CN103794026A - 劳防用品、危险预警系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种危险预警系统，该系统包括加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、微处理器、警示装置及电源。当用户穿戴好安装有该预警系统的劳防用品并开启电源后，加速度传感器侦测用户的位移数据。TOF摄影机拍摄用户周围场景得到3D场景影像数据。微处理器分析该3D场景影像数据中是否有危险物体，若有危险物体，则确定危险物体与用户的距离，并结合预设的警示范围及用户靠近危险物体的速度触发警示装置发出相应的警示信号。本发明还提供一种劳防用品及危险预警方法。

Description

劳防用品、危险预警系统及方法

技术领域

本发明涉及一种警示系统及方法，尤其系关于一种危险预警系统及方法。

背景技术

人们在施工场所等环境较为恶劣的地方工作时，容易被钉子、玻璃碎片等尖锐物刺伤。目前，没有一种系统能够对及时向人们发出警示信息、预防受伤情况发生。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种劳防用品、危险预警系统及方法，可以于存在潜在危险的场所内自动侦测危险物体并及时发出警示信号提醒用户回避危险物体，避免受伤情况发生。

一种危险预警系统，该系统包括加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源，存储器包括数据分析模块及预警触发模块。当用户穿戴好安装有该警系统的劳防用品并开启电源后，加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器。TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器。数据分析模块对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号。当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，预警触发模块根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

一种危险预警方法，应用于包括有加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源劳防用品，该方法包括：(A)用户穿戴好该劳防用品并开启电源后，加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器；(B)TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器；(C)微处理器对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号；(D)当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，微处理器根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

一种劳防用品，包括加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源。用户穿戴好该劳防用品并开启电源后，加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器，TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器，微处理器对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号。当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，微处理器根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

相较于现有技术，本发明所提供之劳防用品、危险预警系统及方法，可以于存在潜在危险的场所内自动侦测危险物体并及时发出警示信号提醒用户回避危险物体，避免受伤情况发生。

附图说明

图1是本发明危险预警系统较佳实施例的功能模块图。

图2A-2C分别是一双安装有该危险预警系统的工作鞋的正面、侧面及底部示意图。

图3是一位工人穿着图2A所示的工作鞋的示意图。

图4是图2A所示的工作鞋上安装的TOF摄影机拍摄得到该工人脚步前方3D场景影像的示意图。

图5A-5B是本发明危险预警系统判断图4中的3D场景影像中是否出现危险物体的示意图。

图6是本发明危险预警方法较佳实施例的流程图。

主要元件符号说明

危险预警系统	100
		加速度传感器	10
TOF摄影机	20
		存储器	30
数据	31
		数据分析模块	32
预警触发模块	33
		微处理器	40
警示装置	50
		电源	60

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明危险预警系统100较佳实施例的功能模块图。该危险预警系统100可以应用于劳防用品，例如工作鞋、工作帽、工作服等。在本实施例中，该危险预警系统100包括至少一个加速度传感器10、至少一个时间飞行（Time of Flight，TOF）摄影机20、存储器30、微处理器40、至少一个警示装置50及电源60。存储器30存储数据31及数据分析模块32、预警触发模块33的计算机化程序代码。

所述TOF摄影机20可以获取拍摄得到的影像中被拍摄物体的景深信息。所述被拍摄物体的景深信息是指被拍摄物体上各点与TOF摄影机20的镜头的距离信息。由于TOF摄影机20在拍摄目标物时，将发射一定波长的信号，当信号遇到目标物时即会反射至TOF摄影机20的镜头，根据信号发射与接收之间的时间差即可计算出目标物上各点与镜头之间的距离信息，因此该TOF摄影机20拍摄得到的影像数据包括影像中被拍摄物体各点与TOF摄影机20(镜头)之间的距离信息。

当用户穿戴好安装有该危险预警系统100的劳防用品并开启电源60后，加速度传感器10侦测用户的位移数据，TOF摄影机20拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据。存储器30存储所述位移数据及3D场景影像数据(即数据31)。微处理器40运行数据分析模块32、预警触发模块33的计算机化程序代码，对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像。若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离信息，并结合预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号。若需要发出警示信号，则根据用户的位移速度触发警示装置50发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

以下以安装该危险预警系统100的劳保用品为安全鞋、警示装置50为震动模块、危险物体为尖锐物体为例子具体说明该危险预警系统100的工作原理。

参阅图2A-2C所示，分别是一双安装有该危险预警系统100的工作鞋的正面、侧面及底部示意图。震动模块可以安装于每只工作鞋的鞋底部分：如图2A所示的靠近鞋尖部位，及/或图2C所示的底部位置，或者鞋子其它合适的部位。每只工作鞋包括至少一个TOF摄影机20，安装于工作鞋的鞋尖部位、后跟部位、底部位置，或者鞋子其它合适的部位。加速度传感器10、存储器30、微处理器40及电源60可以安装于每只工作鞋的鞋底内部或其它合适的部分。

在本实施例中，假设每只工作鞋鞋尖正前方安装有一个TOF摄影机20。参阅图3所示，当用户穿好该工作鞋并开启电源60后，加速度传感器10侦测用户的位移数据，包括位移方向及位移速度。TOF摄影机20拍摄用户脚步前方地面的场景得到3D场景影像(参阅图4所示)。数据分析模块32分析该3D场景影像，确定该3D场景影像内地面凸出部份的最高点断面宽度(参阅图5A及5B所示)。若该3D场景影像内地面凸出部份的最高点断面宽度小于预设的第一阀值(例如0.5厘米)，数据分析模块32判断用户脚步前方地面有尖锐物体，则进一步根据3D场景影像的景深信息确定该尖锐物体与用户的距离信息，并根据位移方向判断用户脚步是否靠近该尖锐物体。若该尖锐物体与用户的距离信息落入预设的警示范围(例如50厘米)且用户脚步靠近该尖锐物体，则预警触发模块33结合用户的位移速度触发震动模块发出不同幅度的震动信号提醒用户注意地面情况(参阅图3所示)。例如，该危险预警系统100可以设置用户靠近尖锐物体的位移速度值越大，震动模块发出的震动信号的幅度越大。

