一种滚筒内部作业安全防护系统以及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种滚筒内部作业安全防护系统以及方法，该系统包括终端、服务器、工控机、数据库；服务器是核心部分，并由影像识别模块、三维立体成像模块、预警模块组成，用于完成系统运算和信息处理；其中，三维立体成像模块用于构建滚筒外部特征三维立体模型；数据库用于定位工作人员的标签位置信息；工控机用于获取滚筒安全门限位开关的通断信号和光栅装置检测信号；终端用于获取滚筒内工作人员影像；影像识别模块用于进入立体滚筒内工作人员模拟图像；图像对比模块用于识别危险姿态；预警模块用于实现本地声光报警。本发明专利技术能实现对滚筒内的工作人员有监测、安全防护、预警等功能，从而提升滚筒人身安全防护水平。

【技术实现步骤摘要】
一种滚筒内部作业安全防护系统以及方法
本专利技术涉及烟草加工设备
，更具体地说是一种滚筒内部作业安全防护系统以及方法。
技术介绍
在烟草行业中，对滚筒设备进行保养、维修作业，通常只有一人作业，缺少人员监督。制丝车间原滚筒采用插座式安全限位开关或行程开关信号通断来监控安全门的状态。此安全限位开关防护等级不高，长时间在恶劣的环境中加速器件老化，导致安全门限位开关浮点处于导通状态，如果检修不及时，存在安全隐患；再加上现场环境及人员安全意识不同，会出现敷衍了事的情况而导致安全问题。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的不足之处，提供一种滚筒内部作业安全防护系统以及方法。以期能实现对滚筒内的工作人员有监测、安全防护、预警等功能，从而提高滚筒作业环境的安全性和规范性，保证职工人身安全，进而有利于车间安全生产管理。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种滚筒内部作业安全防护系统的特点包括：终端、服务器、工控机、数据库；所述数据库里存储有工作人员在不同的工作环境中遇到的危险姿态的轮廓特征模型以及人员信息；所述服务器是核心部分，并由影像识别模块、三维立体成像模块、预警模块组成，用于完成系统运算和信息处理；所述三维立体成像模块采用多个定位传感器布置于滚筒的上方外部环境从而构建三维立体定位区域，并根据多个定位传感器所采集的外部定位信号构建滚筒三维立体模型并存入所述数据库，工作人员随身携带定位标签进入滚筒三维立体定位区域中时，定位标签每隔一段时间发送一次人物定位信号给数据库，所述数据库读取所述标签中的人员信息并与数据库中已建立的人员信息相匹配；再根据滚筒立体区域中的定位传感器所发送的外部定位信号，通过双曲线算法对所接受到的人物定位信号进行定位计算，确定标签所对应的工作人员在滚筒中的位置，即定位标签位置信息；所述工控机包括控制信号模块；所述控制信号模块利用PLC读取滚筒安全门限位开关的通断信号；所述工控机根据滚筒安全门限位开关的通断信号来识别滚筒设备所处于的状态，包括：安全门打开或安全门关闭；若为安全门打开状态，则所述控制信号模块利用PLC读取设置在安全门上的光栅检测装置的通断信号；同时，利用计时器进行计时；所述工控机根据光栅检测装置的通断信号判断是否有人进入滚筒作业，若有人进入，则直接发送监控信号给服务器；服务器根据监控信号启用终端的摄像头；所述终端采用摄像头对滚筒内部进行影像扫描，获取滚筒内部工作人员影像，并发送给所述影像识别模块；在启用所述终端中的摄像头同时，所述三维立体成像模块一并启用；所述影像识别模块包括影像分析模块和图像对比模块；所述影像分析模块对滚筒内影像中人物进行轮廓特征分析，得到人物轮廓特征模型并与所述定位标签位置信息相叠加，生成进入立体滚筒内工作人员模拟图像并发送给所述终端用于查看；所述图像对比模块根据所述人物轮廓特征模型从所述数据库的轮廓特征模型中进行检索和匹配，若能匹配到相应人物轮廓特征所属的危险姿态，则将所采集的影像发送给所述终端，并发送控制信号给所述预警模块；若不能匹配到，则直接存储所述影像视频；所述预警模块根据所述控制信号控制所述PLC模块实现本地声光报警，并发送相应滚筒预警视频链接给管理人员的终端；所述工控机根据计时器的计时结果判断是否超过作业时间，若超过，则将报警信号传递给预警模块以实现本地声光报警。