JP6878773B2 - Smart helmet - Google Patents

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Description

本発明は、作業者が頭部に装着して使用するスマートヘルメットに係わり、更に詳しくは、作業者の生体情報を始め環境情報や体動情報を取得して、作業者の疲労度等の体調を監視し、作業の安全を図るために使用するスマートヘルメットに関するものである。 The present invention relates to a smart helmet worn by an operator on the head and used. More specifically, the present invention acquires environmental information and body movement information including biological information of the operator, and physical condition such as the degree of fatigue of the operator. It is about smart helmets used to monitor and ensure work safety.

帽子やヘルメットに、電極を取付けて生体情報を取得することは公知である(特許文献1〜3参照)。生体情報としては、脳波、心拍数、脈波、体温等が代表される。この生体情報を得るために、生体インピーダンスを計測し、作業者の疲労度、眠気等を検知し、警告し休憩を促すシステムに関して記載されている。 It is known to attach electrodes to hats and helmets to acquire biological information (see Patent Documents 1 to 3). The biological information is represented by electroencephalogram, heart rate, pulse wave, body temperature and the like. In order to obtain this biometric information, a system that measures bioimpedance, detects the degree of fatigue, drowsiness, etc. of an operator, warns, and prompts a break is described.

尚、ヘルメットではないが、ウェアラブル機器では、各種生体情報をセンサーにより取得し、閾値と比較することにより異常を検知し、閾値を超えた場合に無線通信で携帯パソコンやスマートフォン等に送信し、更に携帯パソコン等の携帯機器を経てサーバーは送信し、データを解析し、ユーザーへフィードバックするシステムも提案されている(特許文献4〜6)。 Although it is not a helmet, in a wearable device, various biological information is acquired by a sensor, an abnormality is detected by comparing it with a threshold value, and when the threshold value is exceeded, it is transmitted to a mobile computer, a smartphone, etc. by wireless communication, and further. A system has also been proposed in which a server transmits data via a mobile device such as a mobile computer, analyzes the data, and feeds it back to the user (Patent Documents 4 to 6).

作業者の生体情報を始め、体動情報を取得することは、作業者の状況把握において有効ではあるが、常時計測をすることは消費電力が増大し、バッテリーを大容量にしなければならず、ウェアラブル機器において重量の大きな部分を占めるバッテリーの重量増加は問題である。一方で、容量の小さなバッテリーでは短時間で使用不能になる。 Acquiring body movement information including biological information of the worker is effective in grasping the situation of the worker, but constant measurement increases power consumption and requires a large capacity of the battery. The increase in the weight of batteries, which make up a large part of the weight of wearable devices, is a problem. On the other hand, a battery with a small capacity becomes unusable in a short time.

特開2010−148718号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-148718 特開2005−230030号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-230030 実用新案登録第3202884号公報Utility Model Registration No. 3202884 Gazette 特許第4992043号公報Japanese Patent No. 4992043 特開2014−229199号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-229199 特開2015−084797号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-084797

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、ヘルメットに作業者の生体データ、作業環境データ、体動データを取得可能なセンサーを備え、常時計測と間歇計測のバランスをとって省電力化を図ることにより、小容量の軽量なバッテリーでも、作業者の転倒を始め、身体の疲労度、健康状態のデータを長時間取得できるスマートヘルメットを提供する点にある。 Therefore, in view of the above situation, the present invention attempts to solve the problem by providing the helmet with a sensor capable of acquiring the worker's biological data, work environment data, and body movement data, and balancing constant measurement and intermittent measurement. By saving power, we will provide a smart helmet that can acquire data on the degree of physical fatigue and health condition for a long time, including the fall of the worker, even with a small capacity and lightweight battery.

本発明は、前述の課題解決のために、以下の構成のスマートヘルメットを提供する。 The present invention provides a smart helmet having the following configuration in order to solve the above-mentioned problems.

