一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统，包括便携式预警器和设备控制器，其中，所述便携式预警器包括第一STM32微控制器、第一2401+无线通信模块、第一锂电池、第一电源稳压模块和六轴陀螺仪模块，所述设备控制器包括第二STM32微控制器、第二2401+无线通信模块、第二锂电池、第二电源稳压模块和网络通信模块。本发明专利技术人身安全防护系统主要针对线缆生产现场人体姿态进行监测，防止因人员脚部缠线而导致绕线机器对人体造成的二次伤害，系统设计硬件电路，并配合陀螺仪传感器芯片和无线通信芯片实现人体位姿监测和设备紧急停车控制。

A personal safety protection system for operators of cable production site

The invention discloses a personal safety protection system for operators in cable production site, including a portable early warning device and a device controller. The portable early warning device includes a first STM32 microcontroller, a first 2401 + wireless communication module, a first lithium battery, a first power supply voltage stabilization module and a six-axis gyroscope module. The device controller includes a second STM32 microcontroller, a second 2401 + wireless communication module, a second lithium battery, a second power supply voltage stabilization module and a network communication module. The personal safety protection system of the invention mainly monitors the human body posture at the cable production site, prevents the secondary injury caused by the winding machine caused by the entanglement of human feet, designs the hardware circuit, and cooperates with the gyroscope sensor chip and the wireless communication chip to realize the human body posture monitoring and the emergency shutdown of the equipment. Control.

【技术实现步骤摘要】
一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统
本专利技术涉及人身安全防护系统领域，特别涉及一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统。
技术介绍
随着计算机和网络技术的发展，工业产品的智能化和网络化发展越来越快，企业员工的人身安全防护受到越来越多的关注，在线缆行业，绕线工位的操作工人在工作过程中容易出现脚部线缆缠绕而造成跌倒和卷入绕线设备，极易发生安全事故。但目前却没有专门用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统。现有设备虽然兼容一些人体安全防护功能，但由于线缆生产现场环境复杂，人员活动范围较大，导致这些防护功能的使用效率低、防护性能差。因此，急切需要针对该现状开发相关设备用于线缆生产现场的人体安全防护。目前，人体安全防护技术主要应用在医疗和老人安全防护领域，该类产品通过一系列的安全防护措施保障人体的姿态监测和安全预警。在国外，人体安全防护系统已在欧、美、德、日等先进工业国家的医疗行业得到广泛的应用；在国内，该项研究也集中在老年人防跌倒安全防护的研究上。针对工业现场尤其是线缆生产车间一线操作员工的人体安全防护系统未在相关学术期刊杂志和专利看到。现有人体安全防护设备具有以下缺点：(1)设备测控软件智能化低，人机交互功能差；(2)测控系统数据采集精度低，对工业现场的位姿数据处理算法粗糙，存在误判和漏判现象；(3)设备的网络数据传输处理速度慢、功能弱，数据延迟问题严重，不能对设备进行有效的实时控制；(4)设备抗干扰能力差，由于工业现场电磁场干扰强烈，经常出现无线通信中断现象，影响设备正常使用。现在国内和国际市场上均无此类专用于线缆生产现场的人体安全防护系统及技术方案。
技术实现思路
