一种施工安全保护用的自动报警与定位装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种施工安全保护用的自动报警与定位装置及方法，涉及建筑施工安全技术领域。该装置包括主控单元、电源单元、红外发射单元、红外接收单元、保护钳行程检测单元、安全带卡扣单元、语音报警单元、无线定位单元和上位机，主控单元控制其他各单元的动作，能够自动检测电池电量、安全保护钳、安全带的工作状态，语音报警单元能够在安全带未系好或者安全保护钳未挂在脚手架钢管上的情况下发出报警，提醒施工人员进行安全作业，进而保障施工人员的生命安全，同时该装置还具备无线定位功能，安全监管人员通过上位机就能够直接了解施工人员的位置及安全状态，并对处于非安全作业状态的人员进行语音警告。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及建筑施工安全
，尤其涉及一种施工安全保护用的自动报警与定位装置及方法。
技术介绍
：建筑施工的高处作业工作量大，作业环境复杂，手工操作劳动强度大，极易发生事故，因此，建筑业是我国各行业中属危险性较大的行业。安全生产是建筑业的生命线，发生事故不但给企业造成严重的经济损失，制约企业的生存和发展，同时会造成家庭的不幸和悲痛，甚至影响社会的稳定。据建筑部门的统计数据表明：在建筑业“五大伤害”(即高处坠落、坍塌、物体打击、触电和机械伤害)事故中，高处坠落事故的发生率最高、危险性最大。在建筑工地进行施工时，为了防止施工人员在高空作业中发生坠落事故，通常会使用跌落防护设备——施工安全保护钳(简称保护钳)和安全带，安全带系于施工人员身上，而保护钳通常挂在脚手架钢管上。但是仅仅使用该跌落防护设备，不能降低在一般工业和建筑业中持续发生的高死亡数字。原因是在使用施工安全保护钳的时候，由于施工人员的疏忽，保护钳未挂在脚手架钢管上或者安全带未系好而直接进行施工的情况时有发生，由此造成诸多的施工人员高空坠落身亡事故。目前现有的施工安全保护钳技术，在安全带和保护钳都正常情况下能够保障施工人员的人身安全，但是在安全带没系好，或者保护钳没挂好的情况下却不能提醒施工人员，因此在建筑工地进行的高空作业中存在着严重的安全隐患。
技术实现思路
：针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种施工安全保护用的自动报警与定位装置及方法，能够在安全带未系好或者保护钳未挂在脚手架钢管上的情况下发出报警，提醒施工人员进行安全作业，进而保障施工人员的生命安全，同时该装置还具备无线定位功能，安全监管人员通过上位机就能够直接了解施工人员的位置及安全状态，并对处于非安全作业状态的人员进行语音警告。一方面，本专利技术提供一种施工安全保护用的自动报警与定位装置，该装置包括主控单元、电源单元、红外发射单元、红外接收单元、保护钳行程检测单元、安全带卡扣单元、语音报警单元、无线定位单元和上位机；主控单元，用于控制其他单元的动作，包括MCU模块、红外发射模块和红外接收模块；红外发射模块包括红外发射接口和红外发射驱动电路，用于为红外发射单元提供驱动，红外发射驱动电路的输入端连接MCU模块，红外发射驱动电路的输出端连接红外发射接口，红
