CN208225253U - 一种高空作业防坠可视化监测预警系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高空作业防坠可视化监测预警系统，包括智能防坠监测设备、地面协作站和管理中心平台组成；智能防坠监测设备安装在作业人员的穿戴设备上，智能防坠监测设备用于采集作业人员的工作过程，获得视频、音频数据、采集作业人员的身体姿态数据并根据管理中心平台发出的预警信号进行预警；将管理中心平台发送的预警信号发送给多功能便携背负终端；管理中心平台，用于显示地面协作站传输的数据信息，并向地面协作站发出危险违规动作的相应预警信号。能够为现场高空作业人员危险行为发出预警提示，并实时向后台发送现场状态数据及危险预警，使后方人员对高空作业现场音视频及作业人员状况的实时预警。

Description

一种高空作业防坠可视化监测预警系统

技术领域

本实用新型涉及高空作业设备技术领域，特别涉及一种高空作业防坠可视化监测预警系统。

背景技术

一直以来，各行业的安全生产颇受重视，包括触电、机械伤害、坍塌、车辆伤害等，尤其是高空坠落，发生率最高且破坏性和社会危害大。据不完全统计，高空坠落的比例占各行业高空作业意外事故的四成以上。现有的防高空坠落设备，比较简单，只是防坠器，不具有智能化、可控性、可视性及多端联动性。

目前，国外对智能防坠器及系统的研究尚属于实验室阶段。国内外对防坠器的研究只是在材料及结构上的演进和替代，还不涉及智能可通信、可管理的功能研究。

国外对视频智能分析主要是关于人体异常行为识别技术方面的研究主要集中在如何解决提高监测精度和满足实时性要求之间的矛盾。一些研究着重于满足异常行为监测实时性要求，而忽略人体行为监测精度，使得监测精度不高。另一些则着重于提高异常行为监测精度，难以满足实时性要求。

视频智能分析技术通过对可视的监视摄像机视频图像进行分析，并具备对风、雨、雪、落叶、飞鸟、飘动的旗帜等多种背景的过滤能力，通过建立人类活动的模型，借助计算机的高速计算能力使用各种过滤器，排除监视场景中非人类的干扰因素，准确判断人类在视频监视图像中的各种活动。视频智能分析技术发展方向：视频智能分析实质是一种算法机制，基于图像分析和计算机视觉。一方面，智能视频将继续数字化、网络化、智能化；另一方面智能视频监控将向着适应更为复杂和多变的场景发展，向着识别和分析更多的行为和异常事件的方向发展，向着更低的成本方向发展，向着真正“基于场景内容分析”的方向发展，向着提前预警和预防的方向发展。监控系统的数字化、网络化及芯片、算法的发展都与视频智能分析密切相关。

当前，信息的即时传输技术相对视频智能分析和智能视频监控则较为成熟，但在跨类别物联网应用方面还属于初级阶段，需要进行专项研发。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高空作业防坠可视化监测预警系统，该预警系统能够对高空作业人员的危险行为和违规操作实时监测，并实时向后台发送现场状态数据，使后方管控人员对高空作业现场及作业人员的工作状况、现场音视频等信息可实时监测并做出及时干预。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现。

一种高空作业防坠可视化监测预警系统，包括防坠监测设备、地面协作站和管理中心平台组成；

所述防坠监测设备包括主机模块、云台摄像机、多功能便携背负终端和若干个区域定位终端，

所述的云台摄像机，用于采集作业人员的工作过程，获得视频、音频数据；

所述的多功能便携背负终端，由作业人员背负在身上；用于采集作业人员的身体姿态数据；并根据管理中心平台发出的预警信号进行预警；

所述的区域定位终端，用于采集作业人员的位置数据；

所述的主机模块，用于采集云台摄像机、多功能便携背负终端、区域定位终端采集的数据信息，然后将数据信息发送地面协作站；

所述的地面协作站，用于将数据信息发送管理中心平台；将管理中心平台发送的预警信号发送给多功能便携背负终端；

所述的管理中心平台，用于显示地面协作站传输的数据信息，并向地面协作站发出危险违规动作的相应预警信号。

所述的穿戴设备为安全帽或安全带。

所述的主机模块包括电源管理模块、存储模块、无线通信模块和主机控制模块；电源管理模块为存储模块、无线通信模块和主机控制模块供电；存储模块、无线通信模块均与主机控制模块电连接。

