基于安全帽的人体安全监测和报警系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了基于安全帽的人体安全监测和报警系统及其控制方法，其中基于安全帽的人体安全监测和报警系统包括：单片机模块、服务器和后台监控模块依次无线连接，其中单片机与服务器利用NB通信模块建立通信传输。本发明专利技术的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，通过薄膜压力传感器实时检测佩戴人员是否佩戴安全帽以及佩戴是否规范，当未佩戴安全帽或佩戴不规范时提示，并在当天多次未带或不规范佩戴时进行报警；通过陀螺加速度传感器实时检测佩戴安全帽人员的运动姿态，判断是否跌倒、坠落，并统计出佩戴人员的步数信息，当人体处于危险状态时报警，从而防止佩戴安全帽人员偷懒及未规范操作，保护佩戴人员的人身安全，保障工地安全运行。

【技术实现步骤摘要】
基于安全帽的人体安全监测和报警系统及其控制方法
本专利技术属于安全帽及人体安全检测
，具体涉及一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统及其控制方法。
技术介绍
近年来，我国建筑行业发展迅速，但是工人的规范管理及安全措施的无法监测等问题严重影响了工地建造时人员的安全问题，所以，必须加强工地的规范管理、安全设备的佩戴等检测维护工作，保证工地的规范管理及人员的安全性。安全帽是工地建造过程中施工现场人员保护人身安全的一个重要设备，其定义是用来保护头顶而戴的钢制或类似原料制成的浅圆顶帽子，防止冲击物伤害头部的防护用品。由帽壳、帽衬、下颊带和后箍组成，帽壳呈半球形，坚固、光滑并有一定弹性，打击物的冲击和穿刺动能主要由帽壳承受，帽壳和帽衬之间留有一定空间，可缓冲、分散瞬时冲击力，从而避免或减轻对头部的直接伤害。冲击性能、耐穿刺性能、侧向刚性、电绝缘性、阻燃性是对安全帽的基本技术性能的要求。目前我国在工地规范管理细则中标明进入施工现场人员必须佩戴安全帽，随着工地施工人员数量在施工阶段中不断增加及人员分散，如何管控施工现场人员佩戴安全帽及是否佩戴规范，以及施工人员工作效率问题成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统，通过薄膜压力传感器实时检测佩戴人员是否佩戴安全帽以及佩戴是否规范，当未佩戴安全帽或佩戴不规范时进行提示，通过陀螺加速度传感器实时检测佩戴安全帽人员的运动姿态，判断是否跌倒、坠落，并统计出佩戴人员的步数信息，当人体处于危险状态时报警，然后将所有采集数据通过单片机模块发送到服务器，方便后台监控中心进行分析、展示。本专利技术的另一目的是提供一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统的控制方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统，包括传感器组模块、单片机模块、报警模块、NB通信模块、服务器和后台监控模块，所述传感器组模块、报警模块和NB通信模块均与单片机模块有线连接，所述NB通信模块、服务器和后台监控模块依次无线连接；所述传感器组模块包括安装于安全帽下颊带的下巴处的薄膜压力传感器以用于实时采集佩戴人员下巴挤压安全帽下颊带所产生的压力，进而检测佩戴人员是否规范佩戴安全帽；以及安装于安全帽内部头顶处的陀螺加速度传感器以用于实时采集佩戴人员的运动时产生的三维加速度、三维角速度和三维姿态角，进而检测佩戴人员是否摔倒、坠落。优选地，所述单片机模块与服务器之间利用NB-IOT基于蜂窝的窄带物联网通信模块建立通信通道。优选地，所述单片机模块与服务器之间采用COAP通信协议进行数据传输。优选地，所述陀螺加速度传感器为MPU6050陀螺加速度传感器。优选地，所述薄膜压力传感器为IMS-CO4A薄膜压力传感器。优选地，所述薄膜压力传感器中的电阻RIMS的计算公式为：RIMS＝(VREF/VOUT)*RG其中，VREF为给定的参考电压，VOUT是实测电压，RG是反馈电压。本专利技术的另一个技术方案是这样实现的：一种基于所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统的控制方法，具体包括如下步骤：S1、通过薄膜压力传感器采集佩戴人员佩戴安全帽后的安全帽下颊带的下巴处的压力数据，通过陀螺加速度传感器采集工人佩戴安全帽后的三维加速度、三维角速度和三维姿态角数据，并将采集的数据发送到单片机模块；S2、单片机模块将采集的压力数据与预设压力范围进行比较，若超出预设压力范围则指示报警模块进行提示，反之，不作处理；S3、单片机模块将采集的三维加速度、三维角速度和三维姿态角数据进行数据处理后，得到合加速度、合角速度以及合姿态角，进而实现计步、判断是否摔倒、坠落以及持续时间并进行报警与否。优选地，所述S3具体包括如下步骤：S31、通过单片机模块将合加速度进行滤波后进行绘图，并判断是否有波峰，若是，则计步加一，反之，不作处理；S32、通过单片机模块将合加速度进行滤波后与预设的加速度阈值进行比较，若超过，则进行S33，反之，不作处理；S33、通过单片机模块将合姿态角与预设的姿态角阈值进行比较，若超过，则进行S34，反之，不作处理；S34、通过单片机模块将运动姿态的持续时间与预设的持续时间阈值进行比较，若超过，则进行报警，反之，不作处理。优选地，所述薄膜压力传感器中的电阻RIMS的计算公式为：RIMS＝(VREF/VOUT)*RG其中，VREF为给定的参考电压，VOUT是实测电压，RG是反馈电压。优选地，所述单片机模块与服务器之间利用NB-IOT基于蜂窝的窄带物联网通信模块建立通信通道，以用于将数据传输至后台监控模块。