外发射接口连接红外发射单元；红外接收模块包括红外接收接口和红外接收处理电路，用于对接收到的红外信号进行放大、微分和滤波处理，红外接收处理电路的输入端连接红外接收接口，红外接收处理电路的输出端连接MCU模块，红外接收接口连接红外接收单元；电源单元，用于为整个装置供电，包括电池和升压稳压模块；电池连接升压稳压模块的输入端；升压稳压模块输出5V直流电源；红外发射单元，设于施工保护用的保护钳上，用于发射红外信号，包括6只红外发射管，6只红外发射管之间并联后与红外发射接口连接；红外接收单元，设于施工保护用的保护钳上，用于接收红外信号，包括6只红外接收管，6只红外接收管之间阴极共地，6只红外接收管的阳极端和共地端与红外接收接口连接；红外发射单元与红外接收单元形成红外对射，用于检测保护钳的状态；保护钳行程检测单元，用于检测保护钳的状态，包括一个行程开关和开关检测接口；行程开关设于保护钳上，行程开关连接开关检测接口的输入端，开关检测接口的输出端连接MCU模块；安全带卡扣单元，设于施工保护用的安全带上，用于检测安全带的状态，包括一个安全带卡扣传感器，安全带卡扣传感器的输出端连接MCU模块；语音报警单元，用于根据MCU模块的指令发出不安全信号的语音报警，包括语音模块和扬声器；语音模块的输入端连接MCU模块；语音模块的输出端连接扬声器；无线定位单元包括WIFI模块和光耦；WIFI模块的两个通信端口分别通过光耦连接MCU模块，WIFI模块的控制引脚直接连接MCU模块，WIFI模块的输出通过无线网络与上位机进行通讯；上位机用于接收无线定位单元发送的远程信息，并进行解读与显示。进一步地，升压稳压模块的输入端同时连接MCU模块，用于检测电池的电量.进一步地，6只红外发射管、6只红外接收管和行程开关设于保护钳弯钩部分的内侧壁上；6只红外发射管和6只红外接收管对称均匀设置，6只红外发射管或6只红外接收管的管间距设置以脚手架钢管能遮挡位于里侧的4对管的红外光为依据。进一步地，该装置还包括一个电路安装箱，电路安装箱设于保护钳的外侧壁上，主控单元、电源单元、保护钳行程检测单元、语音报警单元和无线定位单元设于电路安装箱内。进一步地，电源单元中的电池为锂离子电池。另一方面，本专利技术还提供一种施工安全保护用的自动报警与定位方法，该方法包括如下步骤：步骤1：装置上电，电池接入升压稳压模块的输入端；步骤2：升压稳压模块输出稳定的5V电压，给整个装置提供工作电源；步骤3：MCU模块对行程开关是否动作进行检测，判断保护钳的状态：若MCU模块未检测到高电平，行程开关没有动作，则执行步骤4，再返回步骤3，重新对行程开关进行检测；若MCU模块检测到高电平，行程开关动作，则执行步骤5；步骤4：MCU模块控制语音报警单元发出报警信号：安全保护钳未挂好，请勿施工；MCU模块同时将保护钳的状态信息及其当前位置信息发送给WIFI模块，WIFI模块通过无线网络将保护钳状态信息及位置信息发送给上位机；上位机将接受的信息解读并显示，监管人员通过上位机获取高空施工人员的状态信息及位置信息，并对仍使用未正确佩戴保护钳的施工人员进行广播提醒；施工人员重新挂好安全保护钳；步骤5：MCU模块控制红外发射电路工作，驱动6只红外发射管发射红外信号；步骤6：6只红外接收管接收对应的6路红外信号，传给红外接收电路，红外接收电路对接收到的红外信号进行放大、微分和滤波处理后传输给MCU模块；步骤7：MCU模块对放大、微分、滤波之后的6路红外接收信号进行AD采样，并对采样值进行电平判断：若6只红外接收管中位于里侧的4只对应的4路红外接收信号的采样值由高电平跳变为低电平、位于最外侧的2只对应的2路红外接收信号的采样值电平未变，则执行步骤8；否则执行步骤4，再返回执行步骤5，重新进行红外发射与接收；步骤8：MCU模块控制安全带卡扣检测单元的传感器检测安全带状态：若MCU模块检测传感器输出为高电平，表示安全带未系好，则执行步骤9至步骤11，再返回执行步骤8；若MCU模块检测传感器输出由高电平跳变为低电平，表示安全带系好，则执行步骤10；步骤9：MCU模块控制语音报警单元发出报警信号：安全带未系好，请勿施工；步骤10：MCU模块将安全带的状态信息及其当前位置信息发送给WIFI模块，WIFI模块通过无线将安全带的状态信息及位置信息发送给上位机；步骤11：监管人员通过上位机获取高空施工人员的状态信息及位置信息，并对仍使用未正确佩戴安全带的施工人员进行广播提醒。