所述的云台摄像机包括高清摄像机和数字控制云台，高清摄像机安装在数字控制云台上。

所述的多功能背负终端包括终端电源管理模块、传感器数据采集模块、报警信息提示模块、无线通信模块和终端控制模块；终端电源管理模块为传感器数据采集模块、报警信息提示模块、无线通信模块和终端控制模块供电，传感器数据采集模块包括方位姿态传感器、加速度传感器及距离测量传感；报警信息提示模块包括蜂鸣器；无线通信模块为ZigBee局域通信模块；终端控制模块与终端电源管理模块、传感器数据采集模块、报警信息提示模块及无线通信模块电连接。

所述的区域定位终端包括距离测量芯片和定向天线，距离测量芯片和定向天线均与主机模块电连接。

所述的地面协作站包括电源管理模块、音视频接口模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块、GPS模块及协作站控制模块；电源管理模块为音视频接口模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块、GPS模块及协作站控制模块供电；音视频接口模块与音视频处理模块电连接，电源管理模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块及GPS模块均与协作站控制模块电连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

一种高空作业防坠可视化监测预警系统，应用于高空作业环境中，进行多端音视频信息互传的防坠落通信及安全管理系统，针对当前高空安全生产作业管理的装备技术现状，可有效的解决现有装备技术的缺陷和不足，弥补高空作业管理的盲区与短板，支持应用于高空作业安全的“能控、可控、在控”场景，实现高空安全生产作业与应急管理的信息化、互动化，满足管理人员可随时利用该系统查看各种环境下作业实时高清动态，进行高空作业安全的远程监管，安全隐患的远程提醒，彻底解决传统高危作业安全预警和监测手段的不足，在复杂环境下最大程度监测预警可能的安全事件并保持通信畅通，更直接、更有效地帮助后台管理中心与现场沟通并及时预警，从而降低高空作业安全隐患及违章事件的发生率。该系统可提升高空危险作业的安全级别，通过三端(作业点、地面站及管控中心)联动及时判断并进行预警，并利用可视化预警系统进行人机交互，保证高空作业安全管理的便捷性，具有切实的实用性和安全性价值；利用本系统，可有效降低高空坠落事故的发生率，具有较高的社会效益。

一种高空作业防坠可视化监测预警系统，包括采用客户端、现场监测、视频分析、采集传输等相结合的三端联动模式，充分发挥作业点、地面站及管控中心三端联动的技术管控特点，可通过预警网络体系将现场高空作业的监测和预警信息传送至总部，无地域和时段的限制，采用共享分发式的网络技术支持平台结构，总部或技术支持平台上的管理人员可实时对任意高空作业现场、作业人员进行实时预警，并对违规作业进行实时的交互式指正，确保作业安全。具体效果如下：

(1)针对高空作业安全生产管理的装备技术现状，有效解决了现有装备技术的缺陷和不足，弥补管理的盲区与短板，可实现高空坠落作业“能控、可控、在控”，对加强电网施工监测和运行管理，对预防和有效控制坠落事故，提高电力相关施工系统的安全性、可靠性、经济性具有重要意义。

(2)解决了传统高空施工安全检测手段的不足，在复杂环境下可检测并预警可能的坠落事件，通过多种通信手段实现端到端的数据通信，更直接、更有效帮助后台管理中心与现场沟通并及时预警，从而降低高空作业坠落事件的发生率。

(3)将作业点、地面站和后台服务系统三端联动实现统一协作管理，不仅可以应用于电力工程建设高空作业，同时可推广至其他类似行业，包括建筑施工、高空幕墙、公路/铁路建设、野外高空作业等多种高空作业场所。

附图说明

图1为高空作业防坠可视化监测预警系统示意图；

图2为防坠监测设备的结构框图；

图3为多功能背负终端的结构框图。

图4为地面协作站的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型一种高空作业防坠可视化监测预警设备，由防坠监测设备、地面协作站和管理中心平台组成。针对高空作业现场环境的特殊性，采用模块化设计，采用小型化设计以方便携带。防坠监测设备可快速安装于安全帽、安全带等现场作业设备，在最快的时间内搭建作业环境，所有模块均使用内置电源供电，采用标准USB 5V充电接口，设备整体使用方便，可把高空作业现场的视频图像以无线信号方式，实时传输至地面协作站，为管理人员提供现场的状态数据信息。