本专利技术一种滚筒内部作业防护方法的特点是应用于由终端、服务器、工控机及数据库构成的网络环境中，并包括如下步骤：步骤1、在所述数据库中建立工作人员在不同的工作环境中遇到的危险姿态的轮廓特征模型，并录入人员信息；步骤2、在滚筒的上方外部环境中布置多个定位传感器，用于构建三维立体定位区域；所述服务器根据所采集的外部定位信号构建滚筒三维立体模型并存入所述数据库；步骤3、工作人员随身携带定位标签进入滚筒三维立体定位区域中，定位标签每隔一段时间发送一次人物定位信号给数据库；步骤4、所述数据库读取所述标签中的人员信息并与数据库中已建立的人员信息相匹配；步骤5、所述数据库根据滚筒立体区域中的定位传感器所发送的外部定位信号，通过双曲线算法对所接受到的人物定位信号进行定位计算，确定标签所对应的工作人员在滚筒中的位置，即定位标签位置信息；步骤6、所述工控机利用自身PLC模块获取滚筒安全门限位开关的通断信号，并识别滚筒设备所处于的状态，包括：安全门打开或安全门关闭；若为安全门打开状态，则利用PLC读取设置在安全门上的光栅检测装置的通断信号；同时，利用计时器进行计时；步骤7、所述工控机根据光栅检测装置的通断信号判断是否有人进入滚筒作业，若有人进入，则直接发送监控信号给服务器；步骤8、服务器根据监控信号启用终端的摄像头；所述终端采用摄像头对滚筒进行影像扫描，获取滚筒内工作人员影像，并发送给所述服务器；步骤9、所述服务器对滚筒内工作人员影像进行轮廓特征分析，得到人物轮廓特征并模型与所述定位标签位置信息相叠加，生成进入立体滚筒内工作人员模拟图像并发送给所述终端用于查看；步骤10、所述服务器根据所述人物轮廓特征模型从所述数据库的轮廓特征模型中进行检索和匹配，若能匹配到相应人物轮廓特征所属的危险姿态，则将所采集的影像发送给所述终端，并发送控制信号给所述工控机；若不能匹配到，则直接存储所述影像视频；步骤11、所述工控机根据所述控制信号控制所述PLC模块实现本地声光报警，并发送相应滚筒预警视频链接给管理人员的终端；步骤12、所述工控机根据计时器的计时结果判断是否超过作业时间，若超过，则控制所述PLC模块实现本地声光报警。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术根据滚筒的特点，采用光栅检测装置的通断信号判断是否有人进入滚筒作业，利用三维立体成像功能模块与定位标签配套使用获取作业人员信息，通过摄像头实时获取滚筒内部影像，识别滚筒内部工作人员的危险姿态，安装无线通讯模块，将发生的预警信息发给相应的管理人员，利用可视化技术取代专人监护，提高了滚筒内部工作人员的安全防护的可靠性和及时性。2、本专利技术通过在滚筒安全门安装光栅检测装置，光栅装置具有双重作用，在光栅装置检测到信号的同时，开始记录作业时间，若超时作业，工控机实现本地声光报警，并发送相应滚筒预警视频链接给管理人员的终端，通过工控机实现本地声光报警，从而提高了对滚筒内部作业人员安全监护水平。附图说明图1为本专利技术的滚筒设备安全防护系统的光栅开关安装示意图；图2为本专利技术的采集器通过旋转支架对滚筒内部监控示意图；图3为本专利技术的服务器与工控机组成结构示意图；图4为本专利技术系统的终端组成结构示意图；图5为本专利技术系统组成结构示意图；图6为本专利技术的安全控制方法的流程图；图中标号：1、安全门，2、光栅受光器，3、安全门门栓，4、安全限位开关，5、采集器设备线槽，6、采集设备，7、可旋转支架，8、固定支架底座，9光栅发光器。...