进一步地，在步骤2之前，先由MCU模块判断电池电量是否充裕：若MCU模块检测到电池电压低于3.7V，则MCU模块控制语音报警单元发出报警信号：电池电量不足，请更换电池后再工作；施工人员立即更换电池；再返回步骤1；若MCU模块检测到电池电压高于或等于3.7V，则直接执行步骤2。由上述技术方案可知，本专利技术提供的一种施工安全保护用的自动报警与定位装置及方法，
能够自动检测电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种施工安全保护用的自动报警与定位装置，其特征在于，该装置包括主控单元(1)、电源单元(2)、红外发射单元(3)、红外接收单元(4)、保护钳行程检测单元(5)、安全带卡扣单元(6)、语音报警单元(7)、无线定位单元(8)和上位机(9)；所述主控单元(1)，用于控制其他单元的动作，包括MCU模块(101)、红外发射模块(102)和6个红外接收模块(103)；所述红外发射模块(102)包括红外发射接口和红外发射驱动电路，用于为红外发射单元(3)提供驱动，所述红外发射驱动电路的输入端连接所述MCU模块(101)，所述红外发射驱动电路的输出端连接所述红外发射接口，所述红外发射接口连接所述红外发射单元(3)；所述红外接收模块(103)包括红外接收接口和红外接收处理电路，用于对接收到的红外信号进行放大、微分和滤波处理，所述红外接收处理电路的输入端连接所述红外接收接口，所述红外接收处理电路的输出端连接所述MCU模块(101)，所述红外接收接口连接所述红外接收单元(4)；所述电源单元(2)，用于为整个装置供电，包括电池(201)和升压稳压模块(202)；所述电池(201)连接升压稳压模块(202)的输入端；所述升压稳压模块(202)输出5V直流电源；所述红外发射单元(3)，设于施工保护用的保护钳(11)上，用于发射红外信号，包括6只红外发射管(301)，所述6只红外发射管(301)之间并联后与所述红外发射接口连接；所述红外接收单元(4)，设于施工保护用的保护钳(11)上，用于接收红外信号，包括6只红外接收管(401)，所述6只红外接收管(401)之间阴极共地，所述6只红外接收管(401)的阳极端和共地端与所述红外接收接口连接；所述红外发射单元(3)与所述红外接收单元(4)形成红外对射，用于检测所述保护钳(11)的状态；所述保护钳行程检测单元(5)，用于检测所述保护钳(11)的状态，包括一个行程开关(501)和开关检测接口(502)；所述行程开关(501)设于所述保护钳(11)上，所述行程开关(501)连接所述开关检测接口(502)的输入端，所述开关检测接口(502)的输出端连接所述MCU模块(101)；所述安全带卡扣单元(6)，设于施工保护用的安全带上，用于检测安全带的状态，包括一个安全带卡扣传感器，所述安全带卡扣传感器的输出端连接所述MCU模块(101)；所述语音报警单元(7)，用于根据所述MCU模块(101)的指令发出不安全信号的语音报警，包括语音模块(701)和扬声器(702)；所述语音模块(701)的输入端连接所述MCU模块(101)；所述语音模块(701)的输出端连接所述扬声器(702)；所述无线定位单元(8)包括WIFI模块和光耦；所述WIFI模块的两个通信端口分别通过光耦连接所述MCU模块(101)，所述WIFI模块的控制引脚直接连接所述MCU模块(101)，所述WIFI模块的输出通过无线网络与所述上位机(9)进行通讯；所述上位机(9)用于接收所述无线定位单元(8)发送的远程信息，并进行解读与显示。...