如图2所示，防坠监测设备包括主机模块、云台摄像机、多功能便携背负终端、若干个区域定位终端。通过传感器数据采集模块采集数据，主机模块对传感器数据云台摄像机数据进行存储整合，并通过无线通信模块向地面协作站传输。视频、音频数据通过云台摄像机采集，作业人员的身体姿态等数据通过多功能便携式背负终端和区域定位终端采集，它们在主机模块处整合通过专门的无线网络协议接口传输给地面协作站，地面协作站对传输来的视频、音频信号和传感器数据进行存储处理，并通过无线专网通信模块向外传输。

主机模块由电源管理模块、存储模块、无线通信模块和核心控制模块组成；电源管理模块由锂电池组配套电源管理芯片及相关电路组成。存储模块由大容量内存卡组成。无线通信模块设有多模通信单元，包括但不局限于3G/4G/5G通信单元、WIFI单元中的任一种或任意组合。核心控制模块由嵌入式芯片组成。

云台摄像机由高清摄像机和数字控制云台组成；

如图3所示，多功能背负终端由电源管理模块、传感器数据采集模块、报警信息提示模块、无线通信模块和核心控制模块组成；电源管理模块由锂电池组配套电源管理芯片及相关电路组成。传感器数据采集模块由方位姿态传感器、加速度传感器、距离测量传感器模块组成。报警信息提示模块由蜂鸣器及其硬件电路组成。无线通信模块为ZigBee局域通信模块。核心控制模块由嵌入式芯片组成。

区域定位终端由高精度距离测量芯片和定向天线组成；

如图4所示，地面协作站由电源管理模块、音视频接口模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块、GPS模块、核心控制模块等7个模块组成。电源管理模块由锂电池及连接端口提供电量输入，经过专业的电源芯片为设备的正常的工作提供工作电压，具有短路保护、过载保护及防接反功能；音视频处理模块由高保真音频模块和高性能显卡组成；音视频接口模块由音频接口、视频接口、音视频处理模块、静电保护芯片、信号滤波芯片等组成，实现音视频的传输、滤波、编码等功能；存储模块由大容量内存卡组成，用以存储音频和视频；无线通信模块设有多模通信单元，包括但不局限于多种4G/5G、WIFI 中的任一种或任意组合，多模通信单元至少为WCDMA单元、CDMA2000单元、 TD-SCDMA单元、TD-LTE单元、FDD-LTE单元、5G通信单元中的任一种或其任意组合，本部分把采集到的音视频通过无线通信的形式与其他智能终端进行通信，从而摆脱线缆的限制；GPS模块兼容GPS定位及北斗定位系统，GPS 模块可以把现场工作人员的位置通过智能控制模块传到管理中心平台，使管理中心平台的专家可以很好的跟据工作人员的位置做出更加有效和切合实际的指导；核心控制模块由嵌入式芯片组成，来控制并处理各种音视频数据及传感器数据。

核心控制模块分别连接有局域无线通信模块和专网通信模块，通过局域无线通信模块接收的数据传输至核心控制模块，核心控制模块对数据信号进行存储整合，识别处理并通过专网通信模块向后台服务器传输。

本地面协作站，能够实现音频视频的录制、保存、并对现场环境音视频及传感器数据进行分析处理，及时识别作业人员危险违规动作并作出相应的预警，通过无线专用网络传输给后方管理人员。

地面协作站上面运行专门开发的图像识别算法程序，多传感器数据融合算法程序，可以对现场人员的状况进行实时地跟踪判断并实时地传回给后方管理人员，及时的给出相应的预警，大大的提高了现场高空作业的安全性及突发事件处理的及时性。

本新型设备采用便携可穿戴式，可方便快速安装于安全帽、安全带等现场作业设备，不需要第三方工具的辅助和配合。采用无线通信(包含但不局限于多种3G/4G/5G、WIFI等)的方式，避免线缆的羁绊和局限性。

本新型设备配有智能核心控制模块，可以实现独立的操作和工作，在网络通信上采用无线通信，消除线缆对工作的影响。并且工作现场不需要专门的人员进行操作，可有效节省人力并降低工作强度。