为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统，主要针对线缆生产现场人体姿态监测，防止因人员脚部缠线而导致绕线机器对人体造成的二次伤害。为了达到上述专利技术目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统，包括便携式预警器和设备控制器，其中：所述便携式预警器包括第一STM32微控制器、第一2401+无线通信模块、第一锂电池、第一电源稳压模块和六轴陀螺仪模块，其中：所述六轴陀螺仪模块与所述第一STM32微控制器通讯连接，用于实时采集和监测线缆生产现场操作员工的人体位姿数据并传输至所述第一STM32微控制器；所述第一2401+无线通信模块用于实现所述便携式预警器与设备控制器之间的无线通信；所述第一STM32微控制器与所述第一2401+无线通信模块通讯连接，用于接收所述六轴陀螺仪模块采集的人体位姿数据并通过所述第一2401+无线通信模块将该些人体位姿数据无线传输至所述设备控制器；所述第一锂电池与所述第一电源稳压模块电性连接，用于提供5V-12V范围的直流供电；所述第一电源稳压模块与所述第一STM32微控制器电性连接，用于将所述第一锂电池提供的电压稳定在直流5V并输送至所述第一STM32微控制器；所述设备控制器包括第二STM32微控制器、第二2401+无线通信模块、第二锂电池、第二电源稳压模块和网络通信模块，其中：所述第二2401+无线通信模块用于实现所述设备控制器与便携式预警器之间的无线通信；所述第二STM32微控制器与所述第二2401+无线通信模块通讯连接，用于：通过所述第二2401+无线通信模块接收来自所述便携式预警器的人体位姿数据并将接收的该些人体位姿数据传输至所述网络通信模块；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述第二STM32微控制器接收设备紧急停止指令并控制设备停止运行进而避免对缆生产现场操作员工造成二次伤害；所述网络通信模块与所述第二STM32微控制器通讯连接，用于：实现组网通信功能并将从所述第二STM32微控制器传输过来的人体位姿数据上传至企业数据管理中心用于工作现场数据监测和管理功能；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述企业数据管理中心发送设备紧急停止指令至所述第二STM32微控制器；所述第二锂电池与所述第二电源稳压模块电性连接，用于提供5V-12V范围的直流供电；所述第二电源稳压模块与所述第二STM32微控制器电性连接，用于将所述第二锂电池提供的电压稳定在直流5V并输送至所述第二STM32微控制器。进一步的，所述第一电源稳压模块采用LM2596S芯片进行直流电压降压稳压处理，并为所述第一STM32微控制器、第一2401+无线通信模块和六轴陀螺仪模块提供稳定电压输出。进一步的，所述第一STM32微控制器采用STM32F103C8T6芯片作为主控芯片，用于实现无线通信功能和位姿信号采集通信功能并为所述第一2401+无线通信模块和六轴陀螺仪模块提供稳定直流3.3V电压输出。进一步的，所述六轴陀螺仪模块采用MPU6050芯片，用于实现人体位姿数据的采集并通过IIC通信方式与所述第一STM32微控制器实现人体位姿数据的通信传输。进一步的，所述第一2401+无线通信模块采用NRF2401+芯片，用于实现无线数据的收发并通过SPI通信方式与所述第一STM32微控制器实现人体位姿数据的通信传输。进一步的，所述第二电源稳压模块电路采用LM2596S芯片进行直流电压降压稳压处理，并为所述第二STM32微控制器和网络通信模块提供稳定直流5V电压输出。进一步的，所述第二STM32微控制器采用STM32F103C8T6芯片作为主控芯片，用于通过SPI通信方式与所述第二2401+无线通信模块和网络通信模块实现通信功能，并为所述第二2401+无线通信模块提供稳定直流3.3V电压输出。进一步的，所述第二2401+无线通信模块采用NRF2401+芯片，用于实现无线数据的收发并通过SPI通信方式与所述第二STM32微控制器电路实现人体位姿数据的通信传输。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统主要针对线缆生产现场人体姿态监测，防止因人员脚部缠线而导致绕线机器对人体造成的二次伤害，系统设计硬件电路，并配合陀螺仪传感器芯片和无线通信芯片实现人体位姿监测和设备紧急停车控制。①通过采集六轴陀螺仪传感器信号数据并实时处理，实现对现场操作人员的工作姿态的实时监控，实时监测人员绊线摔倒现象，并将报警信号通过无线通信模式发送到设备控制端控制继电器模块，实现设备紧急停车。