(1)作業者が装着するヘルメットに装着した各種センサーから、作業場での現場作業者の個人の生体データ、作業環境データ、作業者の画像データ、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データを、生体データを含めて少なくとも一つ計測し、現場作業時のデータと、過去に計測蓄積したデータから割り出される異常閾値とを比較することで、作業者の異常状態を検出するスマートヘルメットであって、
前記過去に計測蓄積したデータが過去の閾値データであって、過去の閾値のデータと照合して異常閾値を割り出すことで健康悪化の予兆を予測し、
作業者がヘルメットを装着後、一定時間作業者の作業開始時の初期データを測定し、初期データが閾値内であれば、バッテリーの消耗を抑えるべく間歇測定し、初期データが閾値外であれば、一定時間連続測定し、閾値内になれば間歇測定に切り替える省電力モードを備えた、スマートヘルメット。
(1) From various sensors attached to the helmet worn by the worker, personal biometric data of the on-site worker in the workplace, work environment data, image data of the worker, and body movement data related to the movement of the helmet and the worker can be obtained. It is a smart helmet that detects the abnormal state of the worker by measuring at least one including biometric data and comparing the data at the time of on-site work with the abnormal threshold calculated from the data measured and accumulated in the past. ,
The data measured and accumulated in the past is the past threshold data, and the sign of health deterioration is predicted by collating with the past threshold data to determine the abnormal threshold.
After the worker puts on the helmet, the initial data at the start of work of the worker is measured for a certain period of time, and if the initial data is within the threshold value, intermittent measurement is performed to suppress battery consumption, and if the initial data is outside the threshold value. A smart helmet with a power saving mode that continuously measures for a certain period of time and switches to intermittent measurement when the threshold is reached.

(2)前記作業環境データが、温度、湿度、位置情報であって、前記生体データが脳波、心拍、体温、血流、心電図、筋電であって、前記画像データが、作業者の顔画像であって、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データが、加速度、角速度である(1)記載のスマートヘルメット。 (2) The work environment data is temperature, humidity, and position information, the biological data is electroencephalogram, heartbeat, body temperature, blood flow, electrocardiogram, and myoelectricity, and the image data is a face image of an operator. The smart helmet according to (1), wherein the body movement data related to the movement of the helmet and the worker is acceleration and angular speed.

(3)前記生体データ、作業環境データ、作業者の顔画像データについては、決められた時刻又は時間の間隔で間歇的に計測される(1)又は(2)記載のスマートヘルメット。 (3) The smart helmet according to (1) or (2), wherein the biological data, work environment data, and worker's face image data are intermittently measured at a predetermined time or time interval.

)前記ヘルメットにはヘッドバンドを有し、該ヘッドバンドの作業者の額に接触する
部位に柔軟性を備えた布を被せて設け、該布に温度センサー機能が備わっており、前記生
体データとして体温を取得する(1)〜()何れか1に記載のスマートヘルメット。
( 4 ) The helmet has a headband, and a part of the helmet that comes into contact with the worker's forehead is covered with a flexible cloth, and the cloth is provided with a temperature sensor function. The smart helmet according to any one of (1) to (3 ) for which body temperature is acquired as data.

)異常閾値を超えた値を検出した場合、作業者又は作業者を管理する管理システムへ通報する(1)〜()何れか1に記載のスマートヘルメット。 ( 5 ) The smart helmet according to any one of (1) to (4 ), which notifies the worker or the management system that manages the worker when a value exceeding the abnormal threshold value is detected.

)個別IDによって個人データを管理する(1)〜()何れか1に記載のスマートヘルメット。 ( 6 ) The smart helmet according to any one of (1) to (5 ), which manages personal data by individual ID.

)測定データを無線通信で、管理パソコンサーバー、モバイルパソコン、スマートフォンに送信する(1)〜()何れか1に記載のスマートヘルメット。 ( 7 ) The smart helmet according to any one of (1) to (6 ), which transmits measurement data to a management personal computer server, a mobile personal computer, and a smartphone by wireless communication.

