）为摄像头模块。

3.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述施工环境感知与预警模块（5）包括用于实时采集施工环境温度的温度传感器（51）、用于实时采集施工环境湿度的湿度传感器（52）、用于实时采集施工环境PM浓度的PM2.5传感器（53）和用于实时采集施工环境风力大小的风力传感器（54），所述温度传感器（51）、湿度传感器（52）、PM2.5传感器（53）、风力传感器（54）分别与主系统控制模块（10）相连接。

4.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述人体生理特征检测模块（7）包括用于实时采集施工人员脉搏值的数字脉搏传感器（71）、用于实时采集施工人员血糖值的血糖传感器（72）和用于实时采集施工人员肺活量的肺活量传感器（73），所述数字脉搏传感器（71）、血糖传感器（72）、肺活量传感器（73）分别与主系统控制模块（10）相连接。

5.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述测距模块（8）为UWB测距电路。

6.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述生命危急检测模块（6）为压力传感器，所述压力传感器用于接收施工人员头部所受压力信号并传输给主系统控制模块（10）。

7.根据权利要求2所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述主系统控制模块（10）内部还设置有GPS模块（101）、数据存储模块（102）和数据处理模块（103），所述GPS模块（101）用于定位施工人员的地理位置信息并向平台服务器（2）传输所述地理位置信息，所述数据存储模块（102）用于存储施工人员的身份特征信息、施工人员正常生理特征参数、安全施工环境参数和施工人员头部压力安全信息，所述数据处理模块（103）用于处理数据存储模块（102）中的数据并将处理结果发送给平台服务器（2）、语音模块（1）。

8.根据权利要求1所述的输电线路施工高空人员安全监控装置，其特征在于：所述语音模块（1）包括语音输入麦克风和语音输出扬声器。