【技术保护点】
1.一种滚筒内部作业安全防护系统，其特征包括：终端、服务器、工控机、数据库；/n所述数据库里存储有工作人员在不同的工作环境中遇到的危险姿态的轮廓特征模型以及人员信息；/n所述服务器是核心部分，并由影像识别模块、三维立体成像模块、预警模块组成，用于完成系统运算和信息处理；/n所述三维立体成像模块采用多个定位传感器布置于滚筒的上方外部环境从而构建三维立体定位区域，并根据多个定位传感器所采集的外部定位信号构建滚筒三维立体模型并存入所述数据库，工作人员随身携带定位标签进入滚筒三维立体定位区域中时，定位标签每隔一段时间发送一次人物定位信号给数据库，所述数据库读取所述标签中的人员信息并与数据库中已建立的人员信息相匹配；再根据滚筒立体区域中的定位传感器所发送的外部定位信号，通过双曲线算法对所接受到的人物定位信号进行定位计算，确定标签所对应的工作人员在滚筒中的位置，即定位标签位置信息；/n所述工控机包括控制信号模块；所述控制信号模块利用PLC读取滚筒安全门限位开关的通断信号；所述工控机根据滚筒安全门限位开关的通断信号来识别滚筒设备所处于的状态，包括：安全门打开或安全门关闭；若为安全门打开状态，则所述控制信号模块利用PLC读取设置在安全门上的光栅检测装置的通断信号；同时，利用计时器进行计时；所述工控机根据光栅检测装置的通断信号判断是否有人进入滚筒作业，若有人进入，则直接发送监控信号给服务器；/n服务器根据监控信号启用终端的摄像头；所述终端采用摄像头对滚筒内部进行影像扫描，获取滚筒内部工作人员影像，并发送给所述影像识别模块；在启用所述终端中的摄像头同时，所述三维立体成像模块一并启用；/n所述影像识别模块包括影像分析模块和图像对比模块；/n所述影像分析模块对滚筒内影像中人物进行轮廓特征分析，得到人物轮廓特征模型并与所述定位标签位置信息相叠加，生成进入立体滚筒内工作人员模拟图像并发送给所述终端用于查看；/n所述图像对比模块根据所述人物轮廓特征模型从所述数据库的轮廓特征模型中进行检索和匹配，若能匹配到相应人物轮廓特征所属的危险姿态，则将所采集的影像发送给所述终端，并发送控制信号给所述预警模块；若不能匹配到，则直接存储所述影像视频；/n所述预警模块根据所述控制信号控制所述PLC模块实现本地声光报警，并发送相应滚筒预警视频链接给管理人员的终端；/n所述工控机根据计时器的计时结果判断是否超过作业时间，若超过，则将报警信号传递给预警模块以实现本地声光报警。/n...

【技术特征摘要】
1.一种滚筒内部作业安全防护系统，其特征包括：终端、服务器、工控机、数据库；
所述数据库里存储有工作人员在不同的工作环境中遇到的危险姿态的轮廓特征模型以及人员信息；
所述服务器是核心部分，并由影像识别模块、三维立体成像模块、预警模块组成，用于完成系统运算和信息处理；
所述三维立体成像模块采用多个定位传感器布置于滚筒的上方外部环境从而构建三维立体定位区域，并根据多个定位传感器所采集的外部定位信号构建滚筒三维立体模型并存入所述数据库，工作人员随身携带定位标签进入滚筒三维立体定位区域中时，定位标签每隔一段时间发送一次人物定位信号给数据库，所述数据库读取所述标签中的人员信息并与数据库中已建立的人员信息相匹配；再根据滚筒立体区域中的定位传感器所发送的外部定位信号，通过双曲线算法对所接受到的人物定位信号进行定位计算，确定标签所对应的工作人员在滚筒中的位置，即定位标签位置信息；
所述工控机包括控制信号模块；所述控制信号模块利用PLC读取滚筒安全门限位开关的通断信号；所述工控机根据滚筒安全门限位开关的通断信号来识别滚筒设备所处于的状态，包括：安全门打开或安全门关闭；若为安全门打开状态，则所述控制信号模块利用PLC读取设置在安全门上的光栅检测装置的通断信号；同时，利用计时器进行计时；所述工控机根据光栅检测装置的通断信号判断是否有人进入滚筒作业，若有人进入，则直接发送监控信号给服务器；
服务器根据监控信号启用终端的摄像头；所述终端采用摄像头对滚筒内部进行影像扫描，获取滚筒内部工作人员影像，并发送给所述影像识别模块；在启用所述终端中的摄像头同时，所述三维立体成像模块一并启用；
所述影像识别模块包括影像分析模块和图像对比模块；
所述影像分析模块对滚筒内影像中人物进行轮廓特征分析，得到人物轮廓特征模型并与所述定位标签位置信息相叠加，生成进入立体滚筒内工作人员模拟图像并发送给所述终端用于查看；
所述图像对比模块根据所述人物轮廓特征模型从所述数据库的轮廓特征模型中进行检索和匹配，若能匹配到相应人物轮廓特征所属的危险姿态，则将所采集的影像发送给所述终端，并发送控制信号给所述预警模块；若不能匹配到，则直接存储所述影像视频；
所述预警模块根据所述控制信号控制所述PLC模块实现本地声光报警，并发送相应滚筒预警视频链接给管理人员的终端；
所述工控机根据计时器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宣，曹琛，宣义友，徐鹏，
申请(专利权)人：安徽中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34