以上にしてなる本発明のスマートヘルメットによれば、全てのセンサーからのデータを常時取得しないので、常時計測と間歇計測のバランスをとって省電力化を図ることにより、小容量の軽量なバッテリーでも、作業者の転倒を始め、身体の疲労度、健康状態のデータを長時間取得でき、異常閾値との比較によって作業者の異常を検知することができ、作業者の体調管理をすることにより、快適な作業環境を提供でき、もって作業の安全性を高めることがきる。 According to the smart helmet of the present invention as described above, data from all sensors is not constantly acquired. Therefore, by balancing constant measurement and intermittent measurement to save power, even a small-capacity lightweight battery can be used. , It is possible to acquire data on the degree of physical fatigue and health condition for a long time, including the worker's fall, and it is possible to detect the worker's abnormality by comparing with the abnormality threshold, and by managing the worker's physical condition, It is possible to provide a comfortable work environment and thus improve work safety.

また、個別IDで個人を認識することができ、個々の管理が可能である。個々の健康状態を確認し、健康状態が確認できた場合は、測定サイクルを長くし、緊急を要しない項目については測定を制限することで、測定、演算処理及び通信機能の消費電力を抑えることができる。バッテリーサイズのコンパクト化及びセンサーのサイズダウンを実現することが可能となる。 In addition, an individual can be recognized by an individual ID, and individual management is possible. Check the individual health status, and if the health status can be confirmed, extend the measurement cycle and limit the measurement for items that do not require urgency to reduce the power consumption of measurement, arithmetic processing, and communication functions. Can be done. It is possible to reduce the size of the battery and the size of the sensor.

本発明のスマートヘルメットの使用例を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the use example of the smart helmet of this invention. 同じくスマートヘルメットの側面図である。It is also a side view of the smart helmet. 本発明に係るスマートヘルメットの動作を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the operation of the smart helmet which concerns on this invention. 温度測定の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of temperature measurement. 加速度・角速度測定の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of acceleration / angular velocity measurement. 歩く動作における加速度・角速度の測定例を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement example of acceleration and angular velocity in walking motion. お辞儀の動作における加速度・角速度の測定例を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement example of the acceleration and the angular velocity in the bowing motion. 前にこける動作における加速度・角速度の測定例を示すグラフである。It is a graph which shows the measurement example of the acceleration and the angular velocity in the forward movement.

本発明のスマートヘルメットは、作業者(被験者)が頭部に装着して使用している間、ヘルメットに設けた各種センサーから生体データや外気温等の環境データを取得するとともに、作業者の動作を体動データとして取得し、これらの取得データを逐次無線通信手段によって監視サーバーに送信し、監視サーバーで情報処理して作業者の疲労度等の体調を監視するシステムに使用し、未然に不慮の事故を防止したり、作業効率の向上を図ることができる。また、作業者の異常を監視サーバーが検出した場合、警告信号を作業者のスマートヘルメットに送信し、作業者に知らせるようにすることも可能である。 The smart helmet of the present invention acquires biological data and environmental data such as outside temperature from various sensors provided on the helmet while the worker (subject) wears it on the head and uses it, and also operates the worker. Is acquired as body motion data, and these acquired data are sequentially transmitted to the monitoring server by wireless communication means, and the monitoring server processes information to use it in a system that monitors the physical condition such as the degree of fatigue of workers. It is possible to prevent accidents and improve work efficiency. Further, when the monitoring server detects an abnormality of the worker, it is possible to send a warning signal to the worker's smart helmet to notify the worker.

また、生体情報以外の環境情報、体動情報を計測するセンサーで同時に計測し、演算し無線通信デバイスを使い作業者情報を配信し、画面で状況を知ることができる。上記情報を蓄積し、ビッグデータとの関係付けにより、健康悪化の前兆を予知し危険状態から身を守るシステムの提供ができる。 In addition, it is possible to simultaneously measure environmental information other than biological information and body movement information with a sensor, perform calculations, distribute worker information using a wireless communication device, and know the situation on the screen. By accumulating the above information and relating it to big data, it is possible to provide a system that predicts signs of health deterioration and protects oneself from dangerous situations.