避免操作人发生二次伤害；②设备进行功能扩展修改可用于立体货架的防倾倒监测；③通过RJ45标准网络接口，可实现组网功能，可将数据上传至企业数据管理中心，实现简单工作现场数据监测和管理功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：图1是本专利技术一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统的整体结构示意图；图2是本专利技术一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统中便携式预警器的功能模块示意图；图3是本专利技术一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统中便携式预警器的整体电路层次设计示意图；图4是本专利技术一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统，其特征在于，包括便携式预警器和设备控制器，其中：所述便携式预警器包括第一STM32微控制器、第一2401+无线通信模块、第一锂电池、第一电源稳压模块和六轴陀螺仪模块，其中：所述六轴陀螺仪模块与所述第一STM32微控制器通讯连接，用于实时采集和监测线缆生产现场操作员工的人体位姿数据并传输至所述第一STM32微控制器；所述第一2401+无线通信模块用于实现所述便携式预警器与设备控制器之间的无线通信；所述第一STM32微控制器与所述第一2401+无线通信模块通讯连接，用于接收所述六轴陀螺仪模块采集的人体位姿数据并通过所述第一2401+无线通信模块将该些人体位姿数据无线传输至所述设备控制器；所述第一锂电池与所述第一电源稳压模块电性连接，用于提供5V‑12V范围的直流供电；所述第一电源稳压模块与所述第一STM32微控制器电性连接，用于将所述第一锂电池提供的电压稳定在直流5V并输送至所述第一STM32微控制器；所述设备控制器包括第二STM32微控制器、第二2401+无线通信模块、第二锂电池、第二电源稳压模块和网络通信模块，其中：所述第二2401+无线通信模块用于实现所述设备控制器与便携式预警器之间的无线通信；所述第二STM32微控制器与所述第二2401+无线通信模块通讯连接，用于：通过所述第二2401+无线通信模块接收来自所述便携式预警器的人体位姿数据并将接收的该些人体位姿数据传输至所述网络通信模块；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述第二STM32微控制器接收设备紧急停止指令并控制设备停止运行进而避免对缆生产现场操作员工造成二次伤害；所述网络通信模块与所述第二STM32微控制器通讯连接，用于：实现组网通信功能并将从所述第二STM32微控制器传输过来的人体位姿数据上传至企业数据管理中心用于工作现场数据监测和管理功能；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述企业数据管理中心发送设备紧急停止指令至所述第二STM32微控制器；所述第二锂电池与所述第二电源稳压模块电性连接，用于提供5V‑12V范围的直流供电；所述第二电源稳压模块与所述第二STM32微控制器电性连接，用于将所述第二锂电池提供的电压稳定在直流5V并输送至所述第二STM32微控制器。...

【技术特征摘要】
1.一种用于线缆生产现场操作员工的人身安全防护系统，其特征在于，包括便携式预警器和设备控制器，其中：所述便携式预警器包括第一STM32微控制器、第一2401+无线通信模块、第一锂电池、第一电源稳压模块和六轴陀螺仪模块，其中：所述六轴陀螺仪模块与所述第一STM32微控制器通讯连接，用于实时采集和监测线缆生产现场操作员工的人体位姿数据并传输至所述第一STM32微控制器；所述第一2401+无线通信模块用于实现所述便携式预警器与设备控制器之间的无线通信；所述第一STM32微控制器与所述第一2401+无线通信模块通讯连接，用于接收所述六轴陀螺仪模块采集的人体位姿数据并通过所述第一2401+无线通信模块将该些人体位姿数据无线传输至所述设备控制器；所述第一锂电池与所述第一电源稳压模块电性连接，用于提供5V-12V范围的直流供电；所述第一电源稳压模块与所述第一STM32微控制器电性连接，用于将所述第一锂电池提供的电压稳定在直流5V并输送至所述第一STM32微控制器；所述设备控制器包括第二STM32微控制器、第二2401+无线通信模块、第二锂电池、第二电源稳压模块和网络通信模块，其中：所述第二2401+无线通信模块用于实现所述设备控制器与便携式预警器之间的无线通信；所述第二STM32微控制器与所述第二2401+无线通信模块通讯连接，用于：通过所述第二2401+无线通信模块接收来自所述便携式预警器的人体位姿数据并将接收的该些人体位姿数据传输至所述网络通信模块；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述第二STM32微控制器接收设备紧急停止指令并控制设备停止运行进而避免对缆生产现场操作员工造成二次伤害；所述网络通信模块与所述第二STM32微控制器通讯连接，用于：实现组网通信功能并将从所述第二STM32微控制器传输过来的人体位姿数据上传至企业数据管理中心用于工作现场数据监测和管理功能；所述人体位姿数据超过预设阈值时，所述企业数据管理中心发送设备紧急停止指令至所述第二STM32微控制器；所述第二锂电池与所述第二电源稳压模块电性连接，用于提供5V-12V范围的直流供电；所述第二电源稳压模块与所述第二STM32微控制器电性连接，用于将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高新浩，聂海锘，陈晓华，王占山，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32