本设备设计性能指标：

(1)设备终端部分具备三防功能，即防水、防尘、防震要求，级别不低于 IP68设计。

(2)视频终端部分视频采集像素不低于800万，待机时间大于4小时，支持NFC、蓝牙、GPS定位。

(3)地面协作站支持有线网络接入和移动互联网无线接入模式，区域无线网络覆盖范围不低于100米。

(4)无线通信模式支持所有运营商全网通七模十九频，兼容中国移动、中国联通、中国电信3G/4G/5G网络，满足清晰音视频传输带宽需求。

(5)可视化交互终端具备双向的音视频通信功能。

(6)现场防坠监测设备，可对作业工具的工作状态进行监测，如作业工具存在松脱等安全隐患，可立刻预警提示，并及时将预警信息传输至管控中心，管控中心立刻对预警现场进行调用监管，对出现的险情进行快速分析处置安排。

(7)现场视频采集及行为分析设备，满足各种环境下的快速架设应用，采用小型化磁吸和远、近程可控的设计方式，可吸附在架构等金属物上，也可架设在三脚架上放置使用，视频采集分辨率满足1080P，行为分析准确可靠，误报率低。

(8)现场监测设备、视频采集及行为分析设备均具备远程通信功能，可实现在任意地点任意情况下与中心管控系统的连接，进行现场高空作业的监管，实现了对作业人员工作状态、工作规范的监管、预警、调用、交流等功能。

以上，仅为本实用新型的较佳实施例，并非仅限于本实用新型的实施范围，凡依本实用新型范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本实用新型的技术范畴。

Claims (5)

1.一种高空作业防坠可视化监测预警系统，其特征在于：包括防坠监测设备、地面协作站和管理中心平台组成；

防坠监测设备包括主机模块、云台摄像机、多功能便携背负终端和若干个区域定位终端，防坠监测设备安装在安全帽或安全带上；

所述的云台摄像机，用于采集作业人员的工作过程，获得视频、音频数据；所述的云台摄像机包括高清摄像机和数字控制云台，高清摄像机安装在数字控制云台上；

所述的多功能便携背负终端，由作业人员背负在身上；用于采集作业人员的身体姿态数据；并根据管理中心平台发出的预警信号进行预警；

所述的区域定位终端，用于采集作业人员的位置数据；

所述的主机模块，用于采集云台摄像机、多功能便携背负终端、区域定位终端采集的数据信息，然后将数据信息发送地面协作站；

所述的地面协作站，用于将数据信息发送管理中心平台；将管理中心平台发送的预警信号发送给多功能便携背负终端；

所述的管理中心平台，用于显示地面协作站传输的数据信息，并向地面协作站发出危险违规动作的相应预警信号。

2.根据权利要求1所述的一种高空作业防坠可视化监测预警系统，其特征在于：所述的主机模块包括电源管理模块、存储模块、无线通信模块和主机控制模块；电源管理模块为存储模块、无线通信模块和主机控制模块供电；存储模块、无线通信模块均与主机控制模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种高空作业防坠可视化监测预警系统，其特征在于：所述的多功能便携背负终端包括终端电源管理模块、传感器数据采集模块、报警信息提示模块、无线通信模块和终端控制模块；终端电源管理模块为传感器数据采集模块、报警信息提示模块、无线通信模块和终端控制模块供电，传感器数据采集模块包括方位姿态传感器、加速度传感器及距离测量传感；报警信息提示模块包括蜂鸣器；无线通信模块为ZigBee局域通信模块；终端控制模块与终端电源管理模块、传感器数据采集模块、报警信息提示模块及无线通信模块电连接。

4.根据权利要求1所述的一种高空作业防坠可视化监测预警系统，其特征在于：所述的区域定位终端包括距离测量芯片和定向天线，距离测量芯片和定向天线均与主机模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种高空作业防坠可视化监测预警系统，其特征在于：所述的地面协作站包括电源管理模块、音视频接口模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块、GPS模块及协作站控制模块；电源管理模块为音视频接口模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块、GPS模块及协作站控制模块供电；音视频接口模块与音视频处理模块电连接，电源管理模块、音视频处理模块、存储模块、无线通信模块及GPS模块均与协作站控制模块电连接。