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図1は、本発明のスマートヘルメット1を作業者Mの頭部に被った状態を示し、図中符号2は帽体、3はヘッドバンド、4はあご紐を示している。 Next, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows a state in which the smart helmet 1 of the present invention is covered on the head of the worker M, in which reference numeral 2 indicates a cap body, 3 indicates a headband, and 4 indicates a chin strap.

図1及び図2において、前記ヘッドバンド3の作業者の額に接触する部位に、柔軟性を持つ導電性布からなる生体情報取得用電極5を被せて設けている。また、前記帽体2の内部で頭頂部の空間を利用して、温度・湿度センサー6と加速度・角速度センサー7を演算回路や無線通信デバイス(図示せず)とともに設け、生体データや体動データを取得している。また、前記帽体2の外部、図示したものは後頭部に位置する部位に、温度・湿度センサー8を設けて作業環境データを取得している。更に、図示しないが、帽体の鍔部等に作業者の顔画像を取得するイメージセンサーも備えている。更に、作業現場の位置情報を取得するためにGPSを備えている。また、前記帽体2の外部で後部には、各種センサーや演算回路、無線通信デバイスに電源を供給するバッテリー9を備えている。加速度・角速度センサー7やGPSは、最近でスマートフォンや各種ウェアラブル情報端末で搭載されることが多く、小型化や省電力化が進んでいる。 In FIGS. 1 and 2, a portion of the headband 3 that comes into contact with the worker's forehead is covered with an electrode 5 for acquiring biological information made of a flexible conductive cloth. Further, using the space on the crown inside the cap body 2, a temperature / humidity sensor 6 and an acceleration / angular velocity sensor 7 are provided together with an arithmetic circuit and a wireless communication device (not shown) to provide biological data and body movement data. Is getting. Further, a temperature / humidity sensor 8 is provided on the outside of the cap body 2 and at a portion located on the back of the head of the illustrated one to acquire work environment data. Further, although not shown, an image sensor for acquiring an image of the worker's face is also provided on the collar of the cap body or the like. Further, it is equipped with GPS to acquire the position information of the work site. Further, a battery 9 for supplying power to various sensors, arithmetic circuits, and wireless communication devices is provided outside and at the rear of the cap body 2. Recently, the acceleration / angular velocity sensor 7 and GPS are often installed in smartphones and various wearable information terminals, and miniaturization and power saving are progressing.

前記生体情報取得用電極5で取得する生体データは、脳波、心拍、体温、血流、心電図、筋電等による生体インピーダンスの変化である。尚、体温は別途温度センサーを設けて取得してもよい。また、前記帽体2に装着した各種センサーで取得する作業環境データは、温度(気温)、湿度、位置情報あるいは降雨状況であり、体動データは、ヘルメットや身体の動作に関する情報であり、これらを同時に安定して計測し解析を行う演算回路を搭載し、無線通信デバイスを使い、監視サーバーへ情報を配信し画面で状況を知ることができるようにする。尚、前記生体情報取得用電極5としては、柔軟性、屈曲性に加え、洗濯耐久性を考慮すると、ミツフジ株式会社製のAGposs(登録商標)を採用するのが好ましい。 The biometric data acquired by the biometric information acquisition electrode 5 is a change in bioimpedance due to electroencephalogram, heartbeat, body temperature, blood flow, electrocardiogram, myoelectricity, or the like. The body temperature may be obtained by separately providing a temperature sensor. Further, the work environment data acquired by the various sensors attached to the cap body 2 is temperature (air temperature), humidity, position information or rainfall status, and the body movement data is information on the movement of the helmet and the body. At the same time, it is equipped with an arithmetic circuit that stably measures and analyzes data, and uses a wireless communication device to distribute information to the monitoring server so that the situation can be known on the screen. As the biometric information acquisition electrode 5, it is preferable to use AGpos (registered trademark) manufactured by Mitsufuji Corporation in consideration of washing durability in addition to flexibility and flexibility.