在其它实施例中，警示装置50也可以为蜂鸣器、危险报警灯或其它合适的装置。

参阅图6所示，是本发明危险预警方法较佳实施例的流程图。

步骤S10，当用户穿戴好安装有该危险预警系统100的劳防用品并开启电源60后，加速度传感器10侦测用户的位移数据，TOF摄影机20拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据。例如，用户穿好如图2A所示的安装有该危险预警系统100的工作鞋(参阅图3所示)，安装于鞋尖正前方的TOF摄影机20拍摄用户脚步前方地面的场景得到3D场景影像(参阅图4所示)。

步骤S20，数据分析模块32分析该3D场景影像得到用户所在位置周围场景信息。

步骤S30，数据分析模块32根据分析结果判断用户所在位置周围场景内是否出现危险物体。在本实施例，危险物体可以是用户根据劳防用品的应用场所定义的满足一定标准的可能伤害到用户的物体，例如物体的形状、轮廓或某一个参数满足一定标准。例如，数据分析模块32分析图4所示的3D场景影像，判断该3D场景影像内地面凸出部份的最高点断面宽度(如图5A及图5B中3D场景影像中的双向箭头所指示的宽度w)是否小于预设的第一阀值(例如0.5厘米)，以判断用户脚步前方地面是否有尖锐物体(参阅图5所示)。若用户所在位置周围场景内未出现危险物体，则返回步骤S10。若用户所在位置周围场景内出现危险物体，则执行步骤S40。

步骤S40，数据分析模块32根据3D场景影像的景深信息确定危险物体与用户的距离。如前所述，TOF摄影机20拍摄得到的影像数据包括影像中被拍摄物体各点与TOF摄影机20(镜头)之间的距离信息。危险物体与用户的距离可以为该危险物体上某一点与TOF摄影机20(镜头)之间的距离，也可以为该危险物体上每一点与TOF摄影机20(镜头)之间的距离的平均值。

步骤S50，数据分析模块32判断该尖锐物体与用户的距离是否落入预设的警示范围(例如50厘米)。若该尖锐物体与用户的距离落入预设的警示范围之外，则返回步骤S10。若该尖锐物体与用户的距离落入预设的警示范围之内，则执行步骤S60。

步骤S60，数据分析模块32判断加速度传感器10侦测得到的用户的位移方向是否接近该危险物体。若用户的位移方向远离该危险物体，则返回步骤S10。若用户的位移方向接近该危险物体，则执行步骤S70。

步骤S70，预警触发模块33结合用户的位移速度触发警示装置50发出不同相应的警示信号提醒用户回避危险物体(参阅图3所示)。例如，该危险预警系统100可以设置用户靠近危险物体的位移速度值越大，警示装置50发出的警示信号越急促(幅度或响度越大)。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种危险预警系统，安装于劳防用品，其特征在于，该系统包括加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源，其中存储器包括数据分析模块及预警触发模块，当用户穿戴好安装有该危险预警系统的劳防用品并开启电源后：

加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器；

TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器；

数据分析模块对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号；

当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，预警触发模块根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

2.如权利要求1所述的危险预警系统，其特征在于，所述3D场景影像数据包括影像中被拍摄物体各点与TOF摄影机之间的距离信息。

3.如权利要求1所述的危险预警系统，其特征在于，所述危险物体与用户的距离为该危险物体上某一点与TOF摄影机之间的距离，或为该危险物体上每一点与TOF摄影机之间的距离的平均值。

4.如权利要求1所述的危险预警系统，其特征在于，所述警示装置为震动模块、蜂鸣器或危险报警灯。

5.一种危险预警方法，应用于包括有加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源劳防用品，其特征在于，该方法包括：

用户穿戴好该劳防用品并开启电源后，加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器；

TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器；

微处理器对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号；

当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，微处理器根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

6.如权利要求5所述的危险预警方法，其特征在于，所述3D场景影像数据包括影像中被拍摄物体各点与TOF摄影机之间的距离信息。

7.如权利要求6所述的危险预警方法，其特征在于，所述危险物体与用户的距离为该危险物体上某一点与TOF摄影机之间的距离，或为该危险物体上每一点与TOF摄影机之间的距离的平均值。

8.如权利要求5所述的危险预警方法，其特征在于，所述警示装置为震动模块、蜂鸣器或危险报警灯。

9.一种劳防用品，其特征在于，该劳防用品包括加速度传感器、时间飞行TOF摄影机、存储器、微处理器、警示装置及电源，用户穿戴好该劳防用品并开启电源后：

加速度传感器侦测用户的位移数据并存储于存储器；

TOF摄影机拍摄用户所在位置周围的场景得到3D场景影像数据并存储于存储器；

微处理器对3D场景影像数据进行分析，判断3D场景影像数据中是否出现危险物体的影像，若3D场景影像数据中出现危险物体的影像，则确定危险物体与用户的距离，并根据预设的警示范围及用户的位移方向判断是否需要发出警示信号；及

当所述距离落入预设的警示范围且用户的位移方向为靠近危险物体的方向，微处理器根据用户的位移速度触发警示装置发出相应的警示信号提醒用户回避危险物体。

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