与现有技术相比，本专利技术的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，通过薄膜压力传感器实时检测佩戴人员是否佩戴安全帽以及佩戴是否规范，当未佩戴安全帽或佩戴不规范时进行提示，并在当天多次未带或不规范佩戴时进行报警；通过陀螺加速度传感器实时检测佩戴安全帽人员的运动姿态，判断是否跌倒、坠落，并统计出佩戴人员的步数信息，当人体处于危险状态时报警，然后将所有采集数据通过单片机模块发送到服务器，方便后台监控中心进行分析、展示，从而防止佩戴安全帽人员偷懒及未规范操作，这对于佩戴人员的人身安全，保障工地安全运行具有重要意义。附图说明图1是本专利技术实施例1提供的一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统的结构示意图；图2是本专利技术实施例2提供的一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统的控制方法的流程示意图；图3是本专利技术实施例2提供的一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统的控制方法的算法示意图。附图标记说明1-传感器组模块，11-薄膜压力传感器，12-陀螺加速度传感器，2-单片机模块，3-报警模块，4-NB通信模块，5-服务器，6-后台监控模块。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本专利技术实施例1提供一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统，如图1所示，包括传感器组模块1、单片机模块2、报警模块3、NB通信模块4、服务器5和后台监控模块6，所述传感器组模块1、报警模块3和NB通信模块4均与单片机模块2有线连接，所述NB通信模块4、服务器5和后台监控模块6依次无线连接；所述传感器组模块1包括安装于安全帽下颊带的下巴处的薄膜压力传感器11以用于实时采集佩戴人员下巴挤压安全帽下颊带所产生的压力，进而检测佩戴人员是否规范佩戴安全帽；以及安装于安全帽内部头顶处的陀螺加速度传感器12以用于实时采集佩戴人员的运动时产生的三维加速度、三维角速度和三维姿态角，进而检测佩戴人员是否摔倒、坠落。这样，通过将薄膜压力传感器11安装在安全帽下颊带的下巴处，实时采集佩戴人员下巴挤压安全帽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，包括传感器组模块(1)、单片机模块(2)、报警模块(3)、NB通信模块(4)，服务器(5)和后台监控模块(6)，所述传感器组模块(1)、报警模块(3)和NB通信模块(4)均与单片机模块(2)有线连接，所述NB通信模块(4)、服务器(5)和后台监控模块(6)依次无线连接；/n所述传感器组模块(1)包括安装于安全帽下颊带的下巴处的薄膜压力传感器(11)以用于实时采集佩戴人员下巴挤压安全帽下颊带所产生的压力，进而检测佩戴人员是否规范佩戴安全帽；以及安装于安全帽内部头顶处的陀螺加速度传感器(12)以用于实时采集佩戴人员的运动时产生的三维加速度、三维角速度和三维姿态角，进而检测佩戴人员是否摔倒、坠落。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，包括传感器组模块(1)、单片机模块(2)、报警模块(3)、NB通信模块(4)，服务器(5)和后台监控模块(6)，所述传感器组模块(1)、报警模块(3)和NB通信模块(4)均与单片机模块(2)有线连接，所述NB通信模块(4)、服务器(5)和后台监控模块(6)依次无线连接；
所述传感器组模块(1)包括安装于安全帽下颊带的下巴处的薄膜压力传感器(11)以用于实时采集佩戴人员下巴挤压安全帽下颊带所产生的压力，进而检测佩戴人员是否规范佩戴安全帽；以及安装于安全帽内部头顶处的陀螺加速度传感器(12)以用于实时采集佩戴人员的运动时产生的三维加速度、三维角速度和三维姿态角，进而检测佩戴人员是否摔倒、坠落。


2.根据权利要求1所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，所述单片机模块(2)与服务器(5)之间利用NB-IOT基于蜂窝的窄带物联网通信模块建立通信通道。


3.根据权利要求2所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，所述单片机模块(2)与服务器(5)之间采用COAP通信协议进行数据传输。


4.根据权利要求1所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，所述陀螺加速度传感器(12)为MPU6050陀螺加速度传感器。


5.根据权利要求1所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，所述薄膜压力传感器(11)为IMS-CO4A薄膜压力传感器。


6.根据权利要求5所述的基于安全帽的人体安全监测和报警系统，其特征在于，所述薄膜压力传感器(11)中的电阻RIMS的计算公式为：
RIMS＝(VREF/VOUT)*RG
其中，VREF为给定的参考电压，VOUT是实测电压，RG是反馈电压。


7.一种基于权利要求1-6任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明来，卞婷，马强，王玄伟，王江涛，周锴，
申请(专利权)人：浙江长芯光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33