本発明のスマートヘルメットは、作業者が装着するヘルメットに装着した各種センサーから、作業場での現場作業者の個人の生体データ、作業環境データ、作業者の画像データ、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データを少なくとも一つ計測し、現場作業時のデータと、過去に計測蓄積したデータから割り出される異常閾値とを比較することで、作業者の異常状態を検出することを特徴としている。これにより、作業者の健康状態の判定を行い、管理者等へ通報することで作業者の健康や安全の状況把握を容易にする。また、解析データを蓄積することで、健康悪化の前兆を予測することも可能となる。 The smart helmet of the present invention uses various sensors attached to the helmet worn by the worker, personal biometric data of the field worker in the workplace, work environment data, image data of the worker, and a body related to the movement of the helmet and the worker. It is characterized in that an abnormal state of an operator is detected by measuring at least one dynamic data and comparing the data at the time of on-site work with the abnormal threshold value calculated from the data measured and accumulated in the past. As a result, the health condition of the worker is determined, and the health and safety status of the worker can be easily grasped by notifying the manager or the like. In addition, by accumulating analysis data, it is possible to predict signs of health deterioration.

また、本発明において、前記作業環境データが、温度、湿度、位置情報であって、前記生体データが脳波、心拍、体温、血流、心電図、筋電であって、前記画像データが、作業者の顔画像であって、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データが、加速度、角速度
である。
Further, in the present invention, the work environment data is temperature, humidity, and position information, the biological data is electroencephalogram, heartbeat, body temperature, blood flow, electrocardiogram, and myoelectricity, and the image data is an operator. The body movement data related to the movement of the helmet and the worker, which is the face image of the body, is the acceleration and the angular speed.

また、本発明は、前記生体データ、作業環境データ、作業者の顔画像データについては、決められた時刻又は時間の間隔で間歇的に計測することを特徴としており、それにより常時計測しないため、バッテリーの消費が抑えられ、バッテリーを小型化にできる。 Further, the present invention is characterized in that the biological data, the working environment data, and the face image data of the worker are intermittently measured at a predetermined time or at intervals of time, and thus the data is not always measured. Battery consumption is reduced and the battery can be made smaller.

また、本発明は、作業者がヘルメットを装着後、一定時間作業者の作業開始時の初期データを測定し、過去の閾値のデータと照合して異常閾値を割り出すので、作業者の体調に応じて異常値が変化する点を踏まえ、異常閾値の設定を精度良くできる。 Further, in the present invention, after the worker wears the helmet, the initial data at the start of the work of the worker is measured for a certain period of time, and the abnormal threshold value is calculated by collating with the data of the past threshold value. Based on the fact that the abnormal value changes, the abnormal threshold can be set accurately.

また、本発明は、温度センサーが検出した値が異常閾値を超えた場合、頭部の一部を冷やす冷却機能が起動するようにすれば、頭部冷却により、作業者が熱中症になることを防止できる。ここで、冷却機能としては、ペルティエ素子を用いることで容易に構成できる。 Further, according to the present invention, when the value detected by the temperature sensor exceeds the abnormal threshold value, if the cooling function for cooling a part of the head is activated, the head cooling causes the worker to suffer from heat stroke. Can be prevented. Here, the cooling function can be easily configured by using a Peltier element.

また、本発明は、異常閾値を超えた値を検出した場合、作業者又は作業者を管理する管理システムへ通報するようにすれば、迅速に対応することができる。 Further, according to the present invention, when a value exceeding the abnormal threshold value is detected, it can be promptly dealt with by notifying the worker or the management system that manages the worker.

また、本発明は、個別IDによって個人データを管理するようにすれば、個人設定をその都度行う必要がなく、閾値管理が容易となる。 Further, in the present invention, if the personal data is managed by the individual ID, it is not necessary to perform the personal setting each time, and the threshold value management becomes easy.

そして、本発明は、測定データを無線通信で、管理パソコンサーバー、モバイルパソコン、スマートフォンに送信するようにすれば、データ管理が容易になり、大規模なシステム構築も可能である。 According to the present invention, if the measurement data is transmitted to the management personal computer server, mobile personal computer, or smartphone by wireless communication, the data management becomes easy and a large-scale system can be constructed.