【技术特征摘要】
1.一种施工安全保护用的自动报警与定位装置，其特征在于，该装置包括主控单元(1)、电源单元(2)、红外发射单元(3)、红外接收单元(4)、保护钳行程检测单元(5)、安全带卡扣单元(6)、语音报警单元(7)、无线定位单元(8)和上位机(9)；所述主控单元(1)，用于控制其他单元的动作，包括MCU模块(101)、红外发射模块(102)和6个红外接收模块(103)；所述红外发射模块(102)包括红外发射接口和红外发射驱动电路，用于为红外发射单元(3)提供驱动，所述红外发射驱动电路的输入端连接所述MCU模块(101)，所述红外发射驱动电路的输出端连接所述红外发射接口，所述红外发射接口连接所述红外发射单元(3)；所述红外接收模块(103)包括红外接收接口和红外接收处理电路，用于对接收到的红外信号进行放大、微分和滤波处理，所述红外接收处理电路的输入端连接所述红外接收接口，所述红外接收处理电路的输出端连接所述MCU模块(101)，所述红外接收接口连接所述红外接收单元(4)；所述电源单元(2)，用于为整个装置供电，包括电池(201)和升压稳压模块(202)；所述电池(201)连接升压稳压模块(202)的输入端；所述升压稳压模块(202)输出5V直流电源；所述红外发射单元(3)，设于施工保护用的保护钳(11)上，用于发射红外信号，包括6只红外发射管(301)，所述6只红外发射管(301)之间并联后与所述红外发射接口连接；所述红外接收单元(4)，设于施工保护用的保护钳(11)上，用于接收红外信号，包括6只红外接收管(401)，所述6只红外接收管(401)之间阴极共地，所述6只红外接收管(401)的阳极端和共地端与所述红外接收接口连接；所述红外发射单元(3)与所述红外接收单元(4)形成红外对射，用于检测所述保护钳(11)的状态；所述保护钳行程检测单元(5)，用于检测所述保护钳(11)的状态，包括一个行程开关(501)和开关检测接口(502)；所述行程开关(501)设于所述保护钳(11)上，所述行程开关(501)连接所述开关检测接口(502)的输入端，所述开关检测接口(502)的输出端连接所述MCU模块(101)；所述安全带卡扣单元(6)，设于施工保护用的安全带上，用于检测安全带的状态，包括一个安全带卡扣传感器，所述安全带卡扣传感器的输出端连接所述MCU模块(101)；所述语音报警单元(7)，用于根据所述MCU模块(101)的指令发出不安全信号的语音报警，包括语音模块(701)和扬声器(702)；所述语音模块(701)的输入端连接所述MCU模块(101)；所述语音模块(701)的输出端连接所述扬声器(702)；所述无线定位单元(8)包括WIFI模块和光耦；所述WIFI模块的两个通信端口分别通过光耦连接所述MCU模块(101)，所述WIFI模块的控制引脚直接连接所述MCU模块(101)，
\t所述WIFI模块的输出通过无线网络与所述上位机(9)进行通讯；所述上位机(9)用于接收所述无线定位单元(8)发送的远程信息，并进行解读与显示。2.根据权利要求1所述的一种施工安全保护用的自动报警与定位装置，其特征在于，所述升压稳压模块(202)的输入端同时连接所述MCU模块(101)，用于检测所述电池(201)的电量。3.根据权利要求1所述的一种施工安全保护用的自动报警与定位装置，其特征在于，所述6只红外发射管(301)、6只红外接收管(401)和行程开关(501)设于所述保护钳(11)弯钩部分的内侧壁上；所述6只红外发射管(301)和6只红外接收管(401)对称均匀设置，所述6只红外发射管(301)或6只红外接收管(401)的管间距设置以脚手架钢管能遮挡位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德学，宫志文，陈国军，白永波，张越，王朝伟，刘新辉，韩军，宋福胜，
申请(专利权)人：华能营口仙人岛热电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21