次に、本発明のスマートヘルメットの動作を図3に示したフローチャートで概要を説明する。先ず、主電源を入れてスタートする。ヘルメットを着用すると、あご紐4のフック等の組み込んだスイッチが作動してヘルメットを実際に着用したことを判断した後、各種センサーのスイッチがONになり、ホールド回路によってその状態が維持される。それから、温度や湿度情報、生体情報を取得し、直近や前回データと比較する。温度や湿度が異常閾値と比較して異常であれば、温度・湿度異常フラグを発し、次に生体情報が異常閾値と比較して異常であれば、生体異常フラグを発する。それらに異常がなければ次のステップに移る。 Next, the operation of the smart helmet of the present invention will be outlined with reference to the flowchart shown in FIG. First, turn on the main power and start. When the helmet is worn, the switches incorporated such as the hook of the chin strap 4 are activated to determine that the helmet is actually worn, and then the switches of various sensors are turned on, and the state is maintained by the hold circuit. Then, the temperature, humidity information, and biological information are acquired and compared with the latest and previous data. If the temperature or humidity is abnormal compared to the abnormal threshold value, the temperature / humidity abnormal flag is issued, and if the biological information is abnormal compared to the abnormal threshold value, the biological abnormality flag is issued. If there are no abnormalities in them, move on to the next step.

それから、温度・湿度又は生体情報に異常があるかどうかを判断し、異常があれば異常発生処理ルーチンが作動し、顔画像データを取得して生体反応確認状態検出を行い、生体反応を確認した場合には、再度温度や湿度、生体情報を取得し、生体反応を確認できない場合には通報処理して終了する。また、温度・湿度又は生体情報に異常がなければ、温度・生体情報データを判定し、再度温度や湿度、生体情報を取得する。 Then, it was judged whether there was an abnormality in the temperature / humidity or biological information, and if there was an abnormality, the abnormality generation processing routine was activated, and the facial image data was acquired to detect the biological reaction confirmation state, and the biological reaction was confirmed. In that case, the temperature, humidity, and biological information are acquired again, and if the biological reaction cannot be confirmed, a notification process is performed and the process ends. If there is no abnormality in the temperature / humidity or the biological information, the temperature / biological information data is determined, and the temperature / humidity / biological information is acquired again.

以上の計測動作は、ヘルメットを装着している間、繰り返して実行し、あご紐4を外してヘルメットを脱ぐと、ホールド回路がOFFになって電源が落ちる。その後、主電源を切ればよい。 The above measurement operation is repeatedly executed while the helmet is being worn, and when the chin strap 4 is removed and the helmet is removed, the hold circuit is turned off and the power is turned off. After that, the main power may be turned off.

図4に温度測定の詳細をブロック図で示している。この測定は省電力モードとなっている。先ず、温度センサーによって取得した現在の温度データを、過去の測定データの蓄積から平熱を算出し、決定した閾値と比較する。そして、ヘルメット着用後5分間は継続して測定し、初期値を決定する。温度の初期値が閾値内であれば、測定タイミングを30分/回にしてバッテリーの消耗を抑える。温度の初期値が閾値外であれば、その後30分間連続測定し、閾値内になれば測定タイミングを30分/回にしてバッテリーの消耗を抑える。30分に1回の測定した温度が閾値外になれば、再度30分間連続測定し、それでも閾値外であれば、管理サーバー又は作業者へ通報する。尚、過去のデータが蓄積されてない、スマートヘルメット使用初期の一定期間(例えば使用開始1ヶ月間)は、測定タイミングを5分/回にして多少の省電力をしつつも、データの蓄積を優先することも可能である。 FIG. 4 shows the details of temperature measurement as a block diagram. This measurement is in power saving mode. First, the current temperature data acquired by the temperature sensor is compared with the determined threshold value by calculating the normal temperature from the accumulation of the past measurement data. Then, the initial value is determined by continuously measuring for 5 minutes after wearing the helmet. If the initial value of the temperature is within the threshold value, the measurement timing is set to 30 minutes / time to reduce battery consumption. If the initial value of the temperature is outside the threshold value, the measurement is continuously performed for 30 minutes thereafter, and if it is within the threshold value, the measurement timing is set to 30 minutes / time to suppress battery consumption. If the measured temperature once every 30 minutes falls outside the threshold value, the temperature is continuously measured again for 30 minutes, and if it is still outside the threshold value, the management server or the operator is notified. During the initial period of use of the smart helmet (for example, one month after the start of use), when past data is not accumulated, the measurement timing is set to 5 minutes / time to save some power, but the data is accumulated. It is also possible to give priority.

次に、ヘルメットや作業者の体動データを取得する加速度・角速度センサーによる加速度・角速度測定の詳細を図5に示したブロック図で説明する。加速度・角速度センサーによる測定は、作業者の転倒等の動作異常を検知するものであるから、常時測定が基本である。先ず、サンプリングタイム10msec内で10回測定し、その平均値を100msec毎に送信する。それから、常時測定に入り10msec毎にサンプリングし、このときの値(絶対値)が閾値外であれば、転倒判定に移り、予め転倒パターンを複数設定しており、それと照合して転倒を判定する。ここで、転倒判定となった場合には、管理サーバー又は作業者へ通報する。また、転倒判定で、判定外、つまり転倒とは見なされなかった場合には、常時測定に戻る。 Next, the details of the acceleration / angular velocity measurement by the acceleration / angular velocity sensor that acquires the body movement data of the helmet and the operator will be described with reference to the block diagram shown in FIG. Since the measurement by the acceleration / angular velocity sensor detects an operation abnormality such as a fall of the operator, it is basically a constant measurement. First, measurement is performed 10 times within a sampling time of 10 msec, and the average value is transmitted every 100 msec. Then, the measurement is always started and sampling is performed every 10 msec. If the value (absolute value) at this time is outside the threshold value, the process proceeds to the fall determination, and a plurality of fall patterns are set in advance, and the fall is determined by collating with it. .. Here, if a fall is determined, the management server or the worker is notified. In addition, when the fall judgment is out of the judgment, that is, when it is not regarded as a fall, the measurement always returns.

尚、前述の測定時間及び測定間隔は前述の値に限定されず、作業環境や作業内容等に応じて適宜設定されるべきである。 The above-mentioned measurement time and measurement interval are not limited to the above-mentioned values, and should be appropriately set according to the work environment, work content, and the like.

図6は、通常の歩く動作における加速度・角速度の3軸(x,y,z)の測定データである。3軸のうち、x軸は作業者の前後方向、y軸は高さ上下方向、z軸は作業者の横方向を示す。図7は、お辞儀の動作における加速度・角速度の3軸の測定データである。図8は、前にこける動作における加速度・角速度の3軸の測定データである。転倒する場合と通常の動作時では、加速度・角速度データのパターンは明らかに相違し、これらを転倒判定によって見分けることが可能である。 FIG. 6 is measurement data of three axes (x, y, z) of acceleration and angular velocity in a normal walking motion. Of the three axes, the x-axis indicates the front-back direction of the operator, the y-axis indicates the height-up-down direction, and the z-axis indicates the lateral direction of the operator. FIG. 7 is measurement data of three axes of acceleration and angular velocity in the bowing motion. FIG. 8 is measurement data of three axes of acceleration and angular velocity in the forward motion. The patterns of acceleration / angular velocity data are clearly different between the case of falling and the time of normal operation, and it is possible to distinguish these by the fall determination.

1 スマートヘルメット
2 帽体
3 ヘッドバンド
4 あご紐
5 生体情報取得用電極
6 温度・湿度センサー
7 加速度・角速度センサー
8 温度・湿度センサー
9 バッテリー
M 作業者
1 Smart helmet 2 Cap body 3 Headband 4 Chin cord 5 Electrodes for acquiring biological information 6 Temperature / humidity sensor 7 Acceleration / angular velocity sensor 8 Temperature / humidity sensor 9 Battery M Worker

Claims (7)

作業者が装着するヘルメットに装着した各種センサーから、作業場での現場作業者の個人の生体データ、作業環境データ、作業者の画像データ、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データを、生体データを含めて少なくとも一つ計測し、現場作業時のデータと、過去に計測蓄積したデータから割り出される異常閾値とを比較することで、作業者の異常状態を検出するスマートヘルメットであって、
前記過去に計測蓄積したデータが過去の閾値データであって、過去の閾値のデータと照合して異常閾値を割り出すことで健康悪化の予兆を予測し、
作業者がヘルメットを装着後、一定時間作業者の作業開始時の初期データを測定し、初期データが閾値内であれば、バッテリーの消耗を抑えるべく間歇測定し、初期データが閾値外であれば、一定時間連続測定し、閾値内になれば間歇測定に切り替える省電力モードを備えた、スマートヘルメット。
From various sensors attached to the helmet worn by the worker, the biometric data of the individual biometric data of the field worker in the workplace, the work environment data, the image data of the worker, the body movement data related to the movement of the helmet and the worker, and the biometric data. It is a smart helmet that detects the abnormal state of the worker by measuring at least one including it and comparing the data at the time of on-site work with the abnormal threshold calculated from the data measured and accumulated in the past.
The data measured and accumulated in the past is the past threshold data, and the sign of health deterioration is predicted by collating with the past threshold data to determine the abnormal threshold.
After the worker puts on the helmet, the initial data at the start of work of the worker is measured for a certain period of time, and if the initial data is within the threshold value, intermittent measurement is performed to suppress battery consumption, and if the initial data is outside the threshold value. A smart helmet with a power saving mode that continuously measures for a certain period of time and switches to intermittent measurement when the threshold is reached.
前記作業環境データが、温度、湿度、位置情報であって、前記生体データが脳波、心拍、体温、血流、心電図、筋電であって、前記画像データが、作業者の顔画像であって、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データが、加速度、角速度である請求項1記載のスマートヘルメット。 The work environment data is temperature, humidity, and position information, the biological data is electroencephalogram, heartbeat, body temperature, blood flow, electrocardiogram, and myoelectricity, and the image data is a face image of an operator. The smart helmet according to claim 1, wherein the body movement data relating to the movement of the helmet or the worker is acceleration and angular speed. 前記生体データ、作業環境データ、作業者の顔画像データについては、決められた時刻又は時間の間隔で間歇的に計測される請求項1又は2記載のスマートヘルメット。 The smart helmet according to claim 1 or 2, wherein the biological data, the work environment data, and the worker's face image data are intermittently measured at a predetermined time or time interval. 前記ヘルメットにはヘッドバンドを有し、該ヘッドバンドの作業者の額に接触する部位に柔軟性を備えた布を被せて設け、該布に温度センサー機能が備わっており、前記生体データとして体温を取得する請求項1〜何れか1項に記載のスマートヘルメット。 The helmet has a headband, and a part of the helmet that comes into contact with the worker's forehead is covered with a flexible cloth, and the cloth is provided with a temperature sensor function. The smart helmet according to any one of claims 1 to 3. 異常閾値を超えた値を検出した場合、作業者又は作業者を管理する管理システムへ通報する請求項1〜何れか1項に記載のスマートヘルメット。 The smart helmet according to any one of claims 1 to 4, which notifies the worker or the management system that manages the worker when a value exceeding the abnormal threshold value is detected. 個別IDによって個人データを管理する請求項1〜何れか1項に記載のスマートヘルメット。 The smart helmet according to any one of claims 1 to 5, which manages personal data by an individual ID. 測定データを無線通信で、管理パソコンサーバー、モバイルパソコン、スマートフォンに送信する請求項1〜何れか1項に記載のスマートヘルメット。 The smart helmet according to any one of claims 1 to 6, which transmits measurement data to a management personal computer server, a mobile personal computer, and a smartphone by wireless communication.
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